Summary
Die rutheniumkatalysierte Olefinierung von elektronenarmen Alkenen mit Allylacetat wird hier beschrieben. Durch die Verwendung von Aminocarbonyl als leitende Gruppe hat dieses externe Oxidationsmittel-freie Protokoll einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Stereo- und Regioselektivität, wodurch ein neuer Syntheseweg zu ( Z , E ) -Butadien-Skeletten geöffnet wird.
Abstract
Die direkte Kreuzkopplung zwischen zwei Alkenen über die vinylische CH-Bindungsaktivierung stellt eine effiziente Strategie für die Synthese von Butadienen mit hoher Atom- und Stufenwirtschaft dar. Allerdings ist diese funktionalitätsgesteuerte Kreuzkupplungsreaktion nicht entwickelt worden, da es immer noch begrenzte Leitungsgruppen im praktischen Gebrauch gibt. Insbesondere ist in der Regel eine stöchiometrische Menge an Oxidationsmittel erforderlich, die eine große Menge an Abfall erzeugt. Aufgrund unseres Interesses an der neuartigen 1,3-Butadiensynthese beschreiben wir die Ruthenium-katalysierte Olefinierung von elektronenarmen Alkenen unter Verwendung von Allylacetat und ohne externes Oxidationsmittel. Die Reaktion von 2-Phenylacrylamid und Allylacetat wurde als Modellreaktion gewählt und das gewünschte Dienprodukt in 80% isolierter Ausbeute mit guter Stereoselektivität ( Z, E / Z, Z = 88:12) unter optimalen Bedingungen erhalten: [ Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 (3 Mol-%) und AgSbF 6 (20 Mol-%) in DCE bei 110 ºC fOder 16 h. Mit den optimierten katalytischen Bedingungen in der Hand wurden repräsentative α- und / oder β- substituierte Acrylamide untersucht und alle reibungslos reagiert, unabhängig von aliphatischen oder aromatischen Gruppen. Auch haben sich N- substituierte Acrylamide als gute Substrate erwiesen. Darüber hinaus untersuchten wir die Reaktivität verschiedener Allylderivate, was darauf hindeutet, dass die Chelatbildung von Acetatsauerstoff zum Metall für den katalytischen Prozess entscheidend ist. Deuterium-markierte Experimente wurden ebenfalls durchgeführt, um den Reaktionsmechanismus zu untersuchen. Es wurden nur Z- selektive H / D-Austausche auf Acrylamid beobachtet, was auf ein reversibles Zyklometallierungsereignis hinweist. Darüber hinaus wurde in der intermolekularen Isotopen-Studie ein kinetischer Isotopeneffekt (KIE) von 3,2 beobachtet, was nahelegt, dass der olefinische CH-Metallierungsschritt wahrscheinlich in den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt involviert ist.
Introduction
Butadiene sind weit verbreitet und werden häufig in vielen natürlichen Produkten, Drogen und bioaktiven Molekülen gefunden 1 . Die Chemiker haben intensive Anstrengungen unternommen, eine effiziente, selektive und praktische Synthesemethode für die Synthese von 1,3-Butadienen 2 , 3 zu entwickeln . In jüngster Zeit wurden direkte Kreuzkupplungen zwischen zwei Alkenen über doppelte vinylic CH-Bindungsaktivierung entwickelt, die eine effiziente Strategie für die Synthese von Butadienen mit hoher Atom- und Stufenwirtschaft darstellen. Unter ihnen hat die palladiumkatalysierte Kreuzkupplung zweier Alkene viel Aufmerksamkeit erregt, indem man ( E, E ) -konfigurierte Butadiene über Alkenyl-Pd-Spezies 4 , 5 liefert. Zum Beispiel entwickelte die Liu-Gruppe eine Pd-katalysierte Butadiensynthese durch die direkte Kreuzkupplung von Alkenen und Allylacetat ( Abbildung 1 Gleichung 3 ) 4 . Mittlerweile lieferte die funktionelle Gruppen-gerichtete Kreuzkopplung zwischen Alkenen Butadiene mit exzellenter ( Z, E ) -Estereoselektivität aufgrund des olefinischen CH-Cyclometalierungsereignisses, was ein komplementäres Verfahren 6 darstellt . Bisher wurden einige Leitungsgruppen wie Enolate, Amide, Ester und Phosphate erfolgreich in die Kreuzkupplung zwischen Alkenen eingeführt, was eine Reihe wertvoller und funktionalisierter 1,3-Butadiene liefert. Allerdings ist die gerichtete Kreuzkupplungsreaktion nicht entwickelt worden, da es immer noch begrenzte Leitgruppen in der Praxis gibt. Insbesondere ist eine stöchiometrische Menge an Oxidationsmittel üblicherweise erforderlich, um den katalytischen Zyklus aufrechtzuerhalten, der eine große Menge an organischen und anorganischen Abfällen erzeugt. Es gibt sehr begrenzte Beispiele mit elektronenreichen Alkenen als Kupplungspartner.
Allylacetat und seine Derivate sind zutiefst iIn organischen Transformationen als mächtige Allylierungs- und Olefinierungsreagenzien, einschließlich katalysierter Kreuzkupplung, Friedel-Crafts-Allylierung von elektronenreichen Arenen und katalytischer CH-Aktivierung von elektronenarmen Arenen ( Abbildung 1 und Gleichung 1 ) 7 untersucht . In jüngerer Zeit entwickelte die Loh-Gruppe eine Rhodium (III) -katalysierte CH-Allylierung von elektronenarmen Alkenen mit Allylacetaten, wodurch 1,4-Diene entstehen ( Abbildung 1 und Gleichung 2 ) 8 . Unterdessen berichtete die Kanai-Gruppe eine dehydrative direkte CH-Allylierung mit Allylalkoholen unter Verwendung eines Co (III) -Katalysators 9 . Interessanterweise offenbarten Snaddon und Mitarbeiter ein neuartiges kooperatives katalysebasiertes Verfahren zur direkten asymmetrischen α- Alylierung von acyclischen Estern 10 . Vor kurzem berichtete die Ackermann-Gruppe über mehrere neuartige AllylierungsbeispieleG kostengünstige Fe-, Co- und Mn-Katalysatoren 11 . Diese Berichte haben Durchbrüche in Allylierungs- und Olefinierungsreaktionen gemacht, aber die Doppelbindungsmigration und die schlechte Regioselektivität sind in der Regel unvermeidlich und werden nicht leicht kontrolliert. Daher ist die Entwicklung von effizienteren und selektiveren Reaktionsmustern von Allylacetaten, um wertvolle Moleküle zu konstruieren, immer noch sehr wünschenswert. Mit unserem Interesse an der neuartigen 1,3-Butadiensynthese über CH-Olefinierung wurde angenommen, dass Allylacetat in die gerichtete Allylierung von elektronenarmen Alkenen eingeführt werden könnte, wobei zuerst 1,4-Dien ausgeliefert wird. Dann konnte nach der wandernden Isomerisierung der CC-Doppelbindung 7 das thermodynamisch stabile 1,3-Butadien gebildet werden, das das Dienprodukt bildet, das durch Kreuzkupplung unter Verwendung von elektronenreichen Alkenen, wie Propen, als Kupplungspartner nicht erhalten werden kann 6 Hier berichten wir über eine preiswerte Ru (III) -katalysierte olefinische CH-Bindung OlefinatioN von Acrylamiden mit Allylacetaten in Abwesenheit eines Oxidationsmittels, das einen neuen Syntheseweg zur Schaffung von ( Z, E ) -Butadienen ( Fig. 1 und Gleichung 4 ) 13 öffnet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Achtung: Bitte konsultieren Sie vor dem Gebrauch alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS). Alle Kreuzkupplungsreaktionen sollten in Fläschchen unter einer versiegelten Argonatmosphäre (1 atm) durchgeführt werden.
1. Herstellung von Butadienen durch die Olefinierung von Acrylamiden mit Allylacetat
- Eine Schraubverschluss-Durchstechflasche (8 ml) mit einem kompatiblen Magnetrührstab in einem Ofen bei 120 ° C über 2 h trocknen. Kühlen Sie die heiße Durchstechflasche auf Raumtemperatur, indem Sie sie mit Inertgas vor dem Gebrauch aufblasen.
- Verwenden Sie eine Analysenwaage und wiegen Sie 3,7 mg (~ 3 Mol-%, ~ 0,005 mmol) [Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 (braunes Pulver) und 13,7 mg (20 Mol-%, 0,04 mmol) AgSbF 6 (Weiß Fest) in das obige Reaktionsgefäß.
HINWEIS: Da es sich um eine neue Methodik handelt, wurden die Kreuzkupplungsreaktionen in einem kleinen Maßstab für den Nachweis des Konzepts durchgeführt, um die Abfallbildung zu reduzieren. AgSbF 6 wird als Additiv verwendet, das Chlorid abstrahieren kann, um ein zu erzeugenKationischer Rutheniumkomplex für die elektrophile CH-Bindungsaktivierung 13 . Andere Silbersalze, wie Ag 2 CO 3 , wurden ebenfalls getestet, aber kein Produkt wurde nachgewiesen. Das Gewicht des Katalysators ([Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 ) ist nicht sehr genau und liegt im Bereich von 3,4-3,9 mg. - Füge 1 ml trockenes 1,2-Dichlorethan in das Reaktionsgefäß ein.
HINWEIS: Die Menge an Lösungsmittel ist flexibel - 1 ml 1,2-Dichlorethan ist gerade genug, um die minimale Volumenbedingung für die Kreuzkupplungsreaktion zu erfüllen. Allerdings ist auch ein wenig mehr (~ 0,1 ml) Lösungsmittel für eine Reaktion dieser Skala zulässig. 1,2-Dichlorethan wurde vor einer Verwendung über ein 3-Ȧ-Molekularsieb getrocknet. - Verwenden Sie eine analytische Balance und fügen Sie Acrylamid (0,2 mmol, 1,0 Äquivalente Feststoff oder Öl) in die obige Reaktionsfläschchen ein.
- Verwenden Sie eine Mikrospritze, um 43 & mgr; l (0,4 mmol, 2,0 Äquivalente) Allylacetat (eine farblose Flüssigkeit) zu der obigen Reaktionsampulle zuzugeben.
- Das Reaktionsgefäß mit Argon-Gas vorsichtig aufblasen und die Durchstechflasche mit einer kompatiblen Schraubkappe so schnell wie möglich abdecken.
HINWEIS: Die Durchstechflasche sollte so schnell wie möglich mit einer Schraubkappe abgedeckt werden, da für die Kreuzkupplungsreaktion eine inerte Atmosphäre entscheidend ist. Es ist besser, das oben genannte Protokoll in einer Handschuhbox auszuführen. - Das Reaktionsgemisch wird weitere 5 min bei Raumtemperatur gerührt.
- Das Reaktionsgefäß auf 110 ° C in einem Ölbad unter Rühren für 16-18 h erhitzen.
HINWEIS: Im Allgemeinen ist ein Farbwechsel in dunkelrot ein IndDass die Reaktion stattfindet. - Nach dem Abkühlen der Durchstechflasche werden Ethylacetat: Petroleumether (2: 1 oder 1: 3) als Lösungsmittel verwendet, um die Dünnschichtchromatographie (TLC) zu entwickeln, um den Fortschritt der Reaktion durch Vergleich der Mischung mit einem Acrylamidstandard zu überwachen .
HINWEIS: Je nach Art der Ausgangsstoffe kann die Reaktion nicht abgeschlossen sein. Typische R f -Werte der Produkte und Ausgangsstoffe liegen im Bereich von 0,3 - 0,7. Das Acrylamid-Ausgangsmaterial wurde als ein unterer Lauffleck als das Butadienprodukt beobachtet. - Lösen Sie das Rohprodukt in einem Minimum an DCM und laden Sie es auf eine Siliciumdioxid-Säule mit Petroleumether nass. Trennen Sie das Kreuzkupplungsprodukt durch Säulenchromatographie mit einem Gemisch aus Ethylacetat: Petroleumether (1: 100 bis 1: 4) als Elutionsmittel.
- Das Elutionsmittel in einem separaten Kolben auffangen, das Lösungsmittel auf einem Rotationsverdampfer verdampfenD platzieren Sie es unter einem Hochvakuum für mindestens 2 h.
- Erhalten Sie etwa 20-50 mg Produkt zur Charakterisierung durch NMR-Spektroskopie.
HINWEIS: Das Reaktionsgemisch sollte zur Säulenchromatographie zur Reinigung direkt nach der Beendigung der Reaktion aufgetragen werden.
2. Charakterisierung von Dienamiden
- .Charakterisieren und beurteilen die Reinheit des Endprodukts mit 1 H- und 13 C-NMR-Spektroskopie 14 . Typischerweise erscheint die chemische Verschiebung des Carbonylkohlenstoffs nahe bei 170 ppm auf dem 13 C-NMR-Spektrum. Die drei sp 2 -Protonen der Butadien-funktionellen Gruppe werden durch charakteristische Peaks nahe 6,0 und 5,6 ppm repräsentiert.
- Verwenden Sie die Infrarotspektroskopie 14 , um den charakteristischen Carbonyl- und CC-Doppelbindungspeak des Dienprodukts zu identifizieren.
- Bestimmen Sie die molekulare Masse des Produkts und bestätigen Sie die Identität mit High-Auflösungs-Massenspektrometrie (HRMS) 14 .
- Bestimmen Sie den Schmelzpunkt der festen Produkte 14 .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Unsere Bemühungen konzentrierten sich auf die Herstellung von 1,3-Butadien aus Acrylamid und Allylacetat.
Tabelle 1 veranschaulicht die Optimierung von Bedingungen, einschließlich des Screenings verschiedener Additive und Lösungsmittel, unter Verwendung von [Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 als Katalysator. Nach dem Screening einer Reihe repräsentativer Lösemittel waren wir erfreut, dass die Produktausbeute mit einer guten Selektivität ( Z, E / Z, Z = 88:12) drastisch auf 80% verbessert wurde. Die cis- Struktur wurde durch die NOESY-NMR-Analyse bestätigt, was anzeigt, dass die Amidogruppe den CC-Bindungsbildungsschritt im katalytischen Zyklus leitet. Das Z, E / Z, Z- Verhältnis wurde durch die Integration von 1 H-NMR bestimmt. Wenn die Reaktion in 1,2-Dichlorethan durchgeführt wurde, wurden nur Spurenmengen des Allylierungsprodukts 4a ( 3a /
In Tabelle 2 wurde der Umfang der Reaktion untersucht, indem verschiedene Acrylamide den optimierten Bedingungen in Gegenwart von Allylacetat 2a unterworfen wurden. Bescheidene bis ausgezeichnete Ausbeuten wurden mit guter Regioselektivität und ( Z, E / Z, Z ) Selektivität erhalten. Wie in Tabelle 2 gezeigt , reagierte das unterschiedlich N- substituierte Acrylamid 1 auch gut mit Allylacetat, wobei die gewünschten 1,3-Butadiene mit guter Stereoselektivität ( Z, E / Z, Z bis 88:12) ( 3a-3f ) . Diese Kreuzkupplungsreaktion verlief auch reibungslos, wenn sie auf der Gramm-Skala durchgeführt wurde, wie in der Synthese von 3a beschrieben , was die Robustheit dieses Verfahrens zeigt. Sekundäre und primäre Amide wurden ebenfalls getestet, aber keiner von ihnen lieferte das Olefinierungs- oder Allylierungsprodukt. ImDie Ablagerung des Phenylrings in der α- Stellung von Acrylamid zeigte einen begrenzten Einfluss auf die Reaktion. Das gewünschte Produkt wurde in einer Ausbeute von 67% mit ausgezeichneter Regioselektivität (3 g / 4 g = 97: 3) isoliert, aber die Stereoselektivität nahm leicht ab ( Z, E / Z, Z = 83:17). Wertvolle funktionelle Gruppen wie Br, F oder Me konnten gut vertragen werden, obwohl die Produktausbeuten abnahm, wenn eine elektronenziehende Gruppe eingeführt wurde ( Tabelle 2 , 3h-j ). Größere aromatische Ringe, wie Naphthalin-substituiertes Acrylamid, lieferten auch gute Ergebnisse ( Tabelle 2 , 3k ). Andere Alkylgruppen, wie Benzyl- und Hexyl-tetherierende Substrate, wurden ebenfalls gut mit guter Regioselektivität und Z / E- Selektivität umgesetzt ( Tabelle 2 , 3l-o ). Die Reaktivität von α , β- disubstituierten Acrylamiden 1 war ebenfalls exAminiert Acrylamid 1 , das eine Cyclopentenyl-Einheit trug, reagierte gut, aber das Allylierungsprodukt 4p nahm merklich zu. Interessanterweise zeigte Acrylamid, das mit einer Cyclohexenyleinheit eingebettet war, eine ausgezeichnete Regio- und Stereoselektivität, wobei die Spurenmenge an 1,4-Dien 4q gebildet wurde .
In Tabelle 3 wurde die Reaktivität verschiedener Allylderivate untersucht. Verzweigte Allylacetate wurden ebenfalls untersucht. Α- oder β- substituierte Allylacetate für die Kreuzkupplung vollständig inert waren, während γ- substituiertes Allylacetat nur Spurenprodukt lieferte. Andere Allylcarbonsäureester, wie Allylhexanoat 2b , Allylmethacrylat 2c , Allylphenoxyacetat 2d und Allyl-3,3,3-trifluorpropanoat 2e wurden ebenfalls getestet, was eine verminderte Reaktivität im Vergleich zu Allylacetat 2a zeigte 2f für die Olefinierung und Allylierung inaktiv, wobei das Produkt mit nur 24% Ausbeute gebildet wurde. Es ist bemerkenswert, dass Allyljodid 2g keine Reaktivität gegenüber Acrylamid zeigte, was darauf hindeutet, dass die Chelat von Acetatsauerstoff zum Metall im katalytischen Prozess entscheidend ist.
Darüber hinaus wurden zur Untersuchung des Reaktionsmechanismus zwei Deuterium-markierte Experimente durchgeführt ( Abbildung 2 ). Wenn das Acrylamid 1g einem Standardkatalysatorsystem in Gegenwart von Essigsäure- d 4 (10,0 Äquiv.) Ohne Allylacetat unterworfen wurde, führten die kationischen Ruthenium-Spezies zu einem Z- selektiven H / D-Austausch an Acrylamid; Wurde ein E- selektiver H / D-Austausch nicht beobachtet, wodurch ein reversibles Cyclometallierungsereignis 6 , 7 , 8 Darüber hinaus wurde in der intermolekularen Isotopenuntersuchung ein kinetischer Isotopeneffekt (KIE) von k H / k D = 3,2 beobachtet, was darauf hindeutet, dass der olefinische CH-Bindungsmetallierungsschritt wahrscheinlich in dem geschwindigkeitsbestimmenden Schritt 6 involviert ist.
Tabelle 1: Optimierung katalytischer Bedingungen.
Tabelle 2: Umfang der unterschiedlich substituierten Acrylamide.
Tabelle 3: Umfang der verschiedenen Allylderivate.
"Src =" / files / ftp_upload / 55766 / 55766fig1.jpg "/>
Abbildung 1 : Übergang Metallkatalysierte Olefinierung und Allylierung durch CH-Aktivierung mit Allylderivaten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2: Deuterium-markierte Experimente. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 3 : Vorgeschlagener Mechanismus für dieses katalytische OlefinAtion Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4 : 1 H-NMR und 13 C-NMR-Spektren für (2 Z , 4 E ) -2-Methyl-1- (pyrrolidin-1-yl) hexa-2,4-dien-1-on (3a). Diese Verbindung wurde nach dem oben beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt und als gelbes Öl (28,6 mg, Ausbeute = 80%) erhalten. ¹H NMR (500 MHz, CDCl & sub3;): & delta; 6,00 - 5,87 (m, 2H), 5,76 - 5,66 (m, 1H), 3,54 (t, J = 7,0, 2H), 3,33 (t, J = 6,5 Hz, 2H), 1,93 (s, 3H), 1,92-1,88 (m, 4H), 1,74 (d, J = 7,0 Hz, 3H). 13 11 H 17 NO: [M + H] + 180.1383, gefunden: 180.1388. FTIR (KBr, cm -1 ): ν 3819, 3709, 3627, 3565, 2924, 1733, 1652, 1615, 1558, 1455. Das Z / E- Verhältnis der Endprodukte kann aus 1 H-NMR durch die Integration von Olefinische Protonen auf Isomeren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 5 : 1 H NMR und 13 C NMR Spektren für (2 Z , 4 < Em> E ) -2-Phenyl-1- (pyrrolidin-1-yl) hexa-2,4-dien-1-on (3 g). Diese Verbindung wurde nach dem oben beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt und als gelber Feststoff erhalten (32,3 mg, Ausbeute = 67%). ¹H NMR (500 MHz, CDCl & sub3;): & delta; 7,41-7,21 (m, 5H), 6,58 (d, J = 11,0 Hz, 1H), 6,26-6,17 (m, 1H), 6,02-5,93 (m, 1H) , 3,67 (t, J = 7,0 Hz, 2H), 3,20 (t, J = 7,0 Hz, 2H), 1,82-1,95 (m, 7H). ³C NMR (125 MHz, CDCl & sub3;): & delta; 168,48, 136,28, 135,83, 134,19, 128,78, 128,16, 127,70, 127,26, 125,40, 47,23, 45,18, 25,85, 24,58, 18,61. HR-MS (ESI): m / z berechnet für C 16 H 19 NO [M + H] + 242,1539, gefunden: 242,1531. FTIR (KBr, cm & supmin; ¹): & nu; 3851, 3647, 3627, 3565, 2924, 1732, 1633, 1429, 966, 694. Schmelzpunkt: 82-83ºC. Das Z / E- Verhältnis der Endprodukte kann aus 1 H-NMR durch die Integration von olefinischen Protonen auf Isomeren berechnet werden.F = "http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55766/55766fig5large.jpg" target = "_ blank"> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Fig. 6 : 1 H NMR und 13 C NMR Spektren für ( E ) - (2- (Prop-1-en-1-yl) cyclohex-1-en-1-yl) (pyrrolidin-1-yl) methanon (3q ). Diese Verbindung wurde nach dem oben beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt und als gelbes Öl erhalten (25,4 mg, Ausbeute = 58%). ¹H NMR (500 MHz, CDCl & sub3;) & delta; 5,98 (d, J = 15,5 Hz, 1H), 5,72 - 5,58 (m, 1H), 3,47 (t, J = 6,5 Hz, 2H), 3,22 (t, J = 6,5 Hz, 2H), 2,18-2,09 (m, 4H), 1,86-1,79 (m, 4H), 1,67 (d, J = 6,5 Hz, 3H), 1,59 (brs, 4H). 13 14 H 21 NO [M + H] + : 220,1696, gefunden: 220,1694. FTIR (KBr, cm -1 ): ν 3742, 3674, 3646, 3565, 2933, 1683, 1634, 1557, 1505, 1435. Das Z / E- Verhältnis der Endprodukte kann aus 1 H-NMR durch die Integration von Olefinische Protonen auf Isomeren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 7: NOESY-NMR-Analyse für (2 Z , 4 E ) -2-Phenyl-1- (pyrrolidin-1-yl) hexa-2,4-dIen-1-on (3g).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
[Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 ist ein billiger, leicht zugänglicher, luftstabiler und hochaktiver Ru-basierter Katalysator mit ausgezeichneter Toleranz der funktionellen Gruppe, der unter milden Reaktionsbedingungen effizient arbeitet, um CH / CH-Kupplungs-Butadien-Produkte zu ergeben. Silber-Salz AgSbF 6 wurde als Additiv verwendet, das das Chlorid von [Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 abstrahieren könnte, um einen kationischen Rutheniumkomplex für die folgende CH-Bindungsaktivierung zu erzeugen. Für diese Kreuzkupplungsreaktion sind jedoch nur α- substituierte und α, β- disubstituierte Acrylamide geeignet. Wir haben auch einige andere Acrylamide, wie primäres Methacrylamid und N- Benzylmethacrylamid, getestet, aber beide lieferten kein Produkt. Auch β- substituiertes Acrylamid, wie Crotonamid und normales Acrylamid ohne Substituenten, zeigte auch bei erhöhter Temperatur keine Reaktivität. Darüber hinaus allyl aceTate erwies sich als der beste Kopplungspartner. Wir haben nur gezeigt, dass die Reaktion bis zur Gramm-Skala (0,5 g 1a ), mit 62% isolierter Ausbeute und guter Stereoselektivität ( Z, Z / Z, E = 87/13) skaliert werden kann. Die Reaktionen können in größerem Maßstab durchgeführt werden.
Auf der Grundlage dieser mechanistischen Studien und früheren Berichte schlagen wir einen möglichen Mechanismus vor ( Abbildung 3 ). Zuerst wurde ein aktiver kationischer Rutheniumkomplex I aus [RuCl 2 ( p- Cymen)) 2 erzeugt . Dann trat eine Essigsäure-unterstützte reversible CH-Bindungsaktivierung durch eine elektrophile Cycloruthenierung auf und bildete das Zwischenprodukt II . Nachfolgende Koordination und die wandernde Insertion von Allylacetat lieferten eine siebengliedrige Ru (II) -Spezies IV . Da die Koordination der Amidgruppe die synsäurehaltige Eliminierung des benzylischen Wasserstoffatoms durch Konformationsrunde verhindert haben kannSchätzung war die folgende β- Sauerstoff-Eliminierung leicht, produzierte das Allylierungsprodukt 4 und regenerierte den aktiven Ru (II) -Komplex I. Das endgültige Butadien 3 des thermodynamisch stabileren Produktes wurde über die wandernde Isomerisierung der Doppelbindung mit Hilfe der aktiven [Ru] -Spezies gebildet.
Auch wenn die beschriebenen Synthesen sowie die Kopplungsreaktionsprotokolle einfach sind, werden hier einige der kritischen Schritte aufgelistet. Verwenden Sie neu gekaufte oder ordnungsgemäß gespeicherte AgSbF 6 , da es hygroskopisch ist. [Ru ( p- Cymen) Cl 2 ] 2 unter einer inerten Atmosphäre aufbewahren. Verwenden Sie frisch destilliertes Allylacetat und lagern Sie es unter einer inerten Atmosphäre. Das Acrylamid frisch zubereiten und unter einer inerten Atmosphäre aufbewahren. Verwenden Sie trockenes 1,2-Dichlorethan mit hoher Reinheit und lagern Sie es über einem 3-Ǻ Molekularsieb unter einer inerten Atmosphäre. Trocknen Sie alle Glaswaren iEinen Ofen bei 120 ° C für mehr als 2 h und Abkühlen unter einer inerten Atmosphäre vor dem Gebrauch. Führen Sie die Kreuzkupplung unter einer inerten Atmosphäre durch; Argon ist die beste Wahl.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Wir begründen die National Natural Science Foundation von China (NSFC) (Nr. 21502037, 21373073 und 21672048), die Naturwissenschaftliche Stiftung der Provinz Zhejiang (ZJNSF) (Nr. LY15B020008), die PCSIRT (Nr. IRT 1231) und Hangzhou Normale Universität für finanzielle Unterstützung. GZ erkennt einen Qianjiang-Scholar-Preis von der Provinz Zhejiang, China an.
Acknowledgments
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Allyl Acetate | TCI | A0020 | >98.0%(GC), 25 mL package |
| Dichloro(p-cymene)ruthenium(II) dimer | TCI | D2751 | >95.0%(T), 5 g package |
| Silver hexafluoroantimonate | TCI | S0463 | >97.0%(T), 5 g package |
| 1,2-Dichloroethane | TCI | D0364 | >99.5%(GC), 500 g package |
| Rotavapor | EYELA | N-1200A | Use to dry solvent |
| Silica gel | Merck | 107734 | Silica gel 60 (0.063-0.2 mm), for column chromatoraphy |
References
- Negishi, E., et al. Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation-Carbonyl Olefination Synergy. Acc Chem Res. 41 (11), 1474-1485 (2008).
- Maryanoff, B. E., Reitz, A. B. The Wittig olefination reaction and modifications involving phosphoryl-stabilized carbanions. Stereochemistry, mechanism, and selected synthetic aspects. Chem Rev. 89 (4), 863-927 (1989).
- Stille, J. K. The Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organotin Reagents with Organic Electrophiles. Angew Chem Int Ed. 25 (6), 508-524 (1986).
- Zhang, Y., Cui, Z., Li, Z., Liu, Z. Q. Pd(II)-Catalyzed Dehydrogenative Olefination of Vinylic C-H Bonds with Allylic Esters: General and Selective Access to Linear 1,3-Butadienes. Org Lett. 14 (7), 1838-1841 (2012).
- Shang, X., Liu, Z. Q. Transition metal-catalyzed Cvinyl-Cvinyl bond formation via double Cvinyl-H bond activation. Chem Soc Rev. 42 (8), 3253-3260 (2013).
- Hu, X. H., Yang, X. F., Loh, T. P. Selective Alkenylation and Hydroalkenylation of Enol Phosphates through Direct C-H Functionalization. Angew Chem Int Ed. 54 (51), 15535-15539 (2015).
- Kong, L., et al. Cobalt (III)-Catalyzed C-C Coupling of Arenes with 7-Oxabenzonorbornadiene and 2-Vinyloxirane via C-H Activation. Org Lett. 18 (15), 3802-3805 (2016).
- Feng, C., Feng, D., Loh, T. P. Rhodium (III)-catalyzed C-H allylation of electron-deficient alkenes with allyl acetates. Chem Commun. 51 (2), 342-345 (2015).
- Suzuki, Y., et al. Dehydrative Direct C-H Allylation with Allylic Alcohols under [Cp*CoIII] Catalysis. Angew Chem Int Ed. 54 (34), 9944-9947 (2015).
- Schwarz, K. J., Amos, J. L., Klein, J. C., Do, D. T., Snaddon, T. N. Uniting C1-Ammonium Enolates and Transition Metal Electrophiles via Cooperative Catalysis: The Direct Asymmetric α-Allylation of Aryl Acetic Acid Esters. J Am Chem Soc. 138 (16), 5214-5217 (2016).
- Zell, D., Bu, Q., Feldt, M., Ackermann, L. Mild C-H/C-C Activation by Z-Selective Cobalt Catalysis. Angew Chem Int Ed. 55 (26), 7408-7412 (2016).
- Li, J., et al. N-Acyl Amino Acid Ligands for Ruthenium(II)-Catalyzed meta-C-H tert-Alkylation with Removable Auxiliaries. J Am Chem Soc. 137 (43), 13894-13901 (2015).
- Li, F., Yu, C., Zhang, J., Zhong, G. Olefination of Electron-Deficient Alkenes with Allyl Acetate: Stereo- and Regioselective Access to (2Z,4E)-Dienamides. Org Lett. 18 (18), 4582-4585 (2016).
- Lehman, J. W. The student's lab companion: laboratory techniques for organic chemistry: standard scale and microscale. , Pearson College Div. (2008).
