Waiting
Login processing...

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

Chemistry

التوليف الفعال لجميع المراكز الرباعية الكربون عن طريق أضافه المقارن من الدوال الوظيفية Monoorganozinc برومودس

Published: May 26, 2019 doi: 10.3791/59775

Summary

وقد وضع بروتوكول بسيط وعملي لأضافه الملحقات الفعالة من البروميدات أحاديه الهيكل الوظيفية إلى α الدوري ، β-غير المشبعة الكربونية لتاثيث جميع المراكز الرباعية الكربون.

Abstract

الاضافه المترافقة من الكواشف فلزي إلى α ، β-غير المشبعة الكربونات يمثل طريقه هامه لتوليد السندات C-C في اعداد جميع المراكز الرباعية الكربون. علي الرغم من الإضافات المترافقة من الكواشف فلزي يتم تنفيذها عاده باستخدام عاليه التفاعل organolithium أو الكواشف Grignard ، وقد حصلت الكواشف organozinc الاهتمام لتعزيز الكيميائية والتفاعل الخفيف. علي الرغم من العديد من التطورات الاخيره مع أكثر تفاعليه diorganozinc والمختلطة الكواشف diorganozinc ، وجيل من جميع الكربون المراكز الرباعية عبر أضافه المقارن من الكواشف diorganozinc الوظيفية لا يزال يشكل تحديا. هذا البروتوكول تفاصيل مريحه وخفيفه "وعاء واحد" اعداد والنحاس بوساطة أضافه الملحق من بروميد monoorganozinc الوظيفية لدوري α ، β-غير المشبعة الكربونات لتحمل نطاق واسع من جميع الكربونية مراكز رباعيه في عموما الغلة ممتازة و diastereoselectivity حساسية. مفتاح لتطوير هذه التكنولوجيا هو استخدام DMA كرد فعل المذيبات مع TMSCl كحمض لويس. وتشمل المزايا البارزة لهذه المنهجية البساطة التشغيلية لاعداد الكاشف organozinc التي يوفرها استخدام DMA كمذيب ، فضلا عن أضافه المترافق كفاءه بوساطة مختلف النحاس (I) والنحاس (II) الأملاح. وعلاوة علي ذلك ، يمكن عزل الأثير silyl enol الوسيطة باستخدام اجراء العمل المعدلة. ويقتصر نطاق الركيزة علي كيتون غير المشبعة دوري ، ويتم عرقله أضافه المترافق من قبل استقرت (علي سبيل المثال ، allyl ، enolate ، هومونوليت) والمرهونة بشكل هرمي (علي سبيل المثال ، نيوبنتيل ، o-aryl) الكواشف monoorganozinc. وكانت الإضافات المترافقة لحلقات خماسية وسبعه العضوية فعاله ، وان كانت اقل غله بالمقارنة مع ركائز الحلقة السداسية العضوية.

Introduction

ويمكن القول ان تشكيل سندات الكربون والكربون هو التحول الأكثر اهميه وقوه في الكيمياء العضوية. أضافه المترافق من الكواشف فلزي إلى α ، β-غير المشبعة الكربونات ويشمل واحده من الطرق الأكثر تنوعا لبناء السندات C-C ، وخاصه في الجيل الصعب من جميع الكربون المراكز الرباعية1، 2-وعلي الرغم من الاهميه المركزية لأضافه الكواشف فلزي إلى تشكيل المراكز الرباعية ، فان بعض المنهجيات تتصدي للتحدي المتمثل في إدماج المجموعات الوظيفية الحساسة في ردود الفعل هذه. في الواقع ، في معظم هذه التحولات ، العضوية التفاعلية للغاية ، Grignard ، أو الكواشف diorganozinc هي المولعين بالاختيار. ومع ذلك ، فان هذه العمليات العضوية المتفاعلة غير متوافقة مع العديد من المجموعات الوظيفية الحساسة ، مما يحد من تعقيد كل من الكاشف الكربوني α وغير المشبع بالفلزي ، والذي غالبا ما يستلزم استخدام مجموعات الحماية أو استراتيجيات بديله في التوليف متعدد الخطوات.

Monoorganozinc الكواشف هي فئة جذابة من الكواشف فلزي التي حصلت علي الاهتمام علي نطاق واسع لتفاعلها معتدل وتعزيز التوافق مجموعه وظيفية3,4,5, 6. علي الرغم من التسامح مجموعه وظيفية استثنائيه واعداد تافه من أورجانوهاليديس ، وهناك أمثله قليله من الكواشف monoorganozinc في أضافه إلى β ، β-معطل α ، β-غير المشبعة الكربونات لتوليد المراكز الرباعية7،8،9. وعلاوة علي ذلك ، تتطلب هذه التحولات عاده كميات ستوتشيمتريه من الكواشف سيانوكوبراتي السامة مع تقرير واحد مما يدل علي الحد الأدنى من دوران محفز10،11،12، 13. الهدف من دراستنا هو إنشاء طريقه حفازه بسيطه وعمليه لأضافه المترافقة من الكواشف أحاديه الهيكل الوظيفية إلى α ، β-غير المشبعة الكربونات لتوليد جميع المراكز الرباعية الكربونية. نحو هذه الغاية ، قمنا بتطوير بروتوكول باستخدام n،n-ديميثيلاسيتاميد (DMA) كمذيب مع الكلوتريميثيلسيلاني (tmscl) كحمض لويس الذي يتيح "وعاء واحد" النحاس المحفز (20 مول٪) أضافه المقارن من الكواشف monoorganozinc الوظيفية إلى α ، β-غير المشبعة الكربونية لتوليد نطاق واسع من جميع الكربون المراكز الرباعية في الغلة عاليه14.

استخدام DMA كمذيب له العديد من المزايا الملحوظة علي الطرق المبلغ عنها في الأدبيات. ويحسن DMA كفاءه ادراج الزنك في الأورجانوهاليديس الذي يغني عن الحاجة إلى الإضافات المكلفة والمواد المجهرية مثل LiCl المستخدمة في أنظمه المذيبات أثيري15. ويوسع هذا أيضا نطاق الادراج المباشر للزنك من العضوية الحساسة التي غالبا ما تكون غير متاحه تجاريا إلى الهيكل العضوي الأكثر استقرارا والذي يمكن الوصول اليه علي نطاق واسع16. البروتوكول المفصل هنا يولد الكيل monoorganozinc الكواشف (2) من العضوية المتنوعة ، والتي تستخدم في الموقع في تشكيل مجمع cuprate رد الفعل الذي يشرك دوري α ، β-غير المشبعة كيتون في تفاعل أضافه المترافق ( الشكل 1). DMA أيضا تمكن رد فعل للمضي قدما مع مصادر النحاس أرخص واقل سميه مثل CuBr · DMS ، والقضاء علي النفايات السامة التي تنتج مع cucn المستخدمة في تقارير أخرى10،11،12،13. ظروف رد الفعل القياسية لدينا توفر الوصول إلى نطاق واسع من كيتون الرباعية (5) مع كل من خمسه-، سته ، وسبعه--العضو المتقبلين الحلقة التي تم الحصول عليها عن طريق التحلل من الأثير enol المتوسطة silyl (4). ولوحظ ان الأثير enol silyl الوسيطة لتكون مستقره باعتدال ويمكن ان تكون معزولة في الغلة ممتازة باستخدام اجراء تعديل العمل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تحذير: راجع أوراق بيانات سلامه المواد (المسدس) قبل استخدام الكيماويات في هذا الاجراء. استخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة ، بما في ذلك نظارات السلامة ، ومعطف المختبر ، وقفازات نيتريل أو بوتيل كما العديد من الكواشف والمذيبات هي تاكل ، سامه ، أو قابله للاشتعال. تنفيذ جميع ردود الفعل في غطاء الدخان. فمن الضروري ان الأواني الزجاجية الجافة اللهب واستخدام جو خامل (النيتروجين أو الارجون) لهذا البروتوكول. السوائل المستخدمة في الخطوتين الأوليين من البروتوكول هي حقنه المنقولة.

1-تشكيل بروميد monoorganozinc الوظيفية16

  1. أضافه غبار الزنك (0.8173 غرام ، 12.50 ملليمول ، 2.5 equiv) ، DMA (6.0 mL) ، وانا2 (126.9 mg ، 0.500 ملليمول ، 0.10 equiv) إلى الشعلة المجففة 50 mL القارورة رد فعل schlenk التي تحتوي علي شريط ضجة تحت الارجون. يحرك التعليق عند درجه الحرارة المحيطة حتى يتلاشى اللون البني والبرتقالي تماما إلى تعليق رمادي.
    تنبيه: DMA هو قابل للاشتعال ، وشديد السمية ، ومهيج خفيف.
  2. أضافه ايثيل 4-بروموبوتيراتي (6؛ 1.43 mL ، 10.0 ملليمول ، 2.0 equiv) إلى التعليق الرمادي. تزج القارورة في حمام زيت 80 درجه مئوية مع التحريك القوي حتى يتم ملاحظه استهلاك الهيكل العضوي بتحليل الفصل اللوني للغاز (GC).
    تحذير: ايثيل 4-بروموبوتيراتي هو القابلة للاشتعال ومهيجه خفيفه.
    1. تراجع لفتره وجيزة القابل للتصرف الزجاج باستور ماصه pipet-x في خليط التفاعل ، وأزاله من قارورة وشطف قسامه مع 0.5 ml من الأثير ثنائي ايثيل (Et2O) في قارورة 2 مل تحتوي علي ca. 0.5 ml من المشبعة NH4Cl. يهز بقوة القارورة و تحليل الطبقة العضوية من قبل GC.
      ملاحظه: يتم تحديد التقدم في رد الفعل عن طريق مقارنه اختفاء الذروة organobromide إلى ظهور كاشف organozated الذي يحتوي عاده علي وقت استبقاء أقصر.
      تحذير: Et2O هو القابلة للاشتعال وشديده السمية.
  3. تبرد الكاشف monoorganozinc إلى درجه الحرارة المحيطة. ويمكن إيقاف الباقي من هذا البروتوكول بالاضافه إلى الملحق في هذه المرحلة لعده ساعات ليلا في ظل جو خامل مع الحد الأدنى من التاثير علي العائد من المنتج أضافه المترافق.

2. monoorganozinc بروميد الاضافه إلى α ، β-غير المشبعة كيتون

  1. تبريد التعليق organozinc في الجليد/H2حمام س لمده 5 دقائق ، ومن ثم أضافه cubr · DMS (205.6 ملغ ، 1.000 ملليمول ، 0.20 equiv) و DMA اضافيه (10.5 mL ، 0.30 M عموما فيما يتعلق كيتون غير المشبعة) ، وأثاره رد فعل ل ca. 10 دقيقه.
  2. أضافه TMSCl (1.52 mL ، 12.0 ملليمول ، 2.4 equiv) إلى التعليق المبرد ، تليها 3-ميثيل-2-سيكلوهيكسينوني (13؛ 567 μl ، 5.00 ملليمول ، 1.0 equiv). أزاله حمام التبريد بعد ca. 30 دقيقه ورصد رد الفعل حتى يتم استهلاكها ، ب-كيتون غير المشبعة بتحليل TLC ، أو ما يصل إلى 24 ساعة.
    ملاحظه: يتم اجراء تحليل TLC مع ألواح الزجاج السيليكا المغلفة ووضعت مع 4:1 هيكانيس-خلات ايثيل. قيم Rf : كيتون غير المشبعة 13 = 0.15; silyl enol الأثير 37 = 0.61 ؛ كيتون المنتج 21 = 0.21. ويتحقق التصور عن طريق الاشعه فوق البنفسجية-التبريد في 254 نانومتر ، تليها تلطيخ p-اليانسون.
    تنبيه: TMSCl هو قابل للاشتعال ، شديد السمية ، مهيج للبشرة ، ومسبب للتاكل. 3-ميثيل-2-سيكلوهيكسينوني القابلة للاشتعال والسمية الحاده.

3. استخراج العمل المتابعة وتنقيه

  1. أضافه حمض الخليك (1.5 mL ، ca. 5 equiv) إلى الانتهاء من رد الفعل المقارن بالاضافه إلى تحلل الأثير silyl enol الوسيطة في المنتج كيتون. رصد التقدم في التحلل المائي في الفترات الزمنيه 15 دقيقه بواسطة تحليل TLC باستخدام الشروط من الخطوة 2.2.
    تحذير: حمض الخليك قابل للاشتعال والتاكل.
    1. في حاله ما زال الأثير enol silyl بعد 1 ح ، أضافه فلوريد تيترا بوتيل أمونيا (tbaf ؛ محلول 1 م في thf ، 0.5-1.0 equiv في وقت واحد) لتسهيل التحلل المائي الكامل كما يتضح من TLC.
  2. أضافه 1 M HCl (15 مل) إلى قارورة رد فعل ، وتخلط جيدا ، ومن ثم نقل محتويات رد الفعل إلى قمع فصل 250 mL. شطف القارورة مع Et2o (20 مل) و H2o (15 مل) ، وأضافه اليشطف إلى القمع المنفصل. هز محتويات القمع برفق ، والتنفيس بين كل خلط ، والسماح للطبقات للفصل. استنزاف الطبقة المائية السفلي في قارورة 125 mL Erlenmeyer ، ومن ثم استنزاف الطبقة العضوية في قارورة منفصلة 250 mL Erlenmeyer.
  3. أعد الطبقة المائية إلى القمع المنفصل واستخرج مع أربعه أجزاء مستقله من Et2O (4 × 30 مل) ، مضيفا كل استخراج عضوي إلى قارورة ايرلينماير التي تحتوي علي العضوية.
  4. أضيفي المستخلصات العضوية المجمعة إلى القمع المنفصل واغسليها بالتتابع مع المياه المشبعة المائية ناهكو3 (25 مل) ، ثم المشبعة المائية كلوريد الصوديوم (25 مل). استنزاف كل غسل مائي في قارورة Erlenmeyer التي تحتوي علي مائي ، واستنزاف الطبقة العضوية النهائية في قارورة جافه 250 mL Erlenmeyer.
  5. جفف الطبقة العضوية فوق MgSO4 وفلتر الفراغ في قارورة القاع المستديرة 250 مل باستخدام قمع buchner الزجاجي. شطف المواد الصلبة علي فريت مع جزء صغير من اضافيه Et2O.
  6. تركيز الترشيح تحت ضغط منخفض باستخدام المبخر الدوارة. وضع القارورة مع بقايا المتبقية تحت فراغ عاليه (ca. 75-200 mtorr) لمده لا تقل عن 10 دقيقه. تحليل عينه من بقايا الخام بواسطة 1H nmr باستخدام cdcl3.
  7. تنقيه النفط الخام عن طريق اللوني فلاش الألى باستخدام هلام السيليكا (سيو2) مرحله ثابته مع عينه جافه محمله و الوت مع خلات ايثيل في هيكانيس.
    1. الجافة تحميل العينة عن طريق حل النفط الخام في كميه الحد الأدنى من Et2O ، ومن ثم نقل هذا الحل إلى معبا سيو2 خرطوشه (25 غرام). تطبيق ضغط منخفض إلى الجزء السفلي من العمود التحميل ل ca. 5 دقيقه لأزاله المذيبات الزائدة.
    2. Elute العينة باستخدام معبا SiO2 العمود (100 g) مع التدرج من خلات ايثيل في هيكانيس (5 ٪ → 25 ٪) ، وجمع النفايات السائلة العمود في أنابيب الاختبار.
    3. نقاء الجزء المقايسة باستخدام تحليل TLC (الشروط في الخطوة 2.2). يمزج ويشطف جميع الكسور التي تحتوي علي الكيتون الرباعي المطلوب في قارورة سفليه مستديرة.
  8. تركيز الحل تحت ضغط منخفض علي المبخر الدوارة وأزاله متطاير النهائي تحت فراغ عاليه لمده 30 دقيقه علي الأقل. الحصول علي كتله نهائيه من قارورة وتحليل عينه من المنتج المنقي من قبل 1H nmr باستخدام cdcl3.
    تحذير: هيكانيس وخلات ايثيل قابله للاشتعال. سيو2 مسحوق هو مهيج الجهاز التنفسي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وكان المنتج المضافة الملحق ايثيل 4-(1-ميثيل-3-أوكسوسيكلوهيكسيل) butanoate (21) معزولة كزيت واضح ، عديم اللون (1.0372 g ، 4.583 ملليمول ، 92 ٪ الغلة) باستخدام هذا البروتوكول وعاء واحد فعاله. 1 يتم عرض H و 13C nmr أطياف في الشكل 2 والشكل 3 لتاكيد الهيكل والنقاء. من ملاحظه محدده في تحليل الطيف H 1هو وجود اثنين من البروتونات AB الرباعية في δ 2.15 جزء في المليون ، مما يدل علي ان ثنائي النجم المائي C2 هيدروجنز تدور الزوجين. وتمثل المفردات ثلاثية البروتونات في δ 0.94 جزء في المليون من مجموعه ميثيل الرباعية C1.

ايثيل 4-(1-ميثيل-3-أوكسوسيكلوهيكسيل) butanoate (21). Rf = 0.21 (4:1 هيكانيس/ايثيل خلات); 1 H NMR (400 MHz ، CDCl3): δ 4.13 (q ، J = 7.1 هرتز ، 2h), 2.32 − 2.23 (م, 4h), 2.15 (Abq, δδab = 0.06, jab = 13.5 hz, 2h), 1.87 (الخماسية, 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 هرتز ، 3h) ، 0.94 (s ، 3h). 13 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 سم-1؛ HRMS (DART +) m/z: [m + h] + calcd ل C13H23O3 227.1642 ، وجدت 227.1640.

تم اعداد مجموعه من المنتجات بالاضافه إلى كيتون دوري مع مراكز β-رباعيه في جيده لغله ممتازة باستخدام هذا البروتوكول واحد وعاء بسيطه وفعاله (الشكل 4)14. تم تحليل جميع منتجات رد الفعل من قبل 1H و 13C nmr ، فضلا عن الطيف الكتلي العالي الاستبانة (hrms) ، ووجدت ان تكون عاليه النقاء. بالاضافه إلى ادراج استر (21) ، والنيتروجين (22، 24) ، وهاليد (23، 27) وظيفة ، وهذا البروتوكول رد فعل أثاث المنتجات مع مختلف احجام الحلقة (29-31) وارتفاع مستويات الفراغية ((±)-32-(±)-35) عند استخدام مراوان α ، β-غير المشبعة كيتون ((±)-17-(±)-20). يتم تحديد نسب دياسترامير من خلال التكامل الروتيني لقمم مختاره في المنتج 1H الطيف مع دياستيريومير الرئيسية التي تظهر14. ومن الواضح من هذه الامثله ان المسار المفضل ينطوي علي تسليم الجزء العضوي إلى الوجه الكين المعاكس للمجموعات غير H في γ-و δ-الموقف من كيتون α ، β غير المشبعة.

تشكيل monoorganozinc علي هذا المقياس عموما يتطلب التدفئة في 80 درجه مئوية ل 2.5-3 h وغله عديم اللون إلى تعليق اصفر شاحب مع غبار الزنك المتبقية. GC التحليل يوفر طريقه مثاليه للكشف عن الكواشف organobromide خلال هذه الخطوة بسبب التصور التحدي من قبل التحليل TLC. يتم رصد التقدم من الاضافه المقارن (الخطوة 2.2) والتحلل المائي الأثير enol (الخطوة 3.1) عن طريق تحليل TLC. كيتون غير المشبعة 13 (Rf = 0.15 ، 4:1 هيكانيس ايثيل خلات) هو الاشعه فوق البنفسجية النشطة والبقع ، في حين ان الأثير silyl enol المتوسطة (rf = 0.61) والمنتج كيتون 21 (rf = 0.21) وصمه عار فقط. ويشار عموما التحلل غير مكتملة من الأثير enol بوجود قميص في δ 4.64 في الطيف 1ح nmr (الخطوة 3.6). اللوني فلاش القياسية كافيه لتنقيه المنتجات أضافه المرافق17.

ويتم الحصول علي الغلة المثلي للمنتجات المضافة المترافقة عند استخدام معادله الكاشف المعمول بها في monoorganozinc (2.0) ، ومحفز النحاس (20 جزئا في المائة) ، ومعلمات حمض لويس (2.4). ولوحظ انخفاض الغلة 72 ٪ من 21 مع تناقص في المكعب · DMS إلى 10 مول٪ (الجدول 1، إدخالات 1-3). وادي الحد من بروميد monoorganozinc (36) أو معادل tmscl إلى 1.2 أيضا إلى انخفاض متواضع في إنتاج 21 (القيدين 4 و 5). بشكل خاص, التقارن لا يباشر أضافه دون [كبر] · DMS أو TMSCl (الإدخالين 3 و 6).

Figure 1
الشكل 1 المخطط العام لبروتوكول الاضافه لوعاء واحد. نظره عامه علي رد فعل مع ركائز تمثيليه. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2 1 [ه] [نمستر] من 21. الطيف الذي تم الحصول عليه في CDCl3 في 400 ميغاهيرتز. الرجاء النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3 13 C {1H} nmr من 21. 1 H-الطيف التي تم الحصول عليها في CDCl3 في 101 ميغاهيرتز. الرجاء النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4 تمثيليه رد فعل نطاق ل ال [ان-بوت] تقارن أضافه من [مونوارغزقووزد] [مورجوزجس]. الغلة تشير إلى المنتجات النقية التحليلية المعزولة التي أجريت علي 1.00 ملليمول مقياس من كيتون غير المشبعة. تم عزل المنتج 21 علي مقياس 5.00 ملليمول من كيتون غير المشبعة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Equation
إدخالa 36 (equiv) CuBr • DMS (mol%) TMSCl (equiv) العائد 21 (في المائة) (ب )
1 2 20 2.4 90
2 2 10 2.4 72
3 2 0 2.4 0ج
4 1.2 20 2.4 72جيم
5 2 20 1.2 73جيم
6 2 20 0 0
7 2 20 2.4 0 (74) (د )
1.00 ملليمول 13 وفقا للبروتوكول القياسي. ) الغلات المعزولة. c تحويل غير مكتملة من 13. d العائد في قوسين من 37، التي تم الحصول عليها من ناهكو3 Workup التي أغفلت acoh وحمض الهيدروكلوريك.

الجدول 1 الأمثل المعلمة لأضافه المترافق وعاء واحد. دراسة استقصائية لمعادله الكاشف ونتيجة رده الفعل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وقد وضعت الطريقة المفصلة هنا لتسخير خفيفه الوظيفية الكواشف monoorganozinc في رد فعل بالاضافه بسيطه وفعاله لتوليف β-رباعيه كيتون14. ولوحظت عوائد ممتازة وتحسنت بشكل ملحوظ كفاءه محفز من خلال استخدام DMA المذيبات القطبية ، بالمناسبة مع TMSCl. يتم مساعده تشكيل Monoorganozinc من قبل DMA ، وتسهيل الادراج الزنك المباشر في برومودات الكيل المتاحة بسهوله لخلق نطاق واسع من الكواشف الوظيفية16.

تشكيل بروميد monoorganozinc هو الخطوة الأكثر اهميه في هذا البروتوكول. لقد حصلنا علي النجاح متواضعة لممتازة لردود الفعل المترافقة أضافه عندما التحويل إلى كاشف organozinc هو كمي ، نظرا للمعادلة المناسبة من الحفاز و TMSCl. Organobromides مع زيادة استبدال بالقرب من السندات C-Br الخضوع لإدخال الزنك بمعدل متناقص مقارنه بالإطار الزمني النموذجي 3 ح ، بما في ذلك الركيزة 11 (28 h) والركيزة 12 (80 h). ومع ذلك, استقرت البنزيل organozinc الكواشف من 9 و 10 تتشكل بمعدل زيادة (ca. 1 ح) في 21-40 درجه مئوية. المطابقة الوظيفية الكواشف cuprate أداء جيدا في تفاعلات أضافه المقارن (24، 25، 26، و 27، الشكل 4) علي الرغم من هذا الفرق في درجه الحرارة.

عند الاضافه الناجحة للمتقارن ، يتم تحلل enol الأثير السيريل المتوسط مع الحمض لتحمل المنتج الكيتون النهائي. وكان حمض الخليك الأمثل حمض Brøsted للذوبان العضوية لتسهيل هذه الخطوة التحلل معتدل بالمقارنة مع HCl مائي. ويمكن المشقوقة Silyl enol التي هي المتمردين علي التحلل بسهوله إلى المنتجات كيتون مع TBAF. ومن الجدير بالاهميه انه يمكن عزل ال37 المتوسطة المفيدة الصناعية18 silyl enol في 74 ٪ العائد باستخدام هذا البروتوكول وعاء واحد عن طريق استبدال العمل الحمضي مع ناهكو3 (الجدول 1، الدخول 7).

يمكن ان يؤدي التكبير الصعبة من تحويل غير مكتملة من كيتون غير المشبعة ، وذلك بسبب القيم Rfمماثله من الركيزة والمنتج كيتون. التقلب المتواضع لغالبيه الغير المشبعة المستخدمة في هذه الدراسة تمكين ازالتها من خلال التعرض لفترات طويلة (> 1 ح) إلى فراغ عاليه.

النطاق الواسع لل organobromides وغير المشبعة كيتون لهذا البروتوكول وعاء واحد غله مجموعه من الدالة β-رباعيه كيتون14. وتقتصر هذه الطريقة حاليا علي كيتون غير المشبعة دوري ، كما اننا لم تستكشف ركائز الاسليك. وقد تولدت كيتون رباعيه من حلقات غير المشبعة خمسه وسبعه العضو ، وان كان في الغلة متواضعة8 يفترض بسبب الاختلافات في التداخل من النظام مترافق. الاضافه المترافق أيضا لا يمضي مع عده استقرت (علي سبيل المثال ، allyl ، enolate ، هومونوليت) والمرهونة بشكل هرمي (علي سبيل المثال ، نيوبنتيل ، o-aryl) monoorganozinc الكواشف14. ونحن نحقق حاليا في التفاعل من الكواشف monoorganozinc فيما يتعلق حمض لويس والمضافات قاعده لويس ، في محاولة لتحسين كفاءه التفاعل ودمج نطاقا أكثر اهميه من organobromides وغير المشبعة كيتون. يتم الحفاظ علي عوائد ممتازة والانتقائية مع تحسن ملحوظ في كفاءه المحفز عند استخدام الكواشف monoorganozinc التي تم تصفيتها من المواد الصلبة الزنك بعد الادراج14. وعلاوة علي ذلك ، النحاس المختلفة (I) والنحاس (II) الأملاح تسهيل الإضافات المترافقة فعاله عند اقترانها مع الكواشف monoorganozinc المصفاة.

وباختصار ، لقد وصفنا بروتوكولا واحدا كفاءه لأضافه الملحق من الكواشف monoorganozinc الوظيفية في اعداد الدالة الرباعية التوائم. ويشمل هذا البروتوكول طريقه ملائمة لاستكشاف جدوى مختلف التركيبات الكربوكسيل وغير المشبعة (الشكل 1) نحو هذه المنتجات القيمة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgments

ويشكر المؤلفون الجمعية الكيميائية الامريكيه (ACS) صندوق أبحاث النفط الجامعية الجديدة برنامج المحقق (جائزه 58488-UNI1) ، ACS وشركه فايزر (الدعم SURF إلى T.J.F.) ، جامعه باكنل (الزمالات البحثية إلى T.J.F.) ، وقسم من الكيمياء (الزمالة البحثية إلى K.M.T.) لدعم سخي من هذا العمل. الدكتور بيتر م. فينديس وبراين بريزنسكي معترف بهم للحصول علي المساعدة التجريبية والاجهزه.

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

الكيمياء ، الإصدار 147 ، كاشف organozinc ، النحاس ، الاضافه المترافقة ، المركز الرباعي ، الحفز ، الفلزي ، المجسم الاختياري
التوليف الفعال لجميع المراكز الرباعية الكربون عن طريق أضافه المقارن من الدوال الوظيفية Monoorganozinc برومودس
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