Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Chimiosélectif préparation du 1-iodoalcynes, 1, 2-Diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-Triiodoalkenes, basé sur l’iodation oxydative des alcynes terminaux

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

Dans les présentes, les protocoles détaillés pour l’iodation oxydative des alcynes terminaux utilisant des réactifs d’iode hypervalent sont présentés, dont chimiosélective donner 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-triiodoalkenes.

Abstract

Nous présentons la synthèse chimiosélectif de 1-(iodoethynyl) -4-méthylbenzène, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-méthylbenzène et 1-méthyl - 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzène comme exemples représentatifs pour la préparation pratique chimiosélective de 1-iodoalcynes , 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes de l’iodation de chimiosélective des alcynes terminaux médiée par les réactifs hypervalents-iode. La chimiosélectivité a été confirmée à l’aide de p- tolylethyne comme substrat modèle pour dépister une variété de sources d’iode et/ou les réactifs hypervalents-iode. Une combinaison de tetrabutylammonium iodure (TBAI) et (diacétoxyiodo) benzène (PIDA) génère sélectivement 1-iodoalcynes, alors qu’une combinaison de KI et PIDA génère 1,2-diiodoalkenes. Une synthèse one-pot basée sur deux TBAI-PIDA et KI-PIDA donne le triiodoalkenes-1,1,2 correspondant. Ces protocoles ont été ensuite appliqués à la synthèse de synthétiquement important aromatiques et aliphatiques 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-triiodoalkenes, qui ont été obtenus avec un bon rendement avec excellent chimiosélectivité.

Introduction

Iodoalcynes et iodoalkenes sont des précurseurs importants largement utilisés et blocs de construction en synthèse organique1,2,3,4, substances biologiquement actives et utiles dans la synthèse de matériaux et molécules complexes, étant donnés la facilité de conversion de la C-j’ai coller5,6,7,8. Ces dernières années, l’iodation oxydative des alcynes terminaux a attiré plus d’attention à la synthèse de dérivés iodoalkyne et iodoalkene. Jusqu'à présent, efficaces des méthodes qui utilisent des catalyseurs métalliques9,10,11,12, hypervalents-iodonium catalyseurs13,14, un système d’oxydation anodique 15, systèmes liquides ioniques16, KI (ou j’ai2)-oxydant combinaisons17,18,19,20, échographie21, catalyseurs de transfert de phase 22, N- iodosuccinimide9,22,23,24,25, n- BuLi26,27, 28 , 29 , 30 , 31et de réactifs de Grignard32morpholine catalyseurs17,33,24,35 ont été développés pour l’iodation des alcynes. Récemment, nous avons rapporté un protocole chimiosélective et pratique pour la synthèse de 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-triiodoalkenes36. Les caractéristiques de cette méthode sont vertes et pratique : (1) la toxicité des catalyseurs de l’iode hypervalent comme réactifs de fonctionnalisation oxydatif est faible par rapport aux autres oxydants classiques de base heavy-metal37,38, 39,40,41,42et (2) TBAI et/ou KI est utilisé comme sources d’iode. En outre, notre système offre excellente sélectivité dans des conditions douces. La synthèse de chimiosélective du 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes nécessite un contrôle précis sur les divers facteurs, dont la composition, l’oxydant, la source de l’iode et le solvant. Parmi ceux-ci, la source de l’iode est le facteur le plus important pour la chimiosélectivité de la réaction. Après la projection de plusieurs types et charges de la source d’iode ainsi que les solvants, les trois méthodes ont été identifiés et mis en place. Tout d’abord, TBAI comme source d’iode en combinaison avec PIDA (TBAI-PIDA) est sélectif pour la synthèse du 1-iodoalcynes. Par ailleurs, 1, 2-diiodoalkenes sont obtenus efficacement en utilisant un système de KI-PIDA. Les deux méthodes s’offrir les produits correspondants à haut rendement et haute chimiosélectivité. Le tri-iodinationproducts correspondant, c'est-à-dire., 1,1,2-triiodoalkenes, ont été obtenus avec un bon rendement de la synthèse monotope qui combinent la TBAI-PIDA et KI-PIDA systèmes36.

Ici, nous allons démontrer comment la chimiosélectivité pour l’iodation des alcynes terminaux peut être orientée de 1-iodoalcynes de 1, 2-diiodoalkenes et de 1,1,2-triiodoalkenes dans des conditions de réaction similaires, mettant en évidence le contrôle précis qui peut être exercée en choisissant judicieusement oxydant, source d’iode et solvant. Pour le développement de cette nouvelle technique synthétique, p- tolylethyne a été utilisé comme substrat modèle. Bien que les protocoles suivants se concentrent sur la synthèse de 1-(iodoethynyl) -4-méthylbenzène, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-méthylbenzène et 1-méthyl - 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzène, ces composés sont représentatifs pour 1-iodoalcynes, 1, 2 - diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes, respectivement, par exemple, les protocoles sont larges dans le champ d’application, et la même technique peut être appliquée à l’iodation chimiosélective des alcynes terminaux aromatiques et aliphatiques,36.

Réactifs utilisés dans l’iodation chimiosélective des alcynes terminaux et petites déviations par les techniques décrites entraînent des différences spectaculaires en ce qui concerne les produits de la cible. Par exemple, changer de source d’iode de TBAI à KI et changeant de solvant de CH3CN à un CH3CN-H2O a un impact dramatique sur la chimiosélectivité de l’iodation. Le protocole détaillé vise à aider les nouveaux praticiens dans le domaine avec l’iodation chimiosélective des alcynes terminaux afin d’éviter les nombreux pièges communs au cours de la synthèse du 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. synthèse du 1-(Iodoethynyl) -4-méthylbenzène (2, 1-iodoalcynes)

  1. Ajouter 133 mg (0.36 mmol) de TBAI et 3 mL de CH3CN à un tube à essais contenant un barreau d’agitateur magnétique, qui est ouvert à l’air. Puis, ajouter 38 μL (0,3 mmol) de p- tolylethyne à l’aide d’une microseringue du mélange.
  2. Ajouter 96,6 mg (0,3 mmol) de PIDA au milieu réactionnel vigoureusement agité en 10 parties sur une période de 20 min à l’aide d’une spatule.
  3. Remuer le mélange réactionnel à température ambiante pendant 3 h.
  4. Versez le mélange dans une ampoule à décanter contenant 30 mL d’eau et étancher avec aqueuse Na2S2O3 (10 %, 0,5 mL). Extrait de la couche aqueuse trois fois avec 10 mL d’acétate d’éthyle.
  5. Laver les couches organiques combinées avec 10 mL de saumure saturée et sécher sur sulfate de sodium anhydre (0,5 g).
  6. Filtrer sur le sulfate de sodium à l’aide d’un entonnoir Buchner et concentrer le filtrat sous pression réduite pour obtenir le produit brut.
  7. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice à l’aide d’hexane comme l’éluant ; le produit pur, 1-(iodoethynyl) -4-méthylbenzène, est obtenu comme un liquide jaune clair (71,9 mg, 99 % de rendement ; Rf= 0,79).
  8. Analyser le produit en 1H 13la spectroscopie RMN du 13C et chromatographie liquide haute performance (HPLC).

2. synthèse du (E) -1-(1,2-Diiodovinyl)-4-méthylbenzène (3, 1, 2-Diiodoalkenes)

  1. Ajouter 124,5 mg (0,75 mmol) de KI et 1 mL de CH3CN à un tube à essais contenant un barreau d’agitateur magnétique, qui est ouvert à l’air. Puis, ajouter 38 μL (0,3 mmol) de p- tolylethyne et 3 mL d’H2O au mélange via une microseringue.
  2. Ajouter 96,6 mg (0,3 mmol) de PIDA au milieu réactionnel vigoureusement agité en 10 parties sur une période de 20 min à l’aide d’une spatule.
  3. Remuer le mélange réactionnel à température ambiante pendant 24h.
  4. Versez le mélange dans une ampoule à décanter contenant 30 mL d’eau, étancher avec aqueuse Na2S2O3 (10 %, 1 mL) et extraire la couche aqueuse trois fois avec 10 mL d’acétate d’éthyle.
  5. Laver les couches organiques combinées avec 10 mL de saumure et sécher sur sulfate de sodium anhydre (0,5 g).
  6. Filtrer sur le sulfate de sodium à l’aide d’un entonnoir Buchner et concentrer le filtrat sous pression réduite pour obtenir le produit brut.
  7. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice à l’aide d’hexane comme l’éluant. Le produit pur, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-méthylbenzène, est obtenu comme un liquide jaune clair (111,9 mg, 98 % de rendement ; Rf = 0,84).
  8. Analyser le produit par 1H et spectroscopie RMN du 13C 13ainsi que HPLC.

3. synthèse de la 1-méthyl - 4-(1,2,2-Triiodovinyl) benzène (4, 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-Triiodoalkenes)

  1. Ajouter 133 mg (0.36 mmol) de TBAI et 1 mL de CH3CN à un tube à essais contenant un barreau d’agitateur, qui est ouvert à l’air. Puis, ajouter 38 μL (0,3 mmol) de p- tolylethyne à l’aide d’une microseringue.
  2. Ajouter 96,6 mg (0,3 mmol) de PIDA au milieu réactionnel vigoureusement agité en 10 parties sur une période de 20 min à l’aide d’une spatule. Remuer le mélange réactionnel pendant 3 h à température ambiante.
  3. Ajouter 124,5 mg (0,75 mmol) de KI dans 3 mL de H2O au mélange réactionnel.
  4. Ajouter 193,2 mg (0,6 mmol) de PIDA au milieu réactionnel en 10 parties sur une période de 20 min à l’aide d’une spatule. Incorporer le mélange de réaction pour un autre 3 h à température ambiante.
  5. Ajouter un autre mg 124,5 (0,75 mmol) de KI dans 3 mL de H2O et 1 mL de CH3CN au mélange réactionnel.
  6. Ajouter un autre mg 193,2 (0,6 mmol) de PIDA au milieu réactionnel en 10 parties sur une période de 20 min à l’aide d’une spatule. Remuer le mélange réactionnel pour encore 12 h à température ambiante.
  7. Versez le mélange dans une ampoule à décanter contenant 30 mL d’eau, étancher avec aqueuse Na2S2O3 (10 %, 2 mL) et extraire la couche aqueuse trois fois avec 10 mL d’acétate d’éthyle.
  8. Laver les couches organiques combinées avec 10 mL de saumure et sécher sur sulfate de sodium anhydre (0,5 g).
  9. Filtrer sur le sulfate de sodium à l’aide d’un entonnoir Buchner et concentrer le filtrat sous pression réduite pour obtenir le produit brut.
  10. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice à l’aide d’hexane pour obtenir le produit pur, 1-méthyl - 4-(1, 2, 2-triiodovinyl) benzène, sous forme de liquide jaune (138,4 mg, 93 % de rendement ; Rf = 0,79).
  11. Analyser le produit par 1H et spectroscopie RMN du 13C 13ainsi que HPLC.

4. détermination de la sélectivité pour les Mono-, Di- ou Tri-iodation des alcynes terminaux par HPLC

Remarque : La sélectivité pour les mono-, di-, tri-iodation des alcynes a été déterminée par HPLC. HPLC a été réalisée sur un instrument à l’aide d’un 5 μm, colonne de 4,6 mm × 150 mm, CH3CN/H2O = 75/25 (v/v) comme solvant, un débit de 1,0 mL/min et une longueur d’onde du détecteur de λ = 254 nm.

  1. Préparation de la solution étalon externe pour HPLC
    1. Peser avec précision 2 (1-(iodoethynyl) -4-méthylbenzène ; 9,58 mg, 39.58 × 10-3 mmol), 3 ((E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-méthylbenzène ; 19,29 mg, 52.14 × 10-3 mmol) et 4 (1-méthyl - 4-(1,2,2- benzène triiodovinyl) ; 11,10 mg, 22.38 × 10-3 mmol).
    2. Mélanger, dissoudre ces trois composés dans 1 mL de CH3NC et diluer la solution mère 100 fois avant d’effectuer la séparation HPLC.
    3. Déterminer le rapport d’aire maximale (%) de chaque produit sur le chromatogramme HPLC.
    4. Calculer le ratio de l’absorptivité molaire de chaque composé selon la formule suivante :
      Ε 2 : ε3 : ε4 =2/n2 :3/n3 : un4/n4
      où ε est l’absorptivité molaire, A la surface du PIC et n la masse molaire.
  2. Calculer la chimiosélectivité selon la formule suivante :
    n2 : n3 : n4 = un2/ε2 : une3/ε3 : une4/ε4

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

La synthèse de chimiosélectif de 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes, basé sur l’iodation oxydative de p- tolylethyne est résumée dans la Figure 1. Toutes les réactions ont été exposées à l’air. Tous les composés dans cette étude ont été caractérisés en 1H 13C RMN, spectrométrie de masse et HPLC pour accéder à la structure du produit et la sélectivité de la réaction, ainsi que d’explorer la pureté. Les produits obtenus sont stables après stockage à 4 ° C au réfrigérateur pendant quatre mois, i.e., des changements significatifs en HPLC et 1H RMN n’ont pas été détectés. Principales données composés représentatifs sont décrites dans cette section.

La structure de 1-(iodoethynyl) -4-méthylbenzène (2, 1-iodoalcynes) a été déterminée en comparant ses données avec des données de référence de la RMN. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3) : δ = 7,32 (d, J = 8,0 Hz, 2 H), 7,11 (d, J = 8,0 Hz, 2 H), 2.34 (s, 3 H) ; 13 RMN du 13C (100 MHz, CDCl3) : δ = 139,1 132.2, 129,0, 120,4, 94,3, 21,6, 5.1. Le signal de proton clés pour l’alcyne terminal (3,0 ppm) disparaît et l’observation d’un signal à 5,1 ppm dans le spectre de RMN du 13C 13confirme la mono-iodation de p- tolylethyne (Figure 2), compatible avec les données rapportées de la RMN 43. analyse par CLHP : C18 (5 µm, 4,6 × 150 mm), CH3CN/H2O = 75/25 (v/v), débit = 1,0 mL/min−1, λ = 254 nm, temps de rétention : 6,2 min (Figure 7).

La structure du (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-méthylbenzène (3, 1, 2-diiodoalkenes) a été déterminée en comparant ses données avec des données de référence de la RMN. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3) : δ = 7.26 (d, J = 8,0 Hz, 2 H), 7.22 (s, 1 H), 7.15 (d, J = 8,0 Hz, 2 H), 2.34 (s, 3 H) ; 13 RMN du 13C (100 MHz, CDCl3) : δ = 140,2 139,0, 129,0, 128,4, 96,6, 80.1, 21,4. Le signal de proton clés dans l’oléfine à 7,2 ppm confirme la di-l’iodation de p- tolylethyne, et spectre de RMN du 13C 13montre l’oléfine correspondante des atomes de carbone à 96,6 et 80,1 ppm, respectivement (Figure 3). Les données de la RMN sont compatibles avec les valeurs rapportées antérieurement, dans lequel 3 a été déterminé que E type18. Analyse par CLHP : C18 (5 µm, 4,6 × 150 mm), CH3CN/H2O = 75/25 (v/v), débit = 1,0 mL/min−1, λ = 254 nm, temps de rétention : 10,6 min (Figure 8).

La structure de la 1-méthyl - 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzène (4, 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkene) a été déterminée par RMN, spectrométrie de masse à haute résolution (SGRH) et HPLC. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3) : δ = 7.16 (s, 4 H), 2.34 (s, 3 H) ; 13 RMN du 13C (100 MHz, CDCl3) : δ = 138,9, 129,3, 127.4, 112,9, 144,9, 22.2, 21,5 (Figure 4) ; SGRH (AE) calculé pour C9H7j’ai3: 495.7682 ([M]+) ; trouvé : 495.7672 (Figure 5) ; Analyse par CLHP : C18 (5 µm, 4,6 × 150 mm), CH3CN/H2O = 75/25 (v/v), débit = 1,0 mL/min−1, λ = 254 nm, temps de rétention : 11,5 min (Figure 9).

La chimiosélectivité de l’iodation a été déterminée par HPLC. La performance HPLC de 2, 3et 4 en tant que normes externes est illustrée Figure 6. Le rapport molaire de 2, 3et 4 en tant que normes externes est 39.58 : 52.14 : 22.38. Le rapport d’aire maximale (%) dans le chromatogramme HPLC de 2 :3 :4 est 49.801 % : 30.762 % : 19.436 % (Figure 6). En conséquence, le ratio d’absorptivité molaire est ε2: ε3: ε4= 2,131 : 1 : 1.472.

Le système de TBAI-PIDA sélectivement permet 2 (2: 3 :4= 100:0:0 ; La figure 7), tandis que le système de KI-PIDA sélectivement fournit 3(2 :3 :4= 0.8:98.8:0.4 ; La figure 8). Réunis dans un pot, les systèmes TBAI-PIDA et KI-PIDA efficacement produisent 4 comme produit majeur (2: 3 :4= 3.7:3.2:93.1 ; La figure 9).

Figure 1
Figure 1. Chimiosélective mono-, di - et tri-iodation des alcynes. p- Tolylethyne a été utilisé comme substrat modèle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2. 1 H RMN et 13 Spectres de RMN du 13C de 2 . Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3. 1 H RMN et 13 Spectres de RMN du 13C de 3. ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4. 1 H RMN et 13 Spectres de RMN du 13C de 4 . Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Figure 5. Spectres de SGRH 4 . Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6
Figure 6. Spectre HPLC d’un mélange de 2 , 3 , et 4 mélange en tant que normes externes (2: 9,58 mg ; 3: 19,29 mg ; 4: 11,10 mg). Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 7
Figure 7. Spectre HPLC de 2 , synthétisés en utilisant le système de TBAI-PIDA. Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 8
Figure 8 . Spectre HPLC de 3, synthétisés en utilisant le système KI-PIDA. Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 9
Figure 9 . Spectre HPLC de 3synthétisés en utilisant une combinaison des systèmes KI-PIDA dans une marmite et TBAI-PIDA Ce chiffre a été reproduit de Réf. 36 avec permission. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes peuvent être chimiosélective synthétisé utilisant des réactifs d’iode hypervalent comme un médiateur efficace pour iodination(s) oxydatif. Les facteurs les plus critiques de ces protocoles d’iodation chimiosélective sont la nature et le chargement de la source d’iode, ainsi que le solvant. Par exemple, 1-iodoalkyne 2 a été obtenue comme produit principal (52 % rendement) lorsque TBAI (2,5 equiv chargement) a été sélectionné comme source d’iode en combinaison avec MeOH comme solvant (2 :3 :4= 90:5:5). Lorsque vous modifiez la source de l’iode à KI, telle une sélectivité n’a pas été observée, tandis que l’utilisation de NH4j’ai conduit à la formation prédominante de 1, 2-diiodoalkene 3. Les détails de l’optimisation de la réaction des conditions sont documentées ailleurs36 (tableau 1).

Plusieurs tentatives ont été faites pour identifier les conditions optimales pour la formation de 1-iodoalcynes,36. Tout d’abord, le chargement TBAB affecte grandement la sélectivité vers 1-iodoalkyne 2. Abaisser le TBAB chargement de 2,5 à 1,2 equiv favorise la formation de 2. Deuxièmement, la nature du solvant influe fortement sur la formation du 1-iodoalkyne 2 en termes de sélectivité et de rendement. Par exemple, CH3CN, Et2O, THF et DCM favor la synthèse de 2 en termes de rendement (excellent) et la sélectivité (absolue). DMF et le toluène permettre 2 avec un bon rendement, mais avec un peu plus faible sélectivité. Notamment, 1-iodoalcynes sont plus efficacement générés en traitant l’alcyne terminal (1,0 equiv) à température ambiante pendant 2−24 h avec PIDA (1,0 equiv) et TBAI (equiv 1,2) en CH3CN, THF ou Et2O.

Remplaçant le solvant par un CH3CN-H2O mélange améliore considérablement la chimiosélectivité vers 1, 2-diiodoalkene 3, lorsque vous utilisez le KI comme étant la source d’iode. Conditions de la réaction optimale pour la préparation de 1, 2-diiodoalkenes ont été établies comme suit : traiter l’alcyne terminal (1,0 equiv) à température ambiante pendant 2−24 h avec PIDA (1,0 equiv) et KI (2,5 equiv) dans MeCN-H2O (1:3)36.

Une synthèse one-pot pratique de 1,1,2-triiodoalkene 4 peut être réalisée en combinant les deux méthodes ci-dessus. En général, terminal 4-ethynytoluene (1,0 equiv), PIDA (1,0 equiv) et TBAI (equiv 1,2) ont été agités pendant 3 h à température ambiante, puis en ajoutant PIDA et une solution aqueuse de KI. Dans ces conditions réactionnelles, 4-ethynytoluene a été entièrement consommé ; Toutefois, seuls 44 % transformation a été observée lorsque 1,0 equiv de PIDA utilisait dans la deuxième étape. Prorogation du délai de réaction n’augmente pas la transformation. Par conséquent, le chargement du PIDA (equiv 2.0) a été augmenté dans la deuxième étape à accélérer cette transformation, conduisant à la formation de 4 à 88 % de rendement comme produit majeur. Fait intéressant, avec une portion supplémentaire de PIDA et KI, une nouvelle augmentation des rendements de 4 (93 %) a été observée. Par conséquent, les conditions de réaction pour le procédé de synthèse de 4 ont été optimisées. (i) l’alcyne terminal (1,0 equiv) a été mélangé avec PIDA (1,0 equiv) et TBAI (1,2 equiv) pendant 3 h à température ambiante dans MeCN ; (ii) après l’addition de H2O, PIDA (equiv 2.0) et KI (equiv 2,5), le mélange réactionnel a été agité pendant encore 3 h ; (iii) avec l’ajout de H2O, PIDA (equiv 2.0) et KI (equiv 2,5), le mélange réactionnel a été agité pendant une autre 12 h36.

Ici, nous avons présenté des méthodes pratiques pour la préparation de chimiosélectif de 1-iodoalcynes, 1, 2-diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-triiodoalkenes, basé sur l’iode hypervalent catalysée par l’iodation des alcynes terminaux. Ces méthodes présentent chimiosélectivité élevée, avec un bon rendement, faible toxicité, des conditions douces et étendue. Nous espérons que ces nouvelles méthodes de synthèse peuvent être appliquées à la synthèse efficace et chimiosélective de plus iodoalkyne dérivés, des matériaux, des intermédiaires et des composés biologiquement actifs.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Les auteurs n’ont rien d’extraordinaire à divulguer.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu par la Nature Science Fondation nationale de Chine (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

Chimie numéro 139 chimiosélective synthèse iodation alcynes 1-iodoalcynes 1 2-diiodoalkenes 1,1,2-triiodoalkenes réactif hypervalents-iode
Chimiosélectif préparation du 1-iodoalcynes, 1, 2-Diiodoalkenes et 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane-Triiodoalkenes, basé sur l’iodation oxydative des alcynes terminaux
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