Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Chemistry

Chemoselective voorbereiding van 1,1,2-Triiodoalkenes op basis van de oxidatieve jodering van Terminal alkynen, 1-Iodoalkynes en 1,2-Diiodoalkenes

doi: 10.3791/58063 Published: September 12, 2018
* These authors contributed equally

Summary

Hierin, gedetailleerde protocollen voor de oxidatieve jodering van terminal alkynen met behulp van hypervalent-jodium reagentia worden gepresenteerd, welke chemoselectively veroorloven 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes.

Abstract

We presenteren de chemoselective synthese van 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzeen, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen en 1-methyl - 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzeen als representatieve voorbeelden voor de voorbereiding van de concrete chemoselective van 1-iodoalkynes , 1,2-diiodoalkenes en 1,1,2-triiodoalkenes van de chemoselective jodering van terminal alkynen gemedieerd door hypervalent-jodium reagentia. De chemoselectivity werd bevestigd met behulp van p- tolylethyne als substraat model op het scherm van een verscheidenheid van bronnen van jodium en/of de hypervalent-jodium reagentia. Een combinatie van tetrabutylammoniumwaterstofsulfaat jodide (TBAI) en (diacetoxyiodo) benzeen (PIDA) genereert selectief 1-iodoalkynes, terwijl een combinatie van KI en PIDA 1,2-diiodoalkenes genereert. Een one-pot synthese op basis van zowel TBAI-PIDA en KI-PIDA levert de corresponderende 1,1,2-triiodoalkenes. Deze protocollen werden vervolgens toegepast op de synthese van synthetisch belangrijk aromatische en alifatische 1-iodoalkynes 1,2-diiodoalkenes en 1,1,2-triiodoalkenes, die zijn verkregen in goede opbrengst met uitstekende chemoselectivity.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Iodoalkynes en iodoalkenes zijn veelgebruikte belangrijke precursoren en bouwstenen in organische synthese1,2,3,4, biologisch actieve stoffen, en nuttig in de synthese van materialen en complexe moleculen gegeven van het gemak van het omzetten van de C-band ik5,6,7,8. In de afgelopen jaren heeft de oxidatieve jodering van terminal alkynen meer aandacht voor de synthese van iodoalkyne en iodoalkene-derivaten aangetrokken. Tot nu toe, efficiënte methoden die gebruikmaken van katalysatoren9,10,11,12, hypervalent-iodonium katalysatoren13,14, een anodic oxidatie systeem 15, Ionische vloeistof systemen16, KI (of ik2)-oxidant combinaties17,18,19,20, echografie21, fase-overdracht katalysatoren 22, N- iodosuccinimide9,22,23,24,25, n- BuLi26,27, 28 , 29 , 30 , 31, Grignard reagentia32en morpholine katalysatoren17,33,24,35 zijn ontwikkeld voor de jodering van alkynen. Onlangs hebben we een praktische en chemoselective protocol voor de synthese van 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes36gemeld. De kenmerken van deze methode zijn groen en praktisch: (1) de toxiciteit van hypervalent-jodium katalysatoren als oxidatieve functionalization reagentia is laag in vergelijking met andere conventionele heavy metal-gebaseerde oxidanten37,38, 39,40,41,42, en (2) TBAI en/of KI worden gebruikt als bronnen van jodium. Ons systeem biedt bovendien uitstekende selectiviteit milde omstandigheden. De chemoselective synthese van 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes vereist nauwkeurige controle over diverse factoren, met inbegrip van de samenstelling, de oxidant, de bron van jodium en het oplosmiddel. Onder deze is de bron van jodium de belangrijkste factor voor de chemoselectivity van de reactie. Na de screening van verschillende typen en ladingen van de bron van jodium, alsmede de oplosmiddelen, werden drie methoden geïdentificeerd en vastgesteld. Ten eerste, is de TBAI als een bron van jodium in combinatie met PIDA (TBAI-PIDA) selectieve voor de synthese van 1-iodoalkynes. Als alternatief, 1,2-diiodoalkenes efficiënt worden verkregen met behulp van een KI-PIDA-systeem. Beide methoden veroorloven de overeenkomstige producten in hoog rendement en een hoge chemoselectivity. De overeenkomstige tri-iodinationproducts, dwz., 1,1,2-triiodoalkenes, werden verkregen in goede opbrengst van de one-pot synthese die de TBAI-PIDA en KI-PIDA systemen36combineren.

Hier zullen we laten zien hoe de chemoselectivity voor de jodering van terminal alkynen kan worden gestuurd van 1-iodoalkynes 1,2-diiodoalkenes en 1,1,2-triiodoalkenes onder vergelijkbare omstandigheden van de reactie, markeren de precieze controle die kan worden uitgeoefend door het oordeelkundig kiezen oxidant, bron van jodium en oplosmiddel. Voor de ontwikkeling van deze nieuwe synthetische techniek, werd p- tolylethyne gebruikt als een basismateriaal model. Hoewel de volgende protocollen aandacht aan de synthese van 1-(iodoethynyl) -4 besteedt-methylbenzeen, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen en 1-methyl - 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzeen, deze verbindingen zijn vertegenwoordiger voor 1-iodoalkynes, 1,2 - diiodoalkenes, en 1,1,2-triiodoalkenes, respectievelijk, dat wil zeggen, de protocollen zijn breed toepassingsgebied, en dezelfde technieken kunnen worden toegepast op de chemoselective jodering van aromatische en alifatische terminal alkynen36.

Reagentia werkzaam in de chemoselective jodering van terminal alkynen en kleine afwijkingen van de technieken beschreven leiden tot dramatische verschillen met betrekking tot het doel producten. Bijvoorbeeld, heeft wisseling van jodium bron van TBAI KI en omzetten van oplosmiddel van CH3GN-een CH3CN-H2O een dramatische impact op de chemoselectivity van de jodering. Het gedetailleerd protocol is gericht op het helpen van nieuwe beoefenaars in het veld met de chemoselective jodering van terminal alkynen om te voorkomen dat vele gemeenschappelijke valkuilen tijdens de synthese van 1,1,2-triiodoalkenes, 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. synthese van 1-(Iodoethynyl) -4-methylbenzeen (2, 1-Iodoalkynes)

  1. 133 mg (0,36 mmol) van TBAI en 3 mL CH3GN-aan een reactiebuis waarin een magnetische roeren bar, die voor lucht openstaat toevoegen. Voeg vervolgens 38 μL (0.3 mmol) van p- tolylethyne aan het mengsel met behulp van een microsyringe.
  2. Voeg toe aan het krachtig stirred reactiemengsel in 10 porties 96.6 mg (0.3 mmol) voor PIDA over een periode van 20 min. met behulp van een spatel.
  3. Roer het reactiemengsel bij kamertemperatuur gedurende 3 uur.
  4. Het resulterende mengsel giet in een separatory trechter die 30 mL water bevat en doven met waterige nb2S2O3 (10%, 0,5 mL). Pak de waterige laag driemaal met 10 mL ethylacetaat.
  5. De gecombineerde organische lagen met 10 mL verzadigde pekel en droge wassen over watervrij natriumsulfaat (0,5 g).
  6. Filter van de natriumsulfaat met behulp van een Buchner trechter en concentreren van het filtraat onder verlaagde druk het ruwe product te verkrijgen.
  7. Het ruwe product zuiveren door kolom-chromatografie op silica gel met behulp van hexaan als het eluent; het pure product, 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzeen, wordt verkregen als een licht gele vloeistof (71.9 mg, 99% rendement; Rf= 0.79).
  8. Analyseren van het product door 1H en 13C-NMR-spectroscopie en krachtige vloeibare chromatografie (HPLC).

2. synthese van (E) -1-(1,2-Diiodovinyl)-4-methylbenzeen (3, 1,2-Diiodoalkenes)

  1. 124.5 mg (0,75 mmol) van KI en 1 mL CH3GN-aan een reactiebuis waarin een magnetische roeren bar, die voor lucht openstaat toevoegen. Voeg vervolgens 38 μL (0.3 mmol) van p- tolylethyne en 3 mL H2O toe aan het mengsel via een microsyringe.
  2. Voeg toe aan het krachtig stirred reactiemengsel in 10 porties 96.6 mg (0.3 mmol) voor PIDA over een periode van 20 min. met behulp van een spatel.
  3. Roer het reactiemengsel bij kamertemperatuur gedurende 24 uur.
  4. Het resulterende mengsel giet in een separatory trechter die 30 mL water bevat, doven met waterige nb2S2O3 (10%, 1 mL) en uitpakken van de waterige laag driemaal met 10 mL ethylacetaat.
  5. Was de gecombineerde organische lagen met 10 mL pekel en droog over watervrij natriumsulfaat (0,5 g).
  6. Filter van de natriumsulfaat met behulp van een Buchner trechter en concentreren van het filtraat onder verlaagde druk het ruwe product te verkrijgen.
  7. Het ruwe product door kolom-chromatografie op silica gel met behulp van hexaan als het eluent zuiveren. Het pure product, (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen, wordt verkregen als een licht gele vloeistof (111.9 mg, 98% rendement; Rf = 0.84).
  8. Analyseren van het product door 1H, evenals 13C-NMR-spectroscopie en HPLC.

3. synthese van 1-Methyl - 4-(1,2,2-Triiodovinyl) benzeen (4, 1,1,2-Triiodoalkenes)

  1. 133 mg (0,36 mmol) van TBAI en 1 mL CH3GN-aan een reactiebuis waarin een opzwepende bar, die voor lucht openstaat toevoegen. Dan, voeg 38 μL (0.3 mmol) van p- tolylethyne met behulp van een microsyringe.
  2. Voeg toe aan het krachtig stirred reactiemengsel in 10 porties 96.6 mg (0.3 mmol) voor PIDA over een periode van 20 min. met behulp van een spatel. Roer het reactiemengsel gedurende 3 uur bij kamertemperatuur.
  3. Toevoegen 124.5 mg (0,75 mmol) van KI in 3 mL H2O aan het reactiemengsel.
  4. Voeg toe aan het reactiemengsel in 10 porties 193.2 mg (0,6 mmol) voor PIDA over een periode van 20 min. met behulp van een spatel. Roer het reactiemengsel voor een andere 3 h bij kamertemperatuur.
  5. Een ander 124.5 mg (0,75 mmol) van KI in 3 mL H2O en 1 mL CH3CN aan toevoegen het reactiemengsel.
  6. Voeg toe aan het reactiemengsel in 10 delen een ander 193.2 mg (0,6 mmol) voor PIDA over een periode van 20 min. met behulp van een spatel. Roer het reactiemengsel voor een ander 12u bij kamertemperatuur.
  7. Het resulterende mengsel giet in een separatory trechter die 30 mL water bevat, doven met waterige nb2S2O3 (10%, 2 mL) en uitpakken van de waterige laag driemaal met 10 mL ethylacetaat.
  8. Was de gecombineerde organische lagen met 10 mL pekel en droog over watervrij natriumsulfaat (0,5 g).
  9. Filter van de natriumsulfaat met behulp van een Buchner trechter en concentreren van het filtraat onder verlaagde druk het ruwe product te verkrijgen.
  10. Het ruwe product zuiveren door kolom-chromatografie op silica gel met behulp van hexaan om het pure product, 1-methyl - 4-(1, 2, 2-triiodovinyl) benzeen, als een lichtgele vloeistof (138.4 mg, 93% rendement; Rf = 0.79).
  11. Analyseren van het product door 1H, evenals 13C-NMR-spectroscopie en HPLC.

4. bepaling van de selectiviteit voor de Mono-, Di- en Tri-jodering van Terminal alkynen door HPLC

Opmerking: De selectiviteit voor de mono-, di- en tri-jodering van de alkynen werd bepaald door HPLC. HPLC werd uitgevoerd op een instrument met een 5 m μ, 4.6 mm × 150 mm kolom, CH3CN/H2O = 75/25 (v/v) als het oplosmiddel, een debiet van 1,0 mL/min en een detector golflengte λ = 254 nm.

  1. Voorbereiding van de externe standaardoplossing voor HPLC
    1. Weeg precies 2 (1-(iodoethynyl) -4-methylbenzeen; 9,58 mg, 39.58 × 10-3 mmol), 3 ((E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen; 19.29 mg, 52.14 × 10-3 mmol), en 4 (1-methyl - 4-(1,2,2- triiodovinyl) benzeen; 11.10 mg, 22.38 × 10-3 mmol).
    2. Mengen en ontbinden van deze drie verbindingen in 1 mL CH3CN en verdunnen van de stockoplossing 100 keer alvorens de HPLC-scheiding uit te voeren.
    3. Bepaal de piek gebied verhouding (%) van elk product op HPLC chromatogram.
    4. Berekenen van de verhouding van de molaire absorptivity van elke stof volgens de volgende formule:
      Ε 2 : ε3 : ε4 = een2/n2 : een3/n3 : een4/n4
      waar ε is de molaire absorptivity, A de piekoppervlakte, en n de molaire gewicht.
  2. Bereken de chemoselectivity volgens de volgende formule:
    n2 : n3 : n4 = een2/ε2 : een3/ε3 : een4/ε4

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

De chemoselective synthese van 1,1,2-triiodoalkenes op basis van de oxidatieve jodering van p- tolylethyne 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes is samengevat in Figuur 1. Alle reacties waren blootgesteld aan lucht. Alle verbindingen in deze studie werden gekenmerkt door 1H en 13C-NMR-spectroscopie, massaspectrometrie en HPLC toegang krijgen tot de structuur van het product en de selectiviteit van de reactie, alsmede om te onderzoeken van de zuiverheid. De verkregen producten zijn stabiel op opslag bij 4 ° C in een koelkast voor vier maanden, dwz., significante veranderingen in HPCL-samenstelling en 1H NMR-gegevens niet zijn waargenomen. Kerngegevens voor representatieve verbindingen worden beschreven in deze sectie.

De structuur van 1-(iodoethynyl) -4-methylbenzeen (2, 1-iodoalkynes) werd vastgesteld door vergelijking van de NMR-gegevens met verwijzingsgegevens. 1 H NMR (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 C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 139,1, 132.2, 129.0, 120.4, 94,3, 21,6, 5.1. De belangrijkste proton-signaal voor de terminal alkyn (3.0 ppm) verdwijnt en de observatie van een signaal op 5.1 ppm in het 13C-NMR spectrum bevestigt de mono-jodering van p- tolylethyne (Figuur 2), overeen met de gerapporteerde NMR-gegevens 43. HPLC analyse: C18 (5 µm, 4.6 mm × 150 mm), CH3CN/H2O = 75/25 (v/v), debiet = 1,0 mL/min1, λ = 254 nm, retentietijd: 6.2 min (Figuur 7).

De structuur van de (E) -1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzeen (3, 1,2-diiodoalkenes) werd vastgesteld door vergelijking van de NMR-gegevens met verwijzingsgegevens. 1 H NMR (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 C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 140.2 139,0, 129.0, 128.4, 96,6, 80.1, 21,4. Het belangrijkste proton-signaal in de olefine op 7.2 ppm bevestigt de di-jodering van p- tolylethyne, en 13C-NMR spectrum toont de bijbehorende olefine koolstofatomen op 96.6 ppm en 80,1 ppm, respectievelijk (Figuur 3). De NMR-gegevens zijn in overeenstemming met eerder gerapporteerde waarden, waarin 3 werd vastgesteld als de E type18. HPLC analyse: C18 (5 µm, 4.6 mm × 150 mm), CH3CN/H2O = 75/25 (v/v), debiet = 1,0 mL/min1, λ = 254 nm, retentietijd: 10.6 min (Figuur 8).

De structuur van 1-methyl - 4-(1,2,2-triiodovinyl) benzeen (4, 1,1,2-triiodoalkene) werd bepaald door HPLC, NMR en hoge-resolutie massa spectrometrie (HRMS). 1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 7.16 (s, 4 H), 2.34 (s, 3 H); 13 C-NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 144,9 138,9, 129.3, 127,4, 112,9, 22.2, 21.5 (Figuur 4); HRMS (EI) calcd voor C9H7ik3: 495.7682 ([M]+); gevonden: 495.7672 (Figuur 5); HPLC analyse: C18 (5 µm, 4.6 mm × 150 mm), CH3CN/H2O = 75/25 (v/v), debiet = 1,0 mL/min1, λ = 254 nm, retentietijd: 11,5 min (Figuur 9).

De chemoselectivity van de jodering werd bepaald door HPLC. De prestaties van de HPLC van 2, 3en 4 als externe normen wordt weergegeven in Figuur 6. De molaire verhouding van 2, 3en 4 als externe normen is 39.58: 52.14: 22.38. De piek gebied verhouding (%) in het chromatogram van HPLC voor 2:3:4 is 49.801%: % 30.762: 19.436% (Figuur 6). Dienovereenkomstig, is de verhouding tussen de molaire absorptivity ε2: ε3: ε4= 2.131: 1: 1.472.

Het systeem van de TBAI-PIDA selectief biedt 2 (2: 3:4= 100:0:0; Figuur 7), terwijl het systeem van de KI-PIDA selectief 3 levert(2:3:4= 0.8:98.8:0.4; Figuur 8). Gecombineerd in één-pot, de TBAI-PIDA en KI-PIDA systemen efficiënt levert 4 als een belangrijk product (2: 3:4= 3.7:3.2:93.1; Figuur 9).

Figure 1
Figuur 1. Chemoselective mono-, di- en tri-jodering van alkynen. p- Tolylethyne werd gebruikt als een basismateriaal model. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2. 1 H NMR en 13 C-NMR spectra van 2 . Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3. 1 H NMR en 13 C-NMR spectra van 3. dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4. 1 H NMR en 13 C-NMR spectra van 4 . Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5. HRMS spectra van 4 . Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 6
Figuur 6. HPLC spectrum uit een mengsel van 2 , 3 , en 4 mengsel als externe normen (2: 9,58 mg; 3: 19.29 mg; 4: 11.10 mg). Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 7
Figuur 7. HPLC spectrum van 2 , gesynthetiseerde met behulp van het systeem van de TBAI-PIDA. Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 8
Figuur 8 . HPLC spectrum van 3, gesynthetiseerde met behulp van het systeem van de KI-PIDA. Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 9
Figuur 9 . HPLC spectrum van 3gesynthetiseerde met behulp van een combinatie van de TBAI-PIDA en KI-PIDA systemen in een pot. Dit cijfer is van ref. 36 met toestemming weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1,1,2-triiodoalkenes, 1-Iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes kunnen worden gesynthetiseerd met behulp van hypervalent-jodium reagentia als efficiënte bemiddelaars voor oxidatieve iodination(s) chemoselectively. De meest cruciale factoren van deze chemoselective jodering protocollen zijn de aard en het laden van de bron van jodium, evenals het oplosmiddel. Bijvoorbeeld, 1-iodoalkyne 2 werd verkregen als het hoofdproduct (52% rendement) als TBAI (2,5 equiv laden) werd geselecteerd als de bron van jodium in combinatie met MeOH als het oplosmiddel (2:3:4= 90:5:5). Bij het wijzigen van de bron van jodium aan KI, een dergelijke selectiviteit werd niet waargenomen, overwegende dat met behulp van NH4ik resulteerde in de overheersende vorming van 1,2-diiodoalkene 3. De details van de optimalisatie van de reactie die voorwaarden zijn gedocumenteerd elders36 (tabel 1).

Verschillende pogingen werden gedaan om het identificeren van de optimale omstandigheden voor de vorming van 1-iodoalkynes-36. Ten eerste, het laden van TBAB sterk van invloed op de selectiviteit naar 1-iodoalkyne- 2. Verlaging van de TBAB gunsten laden van 2,5 naar 1.2 equiv de vorming van 2. Ten tweede, de aard van het oplosmiddel sterke invloed op de vorming van 1-iodoalkyne 2 in termen van selectiviteit en rendement. Bijvoorbeeld, CH3CN, Et2O, THF en DCM gunst de synthese van 2 in termen van opbrengst (uitstekend) en selectiviteit (absolute). DMF en tolueen veroorloven 2 in goede opbrengst, zij het met iets lagere selectiviteit. Met name, 1-iodoalkynes door de behandeling van de terminal alkyn (1.0 equiv) zo efficiënt mogelijk worden gegenereerd bij kamertemperatuur voor 2−24 h met PIDA (1.0 equiv) en TBAI (1.2 equiv) in CH3CN, THF of Et2O.

Het oplosmiddel omzetten in een CH3verbetert CN-H2O mengsel dramatisch de chemoselectivity richting 1,2-diiodoalkene 3, bij gebruik van KI als de bron van jodium. Optimale omstandigheden voor de bereiding van 1,2-diiodoalkenes als volgt waren vastgesteld: behandeling van de terminal alkyn (1.0 equiv) bij kamertemperatuur voor 2−24 h met PIDA (1.0 equiv) en KI (2,5 equiv) in acetonitril-H2O (1:3)36.

Een praktische one-pot synthese van 1,1,2-triiodoalkene 4 kan worden gerealiseerd door het combineren van de twee bovengenoemde methoden. Typisch, terminal 4-ethynytoluene (1.0 equiv), PIDA (1.0 equiv), en TBAI (1.2 equiv) waren geroerd gedurende 3 uur bij kamertemperatuur, gevolgd door PIDA en een waterige oplossing van KI toe te voegen. Onder deze omstandigheden, werd 4-ethynytoluene volledig geconsumeerd; echter, slechts 44% transformatie werd waargenomen bij 1.0 equiv voor PIDA werd gebruik in de tweede stap. Uitbreiding van de reactietijd de transformatie niet te verhogen. Dus, het laden van PIDA (2.0 equiv) steeg in de tweede stap voor het versnellen van deze transformatie, wat leidt tot de vorming van 4 in 88% rendement als belangrijkste product. Interessant, met een extra gedeelte van PIDA en KI, werd een verdere stijging van het rendement van 4 (93%) waargenomen. Dus, de voorwaarden van de reactie voor de synthetische methode van 4 werden geoptimaliseerd. (i) de terminal alkyn (1.0 equiv) werd gemengd met PIDA (1.0 equiv) en TBAI (1.2 equiv) gedurende 3 uur bij kamertemperatuur in acetonitril; (ii) na toevoeging van H2O, PIDA (2.0 equiv), en KI (2,5 equiv), het reactiemengsel was geroerd voor een andere 3 h; (iii) met de toevoeging van H2O, PIDA (2.0 equiv), en KI (2,5 equiv), het reactiemengsel was geroerd voor een andere 12 h36.

Hierin hebben we praktische methoden voor de bereiding van de chemoselective van 1-iodoalkynes en 1,2-diiodoalkenes 1,1,2-triiodoalkenes op basis van de hypervalent-jodium gekatalyseerde jodering van terminal alkynen gepresenteerd. Deze methoden zijn voorzien van hoge chemoselectivity, goede opbrengst, lage giftigheid, milde omstandigheden en brede toepassingsgebied. Wij verwachten dat deze nieuwe synthetische methoden kunnen worden toegepast op de efficiënte en chemoselective synthese van meer iodoalkyne derivaten, materialen, tussenproducten en biologisch actieve verbindingen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets buitengewone openbaar te maken.

Acknowledgments

Dit werk werd gesteund door de nationale aard Science Foundation van China (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).
Chemoselective voorbereiding van 1,1,2-Triiodoalkenes op basis van de oxidatieve jodering van Terminal alkynen, 1-Iodoalkynes en 1,2-Diiodoalkenes
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).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