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Chemistry

Synthèse efficace des centres quaternaires tout-carbone via l’addition conjuguée de bromures Monoorganozinc fonctionnalisées

Published: May 26, 2019 doi: 10.3791/59775

Summary

Un protocole simple et pratique pour l’addition efficace conjuguée de bromures de monoorganozinc fonctionnalisées aux carbonyles α, β-insaturés cycliques pour fournir des centres quaternaires tout carbone a été développé.

Abstract

L’addition conjuguée de réactifs organométalliques aux carbonyles α, β-insaturés représente une méthode importante pour générer des liaisons C – C dans la préparation de centres quaternaires tout carbone. Bien que les ajouts conjugués de réactifs organométalliques soient généralement effectués en utilisant des réactifs organolithiens ou Grignard hautement réactifs, les réactifs type organozincites ont attiré l’attention pour leur chimiosélectivité améliorée et leur réactivité légère. Malgré de nombreuses avancées récentes avec des réactifs diorganozinc et mixtes diorganozinc plus réactifs, la génération de centres quaternaires entièrement carbonés par l’addition conjuguée de réactifs de monoorganozinc fonctionnalisés reste un défi. Ce protocole détaille une préparation «one-pot» commode et légère et une addition conjuguée de cuivre de bromures de monoorganozinc fonctionnalisées aux carbonyles α, β-insaturés cycliques pour offrir une large gamme de centres quaternaires tout-carbone en général excellent rendement et diastéréosélectivité. La clé du développement de cette technologie est l’utilisation de DMA comme solvant de réaction avec TMSCl comme acide de Lewis. Les avantages notables de cette méthodologie comprennent la simplicité opérationnelle de la préparation de réactifs type organozincites offerte par l’utilisation du DMA comme solvant, ainsi qu’une addition efficace conjuguée par divers sels de Cu (I) et de Cu (II). En outre, un éther silylés énolique intermédiaire peut être isolé en utilisant une procédure de mise à jour modifiée. La portée du substrat est limitée aux cétones non saturées cycliques, et l’addition conjuguée est entravée par des réactifs stabilisés (p. ex., allyle, énolate, homoénolate) et par des substances stériquement grevées (p. ex., néopentyl, o-aryl) monoorganozinc. Les ajouts conjugués aux cycles à cinq et à sept chaînons étaient efficaces, quoique dans des rendements inférieurs par rapport aux substrats à six chaînons.

Introduction

La formation de liaisons carbone-carbone est sans doute la transformation la plus importante et la plus puissante de la chimie organique. L’addition conjuguée de réactifs organométalliques aux carbonyles α, β-insaturés comprend l’une des méthodes les plus polyvalentes pour la construction des liaisons C-C, en particulier dans la génération difficile de centres quaternaires tout carbone1, 2. Malgré l’importance centrale de l’addition conjuguée de réactifs organométalliques à la formation de centres quaternaires, peu de méthodologies abordent le défi de l’incorporation de groupes fonctionnels sensibles dans ces réactions. En effet, dans la majorité de ces transformations, les réactifs organolithium, Grignard ou diorganozinc hautement réactifs sont les nucléophiles de choix. Ces organométallics réactifs, cependant, sont incompatibles avec de nombreux groupes fonctionnels sensibles, limitant ainsi la complexité du réactif α, β-insaturé carbonyle et ORGANOMETALLIQUE, nécessitant souvent l’utilisation de groupes de protection ou stratégies alternatives dans la synthèse à plusieurs étapes.

Les réactifs de monoorganozinc sont une classe attrayante de réactifs organométalliques qui ont recueilli une attention répandue pour leur réactivité douce et la compatibilité améliorée du groupe fonctionnel3,4,5, 6. en dépit de leur tolérance de groupe fonctionnel exceptionnelle et de leur préparation triviale à partir d’organohalides, il existe peu d’exemples de réactifs monoorganochlorés dans l’addition conjuguée aux carbonyles β, β-disubstitués α, β-insaturés pour générer centres quaternaires7,8,9. En outre, ces transformations requièrent généralement des quantités stoechiométriques de réactifs de cyanocuprate toxiques avec un rapport démontrant un chiffre d’affaires minimal de catalyseur10,11,12, 13. l’objectif de notre étude est d’établir une méthode catalytique simple et pratique pour l’addition conjuguée de réactifs de monoorganozinc fonctionnalisés aux carbonyles α, β-insaturés pour générer des centres quaternaires tout carbone. Vers cette fin, nous avons développé un protocole utilisant n,n-diméthylacétamide (DMA) comme solvant avec le chlorotriméthylsilane (tmscl) comme acide de Lewis qui permet un «one-pot» catalysé par le cuivre (20 mol%) addition conjuguée de réactifs de monoorganozinc fonctionnalisés aux carbonyles α, β-insaturés pour générer un large éventail de centres quaternaires tout carbone dans un rendement élevé14.

L’utilisation de DMA comme solvant présente plusieurs avantages notables par rapport aux méthodes rapportées dans la littérature. La DMA améliore l’efficacité de l’insertion du zinc dans les organohalides, ce qui élimine l’exigence d’additifs coûteux et hygroscopiques tels que le LiCl employé dans les systèmes de solvants éthéés15. Cela élargit également la portée de l’insertion directe de zinc de l’organoiodides sensibles, souvent commercialement indisponibles, à des organobromides plus stables et largement accessibles16. Le protocole décrit ici génère des réactifs d’alkyles monoorganozinc (2) provenant de divers organobromides, qui sont utilisés in situ dans la formation d’un complexe cuprate réactif qui engage des cétones α, β-insaturées cycliques dans une réaction d’addition conjuguée ( Figure 1). La DMA permet également à la réaction de procéder à des sources de cuivre moins chères et plus toxiques comme le CuBr · DMS, éliminant les déchets toxiques stoechiométriques générés par le CuCN utilisés dans d’autres rapports10,11,12,13. Nos conditions de réaction standard permettent d’accéder à une vaste gamme de cétones β-quaternaires (5) avec des accepteurs conjugués à cinq, six et sept chaînons obtenus par hydrolyse d’un éther intermédiaire de silylés énol (4). L’éther de silylés énolique intermédiaire a été observé comme modérément stable et pourrait être isolé dans un excellent rendement en utilisant une procédure de mise en place modifiée.

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Protocol

ATTENTION: consulter les fiches de données de sécurité (FDS) avant l’utilisation des produits chimiques dans cette procédure. Utiliser un équipement de protection individuelle approprié (EPI), y compris des lunettes de sécurité, une blouse de laboratoire et des gants en nitrile ou en butyle, car un grand nombre de réactifs et de solvants sont corrosifs, toxiques ou inflammables. Effectuer toutes les réactions dans une hotte. Il est nécessaire de sécher à la flamme de la verrerie et d’utiliser une atmosphère inerte (azote ou argon) pour ce protocole. Les liquides utilisés dans les deux premières étapes du protocole sont transférés par seringue.

1. formation de bromure de monoorganozinc fonctionnalisé16

  1. Ajouter de la poussière de zinc (0,8173 g, 12,50 mmol, 2,5 équiv), DMA (6,0 mL) et I2 (126,9 mg, 0,500 mmol, 0,10 équiv) à un flacon de réaction Schlenk de 50 ml, séché à la flamme, contenant une barre d’agitation sous l’argon. Remuer la suspension à température ambiante jusqu’à ce que la couleur brunâtre-Orange se dissite complètement à une suspension grise.
    ATTENTION: le DMA est inflammable, extrêmement toxique, et un irritant doux.
  2. Ajouter le 4-bromobutyrate d’éthyle (6; 1,43 mL, 10,0 mmol, 2,0 équiv) à la suspension grise. Immerger le flacon dans un bain d’huile à 80 ° c avec un brassage vigoureux jusqu’à ce que la consommation de l’organobromide soit observée par chromatographie en phase gazeuse (GC).
    ATTENTION: le 4-bromobutyrate d’éthyle est inflammable et un irritant doux.
    1. Plonger brièvement un récipient en verre jetable pasteur dans le mélange réactionnel, retirer du flacon et rincer l’aliquote avec env. 0,5 mL d’éther diéthylique (et2O) dans un flacon de 2 ml contenant env. 0,5 ml de NH4CL saturé. Secouez vigoureusement le flacon et analyser la couche organique par GC.
      NOTE: la progression de la réaction est déterminée en comparant la disparition du pic organobromide à l’apparition du réactif organozingué protoné, qui a généralement un temps de rétention plus court.
      ATTENTION: et2O est inflammable et extrêmement toxique.
  3. Refroidir le réactif monoorganozinc à la température ambiante. Le reste de ce protocole d’addition conjugué peut être suspendu à ce stade pendant plusieurs heures à la nuit sous atmosphère inerte avec un impact minime sur le rendement du produit conjugué d’addition.

2. conjugué de bromure de monoorganozinc addition aux cétones α, β-insaturées

  1. Refroidir la suspension type organozincites dans une baignoire Ice/H2O pour env. 5 min, puis ajouter CuBr · DMS (205,6 mg, 1,000 mmol, 0,20 équiv) et DMA supplémentaire (10,5 mL, 0,30 M dans l’ensemble en ce qui concerne la cétone insaturée), et remuer la réaction pour env. 10 min.
  2. Ajouter TMSCl (1,52 mL, 12,0 mmol, 2,4 équiv) à la suspension refroidie, suivie de la 3-méthyl-2-cyclohexénone (13; 567 μL, 5,00 mmol, 1,0 équiv). Retirer le bain de refroidissement après env. 30 min et surveiller la réaction jusqu’à ce que la cétone a, b-insaturée soit consommée par l’analyse TLC, ou jusqu’à 24 h.
    NOTE: l’analyse de TLC est réalisée avec des plaques de verre revêtues de silice et développée avec 4:1 hexanes – acétate d’éthyle. Valeurs de Rf : cétone insaturée 13 = 0,15; silylés énol éther 37 = 0,61; produit cétone 21 = 0,21. La visualisation est obtenue par extinction UV à 254 nm, suivie de la coloration p-Anisaldéhyde.
    ATTENTION: le TMSCl est inflammable, extrêmement toxique, irritant pour la peau et corrosif. la 3-méthyl-2-cyclohexénone est inflammable et toxique aiguë.

3. travaux d’extraction et purification

  1. Ajouter l’acide acétique (1,5 ml, env. 5 équiv) à la réaction d’addition conjuguée pour hydrolyser l’éther de silylés énol intermédiaire dans le produit cétone. Surveiller la progression de l’hydrolyse en environ 15 min d’intervalle par l’analyse TLC en utilisant les conditions de l’étape 2,2.
    ATTENTION: l’acide acétique est inflammable et corrosif.
    1. Dans le cas où l’éther de silylés énolique reste après 1 h, ajouter le fluorure de tétrabutylammonium (TBAF; 1 M de solution dans le THF, 0,5 – 1,0 équiv à la fois) pour faciliter l’hydrolyse complète comme évidente par TLC.
  2. Ajouter 1 M de HCl (15 mL) dans le flacon de réaction, bien mélanger, puis transférer le contenu de la réaction dans un entonnoir séparatoire de 250 mL. Rincer le flacon avec et2o (20 ml) et H2o (15 ml), en ajoutant les rinçages à l’entonnoir séparatoire. Secouez doucement le contenu de l’entonnoir, éventant entre chaque mélange, et laissez les couches se séparer. Égoutter la couche aqueuse inférieure dans une fiole d’erlenmeyer de 125 mL, puis égoutter la couche organique dans une fiole d’erlenmeyer distincte de 250 mL.
  3. Retourner la couche aqueuse dans l’entonnoir séparatoire et extraire avec quatre portions distinctes de et2O (4 x 30 ml), en ajoutant chaque extraction organique à la fiole d’erlenmeyer contenant de l’organique.
  4. Ajouter les extractions organiques combinées à l’entonnoir séparatoire et laver séquentiellement avec du NaHCO3 (25 ml) saturé en solution aqueuse, puis du NaCl aqueux saturé (25 ml). Égoutter chaque lavage aqueux dans la fiole d’erlenmeyer contenant de l’aqueux et égoutter la couche organique finale dans une fiole d’erlenmeyer sèche de 250 mL.
  5. Sécher la couche organique sur le MgSO4 et le filtre sous vide dans un flacon de 250 ml à fond rond à l’aide d’un entonnoir de Buchner frittée en verre. Rincer les solides sur le frit avec une petite portion de et2O supplémentaires.
  6. Concentrer le filtrat sous pression réduite à l’aide d’un évaporateur rotatif. Placer le flacon avec les résidus restants sous vide élevé (env. 75 – 200 mTorr) pendant au moins 10 min. analyser un échantillon du résidu brut par RMN du 1H en utilisant CdCl3.
  7. Purifier le pétrole brut par chromatographie éclair automatisée à l’aide d’un gel de silice (SiO2) phase stationnaire avec un échantillon à charge sèche et éluer avec de l’acétate d’éthyle dans les hexanes.
    1. Charger à sec l’échantillon en dissolvant le pétrole brut dans une quantité minimale de et2O, puis transférer cette solution à une cartouche SIO2 préemballée (25 g). Appliquez une pression réduite au bas de la colonne de chargement pendant environ 5 min pour éliminer l’excès de solvant.
    2. Éluer l’échantillon à l’aide d’une colonne SiO2 préemballée (100 g) avec un gradient d’acétate d’éthyle dans les hexanes (5% → 25%), en collectant l’effluent des colonnes dans les éprouvettes.
    3. Pureté de la fraction de dosage à l’aide de l’analyse TLC (conditions à l’étape 2,2). Combiner et rincer toutes les fractions contenant la cétone quaternaire désirée dans un flacon de fond rond taré.
  8. Concentrer la solution sous pression réduite sur un évaporateur rotatif et retirer les substances volatiles finales sous vide élevé pendant au moins 30 min. obtenir une masse finale du flacon et analyser un échantillon du produit purifié par RMN du 1H en utilisant CdCl3.
    ATTENTION: les hexanes et l’acétate d’éthyle sont inflammables. La poudre SiO2 est un irritant respiratoire.

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Representative Results

Le produit conjugué d’addition d’éthyle 4-(1-méthyl-3-oxocyclohexyl) butanoate (21) a été isolé comme une huile claire et incolore (1,0372 g, 4,583 mmol, 92% de rendement) à l’aide de ce protocole efficace à un pot. le premier Les spectres RMN H et 13C sont présentés dans la figure 2 et la figure 3 pour confirmer la structure et la pureté. De la note spécifique dans l’analyse du spectre 1H est la présence d’un quartet de deux protons AB à δ 2,15 ppm, ce qui indique que les hydrogènes C2 diastereotopes spin couple. Un sinlet à trois protons à δ 0,94 ppm représente le groupe méthyle du Quaternaire C1.

Éthyle 4-(1-méthyl-3-oxocyclohexyl) butanoate (21). Rf = 0,21 (4:1 hexanes/acétate d’éthyle); le premier H RMN (400 MHz, CDCl3): δ 4,13 (q, j = 7,1 Hz, 2H), 2.2 − 2,23 (m, 4H), 2,15 (ABQ, δδAB = 0,06, jAB = 13,5 Hz, 2h), 1,87 (quintette, 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). le 13 C {1H} rmn (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]+ montant annuel calculé pour C13H23O3 227,1642, trouvé 227,1640.

Une collection de produits d’addition de cétone cyclique avec des centres β-quaternaires a été préparée en bon à d’excellents rendements en utilisant ce protocole simple et efficace à un pot (figure 4)14. Tous les produits de réaction ont été analysés par RMN de 1H et 13C, ainsi que par spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS), et ont été trouvés d’une grande pureté. En plus de l’incorporation de la fonctionnalité ester (21), azote (22, 24) et halogénure (23, 27), ce protocole de réaction fournit des produits avec différentes tailles de bagues (29-31) et des les niveaux de stéréosélectivité ((±)-32-(±)-35) lors de l’utilisation de cétones α, β-insaturées chirales ((±)-17-(±)-20). Les ratios diastééomères sont déterminés par l’intégration systématique de pics sélectionnés dans le spectre du produit 1H avec le diastééomère majeur montré14. Il ressort de ces exemples que la voie favorisée implique la transmission du fragment organique au visage alcène opposé aux groupes non-H à la position γ-et δ-de la cétone α, β-insaturée.

La formation de monoorganozinc sur cette échelle nécessite généralement un chauffage à 80 ° c pendant 2,5-3 h et donne une suspension incolore à jaune pâle avec de la poussière de zinc restante. L’analyse GC fournit une méthode idéale pour la détection des réactifs organobromides au cours de cette étape en raison de leur visualisation difficile par l’analyse TLC. La progression de l’addition conjuguée (étape 2,2) et de l’hydrolyse de l’éther énolique (étape 3,1) est contrôlée par une analyse TLC. La cétone non saturée 13 (rf = 0,15, 4:1 hexanes-acétate d’éthyle) est active aux UV et les taches, alors que l’éther intermédiaire de silylés énol (rf = 0,61) et le produit cétone 21 (rf = 0,21) tache seulement. L’hydrolyse incomplète de l’éther énolique est généralement indiquée par la présence d’un singulet à δ 4,64 dans le spectre RMN du 1H (étape 3,6). La chromatographie flash standard est adéquate pour la purification des produits d’addition conjugués17.

Les rendements optimaux des produits d’addition conjugués sont obtenus lors de l’utilisation de l’équivalence de réactif établie pour les paramètres du monoorganozinc (2,0), du catalyseur de cuivre (20 mol%) et de l’acide Lewis (2,4). Un rendement diminué de 72% de 21 a été observé avec une diminution de la CuBr · DMS à 10 mol% (tableau 1, entrées 1-3). La réduction du bromure de monoorganozinc (36) ou de l’équivalence tmscl à 1,2 a également entraîné une légère diminution de la production de 21 (rubriques 4 et 5). En particulier, l’addition conjuguée ne procède pas sans CuBr · DMS ou TMSCl (entrées 3 et 6).

Figure 1
La figure 1. Schéma général pour un protocole d’addition conjuguée à un pot. Vue d’ensemble des réactions avec substrats représentatifs. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
La figure 2. le premier H RMN du 21. Spectre obtenu en CDCl3 à 400 MHz. s’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
La figure 3. le 13 C {1H} RMN du 21. le premier H-spectre découplé obtenu en CDCl3 à 101 MHz. veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
La figure 4. Réaction représentative pour l’addition conjuguée d’un seul pot de monoorganozincs fonctionnalisés. Les rendements indiquent des produits isolés analytiquement purs menés sur une échelle de 1,00 mmol de cétone insaturée. Le produit 21 a été isolé sur une échelle de 5,00 mmol de cétone insaturée. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Equation
entréea 36 (équiv) CuBr • DMS (mol%) TMSCl (équiv) rendement 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 selon le protocole standard. b rendements isolés. c conversion incomplète de 13. d rendement entre parenthèses de 37, obtenu à partir d’un bilan NaHCO3 qui a omis AcOH et HCl.

Tableau 1. Optimisation des paramètres de l’addition d’un seul pot conjugué. Une étude de l’équivalence des réactifs et des résultats de réaction.

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Discussion

La méthode décrite ci-après a été développée pour exploiter des réactifs monoorganozinc légers fonctionnalisés dans une réaction d’addition conjuguée simple et efficace pour la synthèse des cétones β-quaternaires14. D’excellents rendements et une amélioration significative de l’efficacité du catalyseur ont été observés grâce à l’utilisation du DMA à solvant polaire et aprotique avec TMSCl. la formation de Monoorganozinc est facilitée par le DMA, facilitant l’insertion directe du zinc dans les bromures d’alkyl facilement disponibles pour créer une large gamme de réactifs fonctionnalisés16.

La formation de bromure de monoorganozinc est l’étape la plus importante dans ce protocole. Nous avons obtenu un succès modeste à excellent pour les réactions d’addition conjuguées lorsque la conversion au réactif type organozincites est quantitative, compte tenu de l’équivalence appropriée du catalyseur et du TMSCl. Organobromides avec une substitution accrue près de la liaison C-BR subir une insertion de zinc à un taux diminué par rapport à la période typique de 3 h, y compris le substrat 11 (28 h) et le substrat 12 (80 h). Cependant, les réactifs type organozincites benzyle stabilisés de 9 et 10 sont formés à un taux accru (env. 1 h) à 21-40 ° c. Les réactifs de cuprate fonctionnalisés correspondants fonctionnent bien dans les réactions d’addition conjuguées (24, 25, 26et 27, figure 4) Malgré cette différence de température.

Après addition réussie de conjugué, l’intermédiaire d’éther d’énol de silylés est hydrolysé avec l’acide pour se permettre le produit final de cétone. L’acide acétique a été l’acide Brønsted optimal organique soluble pour faciliter cette étape d’hydrolyse douce par rapport au HCl aqueux. les éthers de silyl énol qui sont récalcitrants à l’hydrolyse peuvent être facilement clivés aux produits de cétone avec le TBAF. Il est notamment possible d’isoler le 37 de18 silylés énol intermédiaire de façon synthétique dans le rendement de 74% en utilisant ce protocole à un pot en substituant le produit acide à NaHCO3 (tableau 1, entrée 7).

Des purifications difficiles peuvent résulter d’une conversion incomplète de la cétone insaturée, en raison des valeurs de Rfsimilaires du substrat et du produit cétone. La faible volatilité de la majorité des cétones insaturées utilisées dans cette étude permet leur élimination par une exposition prolongée (> 1 h) à un vide élevé.

La vaste gamme d’organobromides et de cétones insaturées pour ce protocole à un pot donne un tableau de cétones β-quaternaires fonctionnalisées14. Cette méthode est actuellement limitée aux cétones non saturées cycliques, car nous n’avons pas exploré les substrats acycliques. Des cétones quaternaires ont été générées à partir d’anneaux insaturés à cinq et à sept chaînons, quoique dans un rendement modeste8 vraisemblablement en raison de différences dans le chevauchement du système conjugué. L’addition conjuguée ne procède pas non plus à plusieurs réactifs stabilisés (p. ex., allyle, énolate, homoénolate) et stérilement (p. ex., néopentyl, o-aryle), composés de monoorganozinc14. Nous étudions actuellement la réactivité des réactifs de monoorganozinc en ce qui concerne l’acide de Lewis et les additifs de base de Lewis, dans le but d’améliorer l’efficacité de la réaction et d’incorporer une portée plus significative des organobromides et des cétones insaturés. D’excellents rendements et sélectivités sont maintenus avec une amélioration marquée de l’efficacité du catalyseur lors de l’utilisation de réactifs monoorganozinc qui ont été filtrés à partir de solides de zinc après insertion14. En outre, divers sels de Cu (I) et de Cu (II) facilitent les ajouts conjugués efficaces lorsqu’ils sont couplés à des réactifs monoorganozinc filtrés.

En résumé, nous avons décrit un protocole efficace d’un pot pour l’addition conjuguée de réactifs de monoorganozinc fonctionnalisés dans la préparation de cétones β-quaternaires fonctionnalisées. Ce protocole comprend une méthode pratique pour explorer la faisabilité de diverses combinaisons d’organobromide et de carbonyle insaturés (figure 1) vers ces produits de valeur.

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Disclosures

Les auteurs n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

Acknowledgments

Les auteurs remercient le programme de nouveaux chercheurs de premier cycle du Fonds de recherche sur le pétrole de la société américaine de chimie (ACS) (prix no 58488-UNI1), l’ACS et Pfizer (appui de SURF à T.J.F.), l’Université de Bucknell (bourses de recherche à T.J.F.), et le ministère de la chimie (Bourse de recherche à K.M.T.) pour le soutien généreux de ce travail. Dr. Peter M. Findeis et Brian Breczinski sont reconnus pour leur aide expérimentale et instrumentale.

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).

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Chimie numéro 147 réactif type organozincites cuivre addition conjuguée centre quaternaire catalyse organométallique stéréosélectif
Synthèse efficace des centres quaternaires tout-carbone via l’addition conjuguée de bromures Monoorganozinc fonctionnalisées
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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).

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