Synthese van Hypervalente jodonium Alkynyl triflaten voor de toepassing van genereren Cyanocarbenes

De voortdurende evolutie van de organische chemie hangt af van het ontwerp en de ontwikkeling van nieuwe reacties. Met name de ontdekking van nieuwe reacties die voorheen ondenkbaar syntheseroutes mogelijk is de uiteindelijke betekenis. Hiertoe zijn onze fractie gewenst twee koolstofatomen van een alkyn en een stikstofatoom van een azide zetten in een cyanocarbene ^1. Deze onbekende transformatie zou zorgen voor een aanzienlijke toename van moleculaire complexiteit omdat de reactieve cyanocarbene snel verder zou reageren. De eerste poging was een alkyn nucleofiele en elektrofiele azide gebruiken, maar triazolen waren efficiënt gevormde zaak tegenover cyanocarbenes. ² Met een umpolung benadering gebruikt de tweede methode een alkyn elektrofiele en nucleofiele azide en de producten die cyanocarbene reacties gelukkig hier gevormd. ³ Er zijn vele bronnen van nucleofiele azide echter elektrofiele alkynen zijnveel minder vaak voor. De groep van Klaus Banert eerder gemeld de proof-of-concept voor deze reactie met behulp van een alkynyl-chloride, ⁴ maar onze groep en de Banert groep zelfstandig en gelijktijdig vastgesteld dat hypervalente jodonium alkynyl triflaten (HIATs) zijn veel beter elektrofielen om de redenen van stabiliteit en reactiviteit. ^3,6 We beschrijven hierin de synthese, isolatie, en de reactie van deze HIATs met azides te vormen en in situ reageren als cyanocarbenes.

Verschillende veiligheidsmaatregelen moeten alvorens met deze experimenten worden beschouwd. Sommige hypervalente jodonium alkynyl triflaten zijn instabiel en zullen ontleden, soms heftig, bij blootstelling aan lucht en licht. ⁷ Om de cyanocarbene tussenvorm, de procedure vereist het gebruik van azide bronnen. Azides zijn explosief en zeer giftig. ⁸ Juiste persoonlijke beschermingsmiddelen moeten gedragen worden bij het ​​hanteren van deze materialen, met name organische,en al manipulatie van de reagentia moet plaatsvinden in goed geventileerde kappen. De cyanocarbene is een krachtige en onstabiele reactieve tussenproduct. Zorg ervoor dat experimenten in eerste instantie uit te voeren op kleine schaal zodat stikstofgas evolutie is bestuurbaar en nooit deze reacties uit te voeren in gesloten systemen. Als opschaling van de reactie gewenst is, we raden het gebruik van een veiligheidsscherm.

De synthese van vele HIATs zijn eerder gepubliceerd waaronder het gebruik van Zefirov's reagens ^{9,10 en} Koser's reagens, ^9,11 maar dit video wordt via de cyanophenyliodonium triflaat reagens ^9,12 (figuur 1). Cyanophenyliodonium triflaat werd gesynthetiseerd op basis van eerder gerapporteerde literatuur bereiding weergegeven. ¹³ Het reagens reageert met trialkyl-tin gemodificeerde alkynen ¹⁴ het gewenste product. Nadat de Hiat gesynthetiseerd en geïsoleerd kan worden omgezet met azide te vormeneen reactief cyanocarbene tussenproduct (figuur 2). Er zijn verschillende andere methoden die kunnen worden gebruikt om de jodonium alkynen zoals het gebruik alkynyl silanen ¹⁵ en alkynyl boorzuur esters ¹⁶ maar de werkwijze de video is gekozen synthetiseren omdat in onze ervaring, het had betere efficiëntie en opbrengst.

Het voorgestelde mechanisme ^3,5 (Figuur 3) voor deze reactie bij de bereiding van een azide bron tot de β-koolstof van de alkyn, waardoor een jood-ylide die ontleedt joodbenzeen en vinylideen-carbeen gevormd. De vinylideen-carbeen kan vervolgens aan een 1,2-omlegging via migratie van ofwel de R-groep of azide een alkynyl-azide veroorloven. De alkynyl-azide extrudeert dan stikstofgas een cyanocarbene die kan reageren met een substraat. Opgemerkt zij dat er vorming van een hypervalente jodonium alkenyl triflaat soort kan zijn, afhankelijk van de omstandigheden. Het bijproductvoorkeur bij lagere temperaturen in protische oplosmiddelen waar de protonering van de jood-ylide is dan de omlegging de alkynyl azide. Een andere mogelijke producten die tijdens OH insertiereacties een vinylether waarbij de vinylideen-carbeen wordt gevangen vóór de omlegging de alkynyl-azide kan optreden. De neiging om deze vinylether vormen wordt bepaald door de R-groep.

Een van de belangrijkste voordelen van deze reactie is dat na het carbeen reageert, de resulterende nitrilgroep is handig handvat voor verdere functionalisatie. Veel synthons kan gezien worden met deze methode en verschillende producten kunnen worden gevormd met dezelfde substraten. Beheersing van het productmengsel met de temperatuur, concentratie, en de R-groep van het alkyn noodzakelijk. ³ Met goed inzicht van hoe cyanocarbenes gedragen, de werkwijze toont een goed middel om snel toevoegen van chemische complexiteit een gerichte molecuul. Voorbeelden van hoe de cyanocarbene reageert onder OH insertie waarin de nucleofiele zuurstofatoom van de alcohol valt de carbeen en protonenoverdracht optreedt, dimethylsulfoxide complexering, waarbij het carbeen gecombineerd met het zwavelatoom en cyclopropanering waar de carbeen reageert met een alkeen.