JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

Chemoselective beredning av 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes och 1,1,2-Triiodoalkenes baserat på den oxidativa jodering av Terminal alkyner

Published: September 12, 2018
doi:
10.3791/58063
, , , ,
1School of Chemical Engineering and Light Industry,Guangdong University of Technology, 2Department of Chemistry, Graduate School of Science,Kyoto University

Summary

Häri, presenteras detaljerade protokoll för den oxidativa jodering av terminal alkyner med trädgård-jod reagens, som chemoselectively råd 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes.

Abstract

Vi presenterar chemoselective syntesen av 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene och 1-metyl – 4-(1,2,2-triiodovinyl) bensen som representativa exempel för praktiska chemoselective beredning av 1-iodoalkynes , 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes från den chemoselective jodering av terminal alkyner medieras av trädgård-jod reagenser. Chemoselectivity bekräftades med hjälp av p– tolylethyne som modell substrat till skärmen en mängd jod källor eller trädgård-JOD reagenserna. En kombination av tetrabutylammonium jodid (TBAI) och (diacetoxyiodo) bensen (PIDA) genererar selektivt 1-iodoalkynes, medan en kombination av KI och PIDA genererar 1,2-diiodoalkenes. En one-pot syntes utifrån både TBAI-PIDA och KI-PIDA ger den motsvarande 1,1,2-triiodoalkenes. Dessa protokoll tillämpades därefter till syntesen av syntetiskt viktiga aromatiska och alifatiska 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes, som erhölls i god avkastning med utmärkta chemoselectivity.

Introduction

Iodoalkynes och iodoalkenes är allmänt använda viktiga prekursorer och byggstenar i organisk syntes1,2,3,4, biologiskt aktiva ämnen, och användbar i syntesen av material och komplexa molekyler med tanke på användarvänlighet konvertera C-jag bond5,6,7,8. Under de senaste åren har den oxidativa jodering av terminal alkyner lockat mer uppmärksamhet till syntesen av iodoalkyne och iodoalkene derivat. Hittills, effektiva metoder som använder metallkatalysatorer9,10,11,12, trädgård-iodonium katalysatorer13,14, en anodic oxidation systemet 15, Joniska flytande system16, KI (eller2)-oxidanten kombinationer17,18,19,20, ultraljud21, fas-överföring katalysatorer 22, N– iodosuccinimide9,22,23,24,25, n– BuLi26,27, 28 , 29 , 30 , 31, Grignard reagenser32och morfolin katalysatorer17,33,24,35 har utvecklats för jodering av alkyner. Vi rapporterade nyligen, har ett praktiskt och chemoselective protokoll för syntesen av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes36. Funktioner i denna metod är gröna och praktiska: (1) toxiciteten av trädgård-jod katalysatorer som oxidativ funktionalisering reagenser är låg jämfört med andra konventionella heavy-metal-baserade oxidanter37,38, 39,40,41,42, och (2) TBAI och/eller KI används som jod källor. Vårt system ger dessutom utmärkt selektivitet under milda förhållanden. Chemoselective syntes av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes kräver exakt kontroll över olika faktorer, inklusive sammansättning, oxidationsmedlet, jod källa och lösningsmedlet. Bland dessa är jod källan den viktigaste faktorn för chemoselectivity reaktionen. Efter screening av flera typer och belastningar av jod källa liksom lösningsmedlen, var tre metoder identifieras och etablerat. För det första är TBAI som en jod källa i kombination med PIDA (TBAI-PIDA) selektiv för syntesen av 1-iodoalkynes. 1,2-diiodoalkenes erhålls alternativt effektivt med hjälp av en KI-PIDA-system. Båda metoderna råd motsvarande produkter i hög avkastning och hög chemoselectivity. Den motsvarande tri-iodinationproducts, dvs., 1,1,2-triiodoalkenes, erhölls i god avkastning från one-pot syntesen som kombinerar den TBAI-PIDA och KI-PIDA system36.

Här, kommer att vi demonstrera hur chemoselectivity för jodering av terminal alkyner kan styras från 1-iodoalkynes till 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes liknande reaktion villkor, belysa den exakt kontroll som kan vara utövas genom klokt att välja oxidant, jod källa och lösningsmedel. För utvecklingen av denna nya syntetiska teknik användes p– tolylethyne som modell substrat. Även om följande protokoll fokus på syntesen av 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzene, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene och 1-metyl – 4-(1,2,2-triiodovinyl) bensen, dessa föreningar är representativa för 1-iodoalkynes, 1,2 – diiodoalkenes, och 1,1,2-triiodoalkenes, dvsprotokollen är bred räckvidd, respektive samma teknik kan tillämpas på den chemoselective jodering av aromatiska och alifatiska terminal alkyner36.

Reagenser i den chemoselective jodering av terminal alkyner och som små avvikelser från teknikerna som beskrivs resultatet i dramatiska skillnader med avseende på produkterna som mål. Exempelvis har byte av jod källa från TBAI till KI och byte av lösningsmedel från CH3CN till en CH3CN-H2O en dramatisk inverkan på chemoselectivity av jodering. Detaljerade protokollet syftar till att hjälpa nya utövare i fältet med den chemoselective jodering av terminal alkyner att undvika många vanliga fallgropar under syntesen av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes.

Protocol

1. Sammanfattning av 1-(Iodoethynyl) -4-Methylbenzene (2, 1-Iodoalkynes) Lägga till 133 mg (0,36 mmol) av TBAI och 3 mL CH3CN en reaktionsröret som innehåller en magnetisk omrörning bar som är öppen till luft. Lägg sedan till 38 μL (0,3 mmol) av p- tolylethyne till blandningen med en mikrosprutan. Lägga till 96,6 mg (0,3 mmol) av PIDA kraftigt rörs reaktionsblandningen i 10 delar under en period på 20 min med hjälp av en spatel. Rör reaktionsblandnin…

Representative Results

Chemoselective syntes av 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes baserat på den oxidativa jodering av p- tolylethyne sammanfattas i figur 1. Alla reaktioner var utsätts för luft. Alla föreningar i denna studie präglades av 1H och 13C NMR spektroskopi, masspektrometri och HPLC tillgång till strukturera av produkten och selektiviteten i reaktionen, samt att utforska renhet. De erhållna produkterna är stabila vid förv…

Discussion

1-Iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes och 1,1,2-triiodoalkenes kan vara chemoselectively som syntetiseras med trädgård-jod reagens som effektiv medlare för oxidativ iodination(s). De mest kritiska faktorerna för dessa chemoselective jodering protokoll är naturen och lastning av jod källa, samt lösningsmedel. Exempelvis 1-iodoalkyne 2 erhölls som den största produkten (52% avkastning) när TBAI (2,5 equiv lastning) valdes som jod källa i kombination med MeOH som lösningsmedlet (2:<s…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöds av den nationella natur Science Foundation i Kina (21502023).

Materials

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

Chemoselective IodinationTerminal Alkynes1-iodoalkynes12-diiodoalkenes112-triiodoalkenesHypervalent Iodine CatalystsTBAIKIP-tolylethynePIDAAqueous WorkupSilica Gel Chromatography

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image