Sintesi di hypervalent iodonio Alchinile triflati per l'applicazione di Generazione Cyanocarbenes

La continua evoluzione della chimica organica perno sulla progettazione e sviluppo di nuove reazioni. In particolare, la scoperta di nuove reazioni che consentono vie sintetiche inimmaginabili bear significato ultimo. A tal fine, il gruppo desiderato per convertire due atomi di carbonio di un alchino e un azoto di una azide in un cyanocarbene. ¹ Questa trasformazione precedentemente sconosciuto consentirebbe un significativo aumento della complessità molecolare poiché il cyanocarbene reattiva sarebbe rapidamente reagire ulteriormente. Lo sforzo iniziale era di utilizzare un alchino nucleofila ed elettrofila azide, ma triazoli stati efficacemente formata in questo caso invece di cyanocarbenes. ² Usando un approccio umpolung, il secondo metodo utilizza un azide e alchino nucleofila elettrofila e prodotti risultanti da reazioni cyanocarbene sono fortunatamente formata in questo caso. ³ Ci sono molte fonti di azide nucleofila, tuttavia, alchini elettrofili sonomolto meno comune. Il gruppo di Klaus Banert precedentemente segnalato il proof-of-concept per questa reazione utilizzando un alchinile-cloruro, ⁴ ma il nostro gruppo e il gruppo Banert indipendentemente e contemporaneamente ha stabilito che hypervalent iodonio alchinilico triflati (HIATs) sono elettrofili molto meglio per i motivi di stabilità e reattività. ^3,6 Noi qui descrivono la sintesi, l'isolamento e la reazione di questi HIATs con azidi di formare e reagire in situ come cyanocarbenes.

Diversi precauzioni di sicurezza devono essere considerati prima di procedere con questi esperimenti. Alcuni triflati alchinilici hypervalent iodonio sono instabili e si decompongono, a volte violentemente, quando esposto all'aria e alla luce. ⁷ Per formare il cyanocarbene intermedio, la procedura richiede l'utilizzo di fonti azide. Azidi sono esplosivi e altamente tossico. ⁸ corretto equipaggiamento di protezione personale devono essere indossati quando si maneggia questi materiali, in particolare organostannici,e tutti manipolazione dei reagenti dovrebbe avvenire nelle cappe adeguatamente ventilati. Il cyanocarbene è un potente e instabile intermedio reattivo. Fare attenzione ad eseguire esperimenti inizialmente su piccole scale in modo che l'evoluzione azoto è controllabile e mai eseguire queste reazioni in sistemi chiusi. Se si desidera scale-up della reazione, si consiglia fortemente l'uso di uno schermo di sicurezza.

La sintesi di molti HIATs essere stata precedentemente pubblicata compreso l'uso di reagente di Zefirov ^9,10, e il reagente di Koser, ^9,11 tuttavia, questo video userà il cyanophenyliodonium triflato reagente ^9,12 (Figura 1). Cyanophenyliodonium triflato è stato sintetizzato sulla base di una preparazione letteratura precedentemente riportato visualizzato. ¹³ Il reagente reagisce con trialchil-stagno alchini modificati ¹⁴ per formare il prodotto desiderato. Dopo il HIAT è sintetizzato e isolato può essere fatto reagire con azide per formareun reattivo cyanocarbene intermedio (Figura 2). Ci sono molti altri metodi che possono essere utilizzati per sintetizzare i alchini iodonio come l'utilizzo di silani alchinile ¹⁵ e alchinile esteri boronici ¹⁶ ma il metodo nel video è stato scelto perché, nella nostra esperienza, è meglio che l'efficienza e la resa.

Il nostro meccanismo proposto ^3,5 (Figura 3) per questa reazione con l'aggiunta di una fonte azide alla β-carbonio del alchino, formando così una iodo-ylide che si decompone a iodobenzene e un vinilidene-carbene. Il vinilidene-carbene può quindi subire un 1,2-riarrangiamento attraverso la migrazione di una R-gruppo o azide di permettersi un alchinilico-azide. Il alchinile-azide poi estrude diazoto per formare un cyanocarbene che può reagire con un substrato. Va notato che non ci può essere la formazione di un hypervalent iodonio alchenile triflato specie, a seconda delle condizioni. Il sottoprodotto èfavorita a temperature più basse in solventi protici cui la protonazione del iodo-ylide è più veloce del riarrangiamento al azide alchinile. Un altro possibile prodotto che si verifica durante reazioni di inserzione OH è un vinil etere dove il vinilidene-carbene è intrappolato prima della ridisposizione alla può verificarsi alchinile-azide. La propensione a formare questa vinil etere è determinato dal gruppo R.

Uno dei principali vantaggi di questa reazione è che dopo la carbene reagisce, il gruppo nitrile risultante è una comoda maniglia per ulteriore funzionalizzazione. Molti sintoni possono essere immaginate con questo metodo e diversi prodotti possono essere formati con gli stessi substrati. Controllare la miscela di prodotto con la temperatura, la concentrazione e il gruppo R del alchino è necessario. ³ Con una corretta comprensione di come si comportano cyanocarbenes, il metodo mostra uno strumento efficace per aggiungere rapidamente complessità chimica per formare una molecola bersaglio. Esempi di come il cyanocarbene reagisce includono inserimento OH in cui l'atomo di ossigeno nucleofilo dell'alcool attacca il carbene e poi si verifica trasferimento di protoni, dimetilsolfossido complessazione, dove il carbene combina con l'atomo di zolfo, e dove il ciclopropanazione carbene reagisce con un alchene.