Waiting
Login processing...

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

Chemistry

टर्मिनल ऑक्सीडेटिव के Iodination Alkynes के आधार पर 1-Iodoalkynes, 1, 2-Diiodoalkenes, और 1, 1, 2-Triiodoalkenes की Chemoselective तैयारी

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

साथ ही, hypervalent-आयोडीन रिएजेंट का उपयोग कर टर्मिनल alkynes के ऑक्सीडेटिव iodination के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत किए गए हैं, जो chemoselectively निः 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes हैं ।

Abstract

हम 1 के chemoselective संश्लेषण प्रस्तुत करते हैं-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, 1-(1, 2-diiodovinyl) -4-methylbenzene, और 1-मिथाइल-4-(1, 2, 2-triiodovinyl) बेंजीन की व्यावहारिक chemoselective तैयारी के लिए प्रतिनिधि उदाहरण के रूप में 1-iodoalkynes , 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes टर्मिनल alkynes के chemoselective iodination से hypervalent-आयोडीन रिएजेंट द्वारा मध्यस्थता । chemoselectivity एक मॉडल सब्सट्रेट आयोडीन स्रोतों और/या hypervalent आयोडीन रिएजेंट की एक किस्म स्क्रीन करने के लिए के रूप में पी-tolylethyne का उपयोग करके पुष्टि की थी । tetrabutylammonium आयोडाइड (TBAI) और (diacetoxyiodo) का एक संयोजन बेंजीन (पिडा) चुनिंदा 1-iodoalkynes उत्पन्न करता है, जबकि एक संयोजन की KI और पिडा उत्पन्न होती है 1, 2-diiodoalkenes. दोनों TBAI पर आधारित एक-एक पॉट संश्लेषण-पिडा और KI-पिडा पैदावार इसी 1, 1, 2-triiodoalkenes. इन प्रोटोकॉल बाद में कृत्रिम रूप से महत्वपूर्ण खुशबूदार और aliphatic 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes, जो उत्कृष्ट chemoselectivity के साथ अच्छी उपज में प्राप्त किया गया के संश्लेषण के लिए लागू किया गया ।

Introduction

Iodoalkynes और iodoalkenes व्यापक रूप से कार्बनिक संश्लेषण1,2,3,4, जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों में महत्वपूर्ण पुरोगामी और इमारत ब्लॉकों का उपयोग कर रहे हैं, और के संश्लेषण में उपयोगी सामग्री और जटिल अणुओं सी-मैं बांड5,6,7,8परिवर्तित करने में आसानी दी । हाल के वर्षों में, टर्मिनल alkynes के ऑक्सीडेटिव iodination iodoalkyne और iodoalkene डेरिवेटिव के संश्लेषण की ओर अधिक ध्यान आकर्षित किया है. अब तक, कुशल तरीकों कि धातु उत्प्रेरक का उपयोग9,10,11,12, hypervalent-iodonium उत्प्रेरक13,14, एक anodic ऑक्सीकरण प्रणाली 15, ईओण लिक्विड सिस्टम16, KI (या मैं2)-ऑक्सीडेंट युग्म17,18,19,20, अल्ट्रासाउंड21, चरण-हस्तांतरण उत्प्रेरक 22, एन-iodosuccinimide9,22,23,24,25, एन-ब्लि26,27, 28 , 29 , 30 , ३१, Grignard रिएजेंट्स३२, तथा morpholine उत्प्रेरक१७,३३,२४,३५ को alkynes के iodination के लिए विकसित किया गया है. हाल ही में, हम 1 के संश्लेषण के लिए एक व्यावहारिक और chemoselective प्रोटोकॉल की सूचना दी है-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes३६. इस विधि की विशेषताएं हरे और व्यावहारिक हैं: (1) ऑक्सीडेटिव functionalization रिएजेंट के रूप में hypervalent-आयोडीन उत्प्रेरक की विषाक्तता अन्य पारंपरिक भारी धातु की तुलना में कम है-oxidants३७,३८के आधार पर, ३९,४०,४१,४२, और (2) TBAI और/या KI आयोडीन स्रोतों के रूप में उपयोग किया जाता है । इसके अलावा, हमारी प्रणाली हल्के शर्तों के तहत उत्कृष्ट selectivity मुलाजिम । 1-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes के chemoselective संश्लेषण में संरचना, ऑक्सीडेंट, आयोडीन स्रोत, और विलायक सहित विभिन्न कारकों पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है । इन के बीच, आयोडीन स्रोत प्रतिक्रिया के chemoselectivity के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक है । आयोडीन स्रोत के रूप में के रूप में अच्छी तरह से सॉल्वैंट्स के कई प्रकार और लदान की स्क्रीनिंग के बाद, तीन तरीकों की पहचान की और स्थापित किया गया था । सबसे पहले, TBAI के साथ संयोजन में एक आयोडीन स्रोत के रूप में पिडा (TBAI-पिडा) 1-iodoalkynes के संश्लेषण के लिए चयनात्मक है । वैकल्पिक रूप से, 1, 2-diiodoalkenes एक की-पिडा प्रणाली का उपयोग कुशलता से प्राप्त कर रहे हैं । दोनों तरीकों उच्च उपज और उच्च chemoselectivity में इसी उत्पाद खरीद । इसी त्रिकोणीय iodinationproducts, अर्थात्, 1, 1, 2-triiodoalkenes, एक पॉट संश्लेषण कि TBAI-पिडा और KI-पिडा सिस्टम३६गठबंधन से अच्छी उपज में प्राप्त किया गया ।

यहां, हम प्रदर्शन करेंगे कैसे टर्मिनल alkynes के iodination के लिए chemoselectivity 1 से चलाया जा सकता है-iodoalkynes 1, 2-diiodoalkenes और 1, 1, 2-triiodoalkenes समान प्रतिक्रिया शर्तों के तहत, सटीक नियंत्रण है कि हो सकता है पर प्रकाश डाला विवेकपूर्ण तरीके से चुनने वाले ऑक्सीडेंट, आयोडीन स्रोत, और विलायक द्वारा लागू । इस नए सिंथेटिक तकनीक के विकास के लिए, पी-tolylethyne एक मॉडल सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया गया था । यद्यपि निम्नलिखित प्रोटोकॉल 1 के संश्लेषण पर ध्यान देते हैं-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, (ङ)-1-(1, 2-diiodovinyl) -4-methylbenzene, और 1-मिथाइल-4-(1, 2, 2-triiodovinyl) बेंजीन, इन यौगिकों 1 के लिए प्रतिनिधि हैं-iodoalkynes, 1, 2- diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes, क्रमशः, अर्थात्, प्रोटोकॉल दायरे में व्यापक हैं, और एक ही तकनीक chemoselective iodination खुशबूदार और aliphatic टर्मिनल alkynes३६के लिए लागू किया जा सकता है ।

टर्मिनल alkynes और तकनीक से छोटे विचलन के chemoselective iodination में कार्यरत रिएजेंट लक्षित उत्पादों के संबंध में नाटकीय अंतर में परिणाम वर्णित करते हैं । उदाहरण के लिए, TBAI से आयोडीन स्रोत के बदलने और ch3cn से विलायक के बदलने के लिए एक ch3cn-एच2ओ iodination के chemoselectivity पर एक नाटकीय प्रभाव पड़ता है । विस्तृत प्रोटोकॉल टर्मिनल alkynes के chemoselective iodination के साथ क्षेत्र में नए चिकित्सकों की मदद करने के लिए 1 के संश्लेषण के दौरान कई आम नुकसान से बचने के लिए करना है-iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.1 का संश्लेषण-(Iodoethynyl) -4-Methylbenzene (2, 1-Iodoalkynes)

  1. जोड़ें १३३ मिलीग्राम (०.३६ mmol) के TBAI और 3 मिलि CH3CN के लिए एक प्रतिक्रिया ट्यूब है कि एक चुंबकीय सरगर्मी पट्टी है, जो हवा के लिए खुला है शामिल हैं । फिर, एक microsyringe का उपयोग कर मिश्रण करने के लिए पी-tolylethyne के ३८ μएल (०.३ mmol) जोड़ें ।
  2. जोड़ें ९६.६ मिलीग्राम (०.३ mmol) के लिए एक रंग का उपयोग 20 मिनट की अवधि में 10 भागों में जोरदार उभार प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए पिडा की ।
  3. 3 एच के लिए कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
  4. एक विभाजक कीप कि पानी की 30 मिलीलीटर, और जलीय ना2एस2ओ3 (10%, ०.५ मिलीलीटर) के साथ बुझाने में जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण डालो । एथिल एसीटेट के 10 मिलीलीटर के साथ जलीय परत तीन बार निकालें ।
  5. निर्जल सोडियम सल्फेट (०.५ ग्राम) से अधिक संतृप्त नमकीन और सूखी के 10 मिलीलीटर के साथ संयुक्त कार्बनिक परतों धो लें ।
  6. बंद सोडियम सल्फेट एक Buchner कीप का उपयोग कर फिल्टर, और कम दबाव के तहत छानने का ध्यान केंद्रित करने के लिए कच्चे उत्पाद प्राप्त करते हैं ।
  7. eluent के रूप में hexane का उपयोग कर सिलिका जेल पर कॉलम क्रोमैटोग्राफी द्वारा कच्चे उत्पाद शुद्ध; शुद्ध उत्पाद, 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, एक हल्के पीले तरल के रूप में प्राप्त की है (७१.९ मिलीग्राम, ९९% उपज; आरएफ= ०.७९) ।
  8. 1एच और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी, और उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (HPLC) द्वारा उत्पाद का विश्लेषण ।

२. संश्लेषण (ङ)-१-(१, २-Diiodovinyl) -4-Methylbenzene (३, १, २-Diiodoalkenes)

  1. जोड़ें १२४.५ मिलीग्राम (०.७५ mmol) की KI और एक प्रतिक्रिया ट्यूब है कि एक चुंबकीय सरगर्मी पट्टी है, जो हवा के लिए खुला है शामिल करने के लिए CH3CN के 1 मिलीलीटर । फिर, पीके ३८ μL (०.३ mmol) जोड़-tolylethyne और एच2ओ के 3 मिलीलीटर एक microsyringe के माध्यम से मिश्रण करने के लिए ।
  2. जोड़ें ९६.६ मिलीग्राम (०.३ mmol) के लिए एक रंग का उपयोग 20 मिनट की अवधि में 10 भागों में जोरदार उभार प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए पिडा की ।
  3. 24 घंटे के लिए कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
  4. एक विभाजक कीप कि पानी की 30 मिलीलीटर, जलीय ना2एस2ओ3 (10%, 1 मिलीलीटर) के साथ बुझाने में जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण डालो, और जलीय परत एथिल एसीटेट के 10 मिलीलीटर के साथ तीन बार निकालें ।
  5. निर्जल सोडियम सल्फेट (०.५ ग्राम) से अधिक नमकीन और सूखी के 10 मिलीलीटर के साथ संयुक्त कार्बनिक परतों धो लें ।
  6. बंद सोडियम सल्फेट एक Buchner कीप का उपयोग कर फिल्टर, और कम दबाव के तहत छानने का ध्यान केंद्रित करने के लिए कच्चे उत्पाद प्राप्त करते हैं ।
  7. eluent के रूप में hexane का उपयोग कर सिलिका जेल पर कॉलम क्रोमैटोग्राफी द्वारा कच्चे उत्पाद शुद्ध । शुद्ध उत्पाद, (E)-1-(1, 2-diiodovinyl) -4-methylbenzene, एक हल्के पीले तरल के रूप में प्राप्त किया जाता है (१११.९ मिलीग्राम, ९८% उपज; आरएफ = ०.८४) ।
  8. 1एच और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में के रूप में अच्छी तरह से HPLC द्वारा उत्पाद का विश्लेषण ।

3.1-मिथाइल-4-(1, 2, 2-Triiodovinyl) बेंजीन (4, 1, 1, 2-Triiodoalkenes) का संश्लेषण

  1. जोड़ें १३३ मिलीग्राम (०.३६ mmol) TBAI और CH3CN के 1 मिलीलीटर एक प्रतिक्रिया ट्यूब है कि एक सरगर्मी पट्टी है, जो हवा के लिए खुला है शामिल हैं । फिर, ३८ μL (०.३ mmol) p-tolylethyne का एक microsyringe का उपयोग कर जोड़ें ।
  2. जोड़ें ९६.६ मिलीग्राम (०.३ mmol) के लिए एक रंग का उपयोग 20 मिनट की अवधि में 10 भागों में जोरदार उभार प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए पिडा की । कमरे के तापमान पर 3 ज के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
  3. जोड़ें १२४.५ मिलीग्राम (०.७५ mmol) की 3 मिलीलीटर में एच2ओ प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए ।
  4. जोड़ें १९३.२ मिलीग्राम (०.६ mmol) एक रंग का उपयोग 20 मिनट की अवधि में 10 भागों में प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए पिडा की. कमरे के तापमान पर एक और 3 एच के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
  5. एक और १२४.५ मिलीग्राम (०.७५ mmol) के 3 मिलीलीटर में एच2ओ और CH3CN के 1 मिलीलीटर प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए जोड़ें ।
  6. एक और १९३.२ मिलीग्राम (०.६ mmol) एक रंग का उपयोग 20 मिनट की अवधि में 10 भागों में प्रतिक्रिया मिश्रण को पिडा के जोड़ें । कमरे के तापमान पर एक और 12 घंटे के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
  7. एक विभाजक कीप कि पानी की 30 मिलीलीटर, जलीय ना2एस2ओ3 (10%, 2 मिलीलीटर) के साथ बुझाने में जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण डालो, और जलीय परत एथिल एसीटेट के 10 मिलीलीटर के साथ तीन बार निकालें ।
  8. निर्जल सोडियम सल्फेट (०.५ ग्राम) से अधिक नमकीन और सूखी के 10 मिलीलीटर के साथ संयुक्त कार्बनिक परतों धो लें ।
  9. बंद सोडियम सल्फेट एक Buchner कीप का उपयोग कर फिल्टर, और कम दबाव के तहत छानने का ध्यान केंद्रित करने के लिए कच्चे उत्पाद प्राप्त करते हैं ।
  10. शुद्ध उत्पाद प्राप्त करने के लिए hexane का उपयोग करते हुए सिलिका जेल पर स्तंभ क्रोमैटोग्राफी द्वारा कच्चे उत्पाद को शुद्ध, 1-मिथाइल-4-(1, 2, 2-triiodovinyl) बेंजीन, एक पीले तरल के रूप में (१३८.४ मिलीग्राम, ९३% उपज; आरएफ = ०.७९) ।
  11. 1एच और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में के रूप में अच्छी तरह से HPLC द्वारा उत्पाद का विश्लेषण ।

4. मोनो के लिए Selectivity का निर्धारण-, Di-, या त्रिकोणीय iodination टर्मिनल Alkynes के HPLC द्वारा

नोट: मोनो के लिए selectivity-, di-, त्रिकोणीय iodination alkynes द्वारा निर्धारित किया गया था HPLC. HPLC एक 5 μm, ४.६ mm × १५० mm कॉलम, CH3CN/एच2O = 75/25 (v/v) विलायक, १.० मिलीलीटर की एक प्रवाह दर के रूप में का उपयोग कर एक उपकरण पर प्रदर्शन किया गया था/मिनट, और λ की एक डिटेक्टर तरंग दैर्ध्य = २५४ एनएम ।

  1. HPLC के लिए बाह्य मानक समाधान की तैयारी
    1. संक्षेप 2 (1-(iodoethynyl) -4-methylbenzene बाहर वजन; ९.५८ मिलीग्राम, 39.58 × 10-3 mmol), 3 ((E)-1-(1, 2-diiodovinyl) -4-methylbenzene; १९.२९ मिलीग्राम, 52.14 × 10-3 mmol), और 4 (1-मिथाइल-4-(1, 2, 2- triiodovinyl) बेंजीन; ११.१० मिलीग्राम, 22.38 × 10-3 mmol) ।
    2. मिश्रण और CH3CN के 1 मिलीलीटर में इन तीन यौगिकों भंग और HPLC जुदाई प्रदर्शन करने से पहले शेयर समाधान १०० बार पतला ।
    3. HPLC वर्णलेख पर प्रत्येक उत्पाद का पीक क्षेत्र अनुपात (%)
    4. निम्नलिखित सूत्र के अनुसार प्रत्येक यौगिक के दाढ़ अवशोषकता के अनुपात की गणना करें:
      ε 2 : ε3 : ε4 = a2/n2 : a3/n3 : a4/n4
      जहां ε दाढ़ अवशोषकता, एक शिखर क्षेत्र है, और n दाढ़ वजन ।
  2. निम्न सूत्र के अनुसार chemoselectivity की गणना करें:
    n2 : n3 : n4 = a2/ε2 : a3/ε3 : a4/ε4

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

१-iodoalkynes, १, २-diiodoalkenes, और १, १, २-triiodoalkenes के chemoselective संश्लेषण के आधार पर पी-ऑक्सीडेटिव के iodination tolylethyne का संक्षेप में चित्रा १है. सभी प्रतिक्रियाओं हवा में उजागर किया गया । इस अध्ययन में सभी यौगिकों 1एच और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी, मास स्पेक्ट्रोमेट्री, और HPLC के उत्पाद की संरचना और प्रतिक्रिया के selectivity, साथ ही शुद्धता का पता लगाने के लिए उपयोग करने के लिए विशेषता थी । प्राप्त उत्पादों चार महीने के लिए एक रेफ्रिजरेटर में 4 डिग्री सेल्सियस पर भंडारण पर स्थिर हैं, यानी, HPLC में महत्वपूर्ण परिवर्तन और 1एच एनएमआर डेटा का पता नहीं किया गया । प्रतिनिधि यौगिकों के लिए मुख्य डेटा इस खंड में वर्णित हैं ।

1 की संरचना (iodoethynyl) -4-methylbenzene (2, 1-iodoalkynes) संदर्भ डेटा के साथ अपने एनएमआर डेटा की तुलना द्वारा निर्धारित किया गया था । 1 एच एनएमआर (४०० मेगाहर्ट्ज, CDCl3): δ = ७.३२ (डी, जे = ८.० हर्ट्ज, 2 एच), ७.११ (डी, जे = ८.० हर्ट्ज, 2 एच), २.३४ (एस, 3 एच); 13 सी एनएमआर (१०० MHz, CDCl3): δ = १३९.१, १३२.२, १२९.०, १२०.४, ९४.३, २१.६, ५.१ । टर्मिनल alkyne (३.० पीपीएम) के लिए कुंजी प्रोटॉन संकेत गायब हो जाता है और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रम में ५.१ पीपीएम पर एक संकेत के अवलोकन के मोनो-iodination पी-tolylethyne (चित्रा 2) की पुष्टि, रिपोर्ट एनएमआर डेटा के अनुरूप ४३. HPLC विश्लेषण: C18 (5 µm, ४.६ mm × १५० mm), CH3CN/ज2O = 75/25 (v/v), प्रवाह दर = १.० mL/न्यूनतम−1, λ = २५४ एनएम, अवधारण समय: ६.२ मिनट (चित्रा 7) ।

(ई) की संरचना-1-(1, 2-diiodovinyl) -4-methylbenzene (3, 1, 2-diiodoalkenes) संदर्भ डेटा के साथ अपने एनएमआर डेटा की तुलना करके निर्धारित किया गया था । 1 एच एनएमआर (४०० मेगाहर्ट्ज, CDCl3): δ = ७.२६ (डी, जे = ८.० हर्ट्ज, 2 एच), ७.२२ (एस, 1 एच), ७.१५ (डी, जे = ८.० हर्ट्ज, 2 एच), २.३४ (एस, 3 एच); 13 सी एनएमआर (१०० MHz, CDCl3): δ = १४०.२, १३९.०, १२९.०, १२८.४, ९६.६, ८०.१, २१.४ । ७.२ पीपीएम पर olefin में प्रमुख प्रोटॉन संकेत पुष्टि पीके di-iodination-tolylethyne, और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रम ९६.६ पीपीएम और ८०.१ पीपीएम, क्रमशः (चित्रा 3) में इसी olefin कार्बन परमाणुओं से पता चलता है । एनएमआर डेटा पहले रिपोर्ट किए गए मानों के साथ संगत है, जिसमें 3 को ई प्रकार18के रूप में निर्धारित किया गया था । HPLC विश्लेषण: C18 (5 µएम, ४.६ मिमी × १५० मिमी), CH3CN/ज2O = 75/25 (v/v), प्रवाह दर = १.० मिलीलीटर/न्यूनतम−1, λ = २५४ एनएम, अवधारण समय: १०.६ मिनट (चित्रा 8) ।

1-मिथाइल-4-(1, 2, 2-triiodovinyl) बेंजीन (4, 1, 1, 2-triiodoalkene) की संरचना एनएमआर, उच्च संकल्प मास स्पेक्ट्रोमेट्री (HRMS), और HPLC द्वारा निर्धारित की गई थी । 1 एच एनएमआर (४०० मेगाहर्ट्ज, CDCl3): δ = ७.१६ (एस, 4 एच), २.३४ (एस, 3 एच); 13 C एनएमआर (१०० MHz, CDCl3): δ = १४४.९, १३८.९, १२९.३, १२७.४, ११२.९, २२.२, २१.५ (चित्रा 4); HRMS (ेि) ग9ज7मैं3: ४९५.७६८२ ([एम]+) के लिए परिकलित; पाया गया: ४९५.७६७२ (चित्रा 5); HPLC विश्लेषण: C18 (5 µएम, ४.६ मिमी × १५० मिमी), CH3CN/ज2O = 75/25 (v/v), प्रवाह दर = १.० मिलीलीटर/न्यूनतम−1, λ = २५४ एनएम, अवधारण समय: ११.५ मिनट (चित्र 9) ।

iodination के chemoselectivity का निर्धारण HPLC द्वारा किया गया था । 2, 3, और 4 के रूप में बाह्य मानकों के HPLC प्रदर्शन चित्रा 6में दिखाया गया है । बाह्य मानकों के रूप में 2, 3, और 4 के दाढ़ अनुपात ३९.५८:५२.१४:२२.३८ है । 2:3:4 के HPLC वर्णलेख में पीक क्षेत्र अनुपात (%) ४९.८०१%: ३०.७६२%: १९.४३६% (चित्रा 6) । तदनुसार, दाढ़ अवशोषकता का अनुपात ε2: ε3: ε4= २.१३१:1: १.४७२ है ।

TBAI-पिडा व्यवस्था चुनिंदा मुलाजिम 2 (2: 3:4= 100:0:0; चित्रा 7), जबकि की-पिडा प्रणाली चुनिंदा 3को प्रस्तुत (2:3:4= 0.8:98.8:0.4; चित्र 8) । एक-पॉट में संयुक्त, TBAI-पिडा और KI-पिडा सिस्टम कुशलता से एक प्रमुख उत्पाद के रूप में 4 उपज (2: 3:4= 3.7:3.2:93.1; चित्र 9) ।

Figure 1
चित्र 1. Chemoselective मोनो-, डि-और स्त्रि-iodination की alkynes. पी-Tolylethyne एक मॉडल सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2. 1 H एनएमआर और 13 सी एनएमआर स्पेक्ट्रा ऑफ 2 . यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3. 1 H एनएमआर और 13 सी एनएमआर स्पेक्ट्रा ऑफ 3. यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4. 1 H एनएमआर और 13 सी एनएमआर स्पेक्ट्रा ऑफ 4 . यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5. HRMS स्पेक्ट्रा च्या 4 . यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6. के मिश्रण का HPLC स्पेक्ट्रम 2 , 3 , और 4 बाहरी मानकों के रूप में मिश्रण (2: ९.५८ मिलीग्राम; 3: १९.२९ मिलीग्राम; 4: ११.१० मिलीग्राम) । यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्रा 7. HPLC स्पेक्ट्रम ऑफ 2 , TBAI-पिडा प्रणाली का उपयोग कर संश्लेषित । यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 8
चित्र 8 . 3 के HPLC स्पेक्ट्रम , KI-पिडा प्रणाली का उपयोग कर संश्लेषित । यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 9
चित्र 9 . 3 के HPLC स्पेक्ट्रम , एक पॉट में TBAI-पिडा और KI-पिडा सिस्टम का एक संयोजन का उपयोग कर संश्लेषित । यह आंकड़ा ref. ३६ से अनुमति के साथ reproduced किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

1-Iodoalkynes, 1, 2-diiodoalkenes, और 1, 1, 2-triiodoalkenes hypervalent ऑक्सीडेटिव (ओं) के लिए कुशल मध्यस्थों के रूप में iodination-आयोडीन रिएजेंट का उपयोग कर संश्लेषित chemoselectively किया जा सकता है । इन chemoselective iodination प्रोटोकॉल के सबसे महत्वपूर्ण कारकों आयोडीन स्रोत के रूप में अच्छी तरह से विलायक के रूप में प्रकृति और लदान कर रहे हैं । उदाहरण के लिए, 1-iodoalkyne 2 प्रमुख उत्पाद (५२% उपज) के रूप में प्राप्त किया गया था जब TBAI (२.५ equiv लोडिंग) विलायक के रूप में MeOH के साथ संयोजन में आयोडीन स्रोत के रूप में चुना गया था (2:3:4= 90:5:5) । जब के आयोडीन स्रोत को बदल रहा है, इस तरह के एक selectivity नहीं देखा था, जबकि एनएच4का उपयोग कर मैं 1, 2-diiodoalkene 3के प्रमुख गठन के परिणामस्वरूप । प्रतिक्रिया शर्तों के अनुकूलन का ब्यौरा कहीं३६ (तालिका 1) प्रलेखित हैं ।

1-iodoalkynes३६के गठन के लिए इष्टतम स्थितियों की पहचान करने के लिए कई प्रयास किए गए । सबसे पहले, TBAB लोडिंग बहुत selectivity 1-iodoalkyne 2की ओर प्रभावित करता है । २.५ से १.२ equiv को TBAB लोडिंग कम 2के गठन एहसान । दूसरे, विलायक की प्रकृति दृढ़ता से selectivity और उपज के मामले में 1-iodoalkyne 2 के गठन को प्रभावित करता है । उदाहरण के लिए, CH3CN, एट2ओ, THF, और डीसीएम के संश्लेषण के पक्ष में 2 उपज (उत्कृष्ट) और selectivity (निरपेक्ष) के संदर्भ में । DMF और टोल्यूनि अच्छी उपज में 2 खरीद, हालांकि थोड़ा कम selectivity के साथ । विशेष रूप से, 1-iodoalkynes सबसे कुशलता से कमरे के तापमान पर टर्मिनल alkyne (१.० equiv) के इलाज के द्वारा उत्पन्न कर रहे हैं 2 − 24 ज के साथ पिडा (१.० equiv) और TBAI (१.२ equiv) में CH3CN, THF, या एट2ओ.

एक CH3CN-एच2ओ मिश्रण करने के लिए विलायक बदलते नाटकीय रूप से 1, 2-diiodoalkene 3की ओर chemoselectivity को बढ़ाता है, जब आयोडीन स्रोत के रूप में KI का उपयोग कर । 1, 2-diiodoalkenes की तैयारी के लिए इष्टतम प्रतिक्रिया शर्तों इस प्रकार के रूप में स्थापित किए गए थे: टर्मिनल alkyne (१.० equiv) के कमरे के तापमान पर 2 − 24 ज के लिए पिडा (१.० equiv) और KI (२.५ equiv) में MeCN-एच2ओ (1:3)३६के साथ इलाज ।

1, 1, 2-triiodoalkene 4 के एक व्यावहारिक एक पॉट संश्लेषण दो aforementioned तरीकों के संयोजन से महसूस किया जा सकता है । सामान्यतया, टर्मिनल 4-ethynytoluene (१.० equiv), पिडा (१.० equiv), और TBAI (१.२ equiv) कमरे के तापमान पर 3 ज के लिए हड़कंप मच गया, बाद में पिडा और एक जलीय KI समाधान जोड़कर । इन प्रतिक्रिया शर्तों के तहत, 4-ethynytoluene पूरी तरह से भस्म हो गया था; तथापि, जब १.० equiv के दूसरे चरण में पिडा का प्रयोग किया गया तब केवल ४४% परिवर्तन देखा गया । प्रतिक्रिया समय विस्तार परिवर्तन में वृद्धि नहीं किया । इसलिए, इस परिवर्तन में तेजी लाने के लिए, एक प्रमुख उत्पाद के रूप में ८८% उपज में 4 के गठन के लिए अग्रणी, पिडा (२.० equiv) की लोडिंग दूसरे चरण में वृद्धि हुई थी । दिलचस्प है, के एक अतिरिक्त भाग के साथ पिडा और KI, 4 की उपज की एक और वृद्धि (९३%) मनाया गया । इसलिए, 4 के सिंथेटिक विधि के लिए प्रतिक्रिया शर्तों अनुकूलित किया गया । (i) टर्मिनल alkyne (१.० equiv) को equiv में कमरे के तापमान पर 3 ज के लिए पिडा (१.० equiv) और TBAI (१.२ MeCN) के साथ मिलाया गया; (ii) एच2ओ के अलावा, पिडा (२.० equiv), और KI (२.५ equiv) के बाद, प्रतिक्रिया मिश्रण एक और 3 ज के लिए उभारा गया था; (iii) एच2ओ के अलावा, पिडा (२.० equiv), और KI (२.५ equiv), प्रतिक्रिया मिश्रण एक और 12 ज३६के लिए उभारा गया था ।

साथ ही, हमने टर्मिनल hypervalent के catalyzed-आयोडीन iodination alkynes के आधार पर १-iodoalkynes, १, २-diiodoalkenes, और १, १, २-triiodoalkenes की chemoselective तैयारी के लिए व्यावहारिक विधियाँ प्रस्तुत की हैं. इन तरीकों उच्च chemoselectivity, अच्छी उपज, कम विषाक्तता, हल्के प्रतिक्रिया की स्थिति, और व्यापक गुंजाइश सुविधा । हमें उंमीद है कि इन नए सिंथेटिक तरीकों को और अधिक iodoalkyne डेरिवेटिव, सामग्री, मध्यवर्ती, और जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों के कुशल और chemoselective संश्लेषण के लिए लागू किया जा सकता है ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी असाधारण नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को नेशनल नेचर साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (२१५०२०२३) ने सपोर्ट किया था ।

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

रसायन विज्ञान अंक १३९ Chemoselective संश्लेषण iodination alkynes 1-iodoalkynes 1 2-diiodoalkenes 1 1 2-triiodoalkenes hypervalent-आयोडीन रिएजेंट
टर्मिनल ऑक्सीडेटिव के Iodination Alkynes के आधार पर 1-Iodoalkynes, 1, 2-Diiodoalkenes, और 1, 1, 2-Triiodoalkenes की Chemoselective तैयारी
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