Synthese von hypervalenten Iodonium Alkinyl triflaten für die Anwendung der Gene Cyanocarbenes

Die fortgesetzte Entwicklung von organischen Chemie hängt von der Konstruktion und Entwicklung von neuen Reaktionen. Insbesondere die Entdeckung von neuen Reaktionen, die vorher unvorstellbar Synthesewege zu ermöglichen tragen ultimative Bedeutung. Zu diesem Zweck gewünschten unserer Gruppe zu zwei Kohlenstoffatome von einem Alkin und einem Stickstoff von einem Azid in eine cyanocarbene konvertieren. ¹ Diese bisher unbekannte Transformation würde für eine deutliche Steigerung in der molekularen Komplexität erlauben, da die reaktiven cyanocarbene würde schnell weiter reagieren. Der anfängliche Aufwand war es, eine nucleophile Alkin und elektrophilen Azid zu verwenden, aber effizient Triazole wurden in diesem Fall gebildet, im Gegensatz zu cyanocarbenes. ² Mit einer Umpolung Ansatz verwendet die zweite Methode eine elektrophile und nucleophile Alkin-Azid und Produkte aus cyanocarbene Reaktionen resultieren, sind glücklicherweise in diesem Fall gebildet wird. ^3. Es gibt viele Quellen von nucleophilen Azid sind jedoch elektro Alkinenviel weniger verbreitet. Die Gruppe von Klaus Banert zuvor berichtet, die Proof-of-Concept für diese Reaktion mit einem Alkinyl-Chlorid, ^4, aber unsere Gruppe und die Gruppe Banert unabhängig und gleichzeitig festgestellt, dass hypervalenten iodonium Alkinyl triflaten (HIATs) sind viel besser für die Elektro Gründen der Stabilität und Reaktivität. ^3,6 Wir beschreiben hier die Synthese, Isolierung und Reaktion dieser HIATs mit Verbindungen bilden und in situ reagieren, als cyanocarbenes.

Mehrere Sicherheitsvorkehrungen, bevor Sie mit diesen Experimenten fortfahren berücksichtigt werden. Einige hypervalenten iodonium Alkinyl triflaten sind instabil und zersetzen sich, irgendwann heftig, wenn sie Luft und Licht. ⁷ ausgesetzt, um die Zwischen cyanocarbene zu bilden, das Verfahren erfordert die Verwendung von Azid-Quellen. Azide sind explosiv und hochgiftig. ⁸ Proper persönlichen Schutzausrüstung sollte beim Umgang mit diesen Materialien, insbesondere zinnorganische getragen werden,und alle Manipulation der Reagenzien sollte in gut belüfteten Hauben nehmen. Die cyanocarbene ist ein leistungsfähiges und instabilen reaktiven Zwischen. Achten Sie darauf, Experimente zunächst auf kleinen Skalen durchzuführen, so dass Stickstoff Gasentwicklung steuerbar ist und diese Reaktionen in geschlossenen Systemen nicht durchzuführen. Wenn Scale-up der Reaktion erwünscht ist, empfehlen wir die Verwendung einer Schutzschild.

Die Synthese von vielen HIATs zuvor veröffentlicht worden, einschließlich der Verwendung von Zefirov Reagenz ^{9,10 und} Koser-Reagens, ^9,11 jedoch werden diese Video wird mit dem cyanophenyliodonium Triflat Reagenz ^9,12 (Abbildung 1). Cyanophenyliodonium Triflat wurde auf der Grundlage einer zuvor berichteten Literatur Zubereitung angezeigt synthetisiert. ¹³ Das Reagenz reagiert mit Trialkyl-Zinn-modifizierten Alkinen ^14, um das gewünschte Produkt zu bilden. Nachdem die HIAT synthetisiert und isoliert es mit Azid umgesetzt werden, um zu bildeneine reaktive Zwischen cyanocarbene (Abbildung 2). Es gibt verschiedene andere Verfahren, die verwendet werden können, um die Iodonium Alkine wie mit Alkinylsilanen ¹⁵ und Alkinyl Boronsäureester ^16, aber das Verfahren in der Video-Synthese wurde gewählt, da nach unserer Erfahrung, es hatte eine bessere Effizienz und Ausbeute.

Unsere vorgeschlagene Mechanismus ^3,5 (Fig. 3) für diese Reaktion schließt die Zugabe eines Azids Quelle zu dem β-Kohlenstoff des Alkins, wodurch ein Iod-Ylid, das Iodbenzol zersetzt und ein Vinylidenfluorid-Carben bildet. Die Vinyliden-Carben kann dann einer 1,2-Umlagerung über Migration entweder der R-Gruppe oder Azid, eine Alkinyl-Azid-leisten. Die Alkinyl-Azid-extrudiert dann Distickstoff einen cyanocarbene, die mit einem Substrat reagieren kann, zu bilden. Es sei darauf hingewiesen, dass es die Bildung einer hypervalenten Iodonium Alkenyl Triflat-Spezies sein, abhängig von Bedingungen ist. Das Nebenprodukt ist,bei niedrigeren Temperaturen in protischen Lösungsmitteln in dem die Protonierung des Iod-Ylid ist schneller als die Umlagerung zum Alkinyl Azid bevorzugt. Eine weitere mögliche Produkt, das bei OH Einschubreaktionen auftritt, ist ein Vinylether, wo der Vinyliden-Carben vor der Umlagerung zum Alkinyl-Azid kann auftreten, gefangen. Die Neigung, diese Vinylether zu bilden, wird durch die R-Gruppe bestimmt.

Einer der Hauptvorteile dieser Reaktion ist, dass nach dem Carben reagiert, ist die resultierende Nitrilgruppe eine bequeme Handhabe für eine weitere Funktionalisierung. Viele Synthone können mit dieser Methode in Betracht gezogen werden, und verschiedene Produkte mit den gleichen Substraten gebildet werden. Controlling der Produktmischung mit Temperatur, Konzentration, und der R-Gruppe des Alkins notwendig. ³ Mit der richtigen Einblick davon, wie cyanocarbenes verhalten, zeigt das Verfahren ein brauchbares Mittel, um schnell das Hinzufügen chemischen Komplexität, eine gezielte Molekül bilden. Beispiele, wie das cyanocarbene reagiert umfassen OH Einsetzen wobei die nukleophile Sauerstoffatom des Alkohols greift das Carben und Protonentransfer auftritt, Dimethylsulfoxid Komplexierung, wobei das Carben kombiniert mit dem Schwefelatom und dem Cyclopropanierung das Carben mit einem Alken reagiert.