Abstract
Hier präsentieren wir ein Protokoll für die Synthese von zwei verschiedenen Carbonyl-Carbene dekoriert. Beide Carbene können mit nahezu identischen Verfahren in Multi-Gramm-Maßstab Mengen hergestellt werden. Das Ziel dieser Handschrift ist deutlich zu detailliert, wie zu handhaben und bereiten diese einzigartigen Carbene, so dass ein Synthesechemiker von jedem Niveau mit ihnen zu arbeiten. Die beiden beschriebenen Carbene sind diamidocarbene (DAC, Carben-1) und eine monoamidoaminocarbene (MAAC 2). Diese Carbene sind sehr elektronenarme und als solche Anzeige Reaktivität Profile, die untypisch für traditionelle N-heterozyklische Carbene sind. Darüber hinaus unterscheiden sich diese beiden Carbene nur in ihrer elektrophilen Charakter und ihre sterische Parameter, wodurch sie ideal für das Studium, wie Carben Elektronik Einfluss Reaktivität. Um dieses Phänomen zeigen, werden wir beschreiben die Aktivierung von weißem Phosphor (P 4) unter Verwendung dieser Carbene. Abhängig von der CarbenE verwendet wird, können zwei verschiedene phosphorhaltigen Verbindungen isoliert werden. Wenn die DAC-1 verwendet wird, kann ein Tris (Phosphaalkenyl) phosphan als einziges Produkt isoliert werden. Bemerkenswert ist jedoch, wenn MAAC 2 auf P 4 unter identischen Reaktionsbedingungen aufgenommen, eine unerwartete Carben-gestützte P 8 Allotrop von Phosphor ausschließlich isoliert. Mechanistische Untersuchungen zeigen, dass diese Carben-unterstützten P 8 allotrope Formen über eine [2 + 2]-Cycloaddition Dimerisierung eines transienten Diphosphen die durch Behandlung mit 2,3-Dimethyl-1,3-butadien gefangen wurde.
Introduction
Stabile Carbene haben so allgegenwärtig Reagenzien in der homogenen Katalyse 1, 2 Organokatalyse, Materialwissenschaften 3,4 jüngerer Hauptgruppenchemie 5-9 entstanden, und. Im Zusammenhang mit der letzteren stabil Carbene kürzlich in der Aktivierung und Funktionalisierung von weißem Phosphor (P 4) 5-9 verwendet. Die Möglichkeit, direkt konvertieren P 4 in phosphororganischen Verbindungen hat sich zu einem aktuellen Forschungsziel in dem Bemühen, "grüner" Methoden, die die Verwendung von chlorierten oder oxychloriert Phosphor Vorläufer umgehen zu entwickeln. Trotz ihrer weit verbreiteten Verwendung kann die Herstellung und Handhabung der Carbene und reaktiven Verbindungen wie P 4 eine entmutigende Aufgabe sein. Aus diesem Grund haben wir dieses Manuskript an eine klare und präzise Protokoll, ermöglichen Synthesechemiker aller Könnensstufen zu synthetisieren und zu manipulieren zwei sehr einzigartige stabile c wird eine schriftlichearbenes. Zusätzlich wird die Aktivierung von P 4 mit den beschriebenen Carbene detailliert.
Hier beschreiben wir detailliert ein Protokoll für die Synthese von zwei elektronenarmen Carbonyl dekoriert Carbene. Wir haben diese Carbene ihrer sterischen Parameter gewählt, da sie nur in ihren elektrophilen Eigenschaften unterscheiden, und nicht, was sie ideal für die Untersuchung der Wirkungen von Carben Elektronik auf Reaktivität. Die Bedeutung von Carben Elektronik hinsichtlich Reaktivität von zwei ähnlichen Verbindungen der allgemeinen Formel Carben-P 2 -carbene die von Bertrand und Robinson 5,8 berichtet wurde, veranschaulicht. Bertrand P 2-Derivat durch zwei zyklische Alkylaminosäuren Carben (CAAC)-Liganden unterstützt und ist strukturell, photophysikalisch und elektrochemisch anders als Robinson Verbindung, die ein P 2 Fragment von zwei N-heterozyklische Carbene (NHCs) 5,8 unterstützt wird. In der Tat, Bertrand P 2 10 unterziehen unterziehen können.
Basierend auf den oben beschriebenen Untersuchungen, waren wir an der Untersuchung der Aktivierung von P 4 mit den hoch elektro diamido- und monoamidoamino Carbene, um zu bestimmen, ob neue Carben-stabilisierten Allotrope von Phosphor hergestellt werden konnten. Wir konzentrierten uns auf diamidocarbene (DAC) 1, monoamidoamino Carben (MAAC) 2, die nur in ihren jeweiligen Elektrophilie unterscheiden interrogaßen, welche Rolle Carben Elektronik in P 4-Aktivierung zu spielen. Interessanter, wenn die elektrophiler DAC verwendet wird, könnte ein Tris (Phosphaalkenyl) phosphan (3) als exklusives Produkt isoliert werden, während, wenn ein MAAC verwendet wird, kann ein Carben-stabilisierten P 8 Allotrop (4) erhalten 11 werden. Wir abgefragt auch den Mechanismus für die Bildung (4), und fanden, dass es über eine [2 + 2] cylcoaddition Dimerisierung eines transienten Diphosphen gebildet. Die Existenz dieses Diphosphen durch Abfangreaktion mit 2,3-Dimethyl-1,3-Butadien zu den [4 + 2]-Cycloaddition Addukt 5 liefern bestätigt. Das Protokoll für die Synthese dieser Carbonyl eingerichtet Carbene und deren entsprechende P 4 aktivierten Verbindungen wird hier beschrieben.
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Protocol
1. Synthese von Diamidocarbene (Verbindung 1)
- Schließen Sie einen Ofen getrocknet 100 ml Schlenkkolben mit einem Hochleistungsvakuumverteiler, evakuieren und bündig mit Stickstoff. Fügen Sie einen Rührstab in den Kolben und Kappe mit einer Gummimembran. Abwiegen N, N'-dimesitylformamidine 12 (1,5 g, 5,35 mmol) und es in den Kolben hinzufügen unter Stickstoffspülung.
- Hinzufügen (über trockene, sauerstoffarmes Spritzen) 30 ml trockenem, entgastem Dichlormethan (DCM), gefolgt von Triethylamin (1,1 ml, 8,0 mmol, 1.5 Äquiv.). Kühlen der erhaltenen Lösung auf 0 ° C in einem Eisbad.
- Tropfenweise hinzu (mit einem trockenen, Sauerstoff befreit Spritze) dimethylmalonyl dichlorid (0,75 ml, 5,60 mmol, 1,05 Äquiv.) Zu der gekühlten Lösung. Nach der Zugabe, sollte die Lösung bei 0 ° C für 1 h unter einer Stickstoffatmosphäre rühren. Sobald die Lösung für 1 h gerührt, entfernen Sie alle flüchtigen Stoffe unter Vakuum.
- Hinzufügen einer Lösungsmittelmischung aus trockenem, entgastem Hexan: DCM (2: 1 nach Volumen,24 ml Gesamtvolumen) zu dem Rückstand im Reaktionskolben. Lassen Sie die Mischung für 10 min verreiben.
- Inzwischen legen Sie eine Filterrohr mit einem mittleren Porosität Glasfritte an die Spitze der einem Ofen getrocknet 100 ml-Schlenk-Kolben ausgestattet (siehe Abbildung 1). Um die Filterrohr, fügen Sie genug im Ofen getrocknet, um eine Celite-Filter-Plug etwa 2 Zoll groß erstellen. Verschließen Sie die Filterrohr mit einer Gummimembran, und ziehen Vakuum, auf das System durch das Anbringen der Schlenkkolben in die Vakuumkammer.
Abbildung 1. Filtrationsvorrichtung Anordnung zur Entfernung von [HNEt 3] [Cl] von Carben-Vorläufer 1-HCl und 2-HCl. Diese Vorrichtung ist auch zur NaCl zu entfernen während der Synthese von Carbenen 1 und 2 gebildet. - Filtervorrichtung Montage für die Entfernung von [HNEt 3] [Cl] aus Carbenvorstufen 1-HCl und 2-HCl. Uns auch dieses Gerät isted NaCl zu entfernen während der Synthese von Carbenen 1 und 2 gebildet.
- Sobald die Filtervorrichtung zusammengebaut worden ist und unter Vakuum steht, übertragen die weiße Suspension in den Reaktionskolben über eine Kanüle in das Filterrohr. Achten Sie darauf, regelmäßig ziehen Vakuum auf der Sammlung Schlenk-Kolben, um sicherzustellen, dass alle von der Lösung filtert durch die Celite.
- Verwendung einer Spritze durch die Gummischeidewand (1, Volumen 18 ml Gesamtvolumen 2): Waschen des Celite durch Zugabe einer Lösungsmittelmischung aus trockenem, entgastem Hexan DCM. Wieder, in regelmäßigen Abständen ziehen Vakuum auf der Sammlung Schlenk-Kolben, um sicherzustellen, dass alle von der Lösung filtert durch die Celite.
- Die Sammlung Schlenk-Kolben aus dem Filterrohr trennen unter einem Flush von Stickstoff, dann die Sammlung Schlenk-Kolben mit einem Glasstopfen zu verschließen. Entfernen des gesamten Lösungsmittels aus der Sammlung Schlenk-Kolben unter Vakuum, um die Vorstufe für diamidocarbene 1 (1-HCl) als ein Luft / feuchtigkeitsempfindlichen weißes Pulver in etwa 92 leisten% Ausbeute (2,04 g). Das Produkt kann durch 1 H-und 13 C-NMR-Spektroskopie (CDCl 3) 13,14 prüft werden. Übertragungsverbindung 1-HCl in einem Handschuhkasten zur Lagerung vor dem nächsten Schritt.
- Um die diamidocarbene 1 herzustellen, wird zunächst ein Ofen getrocknet 100 ml Schlenkkolben mit einem Rührstab und einem Glasstopfen in einen mit Stickstoff gefüllten Handschuhkasten ausgestattet übertragen.
- Abwiegen Carbenvorstufe 1-HCl (0,600 g, 1,45 mmol) und Natrium (NaHMDS, 0,267 g, 1,46 mmol) und legen Sie beide Feststoffe in den Schlenkkolben.
- Hinzufügen freiem, entgastem Benzol (25 ml) zu den beiden Feststoffe in dem Schlenk-Kolben und der Kolben wird verschlossen. An diesem Punkt kann der Schlenk-Kolben aus dem Handschuhkasten entnommen werden.
- Man rührt die Lösung des Carben bei RT für 30 min. Während der gesamten Reaktion wird die Lösung eine trübe gelb-orange Farbe. Während dieser Zeit eine Filtervorrichtung ähnlich der oben beschriebenen (unter Verwendung einer 1 i gesetztNCH Celite) für die Synthese von 1-HCl.
- Filtern des Carben-Lösung (NaCl ausgefällt zu entfernen), wie für die Vorstufe 1-HCl beschrieben. Sobald die Lösung gefiltert ist, entfernt alle flüchtigen Bestandteile unter Verwendung von Vakuum, um das rohe 1-Carben als gelb-oranges Pulver erhalten wurden. Weiter zu reinigen Carben 1 von der Feststoff mit kaltem Hexan (~ 10 ml), analytisch reine Verbindung als Luft / feuchtigkeitsempfindliche weißes Pulver in ca. 85% Ausbeute (0,462 g). Überprüfen Sie, ob das Produkt durch 1 H-und 13 C-NMR-Spektroskopie (C 6 D 6) 13.
2. Synthese von Monoamidocarbene (Verbindung 2)
- Schließen Sie einen Ofen getrocknet 250 ml Schlenkkolben mit einem Hochleistungsvakuumverteiler, evakuieren und bündig mit Stickstoff. Fügen Sie einen Rührstab in den Kolben und Kappe mit einer Gummimembran. Abwiegen N, N'-dimesitylformamidine (3.00 g, 10.70 mmol) und es in den Kolben hinzufügen unter Stickstoffspülung.
- Hinzufügen (vieinem trockenen, sauerstoffarmes Spritzen) 125 ml trockenem, entgastem DCM gefolgt von Triethylamin (2.25 ml, 16.05 mmol, 1.5 Äquiv.). Kühlen der erhaltenen Lösung auf 0 ° C in einem Eisbad.
- Tropfenweise hinzu (mit einem trockenen, Sauerstoff befreit Spritze) 3-Chlorpivaloylchlorid (1,54 ml, 11,77 mmol, 1,1 Äquiv.) Zu der gekühlten Lösung. Nach der Zugabe, sollte die Lösung bei 0 ° C für 30 min unter einer Stickstoffatmosphäre rühren. Dann nach und nach erwärmen Sie die Lösung auf RT und entfernen Sie alle flüchtigen Stoffe unter Vakuum dann. Nachdem das Lösungsmittel entfernt wird, wird ein weißer fester Rückstand bleibt.
- Hinzufügen Toluol (200 ml) zu dem weißen Feststoff und damit die Suspension für 1 h verrieben. Dann filtern Sie die Mischung über einen 1 Zoll Celitestopfen unter Verwendung einer mittleren Porosität Glasfritten Büchner-Trichter.
- Übertragen der Toluollösung in einen 500 ml Rundkolben mit einem Rührstab ausgestattet. Verbinden mit einem Rückflußkühler den Kolben und erwärmt die Lösung auf (110 ° C) für 16 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Über den course der Reaktion wird ein weißer Niederschlag zu bilden.
- Nach 16 h kann der Suspension auf RT abkühlen. Während dieser Zeit werden weitere Feststoff aus der Lösung ausfallen. Der Feststoff wird durch Vakuumfiltration und wasche den Feststoff mit kaltem Toluol (3 x 20 ml).
- Trocknen des erhaltenen weißen Feststoff durch Vakuum um die Vorstufe für monoamidocarbene 2 (2-HCl) als Luft stabile weiße Pulver in etwa 91% Ausbeute (3,32 g) zu ergeben. Das Produkt kann durch 1 H-und 13 C-NMR-Spektroskopie (CDCl 3) 15 überprüft werden. Übertragungsverbindung 2-HCl in einer Glove-Box zur Lagerung vor dem nächsten Schritt.
- Um die monoamidocarbene 2 vorzubereiten, wird zunächst ein Ofen getrocknet 100 ml Schlenkkolben mit einem Rührstab und einem Glasstopfen in einen mit Stickstoff gefüllten Handschuhkasten ausgestattet übertragen.
- Abwiegen Carbenvorstufe 2-HCl (0,500 g, 1,25 mmol) und NaHMDS (0,241 g, 1,32 mmol) und legen Sie beide Feststoffe in den Schlenkkolben.
- Fügen trocken, entgastBenzol (45 ml) auf die beiden Feststoffe in dem Schlenk-Kolben gegeben und anschließend wurde der Kolben wird verschlossen. An diesem Punkt kann der Schlenk-Kolben aus dem Handschuhkasten entnommen werden.
- Man rührt die Lösung des Carben bei RT für 30 min. Während der Reaktion wird die Lösung eine trübe gelbe Farbe. Dessen eine Filtervorrichtung ähnlich der oben für die Synthese von 1-HCl unter Verwendung eines 1 Zoll Celite beschrieben eingestellt.
- Filtern des Carben-Lösung (NaCl ausgefällt entfernen) für Carben 1. Sobald die Lösung wurde filtriert beschrieben Entfernen aller flüchtigen Bestandteile unter Verwendung von Vakuum, um das Rohprodukt Carben 2 als ein gelbbraunes Pulver zu ergeben. Weiter zu reinigen Carben 2 durch Waschen der Fest wiederholt mit Pentan, analytisch reine Verbindung als Luft / feuchtigkeitsempfindliche weißes Pulver in etwa 62% Ausbeute (0,309 g). Überprüfen Sie, ob das Produkt durch 1 H-und 13 C-NMR-Spektroskopie (C 6 D 6) 15.
3. Syntheseein Tris (Phosphaalkenyl) phosphan (Verbindung 3)
Vorsicht Statement: Weißer Phosphor ist äußerst pyrophor sowie giftige und sollte vorsichtig in einem Handschuhfach, wenn möglich behandelt werden.
- Um ein Tris (Phosphaalkenyl) phosphan (Verbindung 3) zu machen, wiegen diamidocarbene 1 (0,100 g, 0,266 mmol, 3 Äquiv.) Und weißem Phosphor (P 4, 0,011 g, 0,089 mmol, 1 Äquiv.) In einer Stickstoff- Handschuhkasten mit dem Licht ausgeschaltet. Schalten Sie so viele Lichter im Labor während dieser ersten Schritte als P 4 ist lichtempfindlich.
- Hinzufügen der beiden Feststoffe in einen 20 ml Glasampulle, die in Aluminiumfolie eingewickelt wird. Hinzufügen freiem, entgastem Diethylether (Et 2 O, 10 ml) zu den Feststoffen und dann das Röhrchen. Rühren der Aufschlämmung im Dunkeln für 2 Stunden. Im Verlauf der Reaktion wird eine helle rot-orange Niederschlag zu bilden.
- Isolieren durch Filtration mit einem 10 ml Glas mittlerer Porosität der roten Festfritten Büchner-Trichter. Waschen the rote Feststoff mit Et 2 O (4 x 5 ml) und dann trocknen Sie es unter Vakuum auf die Verbindung 3 als analytisch reine Luft stabile Verbindung in etwa 82% Ausbeute, 0.092 Gramm (bezogen auf P 4). Überprüfen Sie, ob das Produkt durch 1 H-und 31 P-NMR-Spektroskopie (C 6 D 6) 11.
4. Synthese eines Carben-stabilisierten P 8 Allotrop (Verbindung 4)
- Methode A
- Um ein Carben-stabilisierten P 8 Allotrop (Verbindung 4) zu machen, wiegen monoamidocarbene 2 (0.100 g, 0.276 mmol, 3 Äquiv.) Und P 4 (11.4 mg, 0.092 mmol, 1 Äquiv.) In einer mit Stickstoff gefüllten Handschuh Box mit den Lichter ausgeschaltet. Schalten Sie so viele Lichter im Labor während dieser ersten Schritte als P 4 ist lichtempfindlich.
- Hinzufügen der beiden Feststoffe in einen 20 ml Glasampulle, die in Aluminiumfolie eingewickelt wird. Hinzufügen freiem, entgastem Diethylether (Et 2 O, 10 ml) zu den Feststoffen und dann das Röhrchen. AufNeben der Äther, der flüchtige dunkelgrüne Farbe rasch in leuchtend orange. Rühren der Aufschlämmung im Dunkeln für 2 Stunden. Im Verlauf der Reaktion wird eine leuchtend orange Niederschlag zu bilden.
- Isolieren durch Filtration mit einem 10 ml Glas mittlerer Porosität der orange Feststoff Fritten Büchner-Trichter. Waschen Sie die orangefarbenen Feststoff mit Et 2 O (4 x 2 ml) und dann trocknen Sie es unter Vakuum, um die Verbindung 4 als analytisch reine Luft und stabile Verbindung in etwa 51% Ausbeute, 39,5 mg (basierend auf P 4). Überprüfen Sie, ob das Produkt durch 1 H-und 31 P-NMR-Spektroskopie (THF-D8) 11.
- Methode B
- Abwiegen monoamidocarbene 2 (0,100 g, 0,276 mmol, 2 Äquiv.) Und P 4 (17,1 mg, 0,138 mmol, 1 Äquiv.) In einer mit Stickstoff gefüllten Handschuhkasten mit dem Licht ausgeschaltet. Schalten Sie so viele Lichter im Labor während dieser ersten Schritte als P 4 ist lichtempfindlich.
- Fügen Sie die beiden Feststoffe in einen 20-ml-Glas überl, die in Aluminiumfolie eingewickelt wird. Fügen trocken, entgast Hexan (10 ml) zu den Feststoffen und dann das Röhrchen. Nach der Zugabe von Äther, der flüchtige dunkelgrüne Farbe rasch in leuchtend orange. Rühren der Aufschlämmung im Dunkeln für 2 Stunden. Im Verlauf der Reaktion wird eine leuchtend orange Niederschlag zu bilden.
- Isolieren Sie die orangefarbenen Feststoff durch Filtration mit einer 10 ml Medium Porosität Glasfritten Büchner-Trichter, und dann trocknen Sie es unter Vakuum, um die Verbindung 4 als analytisch reine Luft und stabile Verbindung in etwa 75% Ausbeute, 87,7 mg (basierend auf P 4). Überprüfen Sie, ob das Produkt durch 1 H-und 31 P-NMR-Spektroskopie (THF-D8). 11
5. Trapping eine Transient E -1,2-Bis (Phosphaalkenyl) Diphosphen über [4 + 2]-Cycloaddition: Synthese von Verbindung 5
- Um die Verbindung 5 vorbereiten, abwiegen monoamidocarbene 2 (0.300 g, 0.828 mmol, 2 Äquiv.) Und P 4 (51,3 mg, 0,414 mmol, 1 Äquiv.) Septemberarately Inneren eines mit Stickstoff gefüllten Handschuhkasten mit dem Licht ausgeschaltet. Schalten Sie so viele Lichter im Labor während dieser ersten Schritte als P 4 ist lichtempfindlich.
- Fügen Sie den P 4 mit einem 20 ml Glasröhrchen, und fügen Sie dann trocken, entgast Hexan (18 ml) in das Fläschchen. Als Nächstes fügen 2,3-Dimethyl-1,3-butadien (2 ml) zu der P 4-Suspension in Hexan.
- Während die Hexan / P 4 Suspension wird schnell gerührt, fügen Sie die Carben-2 als Feststoff in einer Portion. Die Suspension wird sofort werden hell gelb. Über einen Zeitraum von etwa 10 min, wird alle Feststoffe von der Ausfällung eines hellgelben Feststoff, gefolgt aufzulösen. An dieser Stelle lassen Sie die Suspension 4 h rühren.
- Nach 4 Stunden, isolieren gelben Fest durch Filtration mit einer 10 ml Medium Porosität Glasfritten Büchner-Trichter. Diese gelbe Feststoff-Verbindung 5 (> 90% Reinheit sowohl von 1 H-und 31 P-NMR). Konzentrieren die gelbe überstehende Lösung zur Trockneund kombinieren die gelbe Rückstand mit dem gefilterten gelben Feststoff.
- Zur Reinigung der Verbindung 5, die in Verbindung rekristallisiert gelben Feststoffen aus einem 1: 3 (Volumen) DCM: Hexan-Lösung (12 ml Gesamtvolumen) in einem -30 ° C Gefrierschrank in der Glovebox O / N. Dieses Verfahren wird als 5 analytisch reine Luft stabil gelbe Kristalle in ca. 71% Ausbeute, 0.301 Gramm (bezogen auf P 4) leisten. Überprüfen Sie, ob das Produkt durch 1 H-und 31 P-NMR-Spektroskopie (C 6 D 6) 11.
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Representative Results
Die Fähigkeit, ein Tris (Phosphaalkenyl) phosphan, wie 3 oder P 8 -allotrope (4) von weißem Phosphor zu isolieren, basiert auf der Verwendung eines elektrophilen Carben zu dem P 4-Tetraeder 11,16 aktivieren. Daher ist es entscheidend, Carbene mit verbesserter π-Säure herzustellen, und durch Erweiterung Elektrophilie. 2 zeigt die Synthese von 1-Carbenvorstufe HCl und dessen anschließende Deprotonierung an dem diamidocarbene 1 13 leisten. Die Synthese von diamidocarbene 1 kann an einem einzigen Tag (etwa 6 Stunden von Anfang bis Ende) erreicht werden, und das Carben als weißes Pulver in 72% Ausbeute isoliert werden.
Abbildung 2. Synthese von 1 durch Kopplung diamidocarbene N, N '-dimesitylformamidine zu dichlorid dimethylmalonyl. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Durch das Entfernen eines der Carbonylgruppen von Carben 1 kann der π-Acidität des diamidocarbene gedämpft werden. Um diese Aufgabe zu erfüllen, kann monoamidocarbene 2 in einer ähnlichen Weise hergestellt, um 1 unter Verwendung von 3-Chlorpivaloylchlorid und N Carben werden, beschreibt N '-dimesitylformamidine 15. 3 Synthese von 2, der in etwa zwei Tagen durchgeführt werden können. Das freie monoamidocarbene kann als ein weißes Pulver in 56% Ausbeute isoliert werden.
Abbildung 3: Synthese von 2 monoamidocarbene durch Koppeln N, N '-dimesitylformamidine 3-Chlorpivaloylchlorid. Bis heute gab es mehrere Berichte, in denen die Aktivierung von weißem Phosphor mit stabiler Carbene. In diesen Studien wurde gut gezeigt, dass die elektronischen Eigenschaften der Carbene direkt regeln die Identität der aktivierten Phosphorprodukt 5. Um dieses Phänomen zu zeigen, Carbene 1 und 2, die sich nur in ihren jeweiligen Elektrophilie unterscheiden, können verwendet werden, um P 4 zu aktivieren, um sehr unterschiedliche Produkte ergeben werden. Wenn die elektrophiler diamidocarbene 1 verwendet wird, kann das Tris (Phosphaalkenyl) phosphan (3) als einen roten Feststoff in 82% Ausbeute hergestellt werden (
Abbildung 4: Synthese von Tris (Phosphaalkenyl) phosphan 3 und Carben-stabilisierten P 8 allotrope 4 ab Carbene 1 bzw. 2 (Mes = 2,4,6 (CH 3) 3 C 6 H 2).
Es wurde ein Mechanismus przur Bildung der Verbindungen 3 und 4 (Figur 5), die, wie die unterschiedlichen Elektrophilie von Carbenen 1 und 2 beeinflußt die Umsetzung mit P 4 beschreibt oposed. Sowohl Carbene zwitterionische Zwischen A, die zwei koordinierten Carbenliganden verfügt als bild anfänglich bei Aktivierung des P 4-Tetraeder vorgeschlagen. Wenn die elektrophiler diamidocarbene 1 verwendet wird, ist ein Zwischen nucleophil genug, um das leere p--Orbital einer dritten Molekül von 1 hinzufügen, was schließlich in der Bildung von Tris (Phosphaalkenyl) phosphan 3 über Zwischen B. Wenn das weniger elektro Carben 2 verwendet wird, ist jedoch ein nicht ausreichend nucleophil ein drittes Molekül von 2 hinzu
Abbildung 5. Vorgeschlagener Mechanismus für die Bildung der Verbindungen 3 und 4. Die Bildung des mutmaßlichen Diphosphen Zwischen C wurde durch Abfangen mit 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, um die Verbindung verifiziert
Abbildung 6: Synthese von Verbindung 5 durch Einfangen Zwischen C mit 2,3-Dimethyl-1,3-butadien (Mes = 2,4,6 (CH 3) 3 C 6 H 2). Um die Wirksamkeit dieser synthetischen Methoden zu demonstrieren, haben wir 1 H-NMR-Spektren für Carbene 1 zur Verfügung gestellt und2 sowie 31 P-NMR-Spektren für die Verbindungen 3, 4, und 5 (siehe Abbildungen 7-11, beziehungsweise). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 7: 1 H-NMR (C 6 D 6) des DAC 1 hergestellt, unter Verwendung des beschriebenen Protokolls.
Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 8. 1 H-NMR (C 6 D 6) MAAC 2 hergestellt unter Verwendung der beschriebenen Protokoll. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Figur 9 31 P NMR (C 6 D 6) von 3 unter Verwendung des beschriebenen Protokolls.
Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 11. 31 P-NMR (C 6 D 6) von 5 mit dem beschriebenen Protokoll hergestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
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Discussion
Ein einfaches Verfahren zum Erzeugen von Carbonylgruppen eingerichtet Carbene und deren Anwendung bei der Aktivierung von weißem Phosphor ist hier dargestellt. Die kritischen Schritte in dem Protokoll für die Synthese der Carbene sind: (a) sicherzustellen, dass alle Lösungsmittel ordnungsgemäß vor der Verwendung getrocknet, (b) sicherstellen, dass die Zugabe von Säurechloride auf die Formamidins sehr langsam (c) erfolgt, wenn die Celite ist für mindestens 12 Stunden bei 180 ° C, die Hydrolyse des 1-HCl sowie Carbene 1 und 2 auftreten, nicht ofengetrocknet. In einigen Fällen wird der weiße Phosphor zu rotem Phosphor umzuwandeln. Für die P-4-Aktivierungsreaktionen, ist es unerlässlich, dass die Reaktionen in der Dunkelheit oder in Folie eingeReaktionsGefäßen durchgeführt, um sicherzustellen, dass der weiße Phosphor nicht in roten Phosphor umzuwandeln.
Es gibt keine größeren Einschränkungen der hier beschriebenen Techniken, und in der Tat diese Methoden kann einin die Zukunft Synthese anderer Carbene ngewandte. Ein signifikanter Vorteil unseres Verfahrens zur Herstellung der beschriebenen Carbene ist die Verwendung von NaHMDS als Base für die Deprotonierung der Verbindungen 1 und 2 -HCl -HCl. NaHMDS ist gut geeignet zur Erzeugung von Carbenen, wie es in aromatischen Kohlenwasserstoffen, in denen die überwiegende Mehrheit der Carbene stabil sind löslich ist.
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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 |
References
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