Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Получение и применение Карбонильное оформленных карбенов в активации белого фосфора

Published: October 3, 2014 doi: 10.3791/52149

Abstract

Здесь мы приводим протокол для синтеза двух различных карбонильных оформлены карбенами. Оба карбены можно получить, используя почти одинаковые процедуры в нескольких грамм масштабных количествах. Цель этой рукописи является четкое деталь, как обращаться и подготовить эти уникальные карбены таким образом, что это синтетический химик любого уровня может работать с ними. Два карбенов, описанные в diamidocarbene (ЦАП, карбеновый 1) и monoamidoaminocarbene (MAAC 2). Эти карбены весьма электрон-дефицитных и как таких дисплей реактивности профилями, которые не типичны для более традиционных N-гетероциклических карбенов. Кроме того, эти два карбены отличаются только их электрофильного характера, а не их стерических параметры, что делает их идеальными для изучения того, как карбеновый влияние электроника реактивность. Чтобы продемонстрировать это явление, мы также описания активацию белого фосфора (P 4), используя эти карбены. В зависимости от carbenе используется, два совершенно разных фосфорсодержащие соединения могут быть выделены. Когда ЦАП 1 используется, трис (phosphaalkenyl) phosphane, могут быть выделены в качестве единственного продукта. Примечательно, однако, когда MAAC 2 добавляют к P 4 в идентичных условиях реакции, неожиданно карбеновый, поддерживаемых P 8 аллотроп фосфора выделяют исключительно. Механистических исследований показывают, что этот карбеновые поддерживаемых P 8 аллотроп формы с помощью [2 + 2] циклоприсоединения димеризации переходного diphosphene, который был в ловушке путем обработки 2,3-диметил-1,3-бутадиена.

Introduction

Стабильные карбены появились как вездесущие реагентов в гомогенного катализа 1, органокатализа 2, материаловедения 3,4, а в последнее время химия основная группа 5-9. В контексте последнего, стабильные карбены недавно были использованы в активации и функционализации белого фосфора (P 4) 5-9. Возможность напрямую конвертировать P 4 в фосфорорганических соединений стала актуальной цель исследования с целью разработки "зеленые" методы, что обойти использование хлорированных или оксихлорируют прекурсоров фосфора. Несмотря на широкое использование, подготовка и обработка карбенов и реактивных соединений, таких как P 4 может быть непростой задачей. По этой причине, мы написали эту рукопись, чтобы обеспечить четкое и краткое протокол, который позволит синтетические химики всех уровней синтезировать и манипулировать два очень единственное устойчивое Carbenes. Кроме того, активация P 4, с использованием описанных карбенов подробно.

При этом мы подробно протокол для синтеза двух электронно-дефицитных карбонильных оформленных карбенов. Мы выбрали эти карбены, потому что они отличаются только в их электрофильного свойств, а не их стерических параметры, что делает их идеальными для изучения эффектов карбеновых электроникой на реактивности. Важность карбеновых электроники при вопросе реактивности на примере двух аналогичных соединений общей формулы карбеновый-P 2 -carbene которых было сообщено Бертраном и Робинсон 5,8. P 2 производная Бертрана поддерживается двумя циклический карбеновых алкиламино (ДЗВК) лигандов, и структурно, photophysically, и электрохимически отличается соединения Робинсона, который является P 2 фрагмент поддерживается двумя N-гетероциклических карбенов (NHCs) 5,8. Действительно, P Бертрана 2 10.

На основании исследований, описанных выше, мы стали заинтересованы в изучении активацию P 4, используя высокоэлектрофильных diamido- и monoamidoamino карбены, чтобы определить, новые карбеновые стабилизированный аллотропами фосфора может быть подготовлен. Мы сосредоточены на diamidocarbene (КСР) 1, и monoamidoamino карбеновый (MAAC) 2, которые отличаются только в их соответствующих electrophilicities в interrogели, какую роль играют карбеновые электроника в P 4 активации. Интересно, когда используется более электрофильных ЦАП, трис (phosphaalkenyl) phosphane (3) может быть выделен в виде эксклюзивной продукта, в то время, когда MAAC используется, карбеновый стабилизированный Р 8 аллотроп (4) может быть получено 11. Мы также опросили механизм формирования (4), и обнаружили, что она формируется через [2 + 2] cylcoaddition димеризации реакции переходного diphosphene. Существование этого diphosphene было подтверждено путем улавливания его с 2,3-диметил-1,3-бутадиена с получением указанного в [4 + 2] циклоприсоединения аддукт 5. Протокол синтеза этих карбонильных оформлены карбены и их соответствующие P 4 активированных соединений описано здесь.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1 Синтез Diamidocarbene (соединение 1)

  1. Подключение В высушенную в печи 100 мл колбу Шленка в высокоэффективной вакуумным коллектором, эвакуировать его и на одном уровне с азотом. Добавить мешалку к колбе и крышкой с резиновой прокладкой. Взвесить N, N'-dimesitylformamidine 12 (1,5 г, 5,35 ммоль) и добавить его в колбу при промывке азота.
    1. Добавить (через сухой, дезоксигенированных шприцы) 30 мл сухого дегазированного дихлорметана (DCM) с последующим добавлением триэтиламина (1,1 мл, 8,0 ммоль, 1,5 экв.). Охладите полученный раствор до 0 ° С в ледяной бане.
    2. Добавл ют по капле (через сухой, свободного от кислорода шприца) dimethylmalonyl дихлорида (0,75 мл, 5,60 ммоль, 1,05 экв.) К охлажденному раствору. После того, чтобы раствор перемешивали при 0 ° С в течение 1 ч в атмосфере азота. После того, как раствор перемешивают в течение 1 часа, удалить все летучие материалы под вакуумом.
    3. Добавить растворителе из смеси сухого дегазированного гексана: DCM (2: 1 по объему,24 мл общего объема) до остатка в реакционную колбу. Пусть смесь тритурата в течение 10 мин.
    4. Между тем, прикрепить фильтр трубки, оснащенный средней пористости стеклянный фильтр к верхней части высушенной в печи 100 мл шленк (рисунок 1). Для фильтра трубки, добавить достаточно высушенной в печи целит создать фильтрующую заглушку примерно 2 см в высоту. Уплотнение фильтра трубка с резиновой пробкой, и тянуть вакуум, в системе путем присоединения колбу Шленка в вакуумном коллекторе.
      Рисунок 1
      Рисунок 1 Фильтрование сборки для удаления [HNEt 3] [Cl] с карбенов предшественников 1-НСl и 2-HCl. Это устройство также используется для удаления NaCl образуются в процессе синтеза карбенов 1 и 2.
    5. Фильтрование в сборе для удаления [HNEt 3] [Cl] с карбенов предшественников 1-НСl и 2-HCl. Этот аппарат также насред, чтобы удалить NaCl образуются в процессе синтеза карбенов 1 и 2.
    6. После того, как устройство фильтрации была собрана и под вакуумом, передавать белую суспензию в реакционную колбу через канюлю в фильтр трубки. Не забывайте периодически тянуть вакуум на сбор шленк чтобы убедиться, что все решения фильтры через целит.
    7. Промыть целит, добавив смесь растворителей сухого дегазированного гексана: DCM (2: 1, объем, общий объем 18 мл) с помощью шприца через каучуковую перегородку. Опять же, периодически тянуть вакуум на сбор шленк чтобы убедиться, что все решения фильтры через целит.
    8. Отключите сбора шленк от фильтра трубку под флеш азота, затем запечатать сбора шленк с притертой пробкой. Удалить весь растворитель из коллекции колбе Шленка под вакуумом с получением предшественника для diamidocarbene 1 (1-HCl) в качестве воздух / чувствительного к влаге порошка белого цвета примерно 92% Выход (2,04 г). Продукт может быть уточнена 1 Н и 13 С-ЯМР-спектроскопии (CDCl 3) 13,14. Передача соединение 1-HCl в перчаточном ящике для хранения до следующего шага.
  2. Для приготовления diamidocarbene 1, первый передачи Высушенную в печи 100 мл колбу Шленка, снабженную мешалкой и стеклянной пробкой в ​​перчаточном боксе, заполненном азотом.
    1. Взвесить карбеновый предшественника 1-HCl (0,600 г, 1,45 ммоль) и гексаметилдисилазид натрия (NaHMDS, 0,267 г, 1,46 ммоль) и помещают обе твердые вещества в колбу Шленка.
  3. Добавить сухого дегазированного бензола (25 мл) в двух твердых веществ в колбу Шленка и затем закрывают колбу. В этот момент колбу Шленка могут быть удалены из перчаточного бокса.
  4. Раствор перемешивают в карбена при КТ в течение 30 мин. В течение реакции раствор становится мутным желто-оранжевого цвета. В течение этого времени, настроить фильтрации устройство, аналогичное тому, которое описано выше (с использованием 1 лNCH ​​целита) для синтеза 1-HCl.
  5. Фильтр карбеновый раствор (чтобы удалить осадок NaCl), как описано в предшественнике 1-HCl. После того, как раствор был отфильтрован, удалить все летучие вещества с использованием вакуума с получением сырого Карбены 1 в виде желто-оранжевого порошка. Дальнейшей очистки Карбены 1 промывкой твердого продукта с холодным гексаном (~ 10 мл), получа аналитически чистое соединение в виде воздуха / чувствительного к влаге порошка белого цвета примерно 85% выходом (0,462 г). Проверьте изделие на 1 H и 13 C ЯМР спектроскопии (C 6 D 6) 13.

2 Синтез Monoamidocarbene (соединение 2)

  1. Подключение В высушенную в печи 250 мл колбу Шленка в высокоэффективной вакуумным коллектором, эвакуировать его и на одном уровне с азотом. Добавить мешалку к колбе и крышкой с резиновой прокладкой. Взвесить N, N'-dimesitylformamidine (3,00 г, 10,70 ммоль) и добавить его в колбу при промывке азота.
    1. Добавить (VIсухом, дезоксигенированные шприцы) 125 мл сухого дегазированного дихлорметана с последующим добавлением триэтиламина (2,25 мл, 16,05 ммоль, 1,5 экв.). Охладите полученный раствор до 0 ° С в ледяной бане.
    2. Добавл ют по капле (через сухой, свободного от кислорода шприца) хлористого 3-chloropivaloyl (1,54 мл, 11,77 ммоль, 1,1 экв.) К охлажденному раствору. После того, чтобы раствор перемешивали при 0 ° С в течение 30 мин в атмосфере азота. Затем постепенно согреть решение РТ, а затем удалить все летучие материалы в вакууме. После удаления растворителя, белый твердый остаток останется.
    3. Добавить толуол (200 мл) белого твердого вещества и дать суспензии растирают в течение 1 часа. Затем смесь фильтруют через 1 дюйм целита с использованием средней пористости стекл нный воронке Бюхнера.
    4. Передача толуольного раствора в 500 мл круглодонную колбу, снабженную мешалкой. Подключите обратный холодильник в колбу и нагревают раствор до кипения (110 ° C) в течение 16 часов. За сOurse реакции, белый осадок образует.
    5. После 16 ч суспензию позволяют охлаждаться до комнатной температуры. В течение этого времени, более прочной будет выпадать в осадок из раствора. Собирают твердое вещество с помощью вакуумной фильтрации и промывают твердое вещество холодным толуолом (3 х 20 мл).
    6. Сушат полученный белый твердый продукт с помощью вакууме с получением предшественника для monoamidocarbene 2 (2-HCl) в качестве воздуха стабильного белого порошка с приблизительно 91% выходом (3,32 г). Продукт может быть уточнена 1 Н и 13 С-ЯМР-спектроскопии (CDCl 3) 15. Передача соединение 2-HCl в перчаточном ящике для хранения до следующего шага.
  2. Для приготовления monoamidocarbene 2, первый передачи Высушенную в печи 100 мл колбу Шленка, снабженную мешалкой и стеклянной пробкой в ​​перчаточном боксе, заполненном азотом.
    1. Взвесить карбеновый предшественника 2-HCl (0,500 г, 1,25 ммоль) и NaHMDS (0,241 г, 1,32 ммоль) и помещают обе твердые вещества в колбу Шленка.
    2. Добавить сухого дегазированногобензол (45 мл) в двух твердых веществ в колбу Шленка и затем закрывают колбу. В этот момент колбу Шленка могут быть удалены из перчаточного бокса.
    3. Раствор перемешивают в карбена при КТ в течение 30 мин. В ходе реакции раствор становится мутным желтый цвет. В то же время, создать фильтрации устройство, аналогичное тому, которое описано выше для синтеза 1-HCl с использованием 1-дюймовый слой целита.
    4. Фильтр карбеновый раствор (чтобы удалить осадок NaCl), как описано в карбена 1 После того, как раствор был фильтруют, удалить все летучие вещества с использованием вакуума с получением неочищенного 2 Карбены виде рыжевато-коричневого порошка. Дальнейшей очистки Карбены 2 промывкой твердого вещества с пентаном раз, получа аналитически чистое соединение в виде воздуха / чувствительного к влаге порошка белого цвета примерно 62% выходом (0,309 г). Проверьте изделие на 1 H и 13 C ЯМР спектроскопии (C 6 D 6) 15.

3. Синтезиз трис (phosphaalkenyl) phosphane (соединение 3)

Предупреждения о: Белый фосфор крайне пирофорными а также токсичные и следует проявлять осторожность в бардачке, когда это возможно.

  1. Чтобы сделать трис (phosphaalkenyl) phosphane (соединение 3), отвесить diamidocarbene 1 (0,100 г, 0,266 ммоль, 3 экв.) И белый фосфор (P 4, 0,011 г, 0,089 ммоль, 1 экв.) Внутри азот заполнено бардачок с выключенными фарами. Выключите столько света в лаборатории в течение этих первых нескольких шагов, как P 4 чувствителен к свету.
  2. Добавить два твердых веществ в 20 мл стеклянный флакон, который заворачивали в алюминиевую фольгу. Добавить сухого дегазированного диэтиловый эфир (Et 2 O, 10 мл) в твердых телах, а затем колпачок флакона. Суспензию перемешивают в темноте в течение 2 часов. В ходе реакции, ярко-красный-оранжевый осадок образует.
  3. Изолировать красного твердого вещества путем фильтрации с использованием 10 мл среды пористость стекла пористым воронке Бюхнера. Вымойте йE-красного твердого вещества с Et 2 O (4 × 5 мл) и затем сушат под вакуумом, получая соединение 3 в качестве аналитически чистого воздуха стабильное соединение с выходом приблизительно 82%, 0,092 г (на основе P 4). Проверьте изделие на 1 H и 31 P ЯМР-спектроскопии (C 6 D 6) 11.

4. Синтез карбеновый-стабилизированного P 8 аллотроп (соединение 4)

  1. Метод
    1. Для того, чтобы карбеновый стабилизированный Р 8 аллотроп (соединение 4), отвесить monoamidocarbene 2 (0,100 г, 0,276 ммоль, 3 экв.) И Р 4 (11,4 мг, 0,092 ммоль, 1 экв.) Внутри наполненным азотом перчатки коробка с выключенными фарами. Выключите столько света в лаборатории в течение этих первых нескольких шагов, как P 4 чувствителен к свету.
    2. Добавить два твердых веществ в 20 мл стеклянный флакон, который заворачивали в алюминиевую фольгу. Добавить сухого дегазированного диэтиловый эфир (Et 2 O, 10 мл) в твердых телах, а затем колпачок флакона. ПослеДобавление эфира, мимолетное темно-зеленого цвета быстро меняется до ярко-оранжевого. Суспензию перемешивают в темноте в течение 2 часов. В ходе реакции, ярко-оранжевый осадок образует.
    3. Изолировать оранжевого твердого вещества путем фильтрации с использованием 10 мл среды пористость стекла пористым воронке Бюхнера. Промыть оранжевого твердого вещества с Et 2 O (4 × 2 мл) и затем сушат под вакуумом с получением соединения 4 в виде аналитически чистый и воздушный устойчивое соединение с выходом приблизительно 51%, 39,5 мг (на основе P 4). Проверьте изделие на 1 H и 31 P ЯМР-спектроскопии (ТГФ-D8) 11.
  2. Способ Б
    1. Взвесить monoamidocarbene 2 (0,100 г, 0,276 ммоль, 2 экв.) И P 4 (17,1 мг, 0,138 ммоль, 1 экв.) Внутри наполненным азотом перчаточном боксе с свет выключен. Выключите столько света в лаборатории в течение этих первых нескольких шагов, как P 4 чувствителен к свету.
    2. Добавить два твердых веществ в стакан 20 мл с помощьюл, что заворачивают в алюминиевую фольгу. Добавить сухого дегазированного гексана (10 мл), твердые вещества, а затем колпачок флакона. При добавлении эфира, мимолетное темно-зеленого цвета быстро изменяется до ярко-оранжевого. Суспензию перемешивают в темноте в течение 2 часов. В ходе реакции, ярко-оранжевый осадок образует.
    3. Изолировать оранжевого твердого вещества путем фильтрации с использованием 10 мл средней пористости стекл нный воронке Бюхнера, а затем сушат под вакуумом с получением соединения 4 в виде аналитически чистый и воздушный устойчивое соединение с выходом приблизительно 75%, 87,7 мг (на основе P 4). Проверьте изделие на 1 H и 31 P ЯМР-спектроскопии (ТГФ-D8). 11

5 Перехват переходного E -1,2-бис (phosphaalkenyl) diphosphene через [4 + 2] циклоприсоединения: синтез соединения 5

  1. Для получения соединения 5, взвесить monoamidocarbene 2 (0,300 г, 0,828 ммоль, 2 экв.) И P 4 (51,3 мг, 0,414 ммоль, 1 экв.) Сентarately внутри наполненным азотом перчаточном боксе с свет выключен. Выключите столько света в лаборатории в течение этих первых нескольких шагов, как P 4 чувствителен к свету.
  2. Добавьте P 4 на стеклянную пробирку 20 мл, а затем добавить сухого дегазированного гексана (18 мл) во флакон. Далее, добавляют 2,3-диметил-1,3-бутадиена (2 мл) в Р 4 суспензии в гексане.
  3. В то время как гексан / Р 4 суспензии быстро перемешивании добавить Карбены 2 в виде твердого вещества в одной порции. Подвеска мгновенно становятся ярко-желтый. В течение примерно 10 мин, все твердые вещества растворяются с последующим осаждением ярко-желтого твердого вещества. В этот момент, пусть подвески перемешивают в течение 4 часов.
  4. После 4 ч, изолировать желтого твердого вещества путем фильтрации с использованием 10 мл средней пористости стекл нный воронку Бюхнера. Это твердое вещество желтого цвета является соединение 5 (> 90% чистоты по обоих 1 H и 31 С ЯМР). Концентрат желтый раствор надосадочной досухаи объединить желтый остаток фильтровали с желтого твердого вещества.
  5. Для очистки соединения 5, рекристаллизуются объединенные желтые твердых частиц из 1: 3 (по объему) DCM: гексан решение (всего 12 мл объем) в -30 ° C морозильник в бардачок O / N. Эта процедура будет позволить себе 5 как аналитически чистый воздух стабильные желтые кристаллы с выходом приблизительно 71%, 0,301 г (на основе P 4). Проверьте изделие на 1 H и 31 P ЯМР-спектроскопии (C 6 D 6) 11.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Возможность изолировать трис (phosphaalkenyl) phosphane такие как 3 или P 8 -allotrope (4) от белого фосфора опирается на использование электрофильного карбена активировать р 4 тетраэдр 11,16. Поэтому, очень важно, чтобы подготовить карбены с повышенной π-кислотности, и расширением электрофильности. Рисунок 2 иллюстрирует синтез карбенового предшественника 1-HCl и ее последующего депротонированием с получением указанного в diamidocarbene 1 13. Синтез diamidocarbene 1 может быть выполнена в течение одного дня (примерно 6 ч от начала до конца), и карбен может быть выделен в виде белого порошка с 72% общим выходом.

Рисунок 2Рисунок 2 Синтез diamidocarbene 1 Объединяя с.ш., -dimesitylformamidine N 'в dimethylmalonyl дихлорид. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Удаляя один из карбонильных фрагментов из карбена 1, π-кислотность diamidocarbene может быть ослаблена. Чтобы выполнить эту задачу, monoamidocarbene 2, могут быть получены аналогичным образом, чтобы Карбены 1, используя хлорид 3-chloropivaloyl и N, N '-dimesitylformamidine 15. Рисунок 3 описывает синтез 2, который может быть осуществлен в пределах двух дней. Свободное monoamidocarbene может быть выделен в виде белого порошка в 56% общим выходом.


Рис.3 Синтез monoamidocarbene 2 сочетанием с.ш., -dimesitylformamidine N ', чтобы хлорида 3-chloropivaloyl. На сегодняшний день есть несколько сообщений, которые детализируют активация белого фосфора с использованием стабильных карбены. В этих исследованиях было хорошо продемонстрировано, что электронные свойства карбенов непосредственно регулируют идентичность активированного продукта фосфора 5. Чтобы продемонстрировать это явление, карбены 1 и 2, которые отличаются только в их соответствующих electrophilicities, может быть использован для активации P 4, получая очень разные продукты. При более электрофильных diamidocarbene 1 используется, трис (phosphaalkenyl) phosphane (3) могут быть получены в виде красного твердого вещества с 82% выходом ( 2 используется, P 8 -allotrope (4) могут быть выделены в виде оранжевого твердого доходности от доходности 51-75% в зависимости от условий, используемых (Рисунок 4). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенное рисунке.

Рисунок 4
Рисунок 4 Синтез трис (phosphaalkenyl) phosphane 3 и карбен стабилизированный Р 8 аллотроп 4, начиная с карбенов 1 и 2, соответственно (MES = 2,4,6 (СН 3) 3 С 6 Н 2).

Механизм был пр, противоположный для формирования соединений 3 и 4 (рисунок 5), который описывает, как различные electrophilicities карбенов 1 и 2 влияний реакции с P 4. Для обоих карбенами, цвиттерионное промежуточный, который включает в себя два скоординированных карбеновые лигандов был предложен в качестве формирования первоначально при активации P 4 тетраэдра. При более электрофильных diamidocarbene 1 используется, промежуточный достаточно нуклеофильного добавление пустого р -orbital третьей молекулы 1, в конечном счете, приводит к образованию трис (phosphaalkenyl) phosphane 3 через промежуточные B. Однако, когда менее электрофильного карбеновый 2 используется, не является достаточно нуклеофильного добавить третий молекулу 2 C. Промежуточный C затем быстро проходит [2 + 2] циклоприсоединения-димеризации, получая р 8 -allotrope 4 Предполагается, что промежуточный C является источником темно-зеленого цвета, наблюдаемого в синтезе 4. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенное рисунке.

Рисунок 5
Рисунок 5 Предлагаемый механизм для формирования соединений 3 и 4. Формирование предполагаемых diphosphene промежуточного C была проверена путем захвата с 2,3-диметил-1,3-бутадиена с получением соединения (Рисунок 6). В типичном эксперименте, когда активация P 4, используя 2 Карбены осуществляется в большом избытке 2,3-диметил-1,3-бутадиена, соединение 5 может быть выделен в виде ярко-желтого твердого вещества с выходом 71%. Пожалуйста нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 6
Рисунок 6 Синтез соединения 5 с помощью захвата промежуточное C с 2,3-диметил-1,3-бутадиена (MES = 2,4,6 (СН 3) 3 С 6 Н 2). Чтобы продемонстрировать эффективность этих синтетических методов, мы предоставили спектров ЯМР 1 H для карбенами 1 и2, а также 31-спектры ЯМР P для соединений 3, 4, и 5 (см рис 7-11, соответственно). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 7
Рисунок 7 1 Н-ЯМР (C 6 D 6) ЦАП 1 получали, используя описанный протокол.

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 8 Рисунок 8 1 H ЯМР (C 6 D 6) Maac 2 получают, используя описанную протокол. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 9
На рисунке 9 31 Р ЯМР (C 6 D 6) 3 получают, используя описанный протокол.

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 10
31 P ЯМР (ТГФ-D8) 4 получают, используя описанную протокол. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 11
Рисунок 11 31 P ЯМР (C 6 D 6) 5 получают, используя описанную протокол. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Простая процедура для генерации карбонильные оформлены карбены и их применение в активации белого фосфора представлена ​​здесь. Критические шаги в протоколе для синтеза карбены являются: (а) убедиться, что все растворители правильно сушат перед использованием, (б) убедиться, что добавление хлорангидридов в формамидином делается очень медленно, (в) если целит является Не сушили в сушильном шкафу в течение не менее 12 ч при 180 ° С, гидролиза 1 -HCl, а также карбенов 1 и 2 происходит. В некоторых случаях, белый фосфор будет преобразовать в красный фосфор. Для реакций активации P 4, крайне важно, чтобы реакция проводится в темноте или в упаковке из фольги реакционных сосудов для того, чтобы белый фосфор не превращается в красного фосфора.

Там нет крупных ограничения способов, описанных здесь, и действительно эти методы могут бытьpplied для будущего синтеза других карбенов. Одним из важных преимуществ нашей способу получения описанных карбены является использование NaHMDS в качестве основы для депротонировании соединений 1 -HCl и 2 -HCl. NaHMDS хорошо подходит к поколению карбенами как он растворим в ароматических углеводородов, в которых подавляющее большинство карбенами устойчивых.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2,4,6-Trimethylaniline Alfa Aesar AAA13049-0E 98%
Triethylorthoformate Alfa Aesar AAA13587 98%
Dimethylmalonyl dichloride TCI D2723 >98%
3-Chloro-pivaloyl chloride Aldrich 225703-25G 98%
Triethylamine Alfa Aesar AAA12646 Stored over dried, activated 3 Å molecular sieves
Celite™ 545 EMD CX0574-3D Oven-dried at 180 °C for a minimum of 12 hr
Sodium hexamethyldisilazide Across 200014-462 95+%
2,3-Dimethyl-1,3-butadiene Alfa Aesar AAAL04207-09 98%
Dichloromethane EMD DX0835-5 Purified through solvent purification system, or standard methods
Tetrahydrofuran Mallinckrodt 8498-09 Purified through solvent purification system, or standard methods
Hexanes EMD HX0299-3 Purified through solvent purification system, or standard methods
Benzene EMD BX0220-5 Purified through solvent purification system, or standard methods
Toluene BDH 1151-19L Purified through solvent purification system, or standard methods
White phosphorus Generously donated from the Texas A&M chemistry store room. Purified through sublimation and transferred directly into a glovebox while under vacuum in the sublimator

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Díez-González, S., Marion, N., Nolan, S. P. N-Heterocyclic Carbenes in Late Transition Metal Catalysis. Chem. Rev. 109, 3612-3676 (2009).
  2. Enders, D., Niemeier, O., Henseler, A. Organocatalysis by N-Heterocyclic Carbenes. Chem. Rev. 107, 5606-5655 (2007).
  3. Boydston, A. J., Williams, K. A., Bielawski, C. W. A Modular Approach to Main-Chain Organometallic Polymers. J. Am. Chem. Soc. 127, 12496-12497 (2005).
  4. Kamplain, J. W., Bielawski, C. W. Dynamic covalent polymers based upon carbene dimerization. Chem. Commun. , 1727-1729 (2006).
  5. Back, O., Kuchenbeiser, G., Donnadieu, B., Bertrand, G. Nonmetal-Mediated Fragmentation of P4: Isolation of P1and P2Bis(carbene). 48, Int. Ed, Adducts. Angew. Chem.. 5530-5533 (2009).
  6. Masuda, J. D., Schoeller, W. W., Donnadieu, B., Bertrand, G. Carbene Activation of P4 and Subsequent Derivatization. 46, Int. ed, Angew. Chem.. 7052-7055 (2007).
  7. Masuda, J. D., Schoeller, W. W., Donnadieu, B., Bertrand, G. NHC-Mediated Aggregation of P4: Isolation of a P12 Cluster. J. Am. Chem. Soc. 129, 14180-14181 (2007).
  8. Wang, Y., et al. Carbene-Stabilized Diphosphorus. J. Am. Chem. Soc. 130, 14970-14971 (1021).
  9. Wang, Y., et al. Carbene-Stabilized Parent Phosphinidene Organometallics. 29, 4778-4780 (2010).
  10. Back, O., Donnadieu, B., Parameswaran, P., Frenking, G., Bertrand, G. Isolation of crystalline carbene-stabilized P2-radical cations and P2-dications. Nature Chemistry. 2, 369-373 (2010).
  11. Dorsey, C. L., Squires, B. M., Hudnall, T. W. Isolation of a Neutral P8 Cluster by [2+2] Cycloaddition of a Diphosphene Facilitated by Carbene Activation of White Phosphorus. 52, Int. Ed, Angew. Chem.. 4462-4465 (2013).
  12. Kuhn, K. M., Grubbs, R. H. A Facile Preparation of Imidazolinium Chlorides. Org. Lett. 10, 2075-2077 (2008).
  13. Hudnall, T. W., Moerdyk, J. P., Bielawski, C. W. Ammonia N-H activation by a N,N'-diamidocarbene. Chem. Commun. 46, 4288-4290 (2010).
  14. Lugan, N., Lavigne, G. Reprogramming of a Malonic N-Heterocyclic Carbene: A Simple Backbone Modification with Dramatic Consequences on the Ligand's Donor Properties. Eur. J. Inorg. Chem. 3, 361-365 (2010).
  15. Blake, G. A., Moerdyk, J. P., Bielawski, C. W. Tuning the Electronic Properties of Carbenes: A Systematic Comparison of Neighboring Amino versus Amido Groups. Organometallics. 31, 3373-3378 (2012).
  16. Martin, C. D., Weinstein, C. M., Moore, C. E., Rheingold, A. L., Bertrand, G. Exploring the reactivity of white phosphorus with electrophilic carbenes: synthesis of a P4 cage and P8 clusters. Chem. Commun. 49, 4486-4488 (2013).

Tags

Химия выпуск 92 электрофильные карбены белый фосфор активация фосфорорганическими phosphaalkene карбонил
Получение и применение Карбонильное оформленных карбенов в активации белого фосфора
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Torres, A. J., Dorsey, C. L.,More

Torres, A. J., Dorsey, C. L., Hudnall, T. W. Preparation and Use of Carbonyl-decorated Carbenes in the Activation of White Phosphorus. J. Vis. Exp. (92), e52149, doi:10.3791/52149 (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