Waiting
Login processing...

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

Chemistry

הכנת Chemoselective 1-Iodoalkynes, 1, 2-Diiodoalkenes ו- 1,1,2-Triiodoalkenes מבוסס על Iodination חמצוני של מסוף Alkynes

Published: September 12, 2018 doi: 10.3791/58063
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1,2
1School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, 2Department of Chemistry, Graduate School of Science, Kyoto University
* These authors contributed equally

Summary

במסמך זה, מוצגים נתונים היסטוריים פרוטוקולים עבור iodination חמצוני של מסוף alkynes באמצעות hypervalent-יוד ריאגנטים, אילו chemoselectively להרשות 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes ו- 1,1,2-triiodoalkenes.

Abstract

אנו מציגים את הסינתזה chemoselective של 1-(iodoethynyl) -4-בנזן מתילי, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-בנזן מתילי, ו- 1-מתיל - 4-(1,2,2-triiodovinyl) בנזן נציג דוגמאות ועצות מעשיות chemoselective 1-iodoalkynes , 1, 2-diiodoalkenes, 1,1,2-triiodoalkenes מ- iodination chemoselective של alkynes מסוף מתווכת על-ידי ריאגנטים hypervalent-יוד. Chemoselectivity אושר על-ידי שימוש p- tolylethyne כמו מצע דגם למסך מגוון רחב של מקורות יוד ו/או את ריאגנטים hypervalent-יוד. שילוב של יודיד tetrabutylammonium (TBAI) ו בנזן (diacetoxyiodo) (PIDA) יוצר באופן סלקטיבי 1-iodoalkynes, תוך שילוב של קי PIDA מייצר 1, 2-diiodoalkenes. סינתזה סיר אחד מבוסס על TBAI-PIDA והן קי-PIDA מניב התואם את 1,1,2-triiodoalkenes. פרוטוקולים אלה היו לאחר מכן להחיל את הסינתזה של לאכסון חשוב ארומטי aliphatic 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, ואת 1,1,2-triiodoalkenes, אשר התקבלו אצל תשואה טובה עם chemoselectivity מצוינת.

Introduction

Iodoalkynes iodoalkenes הם בשימוש נרחב מבשרי חשוב אבני הבניין סינתזה אורגנית1,2,3,4, חומרים פעילים ביולוגית, ושימושי בסינתזה של חומרים ומולקולות מורכבות שניתן להקל על המרת C-אג ח5,-6,-7,-8. בשנים האחרונות, iodination חמצוני של alkynes מסוף משכה יותר תשומת לב הסינתזה של נגזרות iodoalkyne ו- iodoalkene. כל-כך רחוק, יעיל שיטות המשתמשות זרזים9,10,11,12,13,hypervalent-iodonium זרזים14, מערכת חימצון אנודי 15, מערכות נוזלי יוניים16, קי (או2)-חמצון שילובים17,18,19,20, אולטרסאונד21, העברת זרזים 22, N- iodosuccinimide9,22,23,24,25, n- BuLi26,27, 28 , 29 , 30 , 31, ריאגנטים גריניאר32ו-33,17,morpholine זרזים24,35 פותחו עבור iodination של alkynes. לאחרונה, אנו מדווחים על פרוטוקול מעשי, chemoselective לסינתזה של 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes ו- 1,1,2-triiodoalkenes36. התכונות של שיטה זו הן ירוק ומעשי: (1) הרעילות של זרזים hypervalent-יוד כמו ריאגנטים functionalization חמצוני זה נמוך לעומת אחרים חמצון המבוססות על הבי-מטאל קונבנציונאלי37,38, 39,40,41,42, TBAI (2) ו/או קי משמשים כמקורות יוד. בנוסף, המערכת שלנו מאפשרת סלקטיביות מעולה בתנאים מתון. הסינתזה chemoselective של 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes 1,1,2-triiodoalkenes דורש שליטה מדויקת גורמים שונים, כולל את ההרכב, את חמצון, המקור יוד של הממס. בין אלה, המקור יוד הוא הגורם החשוב ביותר עבור chemoselectivity התגובה. לאחר הקרנת הסרט מספר סוגים, loadings של המקור יוד, כמו גם את ממיסים, שלוש שיטות היו מזוהה, הוקמה. ראשית, TBAI כמקור יוד בשילוב עם PIDA (TBAI-PIDA) הוא סלקטיבי לסינתזה של 1-iodoalkynes. לחלופין, 1, 2-diiodoalkenes ביעילות מתקבלים באמצעות מערכת קי-PIDA. שתי השיטות להרשות את המוצרים המתאימים תשואה גבוהה ועל chemoselectivity גבוהה. המקביל tri-iodinationproducts, כלומר-, 1,1,2-triiodoalkenes, התקבלו אצל התנובה הטובה של הסינתזה סיר אחד המשלבים את TBAI-PIDA, קי-PIDA מערכות36.

כאן, אנו נדגים איך chemoselectivity עבור iodination של alkynes מסוף יכול להיות מכוון מ- 1-iodoalkynes 1, 2-diiodoalkenes, 1,1,2-triiodoalkenes בתנאים תגובה דומה, המדגיש את שליטה מדויקת זה יכול להיות יש ללחוץ על-ידי בחירת בתבונה חמצון יוד, מקורה הממס. פיתוח שיטה סינתטית חדשה זו, p- tolylethyne שימש מצע מודל. למרות הפרוטוקולים הבאים להתמקד הסינתזה של 1-(iodoethynyl) -4-בנזן מתילי, (E)-1-(1,2-diiodovinyl)-4-בנזן מתילי, ו- 1-מתיל - 4-(1,2,2-triiodovinyl) בנזן, תרכובות אלו הם נציג עבור 1-iodoalkynes, 1, 2 - diiodoalkenes, ו 1,1,2-triiodoalkenes, בהתאמה, קרי, הפרוטוקולים רחבות היקף, אותן טכניקות ניתן ליישם את iodination chemoselective של alkynes מסוף ארומטי aliphatic ו-36.

ריאגנטים המועסקים iodination chemoselective של alkynes מסוף ותיאר סטיות קטנות של הטכניקות כתוצאה הבדלים דרמטיים לגבי המוצרים היעד. למשל, החלפת מקור יוד מ TBAI קי, שינוי של הממס CH3CN ל- CH3CN-H2O יש השפעה דרמטית על chemoselectivity של iodination. פרוטוקול מפורט שמטרתה לעזור חדשים העוסקים בתחום עם iodination chemoselective של alkynes מסוף כדי להימנע מלכודות נפוצות רבות במהלך הסינתזה של 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes 1,1,2-triiodoalkenes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. סינתזה של 1-(Iodoethynyl) -4-בנזן מתילי (2, 1-Iodoalkynes)

  1. להוסיף 133 מ ג (0.36 mmol) של TBAI ו- 3 מ"ל של CH3CN צינור התגובה המכילה בר מלהיב מגנטי, אשר הינו פתוח לאוויר. לאחר מכן, הוסף 38 μL (0.3 mmol) של p- tolylethyne לתערובת באמצעות של microsyringe.
  2. להוסיף 96.6 mg (0.3 mmol) של PIDA תערובת התגובה נמרצות מנוער 10 חלקים על פני תקופה של 20 דקות בעזרת מרית.
  3. מערבבים את תערובת התגובה בטמפרטורת החדר במשך 3 שעות.
  4. שופכים את התערובת המתקבלת לתוך משפך המכילה 30 מ ל מים, כיבוי עם מימית נה2S2O3 (10%, 0.5 מ"ל). לחלץ את השכבה המימית שלוש פעמים עם 10 מ"ל של אתיל אצטט.
  5. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב עם 10 מ של מי מלח רוויה ויבש נטול מים נתרן גופרתי (0.5 גרם).
  6. לסנן את נתרן גופרתי באמצעות משפך בוכנר, לרכז את פילטרט של תחת לחץ מופחת כדי לקבל את המוצר הגולמי.
  7. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן כמו eluent; המוצר טהור, 1-(iodoethynyl) -4-בנזן מתילי, מתקבל נוזל צהוב בהיר (71.9 mg, 99% תשואה; Rf= 0.79).
  8. לנתח את המוצר על ידי 1H ו 13C NMR ספקטרוסקופיה ו כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים (HPLC).

2. סינתזה של (E)-1-(1,2-Diiodovinyl)-4-בנזן מתילי (3, 1, 2-Diiodoalkenes)

  1. להוסיף 124.5 mg (0.75 mmol) של קי ו 1 מ"ל של CH3CN צינור התגובה המכילה בר מלהיב מגנטי, אשר הינו פתוח לאוויר. לאחר מכן, להוסיף μL 38 (0.3 mmol) של p- tolylethyne ו- 3 מ"ל של H2O לתערובת ויה microsyringe.
  2. להוסיף 96.6 mg (0.3 mmol) של PIDA תערובת התגובה נמרצות מנוער 10 חלקים על פני תקופה של 20 דקות בעזרת מרית.
  3. מערבבים את תערובת התגובה בטמפרטורת החדר במשך 24 שעות ביממה.
  4. שופכים את התערובת המתקבלת לתוך משפך המכילה 30 מ ל מים, להרוות עם מימית נה2S2O3 (10%, 1 מ"ל), ולחלץ את השכבה המימית שלוש פעמים עם 10 מ"ל של אתיל אצטט.
  5. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב עם 10 מ של מי מלח ויבש מעל סולפט נתרן נטול מים (0.5 גרם).
  6. לסנן את נתרן גופרתי באמצעות משפך בוכנר, לרכז את פילטרט של תחת לחץ מופחת כדי לקבל את המוצר הגולמי.
  7. לטהר המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן כמו eluent. המוצר טהור, (E)-1-(1,2-diiodovinyl)-4-בנזן מתילי, מתקבל נוזל צהוב בהיר (111.9 mg, 98% תשואה; Rf = 0.84).
  8. לנתח את המוצר על ידי 1H ו- 13C NMR ספקטרוסקופיה, כמו גם HPLC.

3. סינתזה של 1-מתיל - 4-(1,2,2-Triiodovinyl) בנזן (4, 1,1,2-Triiodoalkenes)

  1. להוסיף 133 מ ג (0.36 mmol) של TBAI, 1 מ"ל של CH3CN צינור התגובה המכילה בר מלהיב, אשר הינו פתוח לאוויר. לאחר מכן, להוסיף μL 38 (0.3 mmol) של p- tolylethyne באמצעות microsyringe.
  2. להוסיף 96.6 mg (0.3 mmol) של PIDA תערובת התגובה נמרצות מנוער 10 חלקים על פני תקופה של 20 דקות בעזרת מרית. מערבבים את תערובת התגובה עבור 3 שעות בטמפרטורת החדר.
  3. להוסיף 124.5 mg (0.75 mmol) של קי 3 מ"ל של H2O לתערובת התגובה.
  4. להוסיף 193.2 mg (0.6 mmol) של PIDA תערובת התגובה 10 חלקים על פני תקופה של 20 דקות בעזרת מרית. מערבבים את תערובת התגובה במשך עוד 3 שעות בטמפרטורת החדר.
  5. להוסיף עוד 124.5 mg (0.75 mmol) של קי 3 מ"ל של H2O ו 1 מ"ל של CH3CN לתערובת התגובה.
  6. להוסיף עוד 193.2 mg (0.6 mmol) של PIDA תערובת התגובה 10 חלקים על פני תקופה של 20 דקות בעזרת מרית. מערבבים את תערובת התגובה עבור עוד 12 שעות בטמפרטורת החדר.
  7. שופכים את התערובת המתקבלת לתוך משפך המכילה 30 מ ל מים, להרוות עם מימית נה2S2O3 (10%, 2 מ ל), ולחלץ את השכבה המימית שלוש פעמים עם 10 מ"ל של אתיל אצטט.
  8. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב עם 10 מ של מי מלח ויבש מעל סולפט נתרן נטול מים (0.5 גרם).
  9. לסנן את נתרן גופרתי באמצעות משפך בוכנר, לרכז את פילטרט של תחת לחץ מופחת כדי לקבל את המוצר הגולמי.
  10. לטהר את המוצר גולמי על ידי טור כרומטוגרפיה-סיליקה ג'ל באמצעות הקסאן כדי לקבל את המוצר טהור, 1-מתיל - 4-(1, 2, 2-triiodovinyl) בנזן, כמו נוזל צהוב (138.4 מ"ג, 93% תשואה; Rf = 0.79).
  11. לנתח את המוצר על ידי 1H ו- 13C NMR ספקטרוסקופיה, כמו גם HPLC.

4. קביעת מידת הבררנות עבור מונו-, Di- או תלת-iodination של Alkynes מסוף מאת HPLC

הערה: מידת הבררנות מונו - di-, tri-iodination של alkynes נקבע על ידי HPLC. HPLC בוצעה על כלי שימוש של 5 מ' μ, עמודה 4.6 מ מ × 150 מ מ, CH3CN H2O = 75/25 (v/v) הממס, קצב זרימה של 1.0 mL/min ו גלאי אורך גל של λ = 254 ננומטר.

  1. הכנה של הפתרון סטנדרט חיצוני HPLC
    1. בדיוק שוקל לצאת 2 (1-(iodoethynyl) -4-בנזן מתילי; 9.58 מ"ג, 39.58 × 10-3 mmol), 3 ((E)-1-(1,2-diiodovinyl)-4-בנזן מתילי; 19.29 מ"ג, 52.14 × 10-3 mmol), ו- 4 (1-מתיל - 4-(1,2,2- בנזן triiodovinyl); 11.10 מ"ג, 22.38 × 10-3 mmol).
    2. לערבב, תרכובות אלו 3 ב 1 מ"ל של CH3CN ו לדלל את הפתרון מניות 100 פעמים לפני ביצוע ההפרדה HPLC.
    3. לקבוע את היחס אזור הפסגה (%) של כל מוצר ב- hplc, קורס chromatogram.
    4. לחשב את היחס שבין absorptivity טוחנת של כל המתחם לפי הנוסחה הבאה:
      חדוה 2 : חדוה3 : חדוה4 =2/n2 : /n33 : /n44
      איפה absorptivity שן טוחנת, A חדוה שיא באזור, ו- n המשקל טוחנת.
  2. לחשב את chemoselectivity לפי הנוסחה הבאה:
    n2 : n3 : n4 =2/חדוה2 :3/חדוה3 :4/חדוה4

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הסינתזה chemoselective של 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes 1,1,2-triiodoalkenes מבוסס על iodination חמצוני של p- tolylethyne מסוכם באיור1. כל התגובות נחשפו לאוויר. כל התרכובות במחקר זה התאפיינו 1H ו- 13C NMR ספקטרוסקופיה, ספקטרומטר מסה ו- HPLC כדי לגשת המבנה של המוצר או את מידת הבררנות של התגובה, כמו גם לחקור את הטוהר. המוצרים שהושג יציבים על אחסון ב 4 ° C במקרר במשך ארבעה חודשים, כלומר., שינויים משמעותיים HPLC ו- 1H NMR נתונים לא אותרו. נתוני מפתח עבור תרכובות נציג מתוארים בסעיף זה.

המבנה של 1-(iodoethynyl) -4-בנזן מתילי (2, 1-iodoalkynes) נקבע על-ידי השוואת הנתונים NMR שלה עם התייחסות נתונים. 1 NMR H (400 מגה-הרץ, CDCl3): אלפא = 7.32 (d, J = 8.0 הרץ, 2 H), 7.11 (d, J = 8.0 הרץ, 2 H), 2.34 (s, 3 H); 13 NMR C (100 מגה-הרץ, CDCl3): אלפא = 139.1, 132.2, 129.0, 120.4, 94.3, 21.6, 5.1. האות פרוטון מפתח אלקין מסוף (3.0 ppm) נעלם ומאשרת ההתבוננות אות ב ppm 5.1 בספקטרום C NMR 13מונו-iodination של p- tolylethyne (איור 2), בקנה אחד עם הנתונים שדווחו NMR 43-hplc, קורס ניתוח: סי18 (5 ממוצעמ', 4.6 מ מ × 150 מ מ), CH3CN H2O = 75/25 (v/v), קצב הזרימה =−1.0 mL/min1, λ = 254 ננומטר, זמן השמירה: 6.2 min (איור 7).

המבנה של (E)-1-(1,2-diiodovinyl)-4-בנזן מתילי (3, 1, 2-diiodoalkenes) נקבע על-ידי השוואת הנתונים NMR שלה עם התייחסות נתונים. 1 NMR H (400 מגה-הרץ, CDCl3): אלפא = 7.26 (d, J = 8.0 הרץ, 2 H), 7.22 (s, 1 H), 7.15 (d, J = 8.0 הרץ, 2 H), 2.34 (s, 3 H); 13 NMR C (100 מגה-הרץ, CDCl3): אלפא = 140.2, 139.0, 129.0, 128.4, 96.6, 80.1, 21.4. האות פרוטון מפתח ב אולפין-7.2 ppm מאשרת את די-iodination של p- tolylethyne, ומראה ספקטרום C NMR 13אולפין התואם אטומי פחמן-96.6 ppm ו- 80.1 ppm, בהתאמה (איור 3). הנתונים NMR הם עקביים עם ערכים שדווחה בעבר, שבו נקבע 3 ההקלדה18ה- E . ניתוח HPLC: סי18 (5 ממוצעמ', 4.6 מ מ × 150 מ מ), CH3CN H2O = 75/25 (v/v), קצב הזרימה =−1.0 mL/min1, λ = 254 ננומטר, זמן השמירה: 10.6 min (איור 8).

המבנה של 1-מתיל - 4-(1,2,2-triiodovinyl) בנזן (4, 1,1,2-triiodoalkene) נקבע על ידי NMR, ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה (HRMS) ו- HPLC. 1 NMR H (400 מגה-הרץ, CDCl3): אלפא = 7.16 (s, 4 שעות), 2.34 (s, 3 H); 13 NMR C (100 מגה-הרץ, CDCl3): אלפא = 144.9 138.9, 129.3, 127.4, 112.9, 22.2, 21.5 (איור 4); HRMS (EI) calcd C9H7אני3: 495.7682 ([ז]+); נמצאו: 495.7672 (איור 5); ניתוח HPLC: סי18 (5 ממוצעמ', 4.6 מ מ × 150 מ מ), CH3CN H2O = 75/25 (v/v), קצב הזרימה =−1.0 mL/min1, λ = 254 ננומטר, זמן השמירה: 11.5 min (איור 9).

Chemoselectivity של iodination נקבע על ידי HPLC. הביצועים HPLC של 2, 3ו- 4 כמו בסטנדרטים חיצוניים מוצג באיור 6. היחס טוחנת של 2, 3ו- 4 התקנים חיצוניים הוא 39.58: 52.14: 22.38. היחס אזור הפסגה (%) ב- chromatogram HPLC של 2:3:4 הוא 49.801%: 30.762%: 19.436% (איור 6). בהתאם לכך, היחס בין absorptivity טוחנת הוא חדוה2: חדוה3: חדוה4= 2.131: 1: 1.472.

מערכת TBAI-PIDA מעניקה באופן סלקטיבי 2 (2: 3:4= 100:0:0; איור 7), בעוד המערכת קי-PIDA מספקת באופן סלקטיבי 3(2:3:4= 0.8:98.8:0.4; איור 8). בשילוב בסיר-אחד, המערכות TBAI-PIDA, קי-PIDA ביעילות תשואות 4 כמוצר מרכזי (2: 3:4= 3.7:3.2:93.1; איור 9).

Figure 1
איור 1. Chemoselective מונו-di -, tri-iodination של alkynes. p- Tolylethyne משמש מצע מודל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2- 1 H NMR, 13 ספקטרום C NMR של 2 . איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3- 1 H NMR, 13 ספקטרום C NMR של 3. נתון זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4. 1 H NMR, 13 ספקטרום C NMR של 4 . איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5. HRMS ספקטרום של 4 . איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6- ספקטרום HPLC של תערובת של 2 , 3 , ו 4 תערובת כמו בסטנדרטים חיצוניים (2: 9.58 מ ג; 3: 19.29 מ ג; 4: 11.10 מ"ג). איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7. קשת HPLC 2 , מסונתז באמצעות מערכת TBAI-PIDA. איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 8
איור 8 . קשת HPLC 3, מסונתז באמצעות מערכת קי-PIDA. איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 9
איור 9 . קשת HPLC 3מסונתז באמצעות שילוב של TBAI-PIDA, קי-PIDA מערכות גניבות אחד איור זה שוחזר מן הפניה למעורר 36 בעלי הרשאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

1-Iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes ו- 1,1,2-triiodoalkenes יכול להיות chemoselectively מסונתז באמצעות hypervalent-יוד ריאגנטים כמתווכים יעיל עבור iodination(s) חמצוני. הגורמים הקריטיים ביותר של פרוטוקולים iodination אלה chemoselective הן טבע הטעינה של המקור יוד, וכן הממס. לדוגמה, 1-iodoalkyne 2 היה מתקבל כמו המוצר העיקרי (52% yield) כאשר TBAI (2.5 equiv הטעינה) נבחר כמקור יוד בשילוב עם MeOH כמו הממס (2:3:4= 90:5:5). בעת שינוי המקור יוד KI, כזה סלקטיביות לא נצפתה, ואילו שימוש NH4אני גרמו להיווצרות הדומיננטית של 1, 2-diiodoalkene 3. הפרטים של אופטימיזציה של התגובה התנאים תיעד במקום36 (טבלה 1).

נעשו מספר ניסיונות כדי לזהות את תנאים אופטימליים היווצרות של 1-iodoalkynes36. ראשית, הטעינה TBAB משפיעה במידה רבה את מידת הבררנות לכיוון 1-iodoalkyne 2. להורדת TBAB את טעינת מ 2.5 1.2 equiv טובות היווצרות של 2. שנית, אופי הממס משפיע בחוזקה היווצרות של 1-iodoalkyne 2 סלקטיביות, התשואה. לדוגמה, CH3CN, Et2O THF, DCM טובה הסינתזה של 2 מבחינת התשואה (מעולה), סלקטיביות (המוחלט). DMF, טולואן להרשות 2 בתשואה טובה, אמנם עם סלקטיביות מעט נמוך יותר. ראוי לציין, 1-iodoalkynes באופן היעיל ביותר נוצרות על ידי טיפול של אלקין מסוף (1.0 equiv) בטמפרטורת החדר במשך שעה עם PIDA 2−24 (1.0 equiv) ו TBAI (1.2 equiv) CH3CN, THF או Et2O.

שינוי הממס CH3CN-H2O תערובת באופן דרמטי משפר את chemoselectivity לקראת 1, 2-diiodoalkene 3, בעת שימוש קי כמקור יוד. תנאי ריאקציה אופטימליים עבור הכנת 1, 2-diiodoalkenes הוקמו כדלקמן: לטיפול את אלקין מסוף (1.0 equiv) בטמפרטורת החדר במשך שעה עם PIDA 2−24 (1.0 equiv) ו קי (2.5 equiv) ב- MeCN-H2O (1:3)36.

סינתזה סיר אחד מעשי של 1,1,2-triiodoalkene 4 ניתן למימוש על ידי שילוב של שתי השיטות הנ. בדרך כלל, טרמינל 4-ethynytoluene (1.0 equiv), PIDA (1.0 equiv), ו- TBAI (1.2 equiv) היו מנוער עבור 3 שעות בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן על-ידי הוספת PIDA פתרון קי מימית. בתנאים אלה התגובה, 4-ethynytoluene היה נצרך באופן מלא; עם זאת, רק 44% השינוי נצפתה בעת equiv 1.0 של PIDA היה שימוש בשלב השני. הארכת זמן תגובה לא להגביר את השינוי. לכן, הטעינה של PIDA (2.0 equiv) הוגדל בשלב השני כדי להאיץ את השינוי הזה, שמוביל היווצרות של 4 ב- 88% תשואה כמוצר מרכזי. מעניין, עם חלק נוסף של PIDA, קי, נצפתה עלייה נוספת של התשואה של 4 (93%). לכן, התגובה תנאי עבור פעולת השירות סינטטי 4 היו אופטימיזציה. (i) אלקין מסוף (1.0 equiv) היה מעורב עם PIDA (1.0 equiv) ו TBAI (1.2 equiv) עבור 3 שעות בטמפרטורת החדר ב- MeCN; (ii) לאחר התוספת של H2O, PIDA (2.0 equiv), וקי (2.5 equiv), תערובת התגובה היה מנוער עבור h 3 אחר; (iii) עם התוספת של H2O, PIDA (2.0 equiv), וקי (2.5 equiv), תערובת התגובה היה מנוער ל 12 שעות עוד36.

במסמך זה, הוצגו שיטות מעשיות עבור הכנת chemoselective 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes ו- 1,1,2-triiodoalkenes מבוסס על iodination hypervalent-יוד מזורז של alkynes מסוף. שיטות אלה כוללים chemoselectivity גבוהה, תשואה טובה, רעילות נמוכה, תנאי ריאקציה מתון רחב היקף. אנו מצפים כי ניתן להחיל שיטות חדשות אלה סינתטי הסינתזה chemoselective ויעילה של יותר iodoalkyne נגזרים, חומרים, intermediates חומרים פעילים ביולוגית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין יוצאים מן הכלל כדי לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי הלאומי הטבע מדעי היסוד של סין (21502023).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4-ethynyltoluene,98% Energy Chemical D080006
phenylacetylene,98% Energy Chemical W330041
1-ethynyl-4-methoxybenzene,98% Energy Chemical D080007
1-ethynyl-4-fluorobenzene,98% Energy Chemical D080005
4-(Trifluoromethyl)phenylacetylene, 98% Energy Chemical W320273
4-Ethynylbenzoic acid methyl ester,97% Energy Chemical A020720
3-Aminophenylacetylene,97% Energy Chemical D080001
3-Butyn-1-ol,98% Energy Chemical A040031
Propargylacetate,98% Energy Chemical L10031
Tetrabutylammonium Iodide,98% Energy Chemical E010070
Potassium iodide,98% Energy Chemical E010364
(diacetoxyiodo)benzene,99% Energy Chemical A020180
acetonitrile, HPLC grade fischer A998-4
magnetic stirrer IKA
rotary evaporator Buchi
Bruker AVANCE III 400 MHz Superconducting Fourier Bruker
High-performance liquid chromatography Shimadzu

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sun, G. D., Wei, M. J., Luo, Z. H., Liu, Y. J., Chen, Z. J., Wang, Z. Q. An Alternative Scalable Process for the Synthesis of the Key Intermediate of Omarigliptin. Organic Process Research & Development. 20 (12), 2074-2079 (2016).
  2. Wang, D., Chen, S., Chen, B. H. Green synthesis of 1,4-disubstituted 5-iodo-1,2,3-triazoles under neat conditions, and an efficient approach of construction of 1,4,5-trisubstituted 1,2,3-triazoles in one pot. Tetrahedron Letters. 55 (51), 7026-7028 (2014).
  3. Chen, Z. W., Zeng, W., Jiang, H. F., Liu, L. X. Cu(II)-Catalyzed Synthesis of Naphthalene-1,3-diamine Derivatives from Haloalkynes and Amines. Organic Letters. 14 (21), 5385-5387 (2012).
  4. Boutin, R. H., Rapoport, H. α-Amino acid derivatives as chiral educts for asymmetric products. Synthesis of sphingosine from α′-amino-α,β-ynones. The Journal of Organic Chemistry. 51 (26), 5320-5327 (1986).
  5. Heravi, M. M., Asadi, S., Nazari, N., Lashkariani, B. M. Developments of Corey-Fuchs Reaction in Organic and Total Synthesis of Natural Products. Current Organic Chemistry. (21), 2196-2219 (2015).
  6. Vaidyanathan, G., McDougald, D., Koumarianou, E., Choi, J., Hens, M., Zalutsky, M. R. Synthesis and evaluation of 4-[18F]fluoropropoxy-3-iodobenzylguanidine ([18F]FPOIBG): A novel 18F-labeled analogue of MIBG. Nuclear Medicine and Biology. 42 (8), 673-684 (2015).
  7. Butini, S., Gemma, S., Brindisi, M., Borrelli, G., Lossani, A., Ponte, A. M., Torti, A., Maga, G., Marinelli, L., La Pietra, V., Fiorini, I., Lamponi, S., Campiani, G., Zisterer, D. M., Nathwani, S. M., Sartini, S., La Motta, C., Da Settimo, F., Novellino, E., Focher, F. Non-Nucleoside Inhibitors of Human Adenosine Kinase: Synthesis, Molecular Modeling, and Biological Studies. Journal of Medicinal Chemistry. 54 (5), 1401-1420 (2011).
  8. Kabalka, G. W., Shoup, T. M., Daniel, G. B., Goodman, M. M. Synthesis and evaluation of a new series of 17alpha-[(123)I]iodovinyl estradiols. Nuclear Medicine & Biology. 27 (3), 279-287 (2000).
  9. Lei, C. H., Jin, X. J., Zhou, J. R. Palladium-Catalyzed Alkynylation and Concomitant ortho Alkylation of Aryl Iodides. ACS Catalysis. 6, 1635-1639 (2016).
  10. Chen, W. W., Zhang, J. L., Wang, B., Zhao, Z. X., Wang, X. Y., Hu, Y. F. Tandem Synthesis of 3-Chloro-4-iodoisoxazoles from 1-Copper(I) Alkynes, Dichloroformaldoxime, and Molecular Iodine. The Journal of Organic Chemistry. 80 (4), 2413-2417 (2015).
  11. Brotherton, W. S., Clark, R. J., Zhu, L. Synthesis of 5-Iodo-1,4-disubstituted-1,2,3-triazoles Mediated by in Situ Generated Copper(I) Catalyst and Electrophilic Triiodide Ion. The Journal of Organic Chemistry. 77 (15), 6443-6455 (2012).
  12. Abe, H., Suzuki, H. Copper-Mediated Nucleophilic Displacement Reactions of 1-Haloalkynes. Halogen-Halogen Exchange and Sulfonylation. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 72 (4), 787-798 (1999).
  13. Yan, J., Li, J., Cheng, D. Novel and Efficient Synthesis of 1-Iodoalkynes. Synlett. 2007 (15), 2442-2444 (2007).
  14. Ochiai, M., Uemura, K., Masaki, Y. J. α- versus β-Elimination of (Z)-( α-Halovinyl)iodonium Salts: Generation of α-Haloalkylidene Carbenes and Their Facile Intramolecular 1,2-Migration. Journal of the American Chemical Society. 115 (6), 2528-2529 (1993).
  15. Nishiguchi, I., Kanbe, O., Itoh, K., Maekawa, H. Facile Iodination of Terminal Acetylenes by Anodic Oxidation in the Presence of NaI. Cheminform. 2000 (1), 89-91 (2000).
  16. Nouzarian, M., Hosseinzadeh, R., Golchoubian, H. Ionic Liquid Iodinating Reagent for Mild and Efficient Iodination of Aromatic and Heteroaromatic Amines and Terminal Alkynes. Synthetic Communications. 43 (21), 2913-2925 (2013).
  17. Mader, S., Molinari, L., Rudolph, M., Rominger, F., Hashmi, A. S. K. Dual Gold-Catalyzed Head-to-Tail Coupling of Iodoalkynes. Chemistry-A European Journal. 21 (10), 3910-3913 (2015).
  18. Jiang, Q., Wang, J. Y., Guo, C. C. (NH4)2S2O8-Mediated Diiodination of Alkynes with Iodide in Water: Stereospecific Synthesis of (E)-Diiodoalkenes. Synthesis. 47 (14), 2081-2087 (2015).
  19. Madabhushi, S., Jillella, R., Mallu, K. K. R., Godala, K. R., Vangipuram, V. S. A new and efficient method for the synthesis of α,α-dihaloketones by oxyhalogenation of alkynes using oxone®-KX (X=Cl, Br, or I). Tetrahedron Letters. 54 (30), 3993-3996 (2013).
  20. Reddy, K. R., Venkateshwar, M., Maheswari, C. U., Kumar, P. S. Mild and efficient oxy-iodination of alkynes and phenols with potassium iodide and tert-butyl hydroperoxide. Tetrahedron Letters. 51 (16), 2170-2173 (2010).
  21. Stefani, H. A., Cella, R., Dorr, F. A., de Pereira, C. M. P., Gomes, F. P., Zeni, G. Ultrasound-assisted synthesis of functionalized arylacetylenes. Tetrahedron Letters. 46 (12), 2001-2003 (2005).
  22. Naskar, D., Roy, S. 1-Haloalkynes from Propiolic Acids: A Novel Catalytic Halodecarboxylation Protocol. The Journal of Organic Chemistry. 64 (18), 6896-6897 (1999).
  23. Gómez-Herrera, A., Nahra, F., Brill, M., Nolan, S. P., Cazin, C. S. J. Sequential Functionalization of Alkynes and Alkenes Catalyzed by Gold(I) and Palladium(II) N-Heterocyclic Carbene Complexes. ChemCatChem. 8 (21), 3381-3388 (2016).
  24. Wang, B., Zhang, J. L., Wang, X. Y., Liu, N., Chen, W. W., Hu, Y. F. Tandem Reaction of 1-Copper(I) Alkynes for the Synthesis of 1,4,5-Trisubstituted 5-Chloro-1,2,3-triazoles. The Journal of Organic Chemistry. 78 (20), 10519-10523 (2013).
  25. Li, M., Li, Y., Zhao, B., Liang, F., Jin, L. Facile and efficient synthesis of 1-haloalkynes via DBU-mediated reaction of terminal alkynes and N-haloimides under mild conditions. RSC Advances. 4 (57), 30046-30049 (2014).
  26. Pérez, J. M., Crosbie, P., Lal, S., Díez-González, S. Copper (I)-Phosphinite Complexes in Click Cycloadditions: Three-Component Reactions and Preparation of 5-Iodotriazoles. ChemCatChem. 8 (13), 2222-2226 (2016).
  27. Wilkins, L. C., Lawson, J. R., Wieneke, P., Rominger, F., Hashmi, A. S. K., Hansmann, M. M., Melen, R. L. The Propargyl Rearrangement to Functionalised Allyl-Boron and Borocation Compounds. Chemistry-A European Journal. 22 (41), 14618-14624 (2016).
  28. Usanov, D. L., Yamamoto, H. Enantioselective Alkynylation of Aldehydes with 1-Haloalkynes Catalyzed by Tethered Bis(8-quinolinato) Chromium Complex. Journal of the American Chemical Society. 133 (5), 1286-1289 (2011).
  29. Luithle, J. E. A., Pietruszka, J. Synthesis of Enantiomerically Pure cis-Cyclopropylboronic Esters. European Journal of Organic Chemistry. 2000 (14), 2557-2562 (2000).
  30. Blackmore, I. J., Boa, A. N., Murray, E. J., Dennis, M., Woodward, S. A simple preparation of iodoarenes, iodoalkenes and iodoalkynes by reaction of organolithiums with 2,2,2-trifluoro-1-iodoethane. Tetrahedron Letters. 40 (36), 6671-6672 (1999).
  31. Lee, G. C. M., Tobias, B., Holmes, J. M., Harcourt, D. A., Garst, M. E. A new synthesis of substituted fulvenes. Journal of the American Chemical Society. 112 (25), 9330-9336 (1990).
  32. Rao, M. L. N., Periasamy, M. A Simple Convenient Method for the Synthesis of 1-Iodoalkynes. Synthetic Communications. 25 (15), 2295-2299 (1995).
  33. Zeiler, A., Ziegler, M. J., Rudolph, M., Rominger, F., Hashmi, A. S. K. Scope and Limitations of the Intermolecular Furan-Yne Cyclization. Advanced Synthesis & Catalysis. 357 (7), 1507-1514 (2015).
  34. Dumele, O., Wu, D. N., Trapp, N., Goroff, N., Diederich, F. Halogen Bonding of (Iodoethynyl)benzene Derivatives in Solution. Organic Letters. 16 (18), 4722-4725 (2014).
  35. Hashmi, A. S. K., Dopp, R., Lothschutz, C., Rudolph, M., Riedel, D., Rominger, F. Scope and Limitations of Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions with Organogold Compounds. Advanced Synthesis & Catalysis. 352 (8), 1307-1314 (2010).
  36. Liu, Y., Huang, D., Huang, J., Maruoka, K. Hypervalent Iodine Mediated Chemoselective Iodination of Alkynes. The Journal of Organic Chemistry. 82 (22), 11865-11871 (2017).
  37. Wang, X., Studer, A. Iodine (III) Reagents in Radical Chemistry. Accounts of Chemical Research. 50 (7), 1712-1724 (2017).
  38. Yoshimura, A., Zhdankin, V. V. Advances in Synthetic Applications of Hypervalent Iodine Compounds. Chemical Reviews. 116 (5), 3328-3435 (2016).
  39. Charpentier, J., Fruh, N., Togni, A. Electrophilic Trifluoromethylation by Use of Hypervalent Iodine Reagents. Chemical Reviews. 115 (2), 650-682 (2015).
  40. Zhdankin, V. V., Protasiewicz, J. D. Development of new hypervalent iodine reagents with improved properties and reactivity by redirecting secondary bonds at iodine center. Coordination Chemistry Reviews. 275 (16), 54-62 (2014).
  41. Stang, P. J., Zhdankin, V. V. Organic Polyvalent Iodine Compounds. Chemical Reviews. 96 (3), 1123-1178 (1996).
  42. Kohlhepp, S. V., Gulder, T. Hypervalent iodine(III) fluorinations of alkenes and diazo compounds: new opportunities in fluorination chemistry. Chemical Society Reviews. 45 (22), 6270-6288 (2016).
  43. Hein, J. E., Tripp, J. C., Krasnova, L. B., Sharpless, K. B., Fokin, V. V. Copper(I)-Catalyzed Cycloaddition of Organic Azides and 1-Iodoalkynes. Angewandte Chemie International Edition. 48 (43), 8018-8021 (2009).

Tags

כימיה גיליון 139 Chemoselective סינתזה iodination alkynes 1-iodoalkynes 1 2-diiodoalkenes 1,1,2-triiodoalkenes ריאגנט hypervalent-יוד
הכנת Chemoselective 1-Iodoalkynes, 1, 2-Diiodoalkenes ו- 1,1,2-Triiodoalkenes מבוסס על Iodination חמצוני של מסוף Alkynes
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Li, Y., Huang, D., Huang, J., Liu,… More

Li, Y., Huang, D., Huang, J., Liu, Y., Maruoka, K. Chemoselective Preparation of 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes, and 1,1,2-Triiodoalkenes Based on the Oxidative Iodination of Terminal Alkynes. J. Vis. Exp. (139), e58063, doi:10.3791/58063 (2018).

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