Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Retropinacol / Çapraz pinakol Kavrama Reaksiyonları - 1,2-Asimetrik Diollerin A Katalitik Erişim

doi: 10.3791/51258 Published: April 4, 2014

Summary

A retropinacol / çapraz bağlama mekanizmasına pinakol göre simetrik olmayan 1,2-diollerin sentezi için yeni bir hesap tarif edilmektedir. Nedeniyle, geleneksel çapraz pinakol kavrama göre bu reaksiyon bir gelişme katalitik çalıştırılmasına elde edilir.

Abstract

Simetrik olmayan 1,2-diyollerin indirgeyici pinakol bağlantı yöntemlerine göre pek erişilebilir. Böyle bir dönüşümün başarılı bir şekilde yürütme net bir tanıma ve benzer iki karbonil bileşikleri (tersiyer 1,2-diollere → ikincil 1,2-diol veya ketonların → aldehitler) sıkı farklılaşma bağlıdır. Bu ince ayar, hala organik kimyacılar için bir meydan okuma ve çözülmemiş bir sorundur. Orada bu dönüşümün başarılı bir şekilde yürütülmesi ile ilgili çeşitli raporlar var ama onlar genelleştirilmiş olamaz. Burada bir retropinacol / çapraz pinakol bağlama dizisi yoluyla ilerlemektedir katalitik bir doğrudan pinakol birleştirme işlemi açıklar. Böylece, simetrik olmayan ikame 1,2 diyollerin çok yumuşak koşullarda işlevsel, basit bir performans vasıtasıyla hemen hemen kantitatif verimleri ile ulaşılabilir. Örneğin şırınga pompası teknikleri ya da reaksiyona giren maddelerin gecikmeli eklemeler gibi yapay teknikleri gerekli değildir. Biz tarif prosedürü çok hızlı erişim sağlarÇapraz pinakol ürünleri (1,2-dioller, visinal diol). Enantiyoseçici bir performans örneğin, bu yeni işlemin bir başka uzantısı, simetrik olmayan kiral 1,2-dioller sentezi için çok yararlı bir araç sağlayabilir.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Pinakol birleştirme reaksiyonu simetrik bitişik diollerin (1,2-dioller pinacols) hazırlanması için genel ve yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu alanda kapsamlı değerlendirmeleri için başvurular Hirao 1, Chatterjee ve Joshi 2, Ladipo 3 ve Gansäuer ve Bluhm 4'e bakınız. Bunun aksine, sadece çok az sayıda rapor mukabil simetrik olmayan 1,2-dioller (titanyum (IV) klorür / manganez 5, samaryum-(II) iyodür 6, magnezyum elde etmek üzere çapraz pinakol birleştirme reaksiyonları etkili bir gerçekleştirme başvurmak yayınlandı / trimetilklorosilan (II) 8, zirkonyum / kalay 9 7, vanadyum, iterbiyum ve 10). Bu durumda, moleküller arası çapraz bağlama reaksiyonu pinakol yine, organik kimyada bu dönüşümün, özellikle katalitik yürütme büyük bir sorun olmaya devam etmektedir.

Çapraz bağlama ürün oluşumu, kinetik rağbet edilmeyen birklasik bir pinakol bağlama koşulları altında. Simetrik olmayan ürün elde etmek için yeterli bir miktarda, bir karbonil bileşiğinin eklenmesi mümkün olup gecikmeli. Orada bu kavram gelişmekte olan bir kaç örnek var, ama onlar birkaç özel deneysel manipülasyonlar dayalı ve dolayısıyla yaygın olamaz. Buna ek olarak, bu dönüşümlerin bir karbonil bileşiğinin gerekli fazla karmaşık bir ürün karışımının 11 zahmetli bir ayrılması ile sonuçlanmıştır. Bu amaç için gerekli olan alternatif bir ek maddesi eşdeğer molar miktarlar veren bir reaktifin precomplexation ile temsil edilmektedir.

Bir tersinir pinakol reaksiyon çeşitli örnekleri, 12 tarif edilmiştir. Bu gibi durumlar, çapraz bağlama ürünlerin seçici sentezi için uygun bir başlangıç ​​noktası olabilir dikkate yol açar. Düşük değerli metal olarak yana bir reaktif radikal türü yerinde aynı anda oluşturulur, Simetrik olmayan dioller uygun bir karbonil reaktifinin varlığında özel olarak da oluşturulabilir. (Porta ve ark. Oluşturmak için AIBN stoikiometrik miktarlarda ilave dağıtım (2,2 '-azo-bis-izobütironitril) ile karşılaştırılabilir bir pinakol bölünmesini ve daha sonra tarif edilen kuplaj önce bilgimize için böyle bir yöntem bildirilmemiştir Gerekli radikalleri) 13.

Burada bir protokol asimetrik 1,2-diollerine hızlı ve operasyonel kolay erişim sağlayan görüntülenmiştir. Bu buluşun simetrik olmayan pinakol ürünleri (>% 95) çok iyi verimlerle daha çok erişilebilir. İstenmeyen simetrik pınakol ürünler gözlenmez. Bu yeni çapraz pinakol metodolojisi retropinacol / çapraz pinakol bağlama sekansına dayanır. Bu benzopinacole temsili reaksiyonları (1,1,2,2-tetrafenil-1 ,2-etandiol, 1) 2-ethylbutyraldehyde (aldehit serisi) ve w ile aşağıda gösterilecektir(keton seri) ith dietilketon.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1.. Titanyum (IV) tert -butoxide/Triethylchlorosilane solüsyonunun hazırlanması

  1. Titanyum (IV), tert-bütoksit (1 mmol) kuru diklorometan içinde, 10 ml içinde 400 mg (400 | il) çözülür. Oda sıcaklığında bu çözeltiye, 150 mg (170 | il) trietilklorosilan (1 mmol) ilave edin. Bu diklorometan solüsyonu 1 ml 0.1 mmol titanyum içeren (IV) tert-butoksit ve 0.1 mmol trietilklorosilan.

2. Tetrafenil-1 ,2-etandiol-pinakol reaksiyonu (1) 2-Ethylbutyraldehyde ile

  1. Tetrafenil-1 ,2-etandiol (1, 1 mmol) ve 3 ml kuru diklorometan içinde taze damıtılmış 2-ethylbutyraldehyde (3 mmol) 300 mg (370 ul) 366 mg çözün.
  2. Ayrı ayrı hazırlanmış titanyum 0,5 ml ilave edilir (IV) tert -butoxide/triethylchlorosilane çözeltisi (0.05 mmol) eklenmiştir.
  3. Reaksiyon bir sızdırmaz kılınmış tüp içinde oda sıcaklığında elde edilen karışım karıştırılır.
  4. Özgüvensilis jel plakaları üzerinde TLC (60 F254) -: (9/1 heksan / aseton yıkama sıvısı) rm reaksiyon ince tabaka kromatografisi ile tamamlanır. Reaksiyonun sonu tetrafenil-1 ,2-etandiol 1 artık (~ 12 saat) tespit edilebilir anda ulaşılır. Ürünün Rf değeri 0.3 14'tür.
  5. 50 ml diklorometan ile elde edilen reaksiyon karışımı seyreltin.
  6. Bir ayırma hunisi içinde, sulu amonyum klorür ve sodyum hidrojen karbonat çözeltisi, doymuş, 20 ml ile art arda seyreltilmiş reaksiyon karışımı yıkayın.
  7. Bir ayırma hunisi ile organik tabaka izole edin.
  8. , Kuru magnezyum sülfat üzerinde karıştırılmıştır Organik tabakayı kurutun.
  9. Bir yivli kağıt filtre ile süzülen madde süspansiyonu ve süzülen toplamak.
  10. Bir dönen buharlaştıncı (10-30 mmHg) kullanılarak 40 ° C'de vakum içinde süzülen maddeden diklorometan çıkarın. Çözücülerin buharlaştırılması 20 dakika gerektirir.
  11. Geri kalan artığı arıtın1,2-diol 2f 280 mg elde etmek için heksan / aseton gradyanı (başlangıç ​​19:01 ve 16:04 aşağı giderek) ile bir silis jel kolonu (0,035-0,070 mm, ACROS) üzerinden flaş kolon kromatografisi ile (0.99 mmol) eklenmiştir.
  12. Çözücü olarak CDCI3 kullanılarak 1 H nükleer manyetik rezonans spektroskopi (NMR) ile 1,2-diol 2f kimliğini teyit edin. Aşağıdaki gibi, bir 300 MHz NMR spektrometresi için, diolün 1 H NMR spektrumudur: δ = 0.78 (t, 3H, J = 7.4 Hz), 0.87 (t, 3H, J = 7.3 Hz), 1,18-1,40 (m , 4H), 1,75-1,81 (m, 1 H), 1.91 (s, 1 H, OH), 3.12 (s, 1 H, OH), 4.68 (d, 1H, J = 1.2 Hz), 7.19-7.37 (m, 6H ), 7.44-7.46 (m, 2H), 7.61-7.63 (m, 2H).

3. Tetrafenil-1 ,2-etandiol-pinakol reaksiyonu (1) ile dietil keton

  1. Tetrafenil-1 ,2-etandiol (1, 1 mmol) ve 3 345 mg dietil keton (423 ul) (4 mmol), 366 mg çözmekkuru diklorometan ml.
  2. Ayrı ayrı hazırlanmış titanyum (IV) tert -butoxide/triethylchloro-silane çözeltisi (0.1 mmol) 1 ml ilave edilir.
  3. Reaksiyon bir sızdırmaz kılınmış tüp içinde oda sıcaklığında elde edilen karışım karıştırılır.
  4. Silis jel TLC plakaları (60 F254) hakkında: (heksan / aseton, 09:01 yıkama sıvısı), reaksiyon ince tabaka kromatografisi yolu ile tamamlandı teyit edin. Tetrafenil-1 ,2-etandiol 1 (~ 12 saat) tespit edilemeyen Reaksiyonun sonunda, zamanında ulaşılır. Ürünün Rf 0.3 14'tür.
  5. 50 ml diklorometan ile elde edilen reaksiyon karışımı seyreltin.
  6. Bir ayırma hunisi içinde, sulu amonyum klorür ve sodyum karbonat çözeltisi, 20 ml doymuş ile art arda seyreltilmiş reaksiyon karışımı yıkayın.
  7. Bir ayırma hunisi ile organik tabaka izole edin.
  8. , Kuru magnezyum sülfat üzerinde karıştırılmıştır Organik tabakayı kurutun.
  9. Bir oluklu kağıt fil tarafından süspansiyonu süzünter ve süzüntüleri toplamak.
  10. Bir dönen buharlaştıncı (10-30 mmHg) kullanılarak 40 ° C'de vakum altında diklorometan çıkarın. Uçucu bileşenlerinin buharlaştırılması 30 dakika gerektirir.
  11. 1, 250 mg elde etmek için (19:01 başlayarak ve 16:04 aşağı giderek) heksan / aseton gradyanı ile bir silika jel kolonu (0,035-0,070 mm, ACROS) üzerinden flaş kolon kromatografi ile kalan artığı arıtın 2-diol 4f (0.93 mmol) eklenmiştir.
  12. Çözücü olarak CDCI3 kullanılarak 1 H nükleer manyetik rezonans spektroskopi (NMR) ile ürünün kimliğini teyit edin. Aşağıdaki gibi, bir 300 MHz NMR spektrometresi için, diol 4f 1 H NMR spektrumudur: δ = 0.92 (t, 6H, J = 7.6 Hz), 1.78 (m, 4H), 2.03 (s, 1 H, OH), 2.83 (s, 1 H, OH), 7.26-7.35 (m, 6H), 7,69-7,71 (m, 4H).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Titanyum katalitik miktarda biz ,2-diol 4a 1,1-difenil-1 oluşumunu gözlenen (IV)-alkoksitler ve aynı zamanda oluşumu da mevcudiyetinde tetrafenil-1 ,2-etandiol 1 ve aseton tepkimelerinde benzofenon 3 (Şema 1). Aseton rekabetçi bir pinakol bağlantısı ile oluşturulan karşılık gelen simetrik 1,2-diol algılanmadı. Bununla birlikte, sayısal dönüşümler elde etmek için çok uzun reaksiyon süreleri, kabul edilemez ve bu koşullar altında gerekmiştir. Reaksiyon oranlarında önemli bir artış trialkilklorosilanlar ilavesi ile gözlemlenmiştir. Kabul edilebilir reaksiyon süreleri içinde Genel yüksek verim fark edildi. Bundan başka üzerinde, katalitik performans derece ürünlerin saflaştırılması işlemini basitleştirir mümkün hale gelir.

En iyi sonuçlar,% 5-10 mol trietilklorosilan dağıtma yanısıra titanyum (IV) tert-butoksit ile elde edilmiştir.Bu katalizör kombinasyonunun vasıtasıyla istenmeyen rekabet reaksiyonlar kaçınılmıştır (Meerwein-Ponndorf-Verley reaksiyonları, Silileter veya pinakol düzenlenmesi oluşumu). Hantal trialkilklorosilanlar konuşlandırılması tarafından uzun reaksiyon süreleri tekrar gözlendi.

Reaksiyonlar, oda sıcaklığında, diklorometan içinde yapılmıştır. Toluen ya da asetonitril gibi diğer çözücüler de uygulanabilir olduğunu kanıtladı. Schlenk-şartları (atıl koşullar, argon atmosfer) gerekli değildir, ancak reaksiyon tüpü düzgün bir şekilde kapatılmış olmalıdır. Katalitik tür hava ile teması ile inaktive edilmiştir. Ancak kolayca bir azot veya argon atmosferi ile yıkama ile sonradan yeniden oluşturulabilir. Aynı zamanda, reaktanlar ve reaktifler ilave edilme sırası önemsiz olmuştur. Α-dalsız aldehidleri, karşılık gelen dağıtım Asetaller (2a, 2b ve 2p, Tablo 1) bir kısmının oluşmasına neden oldu. Diğer birçok durumda dioller iso idimükemmel bir ürün ile lated.

Ketonların dağıtım önemli ölçüde bu yöntem (Tablo 2), ürün kapsamı genişletilmiştir. Nicel verim için iyi s - katalizörü (% 10 mol) yükleme hafif bir artış karşılık gelen 1,2-dioller 4a elde etmek için gerekli oldu. Yine, herhangi bir simetrik dioller, bu reaksiyon koşulları altında oluşturulmuştur.

Şema 1
Şema 1. Aseton ile etan tetrafenil-1 ,2-diol Retropinacol / çapraz pinakol reaksiyonu.

Şema 2
Isobutyralde 2.3-difenil-dimetil-tartrat Şema 2. Retropinacol / çapraz reaksiyon pinakolHyde.

Tablo 1
Tablo 1. Aldehitler ile Retropinacol / çapraz birleştirme reaksiyonları pinakol.

Tablo 2
Tablo 2. Ketonlar ile Retropinacol / çapraz birleştirme reaksiyonları pinakol.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tepki süreleri ve daha yüksek verimleri genel bir azalma elektron-zengin karbonil bileşiklerinin dağıtım (13, Tablo 2 ile 17, Tablo 1 veya giriş 19 ile giriş 3 karşılaştırın) tarafından görülmektedir. Buna ek olarak, büyük ikame ile ketonların reaksiyonlarda verimde bir azalma (11, Tablo 2 ile giriş 12 karşılaştırın), karşılaştırılabilir koşullar altında görülmektedir.

Karbonil bileşiklerinin çok geniş bir yelpazede bu yeni bir işlemle de uygulanabilir, ancak, farklı başlangıç ​​geminal dioller, reaksiyon koşullarının bir optimizasyon talep. Bu, özellikle fonksiyonel hale 1,2-dioller için doğrudur. Bunu göstermek için, benzer reaksiyon koşulları altında, başlangıç ​​bileşiği alternatif olarak, (6) 2,3-difenil-dimetil-tartrat test ettik. Trietilklorosilan miktarının arttırılmasıyla dimetil tartrat 6 bir retropinacol / çapraz bağlama pinakol bile elde edilebilir• Enolleşebilen aldehitlerle (izobütiraldehid) (Şema 2).

Bu yeni yöntem, bu basit bir uzantısı dayalı olarak, tarif edilen retropinacol / çapraz bağlama kavramı pinakol doğal ürünlerin toplam sentezi, örneğin daha da simetrik olmayan şekilde bitişik 1,2-dioller, sentezi için genel olabilir varsayılmaktadır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar herhangi bir mali çıkarlarını beyan.

Acknowledgments

Yazarlar mali destek için Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bayer Pharma AG, Chemtura Organometallics GmbH Bergkamen, Bayer Services GmbH, BASF AG, ve Sasol GmbH şirketine teşekkür ederiz.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hirao, T. Catalytic reductive coupling of carbonyl compounds - The pinacol coupling reaction and. 279, 53-75 (2007).
  2. Chatterjee, A., Joshi, N. N. Evolution of the stereoselective pinacol coupling reaction. Tetrahedron. 62, 12137-12158 (2006).
  3. Ladipo, F. T. Low-valent titanium-mediated reductive coupling of carbonyl compounds. Curr. Org. Chem. 10, 965-980 (2006).
  4. Gansäuer, A., Bluhm, H. Reagent-controlled transition-metal-catalyzed radical reactions. Chem. Rev. 100, 2771-2788 (2000).
  5. Duan, X. -F., Feng, J. X., Zi, G. -F., Zhang, Z. -B. A Convenient synthesis of unsymmetrical pinacols by coupling of structurally similar aromatic aldehydes mediated by low-valent titanium. Synthesis. 277-282 (2009).
  6. Paquette, L. A., Lai, K. W. Pinacol macrocyclization-based route to the polyfused medium-sized CDE ring system of lancifodilactone. G. Org. Lett. 10, 3781-3784 (2008).
  7. Maekawa, H., Yamamoto, Y., Shimada, H., Yonemura, K., Nishiguchi, I. Mg- promoted mixed pinacol coupling. Tetrahedron Lett. 45, 3869-3872 (2004).
  8. Kang, M., Park, J., Pedersen, S. F. Pinacol cross coupling reactions of ethyl 2-alkyl-2-formylpropionates. stereoselective synthesis of 2,2,4- trialkyl-3-hydroxy-γ-butyrolactones. Syn. Lett. 41-43 (1997).
  9. Askham, F. R., Carroll, K. M. Anionic zirconaoxiranes as nucleophilic aldehyde equivalents. application to intermolecular pinacol cross coupling. J. Org. Chem. 58, 7328-7329 (1993).
  10. Hou, Z., Takamine, K., Aoki, O., Shiraishi, H., Fujiwara, Y., Taniguchi, H. Nucleophilic Addition of lanthanoid metal umpoled diaryl ketones to electrophiles. J. Org. Chem. 53, 6077-6084 (1988).
  11. Groth, U., Jung, M., Vogel, T. Intramolecular chromium(II)-catalyzed pinacol cross coupling of 2-Mmethylene-α,ω-dicarbonyls. Syn. Lett. 1054-1058 (2004).
  12. Appendino, G. Synthesis of Modified Ingenol Esters. Eur. J. Org. Chem. 3413-3420 (1999).
  13. Spaccini, R., Pastori, N., Clerici, A., Punta, C., Porta, O. Key role of Ti(IV) in the selective radical-radical cross-coupling mediated by the Ingold-Fischer effect. J. Am. Chem. Soc. 130, 18018-18024 (2008).
  14. Leonard, J., Lyfo, B., Procter, G. Advanced Practical Organic Chemistry. 3rd ed, CRC Press. (2013).
  15. Scheffler, U., Stoesser, R., Mahrwald, R. Retropinacol / cross-pinacol coupling reactions - a catalytic access to 1,2-unsymmetrical diols. Adv. Synth. Cat. 354, 2648-2652 (2012).
Retropinacol / Çapraz pinakol Kavrama Reaksiyonları - 1,2-Asimetrik Diollerin A Katalitik Erişim
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter