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Chemistry

Retropinacol / 크로스 피나 커플 링 반응 - 1,2 - 비대칭 디올에 촉매 액세스

doi: 10.3791/51258 Published: April 4, 2014

Summary

retropinacol / 크로스 피나 결합 메커니즘을 기반으로 비대칭 1,2 - 디올의 합성을위한 신규 계좌 설명한다. 때문에 기존의 크로스 피나 커플 링에 비해 반응 상당한 개선의 촉매 실행에 달성된다.

Abstract

비대칭 1,2 - 디올을 환원 피나 커플 링 공정에 의해 단단하게 접근 가능하다. 이러한 변화의 성공적인 실행은 명확한 인식과 두 개의 유사한 카르 보닐 화합물 (차 1,2 - 디올 → 보조 1,2 - 디올 또는 케톤 → 알데히드)의 엄격한 차별에 바인딩됩니다. 이 미세 조정은 여전히​​ 유기 화학자를위한 도전과 해결되지 않은 문제입니다. 가 이러한 변화의 성공적인 실행에 대한 몇 가지 보고서를 존재하지만 그들은 일반화 할 수 없습니다. 여기서 우리는 retropinacol / 크로스 피나 커플 시퀀스를 통해 진행하여 촉매 직접 피나 커플 프로세스를 설명한다. 따라서, 비대칭 치환 된 1,2 - 디올은 매우 온화한 조건 하에서 운영 체제는 간단한 성능에 의해 거의 양적 수율에 액세스 할 수 있습니다. 같은 주사기 펌프 기술 또는 반응물의 지연 추가 등의 인공 기술은 필요하지 않습니다. 우리가 설명하는 절차에 매우 빠른 액세스를 제공합니다크로스 피나 제품 (1,2 - 디올, 비시 디올). 거울상 이성질체의 성능 예를 들어,이 새로운 프로세스의 추가 확장, 비대칭 키랄 1,2 - 디올의 합성에 매우 유용한 도구를 제공 할 수 있습니다.

Introduction

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피나 콜 커플 링 반응은 대칭의 인접한 디올 (1,2 - 디올 pinacols)의 제조에 일반적으로 사용되는 일반적인 방법이다. 이 분야에서 포괄적 인 리뷰를 참조 히라 1, 터지과 조시 2, Ladipo 3, Gansäuer 및 Bluhm은 4를 참조하십시오. 그와 대조적으로, 단지 소수의보고가 대응하는 비대칭 1,2 - 디올 (티타늄 (IV) 클로라이드 / 망간 4.0, 사마륨 (II) 요오다 이드 06 마그네슘을 수득 크로스 피나 콜 커플 링 반응의 효율적인 구현을 참조 출판 / 트리메틸 클로로 실란 (II) (8), 지르코늄 / 주석 9 7, 바나듐, 이테르븀 및 10). 따라서, 분자간 상호 피나 커플 링 반응은 여전히​​, 유기 화학에서의 변형이 특히 촉매 실행 큰 과제로 남아.

크로스 커플 링 제품의 형성은 역학적으로 선호되지이며고전 피나 커플 링 조건 하에서. 비대칭 제품의 충분한 양을 얻기 위해 하나의 카르 보닐 화합물의 첨가가 가능 지연. 이 개념을 개발하는 몇 가지 예를 존재하지만, 그들은 몇 가지 특정 실험 조작에 기초하고 있으며, 따라서 일반화 할 수 없습니다. 또한, 이러한 변환 한 카르 보닐 화합물의 필수 과량 복잡한 생성물 혼합물 (11)의 분리 힘든 결과. 이러한 목적을위한 대안이 필요한 추가적인 시약 몰량 렌더링 한 반응물의 precomplexation 의해 표현된다.

리버시블 피나 반응의 다양한 예 12를 설명 하였다. 이들은 이러한 조건은 크로스 커플 링 제품 선택적 합성을위한 최적의 시작점 수도 고려 이어질. 저 가의 금속뿐만 아니라 이후 반응성 라디칼 종 반응계에서 동시에 형성된다, 비대칭 디올 적합한 카르 보닐 반응물의 존재하에 단독으로 형성 될 수있다. (포르타는 등. 생성하는 AIBN의 화학 양 론적 양의 추가 배치 (2,2 '- 아조 - 비스 - 이소 부티로 니트릴)에 의해 비교 ​​피나 분열 이후의 커플 링을 설명하기 전에 우리가 아는 한 그런 방법은보고 된 바 없음 필요한 라디칼) 13.

여기 프로토콜은 비대칭 1,2 - 디올에 신속하고 운영 체제는 간단한 액세스를 제공하는 시각화됩니다. 비대칭 피나 제품 (> 95 %) 우수한 수율 대부분 액세스 할 수 있습니다. 원하지 않는 대칭 피나 제품은 관찰되지 않습니다. 이 새로운 크로스 피나 방법론 retropinacol / 크로스 피나 결합 서열에 기초한다. 그것은 벤조 피나의 대표적인 반응 (1,1,2,2 - 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올, 1) 2 ethylbutyraldehyde (알데히드 시리즈) 및 w와 의해 이하에 설명 될 것이다(케톤 시리즈) i 번째 디 에틸.

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Protocol

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1. 티타늄 (IV) 급의 -butoxide/Triethylchlorosilane 용액의 조제

  1. 티탄 (IV) - 부톡 사이드 (1 mmol)의 건조 디클로로 메탄 10 ㎖에 400 mg의 (400 μL)을 녹이고. RT에서이 용액에 150 밀리그램 (170 μL) triethylchlorosilane (1 밀리몰)를 추가합니다. 이 디클로로 메탄 용액을 1 ㎖ 0.1 밀리몰 티탄을 포함 (IV) 급 - 부톡 사이드 및 0.1 밀리몰 triethylchlorosilane.

2. 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올의 피나 콜 반응 (1) 2 Ethylbutyraldehyde 함께

  1. 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올 (1, 1 밀리몰) 및 3 ㎖의 건조 디클로로 메탄에 새로 증류 ethylbutyraldehyde -2 - (3 밀리몰)의 (300) MG (370 μL) 중 366 mg의 해결.
  2. 별도로 준비 티타늄의 0.5 ML을 추가합니다 (IV) -butoxide/triethylchlorosilane 솔루션 (0.05 mmol)을 첨가 하였다.
  3. 밀봉 된 반응 관에 RT에서 생성 된 혼합물을 교반 하였다.
  4. 확인 합니실리카겔 TLC 플레이트 상 (60 F254) - (1분의 9 헥산 / 아세톤을 용리액) RM 반응물을 박층 크로마토 그래피에 의해 완성된다. 반응 종료는 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올 (1)는 더 이상 (~ 12 시간)을 검출 할 수없는 시점에 도달한다. 상품의 RF-값은 0.3 (14)이다.
  5. 디클로로 메탄 50 ㎖로 생성 된 반응 혼합물을 희석.
  6. 분별 깔때기에 염화 암모늄 수용액과 탄산 수​​소 나트륨 포화 용액 20 ㎖로 연속적으로 희석 된 반응 혼합물을 씻는다.
  7. 분액 깔때기로 유기층을 분리.
  8. 건조 황산 마그네슘 교반 유기층 건조시켰다.
  9. 플루트를 불 ㄴ 종이 필터에 의해 현탁액을 여과하고 여과 액을 수집합니다.
  10. 회전 증발기 (10 ~ 30 mmHg로)를 사용하여 40 ° C에서 진공 여과 액에서 디클로로 메탄을 제거합니다. 용매의 증발은 20 분을 필요로 할 것이다.
  11. 잔류 물을 정제1,2 - 디올 2F 280 mg의 취득 헥산 / 아세톤의 구배 (19시 1분부터 아래 16시 4분 예정)로 실리카 겔 컬럼 (0.035-0.070 mm, ACROS)를 통한 플래쉬 칼럼 크로마토 그래피에 의하여 (0.99 밀리몰).
  12. 등을 CDCl3 용매를 사용하여 1 H 핵 자기 공명 분광법 (NMR)에 의해 1,2 - 디올 2F의 신원을 확인한다. 다음과 같이 300 MHz의 NMR 분광계를 들어, 디올의 1 H NMR 스펙트럼은 : δ = 0.78 (t, 3H, J = 7.4 Hz에서), 0.87 (t, 3H, J = 7.3 Hz에서), 1.18-1.40 (m , 4H), 1.75-1.81 (m, 1H), 1.91 (S, 1H, OH), 3.12 (S, 1H, OH), 4.68 (d, 1H, J = 1.2 Hz에서), 7.19-7.37 (m, 6H ), 7.44-7.46 (m, 2H), 7.61-7.63 (m, 2H).

3. 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올의 피나 콜 반응 (1) 디 에틸 케톤

  1. 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올 (1, 1 mmol) 및 3에 345 mg의 다이 에틸 케톤 (423 μL) (4 밀리몰)의 366 mg의 해결건조 디클로로 메탄 ML.
  2. 별도로 준비 티타늄 (IV) -butoxide/triethylchloro-silane 솔루션 (0.1 mmol)을 1 ㎖를 추가합니다.
  3. 밀봉 된 반응 관에 RT에서 생성 된 혼합물을 교반 하였다.
  4. 실리카겔 TLC 플레이트 (60 F254)에 : (헥산 / 아세톤 9:1 리제) 반응이 얇은 층 크로마토 그래피에 의해 완료 확인합니다. 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올 (1) (~ 12 시간)을 검출 할 수 없을 때, 반응의 단부는, 시간에 도달한다. 제품의는 Rf 0.3 14입니다.
  5. 디클로로 메탄 50 ㎖로 생성 된 반응 혼합물을 희석.
  6. 분별 깔때기에 염화 암모늄 수용액 및 탄산나트륨 포화 용액 20 ㎖로 연속적으로 희석 된 반응 혼합물을 씻는다.
  7. 분액 깔때기로 유기층을 분리.
  8. 건조 황산 마그네슘 교반 유기층 건조시켰다.
  9. 플루트를 불 ㄴ 종이 FIL하여 현탁액을 여과터 및 여과 액을 수집합니다.
  10. 회전 증발기 (10 ~ 30 mmHg로)를 사용하여 40 ° C에서 진공 디클로로 메탄을 제거합니다. 휘발성 성분의 증발이 30 분을 필요로 할 것이다.
  11. 일 250 mg의 취득 (19:1에서부터 16:4까지 내려 가고), 헥산 / 아세톤의 구배로 실리카 겔 컬럼 (0.035-0.070 mm, ACROS)를 통해 플래시 칼럼 크로마토 그래피에 의해 잔류 물을 정제하여, 2 - 디올 4F (0.93 밀리몰).
  12. 등을 CDCl3 용매를 사용하여 1 H 핵 자기 공명 분광법 (NMR)에 의해 상품의 ID를 확인한다. 다음과 같이 300 MHz의 NMR 분광계를 들어, 디올 4F의 1 H NMR 스펙트럼은 : δ = 0.92 (t, 6H, J = 7.6 Hz에서), 1.78 (m, 4H), 2.03 (S, 1H, OH), 2.83 (S, 1H, OH), 7.26-7.35 (m, 6H), 7.69-7.71 (m, 4H).

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Representative Results

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티탄 촉매량 우리 -1,2 - 디올 (4A) 1,1 - 디 페닐 - (1)의 형성을 관찰 (IV) 알콕사이드와 동시에 형성의 존재하에 테트라 페닐 -1,2 - 에탄 디올 (1)과 아세톤의 반응에서 벤조 페논 3 (반응식 1). 아세톤의 경쟁력 피나 결합에 의해 형성된 대응하는 대칭 1,2 - 디올은 검출되지 않았다. 그러나, 양적 전환을 구하는 것이 매우 길고 용인 반응 시간은 이러한 조건 하에서 요구 하였다. 반응 속도의 상당한 증가가 trialkylchlorosilanes의 첨가에 의해 관찰되었다. 허용되는 반응 시간 내에 전체 높은 수율을 알게되었다. 더 나아가, 촉매 성능은 극단적으로 제품의 정제 공정을 단순화하는 것이 가능해진다.

가장 좋은 결과는 5 ~ 10 몰 %의 triethylchlorosilane을 배포뿐만 아니라 티타늄 (IV) 급 - 부톡 사이드에 의해 달성되었다.이 촉매의 조합에 의해 원치 않는 경쟁 반응은 피할 수 있었다 (Meerwein-Ponndorf-Verley 반응, 실릴 또는 피나 재 배열의 형성). 부피가 큰 trialkylchlorosilanes 배치하여 이상 반응 시간이 다시 관찰되었다.

반응을 RT에서 다이 클로로 메탄 중에서 수행 하였다. 톨루엔, 아세토 니트릴 등 다른 용매도 적용 할 수 입증했다. 슈렝 조건 (불활성 조건, 아르곤 대기)이 필요하지 않았지만 반응 관 적절히 밀봉한다. 촉매 종은 공기의 노출에 의해 불 활성화되었다. 하지만 쉽게 질소, 아르곤 분위기로 세척하여 나중에 다시 생성 할 수 있습니다. 또한, 반응물 및 시약의 첨가 순서는 실체가 있었다. α-분지 알데히드의 배포는 해당 acetales (2A, 2B2P, 표 1)의 부분을 형성 결과. 다른 대부분의 경우 디올 ISO되었습니다우수한 수율로 lated.

케톤의 배치는 크게이 방법 (표 2)의 제품 범위를 확장했다. 정량적 인 수율에 좋은에서의 - 촉매 (10 몰 %)로드의 작은 증가는 해당 1,2 - 디올의 4A 여유가 필요했다. 다시, 어떠한 대칭 디올 이러한 반응 조건 하에서 형성되지 않았다.

계획 1
계획 1. 아세톤 테트라 페닐 에탄 -1,2 - 디올의 Retropinacol / 크로스 피나 반응.

반응식 2
isobutyralde 2.3-디 페닐 - 디메틸 - 타르트 레이트의 반응식 2. Retropinacol / 크로스 피나 반응하이드.

표 1
표 1. 알데히드와 Retropinacol / 크로스 피나 콜 커플 링 반응.

표 2
표 2. 케톤류와 Retropinacol / 크로스 피나 콜 커플 링 반응.

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Discussion

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반응 시간 및 높은 수율의 전반적인 감소는 전자가 풍부한 카르 보닐 화합물의 전개 (13, 표 2와 17, 표 1 항목 (19) 항목 3 비교)에 의해 관찰된다. 또한, 부피가 큰 치환기와 케톤의 반응에서 수율의 감소는 (11, 표 2와 항목 12)와 비교 비교 조건에서 관찰된다.

카르 보닐 화합물의 넓은 범위가이 신규 한 프로세스에 적용 할 수 있지만, 다른 시작 제미 디올은 반응 조건의 최적화가 요구한다. 특히 작용 1,2 - 디올 마찬가지입니다. 이 방법을 설명하기 위해, 우리는 유사한 반응 조건에서 화합물을 시작하는 대안으로 (6) 2,3 - 디 페닐 디메틸-주석산을 테스트했습니다. triethylchlorosilane의 양을 증가시킴으로써 디메틸 타르트 6 retropinacol / 크로스 피나 결합도 달성 될 수있다enolizable 알데히드 (이소 부틸 알데히드) (반응식 2).

이 신규 한 방법이 간단 확장명에 따라이를 설명 retropinacol / 크로스 피나 커플 개념은 천연 제품의 전체 합성 더욱 비대칭 비시 1,2 - 디올의 합성으로 일반화 될 수있는 것으로한다.

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Disclosures

저자는 더 경쟁 재정적 이익을 선언하지 않습니다.

Acknowledgments

저자는 재정 지원을 위해 도이치 Forschungsgemeinschaft, 바이엘 제약 AG, Chemtura의하여 Organometallics GmbH의 카멘, 바이엘 서비스 GmbH, BASF AG 및 사졸 GmbH에 감사드립니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,2-Dichloromethane Sigma-Aldrich 319929
Titanium(IV) tert-butoxide VWR International 200014-852
2-Ethylbutyraldehyde Sigma-Aldrich 110094
Benzopinacol Aldrich B9807
Triethylchlorosilane Aldrich 235067
Hexane, certified ACS Fisher Scientific H29220
Acetone, certified ACS ACROS 42324
Ammonium chloride ACROS 19997
Sodium hydrogen carbonate ACROS 12336
Magnesium sulfate ACROS 41348
Silica gel 60 F254 TLC plates VWR International 1,057,140,001
Silica gel, 0.035-0.070 for flash-chromatography ACROS 240360300

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References

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Cite this Article

Scheffler, U., Mahrwald, R. Retropinacol/Cross-pinacol Coupling Reactions - A Catalytic Access to 1,2-Unsymmetrical Diols. J. Vis. Exp. (86), e51258, doi:10.3791/51258 (2014).More

Scheffler, U., Mahrwald, R. Retropinacol/Cross-pinacol Coupling Reactions - A Catalytic Access to 1,2-Unsymmetrical Diols. J. Vis. Exp. (86), e51258, doi:10.3791/51258 (2014).

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