Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Effektiv syntes av alla kol Quaternary Centers via konjugatet tillägg av Functionalized Monoorganozinc Bromides

Published: May 26, 2019 doi: 10.3791/59775

Summary

Ett enkelt och praktiskt protokoll för det effektiva konjugatet av functionalized monoorganozinc bromider till cykliskt α, β-omättade carbonyls att möblera all-kol kvartärgeologi centrerar framkallades.

Abstract

Den konjugattillsats av metall organisk reagenser till α, β-omättade karbonyler utgör en viktig metod för att generera C-c obligationer i beredningen av all-kol Kvartära centra. Även konjugerade tillsatser av metall organisk reagenser utförs vanligt vis använder mycket reaktiva organolithium eller Grignard reagenser, organozinc reagenser har rönt uppmärksamhet för deras förbättrade chemoselektivitet och mild reaktivitet. Trots många nya framsteg med mer reaktiva diorganozinc och blandade diorganozinc reagenser, generationen av alla kol Kvartära centra via konjugatet tillägg av functionalized monoorganozinc reagenser är fortfarande en utmaning. Detta protokoll specificerar en bekväm och mild "One-pot" beredning och koppar medierad konjugat tillägg av funktionaliserade monoorganozinc bromider till cykliska α, β-omättade karbonyler att ge ett brett spektrum av alla kol Kvartära centra i allmänhet utmärkt avkastning och diastereoselektivitet. Nyckeln till utvecklingen av denna teknik är utnyttjandet av DMA som ett reaktions lösnings medel med TMSCl som en Lewis-syra. Anmärknings värda fördelar med denna metod inkluderar den operativa enkelheten i organozinc reagens beredning ges genom utnyttjande av DMA som lösnings medel, samt ett effektivt konjugat tillägg medieras av olika cu (I) och Cu (II) salter. Dessutom, en mellanliggande silylgrupp Enol eter kan isoleras utnyttja en modifierad workup förfarande. Substratets omfattning är begränsad till cykliska omättade ketoner, och konjugatet dessutom hindras av stabiliserade (t. ex. allyl, enolat, homoenolate) och steriskt belastade (t. ex. Neopentyl, o-aryl) monoorganozinc reagenser. Konjugattillsatser till fem-och sju-atomer ringar var effektiva, om än i lägre avkastning jämfört med sex-atomer ring substrat.

Introduction

Bildandet av kol-kol obligationer är utan tvekan den viktigaste och mest kraftfulla omvandlingen i organisk kemi. Den konjugattillsats av metall organisk reagenser till α, β-omättade karbonyler består av en av de mest mångsidiga metoder för byggande av c-c obligationer, särskilt i den utmanande generationen av alla kol Kvartära centra1, 2. Trots den centrala betydelsen av konjugerat tillägg av metall organisk-reagenser till bildandet av Kvartära centra, tar få metoder itu med utmaningen att införliva känsliga funktionella grupper i dessa reaktioner. I själva verket, i de flesta av dessa transformationer, mycket reaktiv organolithium, Grignard, eller diorganozinc reagenser är de nukleofiler val. Dessa reaktiva organometallier är dock oförenliga med många känsliga funktionella grupper, vilket begränsar komplexiteten hos både α, β-omättade karbonyl-och metall organisk-reagens, vilket ofta nödvändiggör användning av skydds grupper eller alternativa strategier i flerstegssyntes.

Monoorganozinc reagenser är en attraktiv klass av metall organisk reagenser som har samlat stor uppmärksamhet för sin milda reaktivitet och förbättrad funktionell grupp kompatibilitet3,4,5, 6. Trots deras exceptionella funktionella grupp tolerans och triviala förberedelser från organohalider, det finns få exempel på monoorganozinc reagenser i konjugatet tillägg till β, β-disubstituerade α, β-omättade karbonyler att generera Kvartära centra7,8,9. Dessutom kräver dessa transformationer ofta stökiometriska mängder giftiga cyanokupratreagenser med en rapport som visar minimal katalysator omsättning10,11,12, 13. målet med vår studie är att etablera en enkel och praktisk katalytisk metod för konjugattillsats av funktionaliserade monoorganozinereagens till α, β-omättade karbonyler för att generera alla kolhaltiga Kvartära centra. Mot detta ändamål har vi utvecklat ett protokoll som använder n,n-DIMETYLACETAMID (DMA) som lösnings medel med Klortrimetylsilan (Tmscl) som en Lewis-syra som möjliggör en "One-pot" koppar katalyserad (20 mol%) konjugattillsats av funktionaliserade monoorganozinereagens till α, β-omättade karbonyler för att generera ett brett spektrum av alla-kol Kvartära centra i hög avkastning14.

Användningen av DMA som lösnings medel har flera anmärknings värda fördelar jämfört med de metoder som rapporter ATS i litteraturen. DMA förbättrar effektiviteten av zinkinföring i organohalider som undanröder kravet på dyra och hygroskopiska tillsatser såsom LiCl som används i eteriska lösnings system15. Detta utvidgar också tillämpningsområdet för direkt zinkinläggning från känsliga, ofta kommersiellt otillgängliga organoiodider till stabilare och allmänt tillgängliga organobromider16. Det protokoll som beskrivs häri genererar alkyl monoorganozinc reagenser (2) från olika organobromider, som används på plats i bildandet av en reaktiv cuprate komplex som engagerar cykliska α, β-omättade ketoner i en konjugat tillägg reaktion ( Figur 1). DMA möjliggör också reaktionen att fortsätta med billigare och mindre giftiga koppar källor som CuBr · DMS, eliminera stökiometriskt giftigt avfall som genereras med cucn som används i andra rapporter10,11,12,13. Våra standard reaktions förhållanden ger till gång till ett brett spektrum av β-Kvartära ketoner (5) med både fem-, sex-och sju-atomer ringkonjugatacceptorer erhållna via hydrolys av en mellanliggande silyleter (4). Den mellanliggande silylgrupp Enol eter observerades vara måttligt stabila och kunde isoleras i utmärkt avkastning utnyttja en modifierad workup förfarande.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Varning: konsultera material säkerhets data blad (MSDS) innan kemikalierna används i detta förfarande. Använd lämplig personlig skyddsutrustning (PPE), inklusive skydds glasögon, en labbrock och Nitril-eller butylhandskar, eftersom många av reagenserna och lösnings medlen är frätande, giftiga eller brandfarliga. Utför alla reaktioner i en draghuv. Det är nödvändigt att flamtorka glas och använda en inert atmosfär (kväve eller argon) för detta protokoll. Vätskor som används i de två första stegen i protokollet är överförd spruta.

1. funktionaliserade monoorganozinmetylbromformationen16

  1. Tillsätt zinkstoft (0,8173 g, 12,50 mmol, 2,5 equiv), DMA (6,0 mL) och I2 (126,9 mg, 0,500 mmol, 0,10 equiv) till en Flamtorkad 50 ml schlenk-Reaktionskolv som innehåller en rör stång under argon. Rör om SUS pensionen vid omgivnings temperatur tills den brunaktiga-orangea färgen helt avleds till en grå SUS pension.
    Varning: DMA är brandfarligt, akut giftigt och milt irriterande.
  2. Tillsätt etyl4-bromobutyrat (6; 1,43 mL, 10,0 mmol, 2,0 equiv) till den grå SUS pensionen. Doppa kolven i ett oljebad på 80 ° c med kraftig omrörning till dess att förbrukningen av organobromid observeras med gaskromatografi (GC) analys.
    FÖRSIKTIGHET: Etyl4-bromobutyrat är brandfarligt och milt irriterande.
    1. Doppa ett Engångsglas Pasteur Pipettera i reaktions blandningen, ta bort från kolven och skölj alikvot med ca. 0,5 mL dietyleter (et2O) i en 2 ml injektions flaska innehåll ande ca. 0,5 ml MÄTTAD NH4cl. Skaka flaskan kraftigt och analysera det organiska skiktet med GC.
      Anmärkning: reaktions förloppet bestäms genom att man jämför försvinnandet av organobromstoppen med det protonerade organozinreagensets utseende, vilket normalt har en kortare retentions tid.
      Varning: et2O är brandfarligt och akut giftigt.
  3. Kyl monoorganozinc reagens till omgivnings temperatur. Resten av detta konjugattillägg protokoll kan pausas i detta skede för flera timmar att övernatta under inert atmosfär med minimal inverkan på avkastningen av konjugatet tilläggs produkt.

2. monoorganozinbromid konjugat tillägg till α, β-omättade ketoner

  1. Kyl den organozinc SUS pensionen i en is/H2O bad för ca. 5 min, och sedan lägga cubr · DMS (205,6 mg, 1,000 mmol, 0,20 equiv) och ytterligare DMA (10,5 mL, 0,30 M totalt sett med avseende på omättad keton) och rör om reaktionen för ca. 10 min.
  2. Tillsätt TMSCl (1,52 mL, 12,0 mmol, 2,4 equiv) till den kylda SUS pensionen, följt av 3-metyl-2-cyklohexenon (13; 567 μL, 5,00 mmol, 1,0 equiv). Ta bort kyl badet efter ca. 30 min och övervaka reaktionen tills a, b-omättade keton konsumeras av TLC analys, eller upp till 24 h.
    Anmärkning: TLC analys utförs med kiseldioxid-belagda glas plattor och utvecklas med 4:1 hexanes-etylacetat. Rf -värden: omättad keton 13 = 0,15; silylgrupp Enol Ether 37 = 0,61; ketonprodukt 21 = 0,21. Visualisering uppnås genom UV-kylning vid 254 nm, följt av p-anisaldehyd färgning.
    Varning: TMSCl är brandfarligt, akut giftigt, irriterande på huden och frätande. 3-metyl-2-cyklohexenon är brandfarligt och akut giftigt.

3. extraktionsarbete och rening

  1. Tillsätt ättiksyra (1,5 mL, ca. 5 equiv) till den slutförda konjugattillsatsen reaktionen för att hydrolysera intermediären silyleter i ketonprodukten. Övervaka förloppet av hydrolys i ca. 15 min intervaller med TLC analys med hjälp av villkor från steg 2,2.
    Varning: ättiksyra är brandfarlig och frätande.
    1. I händelse av att silylgrupp Enol Ether kvar efter 1 h, tillsätt tetrabutylammonium fluorid (TBAF; 1 M lösning i THF, 0.5-1.0 motsv i taget) för att under lätta fullständig hydrolys som framgår av TLC.
  2. Tillsätt 1 M HCl (15 mL) till reaktions kol ven, blanda väl, och överför sedan reaktions innehållet till en 250 mL separatorisk tratt. Skölj kolven med et2o (20 ml) och H2o (15 ml) och Lägg sköljningen i separertratten. Skaka försiktigt innehållet i tratten, avluftning mellan varje blandning och låt lagren separera. Dränera det nedre vatten skiktet i en 125 mL Erlenmeyerkolv och töm sedan det organiska skiktet i en separat 250 mL Erlenmeyerkolv.
  3. Returnera vatten skiktet till separeringstratten och extrahera med fyra separata delar av et2O (4 x 30 ml) och Lägg till varje organisk extraktion i den organiska innehåll ande Erlenmeyerkolven.
  4. Tillsätt kombinerade organiska extraktioner till Separerande tratt och sekventiellt tvätta med mättade vattenhaltiga NaHCO3 (25 ml), sedan mättad vatten-NaCl (25 ml). Töm varje vatten tvätt i den vattenhaltiga Erlenmeyerkolven och töm det slutliga organiska skiktet i en torr 250 mL Erlenmeyerkolv.
  5. Torka det organiska skiktet över MgSO4 och vakuum filter i en 250 ml rund botten kolv med hjälp av en glas-Fritted Buchner tratt. Skölj de fasta ämnena på friten med en liten portion extra et2O.
  6. Koncentrera filtratet under reducerat tryck med hjälp av en rotationsindunstare. Placera kolven med kvarvarande rester under högt vakuum (ca 75 – 200 mtorr) i minst 10 min. analysera ett prov av rårester med 1H NMR med hjälp av cdcl3.
  7. Renar råolja genom automatiserad Flash-kromatografi med en kiselgel (SiO2) stationär fas med en torr-lastat prov och eluera med etylacetat i hexanes.
    1. Torka-Fyll provet genom att lösa upp råolja i en minimal mängd av et2O, och sedan överföra denna lösning till en färdigpackad SIO2 patron (25 g). Applicera ett reducerat tryck på botten av last kolonnen för ca. 5 min för att avlägsna överflödigt lösnings medel.
    2. Eluera provet med en färdigförpackad SiO2 -kolonn (100 g) med en gradient av etylacetat i hexanes (5% → 25%), varvid kolonnen ska samlas i provrör.
    3. Renhets grad för analys med hjälp av TLC-analys (villkor i steg 2,2). Kombinera och skölj alla fraktioner som innehåller den önskade Kvartära keton i en tarerad rund botten kolv.
  8. Koncentrera lösningen under reducerat tryck på en roterande för ångare och ta bort de slutliga flyktiga ämnen under hög vakuum i minst 30 min. få en slutlig massa av kolven och analysera ett prov av den renade produkten med 1H NMR med hjälp av cdcl3.
    FÖRSIKTIGHET: Hexanes och etylacetat är brandfarliga. SiO2 pulver är en respiratorisk irriterande.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Konjugerat tilläggs produkt etyl4-(1-metyl-3-oxocyklohexyl) butanoat (21) isolerades som en klar, färglös olja (1,0372 g, 4,583 mmol, 92% avkastning) med hjälp av detta effektiva en-Pot protokoll. 1 den första H och 13C NMR-spektra presenteras i figur 2 och figur 3 för att bekräfta strukturen och renheten. Av specifik anmärkning i 1H spektrum analys är närvaron av en två Proton AB kvartett på δ 2,15 ppm, vilket tyder på att den diastereotopic C2 hydrogens spin par. En tre-Proton singlet på δ 0,94 ppm representerar C1 kvartärgeologi metylgruppen.

Etylacetat 4-(1-metyl-3-oxocyklohexyl) butanoat (21). Rf = 0,21 (4:1 hexanes/etylacetat); 1 den första H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 4,13 (q, j = 7,1 Hz, 2H), 2,32 − 2,23 (m, 4h), 2,15 (ABQ, δδAB = 0,06, JAB = 13,5 Hz, 2H), 1,87 (kvintett, j = 6,4 Hz, 2h), 1,60 (DTT, j = 23,3, 15,4, 7,6 Hz, 4h), 1,34 − 1.21 (m, 2H) , 1,26 (t, J = 7,1 Hz, 3H), 0,94 (s, 3H). 13 det C {1H} NMR (101 MHz, cdcl3): δ 211,3, 172,9, 59,9, 53,4, 40,7, 40,6, 38,2, 35,3, 34,3, 24,7, 21,8, 18,7, 14,0; IR (ATR): 2951, 2939, 2873, 1730, 1708, 1374, 1178, 1025 cm-1; HRMS (dart +) m/z: [m + h]+ Beräknat årligt belopp för C13H23O3 227,1642, hittades 227,1640.

En samling av cykliska keton dessutom produkter med β-Kvartära centra var beredda i god till utmärkt avkastning med hjälp av denna enkla och effektiva en-Pot protokoll (figur 4)14. Alla reaktions produkter analyserades av 1H och 13C NMR, samt hög upplöst masspektrometri (HRMS), och befunnits vara av hög renhet. Förutom införlivandet av Ester (21), kväve (22, 24) och halidfunktioner (23, 27), tillhandahåller detta reaktions protokoll produkter med olika ring storlekar (29-31) och hög nivåer av stereoselektivitet ((±)-32-(±)-35) vid användning av kirala α, β-omättade ketoner ((±)-17-(±)-20). Diastereomer nyckeltal bestäms av rutinmässig integration av utvalda toppar i produkten 1H spektrum med större Diastereomer visas14. Det framgår av dessa exempel att den gynnade vägen innebär leverans av det organiska fragmentet till alkene ansiktet motsatt icke-H grupper vid γ-och δ-positionen av α, β-omättade keton.

Monoorganozinc formation på denna skala i allmänhet kräver uppvärmning vid 80 ° c för 2.5-3 h och ger en färglös till svagt gul SUS pension med zink damm kvar. GC-analys ger en idealisk metod för detektion av organobromreagens under detta steg på grund av deras utmanande visualisering av TLC-analys. Förloppet av konjugattillägget (steg 2,2) och enoleterhydrolys (steg 3,1) övervakas av TLC-analys. Omättad keton 13 (rf = 0,15, 4:1 hexanes-etylacetat) är UV-aktiv och fläckar, medan den intermediära silyleter (rf = 0,61) och ketonprodukt 21 (rf = 0,21) fläcken Bara. Ofullständig hydrolys av Enol eter indikeras allmänt av närvaron av en singlet på δ 4,64 i 1H NMR spektrum (steg 3,6). Standardblixtkromatografi är tillräcklig för rening av konjugattillsats produkter17.

Optimal avkastning av konjugatet tilläggs produkter erhålls vid användning av etablerad reagens ekvivalens för monoorganozinc (2,0), koppar katalysator (20 mol%), och Lewis Acid (2,4) parametrar. En minskad avkastning på 72% av 21 observerades med en minskning av cubr · DMS till 10 mol% (tabell 1, posterna 1-3). Minskningen av monoorganozinbromid (36) eller tmscl-ekvivalensen till 1,2 resulterade också i en blygsam minskning av produktionen av 21 (posterna 4 och 5). I synnerhet fortsätter konjugattillägget inte utan CuBr · DMS eller TMSCl (posterna 3 och 6).

Figure 1
I figur 1. Allmänt system för ett ett-Pot konjugerat tilläggs protokoll. Reaktions översikt med representativa substrat. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
I figur 2. 1 den första H NMR av 21. Spektrum erhålls i CDCl3 vid 400 MHz. vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
I figur 3. 13 det C {1H} NMR av 21. 1 den första H-frikopplat spektrum erhålls i CDCl3 vid 101 MHz. vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
I figur 4. Representativ reaktions omfång för en-Pot konjugatet tillägg av functionalized monoorganozincs. Avkastningen visar isolerade analytiskt rena produkter som utförts på 1,00 mmol skala av omättad keton. Produkt 21 isolerades på 5,00 mmol skala av omättad keton. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.

Equation
posta 36 (equiv) CuBr • DMS (mol%) TMSCl (equiv) avkastning 21 (%)b
1 2 20 2,4 90
2 2 10 2,4 72
3 2 0 2,4 0c
4 1,2 20 2,4 72c
5 2 20 1,2 73c
6 2 20 0 0
7 2 20 2,4 0 (74)d
a 1,00 mmol 13 enligt standard protokoll. b isolerade avkastningar. c ofullständig omvandling av 13. d avkastning i parentesen av 37, erhållande från en NaHCO3 workup som utelämnade acoh och HCl.

I tabell 1. Parameter optimering av en-Pot konjugat tillägg. En undersökning av reagenslikvärdighet och reaktions resultat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den metod som beskrivs häri utvecklades för att utnyttja milda functionalized monoorganozinc reagens i en enkel och effektiv konjugat tillägg reaktion för syntesen av β-Kvartära ketoner14. Utmärkt avkastning och signifikant förbättrad katalysator effektivitet observerades genom användning av Polar, aprotiska lösnings medel DMA med tmscl. monoorganozinc bildas med hjälp av DMA, vilket underlättar direkt zinkinfogning i lätt tillgängliga alkylbromider att skapa ett brett spektrum av funktionaliserade reagenser16.

Monoorganozinmetylbromsbildning är det viktigaste steget i detta protokoll. Vi har fått blygsamma till utmärkt framgång för konjugerat tillägg reaktioner när omvandlingen till organozinc reagens är kvantitativ, med tanke på korrekt likvärdighet av katalysator och TMSCl. Organobromider med ökad ersättning nära C-br-bindningen genomgå zinkinföring i minskad takt jämfört med den typiska 3-h tids ramen, inklusive substrat 11 (28 h) och substrat 12 (80 h). Stabiliserad bensylorganozinc-reagens från 9 och 10 bildas dock med en ökad hastighet (ca 1 h) vid 21-40 ° c. De motsvarande funktionaliserade cuprate-reagenserna presterar väl i konjugerat tilläggs reaktioner (24, 25, 26och 27, figur 4) Trots denna temperatur skillnad.

Vid framgångs rikt konjugat tillägg, silylgrupp Enol eter intermediären hydrolyseras med syra för att ge den slutliga ketonprodukten. Ättiksyra var den optimala organiska lösliga Brønsted syran för att under lätta detta milda hydrolys steg jämfört med vattenhaltiga HCl. Silylenol etrar som är motsträviga mot hydrolys kan lätt klyvas till ketonprodukter med TBAF. Särskilt, den syntetiskt användbara18 silylgrupp Enol mellanliggande 37 kunde isoleras i 74% avkastning med hjälp av denna en-Pot protokoll genom att ersätta syran workup med NaHCO3 (tabell 1, post 7).

Utmanande reningar kan resultera från ofullständig omvandling av den omättade keton, på grund av liknande Rfvärden av substratet och ketonprodukten. Den blygsamma volatiliteten hos de flesta omättade ketoner som används i denna studie gör att de kan avlägsnas genom långvarig exponering (> 1 h) till högt vakuum.

Den breda omfattningen av organobromider och omättade ketoner för detta en-Pot protokoll ger en array av functionalized β-Kvartära ketoner14. Denna metod är för närvarande begränsad till cykliska omättade ketoner, eftersom vi inte har undersökt acykliska substrat. Kvartära ketoner har genererats från omättade fem-och sju-atomer ringar, om än i blygsam avkastning8 förmodligen på grund av skillnader i överlappning av det konjugerade systemet. Konjugatet dessutom inte vidare med flera stabiliserade (e.g. allyl, enolate, homoenolate) och sterically intecknade (e.g., Neopentyl, nolla-aryl) monoorganozinc-reagens14. Vi undersöker för närvarande reaktivitet av monoorganozinc reagenser med avseende på Lewis syra och Lewis bas tillsatser, i ett försök att förbättra reaktions effektiviteten och införliva en mer betydande omfattning av organobromider och omättade ketoner. Utmärkt avkastning och selektivitet bibehålls med en markant förbättring av katalysator effektivitet när du använder monoorganozinc reagenser som har filtrerats från zink fasta ämnen efter insättning14. Dessutom, olika cu (I) och Cu (II) salter under lätta effektiv konjugat tillägg när de kombineras med filtrerade monoorganozinc reagenser.

Sammanfattnings vis har vi beskrivit en effektiv en-Pot protokoll för konjugatet tillägg av functionalized monoorganozinc reagenser i beredningen av functionalized β-Kvartära ketoner. Detta protokoll innehåller en lämplig metod för att undersöka genomförbarheten av olika organobromer och omättade karbonylkombinationer (figur 1) mot dessa värdefulla produkter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inga konkurrerande ekonomiska intressen.

Acknowledgments

Författarna tackar American Chemical Society (ACS) Petroleum forsknings fonden grund utbildning nya utredare program (Award No. 58488-UNI1), ACS och Pfizer (SURF stöd till T.J.F.), Bucknell University (forsknings stipendier till T.J.F.), och Institutionen av kemi (forsknings stipendium till K.M.T.) för generöst stöd av detta arbete. Dr. Peter M. Findeis och Brian Breczinski är erkända för experimentell och instrumentering hjälp.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ammonium Chloride
Biotage Isolera One Flash Chromatography System Biotage ISO-ISW UV/vis detection (254, 280, 200-400nm)
Chloroform-D, (D, 99.8%) Cambridge Isotope Laboratories DLM-7
Copper (I) bromide dimethyl sulfide complex , 99% Sigma Aldrich 230502 Air and moisture sensitive
Diethyl Ether, anhydrous, 99% EMD Chemicals MEX01906 ACS
Ethyl 4-bromobutyrate Oakwood 139400
Ethyl Acetate, 99.9% Fisher E145-500 ACS
Glacial Acetic Acid Oakwood O35907 ACS
HCl 1 M aq
Hexanes, 98.5% EMD Chemicals HX0299 ACS
HP 6890 Series GC HP
HP-1 GC Column Agilent 19091-60312 0.2 mm x 0.33 um, 12 m, 7 inch cage
Iodine
Magnesium Sulfate, anhydrous, 98% EMD Chemicals MX0075
Mehtyl enone
N,N-Dimethylacetamide, anhydrous, 99% Alfa Aesar A10924 Dried over 3 Åms
Silica gel VWR 86306-350 60 Å, 40-60 um
Sodium Bicarbonate
Sodium Chloride
Tetra-n-butylammonium fluoride Oakwood O43479 1 M in THF
Thin-layer chromatography plates EMD Milipore 115341 6.5 x 2.2 cm2, 60 g F254 precoated plates (9.5-11.5 um particle size)
Trimethyl silyl chloride, 99% Sigma Aldrich 386529 Air sensitive
Zinc Powder, HCl-washed

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hawner, C., Alexakis, A. Metal-Catalyzed Asymmetric Conjugate Addition Reaction: Formation of Quaternary Stereocenters. Chemical Communications. 46 (39), 7295-7306 (2010).
  2. Quasdorf, K. W., Overman, L. E. Catalytic Enantioselective Synthesis of Quaternary Carbon Stereocentres. Nature. 516 (7530), 181-191 (2014).
  3. Knochel, P., Leuser, H., Cong, L. -Z., Perrone, S., Kneisel, F. F. Polyfunctional Zinc Organometallics for Organic Synthesis. Handbook of Functionalized Organometallics. , Wiley-VCH Verlag GmbH. Weinhem, Germany. 251-346 (2005).
  4. Dagousset, G., François, C., León, T., Blanc, R., Sansiaume-Dagousset, E., Knochel, P. Preparation of Functionalized Lithium, Magnesium, Aluminum, Zinc, Manganese, and Indium Organometallics From Functionalized Organic Halides. Synthesis. 46 (23), 3133-3171 (2014).
  5. Kim, J. H., Ko, Y. O., Bouffard, J., Lee, S. -G. Advances in Tandem Reactions with Organozinc Reagents. Chemical Society Reviews. 44 (8), 2489-2507 (2015).
  6. Benischke, A. D., Ellwart, M., Becker, M. R., Knochel, P. Polyfunctional Zinc and Magnesium Organometallics for Organic Synthesis: Some Perspectives. Synthesis. 48 (8), 1101-1107 (2016).
  7. Hird, A. W., Hoveyda, A. H. Catalytic Enantioselective Alkylations of Tetrasubstituted Olefins. Synthesis of All-Carbon Quaternary Stereogenic Centers Through Cu-Catalyzed Asymmetric Conjugate Additions of Alkylzinc Reagents to Enones. Journal of the American Chemical Society. 127 (43), 14988-14989 (2005).
  8. Lee, K. -S., Brown, M. K., Hird, A. W., Hoveyda, A. H. A Practical Method for Enantioselective Synthesis of All-Carbon Quaternary Stereogenic Centers Through NHC-Cu-Catalyzed Conjugate Additions of Alkyl- and Arylzinc Reagents to β-Substituted Cyclic Enones. Journal of the American Chemical Society. 128 (22), 7182-7184 (2006).
  9. Brown, M. K., May, T. L., Baxter, C. A., Hoveyda, A. H. All-Carbon Quaternary Stereogenic Centers by Enantioselective Cu-Catalyzed Conjugate Additions Promoted by a Chiral N-Heterocyclic Carbene. Angewandte Chemie International Edition. 46 (7), 1097-1100 (2007).
  10. Knochel, P., Yeh, M. C. P., Berk, S. C., Talbert, J. Synthesis and Reactivity Toward Acyl Chlorides and Enones of the New Highly Functionalized Copper Reagents RCu(CN)ZnI. The Journal of Organic Chemistry. 53 (10), 2390-2392 (1998).
  11. Yeh, M. C. P., Knochel, P., Butler, W. M., Berk, S. C. 1,4-Additions of the Highly Functionalized Copper Reagents RCu(CN)-ZnI•2 BF3 to Trisubstituted Enones. A New BF3 Promoted Cyclization Reaction. Tetrahedron Letters. 29 (51), 6693-6696 (1988).
  12. Knochel, P., Chou, T. S., Chen, H. G., Yeh, M. C. P., Rozema, M. J. Nucleophilic Reactivity of Zinc and Copper Carbenoids. Part II. The Journal of Organic Chemistry. 54 (22), 5202-5204 (1989).
  13. Tamaru, Y., Tanigawa, H., Yamamoto, T., Yoshida, Z. I. Copper(I)-Promoted Michael-Addition Reaction of Organozincs of Esters, Nitriles, and α-Amino Acids. Angewandte Chemie International Edition. 28 (3), 351-353 (1989).
  14. Fulton, T. J., Alley, P. L., Rensch, H. R., Ackerman, A. M., Berlin, C. B., Krout, M. R. Access to Functionalized Quaternary Stereocenters via the Copper-Catalyzed Conjugate Addition of Monoorganozinc Bromide Reagents Enabled by N,N-Dimethylacetamide. The Journal of Organic Chemistry. 83 (23), 14723-14732 (2018).
  15. Krasovskiy, A., Malakhov, V., Gavryushin, A., Knochel, P. Efficient Synthesis of Functionalized Organozinc Compounds by the Direct Insertion of Zinc into Organic Iodides and Bromides. Angewandte Chemie International Edition. 45 (36), 6040-6044 (2006).
  16. Huo, S. Highly Efficient, General Procedure for the Preparation of Alkylzinc Reagents from Unactivated Alkyl Bromides and Chlorides. Organic Letters. 5 (4), 423-425 (2003).
  17. Still, W. C., Kahn, M., Mitra, A. Rapid Chromatographic Technique for Preparative Separations with Moderate Resolution. The Journal of Organic Chemistry. 43 (14), 2923-2925 (1978).
  18. Knopff, O., Alexakis, A. Tandem Asymmetric Conjugate Addition-Silylation of Enantiomerically Enriched Zinc Enolates. Synthetic Importance and Mechanistic Implications. Organic Letters. 4 (22), 3835-3837 (2002).

Tags

Kemi organozinreagens koppar konjugattillsats kvartärcentrum katalys organometallic stereoselektiv
Effektiv syntes av alla kol Quaternary Centers via konjugatet tillägg av Functionalized Monoorganozinc Bromides
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fulton, T. J., Townsend, K. M.,More

Fulton, T. J., Townsend, K. M., Krout, M. R. Efficient Synthesis of All-Carbon Quaternary Centers via the Conjugate Addition of Functionalized Monoorganozinc Bromides. J. Vis. Exp. (147), e59775, doi:10.3791/59775 (2019).

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