סינתזה יעילה של בנזינים במים באמצעות פרסולפט-מקודם בנזיל של α, β-תרכובות בלתי רוויות ואלקילנס
Summary
מדווח על הβ-מתכת נטולת-מתכות ללא התפגות של α, תרכובות בלתי רוויות ואלקינים במים לקראת סינתזה של benzenes בלתי-מאורגנת חסר תקדים.
Abstract
תגובות בנזיל מייצגים פרוטוקול יעיל כדי להפוך אבני בניין acyclic לתוך שלדי מבנה מבנית בנזן. למרות הגישות הקלאסיות והאחרונות לעבר הפונקציונטים, בשיטות המים ללא מתכת, נשאר אתגר ומייצג הזדמנות להרחיב עוד יותר את ערכת הכלים המשמשים לסנתז תרכובות בנזין פוליתחליפי. פרוטוקול זה מתאר התקנה ניסיונית פשוטה ומבצעית כדי לחקור את בנזיל של α, תרכובות β-בלתי רווי ו האלקילנס להרשות לעצמם בנזין בלתי מוגדר בלתי מתפקד בתשואות גבוהות. אמוניום פרסולפט הוא מגיב הבחירה ומביא יתרונות בולטים כיציבות וטיפול קל. יתרה מזאת, השימוש במים כממס והעדר מתכות מהקנות יותר הקיימות לשיטה. נוהל בדיקה שונה המונעת את השימוש בחומרי ייבוש גם מוסיף נוחות לפרוטוקול. טיהור המוצרים מבוצע תוך שימוש בתוספת של סיליקה. טווח מצע מוגבל כעת לטרמינל האלגיים והα, β-בלתי רווי תרכובות אליפטיות.
Introduction
בנטיות פונקציונליזציה הן ללא ספק המועסקים הנפוצים ביותר בכימיה אורגנית1,2. הם מצאו בזרם המרכזי של תרופות, מוצרים טבעיים וחומרים אורגניים פונקציונליים. גישות רבת עוצמה דווחו עבור בניית נגזרים בנזן פוליתחליפי וביניהם, שיטות מבוססות כמו החלפת הנוקלאופילית או electrophilic התחליף הטוב3, התגובות צולבות צימוד4 ובימוי מתכת5 הם גישות נפוצות. אף על פי כן, היישום הנרחב של אסטרטגיות אלה עשוי להיות הקשה על ידי היקף מצע מוגבל, תגובת יתר ובעיות רגיוסלקטיביות.
תגובות מחזוריות דו-מושביים מייצגות חלופה אטרקטיבית מאוד לשיטות הקלאסיות לבנייה מהירה של הפונקציונניזציה באופן אטום-כלכלי6,7,8. במסגרת זו, התגובות בנזיל מייצגים פרוטוקול מתאים כדי להפוך ביעילות אבני בניין לתוך שלדי בנזין יקרי ערך. מחלקה זו של התגובה היא מתודולוגיה רב-תכליתית הכוללת מגוון רחב של מוצרים ההאכלה כימיים, מנגנונים ותנאים ניסיוניים9,10,11.
מטרת המחקר שלנו היא לפתח פרוטוקול פשוט ומעשי לתגובת בנזיל כדי ליצור בנזין הפונקציונליות חסר תקדים. לקראת המטרה הזאת, יצאנו לחקור מתכת נטולת מתכות, פרסולפט מתווכת בתוך מים העסקת ההאכלה הכימית זול (α, תרכובות β-בלתי רווי ו האלקילנס).
ניתן לציין מספר יתרונות בנוגע לשיטות שדווחו בספרות. העתקות ללא מתכת יש את כל התכונות הדרושות כדי לענות על הדרישה של פיתוח בר קיימא. רק כדי להזכיר מעטים, אין צורך הסרה יקרה ומאתגרת של כמויות מתכת מעקב מן המוצרים הרצויים; התגובות רגישות פחות חמצן ולחות עושה את המניפולציה שלה קל יותר את התהליך הכולל הוא בדרך כלל פחות יקר12. מלחי persulfate יציבים, קל לטפל וליצור רק סולפט כתוצר לוואי, ובכך להוסיף מומנטום ליוזמת הכימיה הירוקה כדי למזער את זיהום הפסולת13. המים נחשבים לממס ירוק מתאים לתגובות אורגניות: הוא לא רעיל, לא דליק, יש ריח נמוך מאוד והוא זמין במחיר נמוך. אפילו תרכובות אורגניות ממוסיסים במים יכולים להיות מועסקים באמצעות “על המים”14 שתלים מימית ופרוטוקולים סינתטיים אלה משיגים תשומת לב גוברת במהלך השנים.
תנאי התגובה שלנו אופטימיזציה בדיקה פשוטה/הליך טיהור לספק גישה למספר טבעות בנזין פונקציונליזציה המציעים שפע של הזדמנויות לפונקציונליזציה נוספת.
Protocol
Representative Results
Discussion
השיטה שדווחה בזאת תוכננה להיות מלכודת ניסיונית פשוטה ומתונה לסינתזה של בנזיים בתוך המים15. בתנאים שלנו יכולנו להתבונן תשואות מצוינות עבור המוצרים באמצעות השימוש אמוניום פרסולפט. יש להשתמש בתמיסה טרייה המוכנה מימית; עם זאת, מוצק אמוניום פרסולפט יכול גם להיות מועסק ללא הפסד בת?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לפונדסאו דה אמפאראו à Pesquisa do Estado דה סאו פאולו (FAPESP, סאו פאולו, ברזיל) לתמיכה כספית (גרנט FAPESP 2017/18400-6). מחקר זה היה ממומן בחלקו על ידי המלון העליון – ברזיל (שכמיות) – כספים קוד 001.
Materials
| Ammonium persulfate | Vetec | 276 | |
| Chloroform-D, (D, 99.8%) | Sigma Aldrich | 570699-50G | |
| 2-cyclohexen-1-one >95% | Sigma Aldrich | C102814-25ML | |
| Ethyl Acetate, 99.9% | Synth | 01A1010.01.BJ | ACS |
| Hexanes, 98.5% | Synth | 01H1007.01.BJ | ACS |
| Phenylacetylene 98% | Sigma Aldrich | 117706-25ML | |
| Silica Gel (SiO2) | Fluka | 60738-5KG | pore size 60 Å, 35-70 μm particle size |
| Thin-layer chromatography plates | Macherey-Nagel | 818333 | 0.20 mm silica gel 60 with fluorescent indicator UV254 |
References
- Colacot, T. J. . New Trends in Cross-Coupling. Theory and Applications. , (2015).
- Hassan, J., Sévignon, M., Gozzi, C., Schulz, E., Lemaire, M. Aryl-Aryl Bond Formation One Century after the Discovery of the Ullmann Reaction. Chemical Reviews. 102 (5), 1359 (2002).
- Snieckus, V. Directed Aromatic Functionalization and references therein. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 7, 1215-1218 (2011).
- Ashenhurst, J. Intermolecular oxidative cross-coupling of arenes. Chemical Society Reviews. 39 (2), 540-548 (2010).
- Reich, H. Role of Organolithium Aggregates and Mixed Aggregates in Organolithium Mechanisms. Chemical Reviews. 113 (9), 7130-7178 (2013).
- van Otterlo, W. A. L., de Koning, C. B. Metathesis in the Synthesis of Aromatic Compounds. Chemical Reviews. 109, 3743-3782 (2009).
- Zhou, P., Huang, L. B., Jiang, H. F., Wang, A. Z., Li, X. W. Highly Chemoselective Palladium-Catalyzed Cross-Trimerization between Alkyne and Alkenes Leading to 1,3,5-Trienes or 1,2,4,5-Tetrasubstituted Benzenes with Dioxygen. Journal of Organic Chemistry. 75, 8279-8282 (2010).
- Li, S., Wu, X. X., Chen, S. Base-promoted direct synthesis of functionalized N-arylindoles via the cascade reactions of allenic ketones with indoles. Organic and Biomolecular Chemistry. 17, 789-793 (2019).
- Maezono, S. M. B., Poudel, T. N., Lee, Y. One-pot construction of sterically challenging and diverse polyarylphenols via transition-metal-free benzannulation and their potent in vitro antioxidant activity. Organic and Biomolecular Chemistry. 15, 2052-2062 (2017).
- Shu, W. M., Zheng, K. L., Ma, J. R., Wu, A. X. Transition-Metal-Free Multicomponent Benzannulation Reactions for the Construction of Polysubstituted Benzene Derivatives. Organic Letters. 17, 5216-5219 (2015).
- Jiang, L., et al. Secondary amine-catalyzed [3 benzannulation to access polysubstituted benzenes through iminium activation. Synthetic Communications. 48, 336-343 (2018).
- Koening, S. G. . Scalable Green Chemistry. Case Studies from the Pharmaceutical Industry. , (2013).
- Backvall, J. E. . Modern Oxidation Methods. , (2004).
- Narayan, S., et al. “On Water”: Unique Reactivity of Organic Compounds in Aqueous Suspension. Angewandte Chemie International Edition. 44, 3275-3277 (2005).
- de Souza, G. F. P., Salles, A. G. Persulfate-Mediated Synthesis of Polyfunctionalized Benzenes in Water via Benzannulation of Alkynes and α,β-Unsaturated Compounds. Green Chemistry. , (2019).
- Prat, D., Wells, A., Hayler, J., Sneddon, H., McElroy, C. R., Abou-Shehada, S., Dunn, P. J. CHEM21 Selection Guide of Classical- and Less Classical-Solvents. Green Chemistry. 18, 288-296 (2015).
- Sheldon, R. A. Metrics of Green Chemistry and Sustainability: Past, Present, and Future. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 6, 32-48 (2018).
