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Chemistry

Herstellung eines Corannulene-funktionalisierten Hexahelicen von Kupfer (I) -katalysierte Alkin-Azid-Cyclo von Nichtplanare Polyaromatische Einheiten

Published: September 18, 2016
doi:
10.3791/53954
, ,
1GIR MIOMeT, IU CINQUIMA, Área de Química Inorgánica,Universidad de Valladolid

Summary

Hier präsentieren wir ein Protokoll einer komplexen organischen Verbindung zu synthetisieren, die aus drei nichtplanaren polyaromatischen Einheiten zusammengebaut leicht mit vernünftigen Ausbeuten.

Abstract

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar polyaromatic units, which are two corannulene moieties and a racemic hexahelicene linking them. The compound described in this work is a good host for fullerenes. Several common organic reactions, such as free-radical reactions, C-C coupling or click chemistry, are employed demonstrating the versatility of functionalization that this compound can accept. All of these reactions work for planar aromatic molecules. With subtle modifications, it is possible to achieve similar results for nonplanar polyaromatic compounds.

Introduction

Aufgrund ihrer speziellen Geometrie, Corannulen und Helicene sind Moleküle , die eine Struktur weit von der Planarität und führen zu interessanten Eigenschaften. 1-15 In den letzten Jahren übernehmen kann, ist die Suche nach molekularen Rezeptoren für Kohlenstoff – Nanoröhrchen und Fullerene ein sehr aktives Gebiet 16-19 durch, vor allem, um ihre potenziellen Anwendungen als Materialien für organische Solarzellen, Transistoren, Sensoren und andere Geräte. 20-28 die hervorragende Ergänzung in der Form zwischen Corannulen und einem Fulleren haben die Aufmerksamkeit von mehreren Forschern mit dem Ziel der Gestaltung angezogen molekularen Rezeptoren der Lage , supramolekulare Assoziation durch Dispersionskräfte zu etablieren. 29-39

Die Chemie der oben erwähnten nicht – planaren polyaromatischen Verbindungen ist ähnlich zu derjenigen für völlig planare Moleküle beschrieben, aber es ist manchmal schwierig , geeignete Bedingungen zu finden , um die gewünschten Selektivitäten und Ausbeuten erreicht werden . 40 </sup> In dieser Arbeit präsentieren wir die Synthese eines Moleküls (7) in wenigen Schritten mit guten Ausbeuten in jedem Forschungslabor gefunden durch die Anwendung einfach und typische Techniken drei polyaromatischen Einheiten. Das Molekül ist von großer Bedeutung , weil es eine zangenartige Konformation annehmen können gute Wechselwirkungen mit C 60 37 in Lösung herzustellen; und es kann ein Forschungslinie als potentieller Rezeptor für höhere Fullerene chiral dank der Helicen Linker öffnen, die ein chirales Molekül aufgrund der Existenz eines stereogenen Achse. 41-45 jedoch nur racemische Helicen wird in dieser Arbeit verwendet werden.

An diesem Punkt ist die einzige Einschränkung dieser Rezeptoren zu synthetisieren, ist die Herstellung von Helicene und corannulenes, da sie nicht im Handel erhältlich sind. Aber, nach neuen Methoden veröffentlicht anderswo 46-48 sie können in geeigneten Mengen in einem vernünftigen kurzen Zeitraum erhalten werden.

Protocol

1. Funktionalisierung 2,15-Dimethylhexahelicene Bromierung von 2,15-dimethylhexahelicene Wiegen 0,356 g (1,0 mmol) 2,15-dimethylhexahelicene, 0,374 g (2,1 mmol) frisch umkristallisiert N – Bromsuccinimid (NBS) und 24 mg (0.07 mmol) Benzoylperoxid (BPO) (70% wt mit 30% Wasser als Stabilisator). Platzieren alle Feststoffe in einem 100 ml Schlenk-Kolben mit einem magnetischen Rührstab. Setzen Sie unter Stickstoffatmosphäre durch drei Zyklen der Gasevakuieru…

Representative Results

Corannulene (3 a) und 2,15-dimethylhexahelicene (3 b) hergestellt werden konnten folgende aktuelle Methoden 46-48 auf einfache Art und Weise mit sehr guten Ausbeuten (Abbildung 5). Sowohl ein gemeinsames Molekül teilen, 2,7-Dimethylnaphthalin, als Ausgangsmaterial, Anstieg geben zu einer divergenten konvergente Synthese des fertigen Moleküls. <p class="jove_content" fo:keep-together.with…

Discussion

Endgültige Verbindung 7 wurde bei jeder Reaktion nach 6 Stufen von nichtplanaren polyaromatischen Vorstufen 3 a und 3 b mit mäßigen bis sehr guten Ausbeuten hergestellt. Die wichtigste Einschränkung in dieser Strecke zu beobachten war die Bromierungsreaktion der beiden nicht-planaren polyaromatischen Verbindungen. Im Fall der Verbindung 4 jedoch ein, kann eine erhebliche Menge an freiem Corannulen f…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was funded by the Spanish Ministerio de Economìa y Competitividad (CTQ 2013-41067-P). H.B. acknowledge with thanks a MEC-FPI grant.

Materials

2,15-Dimethylhexahelicene N/A N/A Prepared according to reference 5b,c in the main text.
Corannulene N/A N/A Prepared according to reference 5a in the main text.
N-Bromosuccinimide (NBS) Sigma Aldrich B8.125-5 ReagentPlus®, 99%. Recrystallized from hot water.
Benzoyl peroxide (BPO) Sigma Aldrich B-2030 ~70% (titration). 30% water as stabilizer.
Sodium azide Sigma Aldrich S2002 ReagentPlus®, ≥99.5%.
Gold (III) chloride Hydrate Sigma Aldrich 50778 puriss. p.a., ACS reagent, ≥49% Au basis.
Ethynyltrimethylsilane Sigma Aldrich 218170 98%.
[PdCl2(dppf)] N/A N/A Prepared according to reference 6 in the main text.
CuI N/A N/A Prepared according to reference 7 in the main text.
KF Sigma Aldrich 307599 99%, spray-dried.
(+)-Sodium L-ascorbate Fluka 11140 BioXtra, ≥99.0% (NT).
Copper(II) Sulphate 5-hydrate Panreac 131270 for analysis.
Carbon tetrachloride (CCl4) Fluka 87030 for IR spectroscopy, ≥99.9%.
Dichloromethane (DCM) Fisher Scientific D/1852/25 Analytical reagent grade. Distilled prior to use.
Hexane Fisher Scientific H/0355/25 Analytical reagent grade. Distilled prior to use.
Ethyl acetate Scharlau AC0145025S Reagent grade. Distilled prior to use.
Tetrahydrofuran (THF) Fisher Scientific T/0701/25 Analytical reagent grade. Distilled prior to use.
1,2-Dichloroethane (DCE) Sigma Aldrich D6,156-3 ReagentPlus®, 99%.
Methanol (MeOH) VWR 20847.36 AnalaR NORMAPUR.
Triethyl amine (NEt3) Sigma Aldrich T0886 ≥99%.
Silica gel Acros 360050010 Particle size 40-60mm.
Sand – low iron Fisher Scientific S/0360/63 General purpose grade.
TLC Silica gel 60 F254 Merck 1.05554.0001
Monowave 300 (Microwave reactor) Anton Para
Sonicator Grupo Selecta 3000513 6 Litres.
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Álvarez, C. M., Barbero, H., Ferrero, S. Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by Copper(I)-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units. J. Vis. Exp. (115), e53954, doi:10.3791/53954 (2016).
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