(Bcp). PF6: זרז המבוסס על נחושת מבוסס-על-ידי כללי וכללית
Summary
פרוטוקולים מפורטים וכלליים מוצגים לסינתזה של [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6, catalyst כללי מבוסס נחושת פוטוטוריאני, ולשימוש שלה בכימיה סינתטית עבור הקטלציה הישירה של איגרות חוב C-H ב (הטרו) ארבס ורדיקלי מחזוריות של החלידים אורגניים.
Abstract
הקבוצה שלנו דיווחה לאחרונה על השימוש ב [(DPEPhos) (bcp) Cu. f6 כגון זרז נחושת מבוסס-האנטי-חמצון אשר הוכיחה יעיל כדי לקדם את ההפעלה של מגוון רחב של החלידות אורגני, כולל אלה לא הופעלו. לאחר מכן, הם יכולים להשתתף בהמרות קיצוניות שונות, כגון תגובות הפחתה ומחזוריות, כמו גם בהקיציה הישירה של מספר (הטרו) ארבס. שינויי צורה אלה מספקים גישה ישירה למגוון של מולקולות קטנות של עניין בכימיה סינתטית, כמו גם במוצרי מוצרים טבעיים פעילים ביולוגית. בסך הכל, [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 משמש זרז הפוטטורימי נוח הנראה להיות אטרקטיבי, חלופה זולה ומשלימה לתוך המדינה-of-the-art אירידיום-האמנות מבוססי מזרזים. כאן, אנו מדווחים על פרוטוקול מפורט לסינתזה של [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6, כמו גם nmr ו ספקטרוסקופיות תווים, ואנו ממחישים את השימוש בכימיה סינתטית עבור הקילציה הישירה של (הטרוסקסואל) ארבס ומחזוריות קיצונית של החלידים אורגניים. במיוחד, הסדר הישיר של n-מתילפירוד עם 4-iodobenzonitrile להרשות לעצמם 4-(1-מתיל-1H-פירול-2-yl) בנזיל והמחזוריות הרדיקלית של n-בנזואיל-N-[(2-ioquinolin-3-yl) מתיל] cyanamide לממן מוצר טבעי luotonin A מפורטים. היקף והמגבלות של זרז זה המבוסס על נחושת והוא גם דנו בקצרה.
Introduction
שינויי צורה קיצוניים ידועים במשך עשורים על מנת לספק מסלולים יעילים ביותר בכימיה סינתטית, אשר משלימים לעתים קרובות להמרות המבוססות על תהליכי העתקות, האניוני או הקרום-לחץ1. בעוד מבטיח במיוחד עבור סוגים שונים של העתקות, הכימיה מבוסס רדיקלי יש כמה זמן כבר מנוצל, בעיקר בגלל הצורך של ריאגנטים רעיל מאוד אשר מגביל במידה ניכרת את האטרקטיביות שלה. יתר על כן, התהליכים הקיצוניים נחשבים מזמן לשינויים הקשורים לרמות שליטה נמוכות במונחים של regio ו/או סטריאוסלקטיביות, או המובילה לבעיות נרחבות של דימריזציה ו/או פולימריזציה.
אסטרטגיות חלופיות פותחו לאחרונה על מנת להקל על הדור ולשלוט טוב יותר על הפעילות החוזרת של מינים קיצוניים. ביניהם, מזרז פוטטוריאני הפכה לאחת השיטות החזקות ביותר שכן היא מאפשרת את הדור הנוח של המינים הקיצוניים באמצעות מתחם מגיב אור, כלומר הזרז פוטטוריאני, והקרנה קלה לעין2,3 . אור גלוי עצמו הוא אכן מסוגל לקדם את האוכלוסייה של המצב הנרגש של הזרז פוטטוריאני הופך, כתוצאה מכך, הן החזקה ביותר ואת החמצון מאשר במצב הקרקע המקביל שלה. המאפיינים הללו משפרים את החמצון הופכים תהליכי העברה חד-אלקטרונים, לא אפשריים במצב הקרקע, האפשריים בתנאים מתונים מהמדינה הנרגשת. במהלך העשור האחרון, האור הגלוי פוטטוריאני הזרז הפכה להיות טכניקה אטרקטיבית ורבת עוצמה בסינתזה אורגנית ואפשרה פיתוח של רבים העתקות בצורה יעילה וסלקטיבית מאוד מבוסס על intermediates רדיקלי שנוצר תחת תנאים בר קיימא, מתון וידידותי למשתמש.
בעוד שרוב התהליכים הפוטוריתיים שדווחו עד היום נשלטים על-ידי השימוש בזרזים אירידיום-ומבוססי-רותניום, וכן על-ידי כמה צבעים אורגניים כגון פירויום ונגזרים מסוג4, חלופות זולות עדיין מאוד מצריכות לפיתוח תהליכים משלימים של התעניינות ביישומים תעשייתיים. בהקשר זה, השימוש בזרזים המבוססים על נחושת, מופיע מושך במיוחד כאשר הם לא רק זול אלא גם לספק הזדמנויות להפעיל מגוון רחב ו/או שונה של מצעים, אשר לפיכך פותח פרספקטיבות חדשות ב “פוטטורידוקס” מזרז5,6,7,8 למרות כמה יצירות מוקדמות מבטיח שדווחו על ידי kutal9, mitani10 ו סאווג ‘11 קבוצות, מתחמי נחושת פוטוטיאטאייבל יש, עם זאת, רק היה משמש בקושי פוטטוריאני הזרז, כנראה בגלל ה מדינות מתרגשות קצרת-חיים לעומת הקונגנרים הרותניום והאירידיום. לאחרונה, תרומות מדהימות לאחרונה על ידי פיטרס ו-Fu 12,13,14,15, reiser16,17,18, מיכל בן 19 , 20 וקבוצות אחרות21,22,23,24,25 ברור החזירו את תשומת הלב לזרזים המבוססים על נחושת והפגינו ה פוטנציאל ייחודי.
כחלק מהאינטרס האחרון שלנו בתהליכים קיצוניים של מזרז נחושת26,27, אנו דיווחו לאחרונה על כללי ובהרחבה מבוססי נחושת מבוסס-קטליזטוריאני, [(dpephos) (bcp) Cu] PF6 (dpephos: bis [(2- דיפנילפוספאו) פנאיל; bcp: האמבטיה, אשר התברר להיות יעיל במיוחד להפעלת החלידות אורגני תחת הקרנה אור גלוי (איור 1a)28,29,30. עם הקרנה עם אור גלוי ובנוכחות של אמין כמו מבקר ההקרבה, מגוון רחב של aryl ו האלקסיל מופעל האלדוס הוכח להיות מופעל בקלות על ידי כמויות קטליטי של [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 ולכן להשתתף בטרנספורמציות קיצוניות שונות, כולל הפחתות, מחזוריות והפחתה ישירה של מספר מיני באלקטרון (הטרוסקסואל) ארבס. יתר על כן, [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 הוכיחה גם מוצלחת בקידום מחזוריות דומינו רדיקלי המושרה של יאנודס ו cyanamides, מתן גישה יעילה וברורה מורכבת tri-, טטרה ומחומש חנקן הטרופיברוקלס במבני הליבה של מוצרים טבעיים שונים. אסטרטגיה זו אפשרה את הסינתזה היעילה של rosettacin luotonin A, ו deoxyvasicinone, מוצרים טבעיים המוצגים נגד סרטן, מיקרוביאלית, אנטי דלקתיות ודיכאון פעילויות. שינויי צורה אלה מומחשים באיור 1C. מתוך מעמדה מכניסטית, הפעלת פוטוגרם של החלידות אורגני עם [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 ההכנסות דרך Cu נדיר (i)/cu (אני) */cu (0) מחזור קטליטי, אשר אושרה על ידי מחקרים מכניסטיים נרחב ופוטופיסיים. בפרט, עירור של מצב הקרקע [(dpephos) (bcp) Cu] PF6 [Cu (I)] על הקרנה על ידי אור גלוי מוביל להיווצרות הקומפלקס הנרגש המתאים [(dpephos) (bcp) Cu] pf6* [Cu (i) *] אשר לאחר מכן מופחת על ידי ה אמין ההקרבה ליצור את המתאים [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 [Cu (0)] מינים. זה Cu (0) ביניים הוא הקשה מספיק כדי להפחית את הקשר פחמן-הלוגן של החלידים אורגני שונים כדי ליצור את הרדיקלים המתאימים, אשר לאחר מכן להשתתף השינויים הנ ל, יחד עם התחדשות של ההתחלה זרז (איור 1B).
בסעיף הבא, אנו מתארים תחילה את הפרוטוקול כדי לסנתז את photo, (DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 (אשר התווים nmr וספקטרוסקופיים מוצגים בסעיף תוצאות הנציג). הסינתזה היא פשוטה ונוחה במיוחד, ופשוט דורש תוספת של 1 שווה ערך של DPEPhos ו-1 שווה ערך של bcp לפתרון של הטטרקיפטאכניטריל נחושת (I) hexafluorophosphate ב dichloromethane. המבוקש [(dpephos) (bcp) Cu] PF6 מבודד אז על ידי משקעים של דיאתיל אתר ניתן להשיג בקלות בקנה מידה multigram (איור 2a). וחשוב מכך, מתחם הנחושת המבודד אינו רגיש במיוחד לחמצן ולחות, ולכן ניתן לטפל בהם ללא אמצעי זהירות ספציפיים מלבד היותו מאוחסן מהאור.
שנית, אנו מתארים את הפרוטוקולים כדי להפעיל החלידות אורגני באמצעות [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6 תחת הקרנה אור גלוי על ידי התמקדות בשני שינויי צורה שונים. התגובה הראשונה היא הקטיון הישיר של N-מתילפירוד עם 4-iodoבנטניטריל באמצעות כמויות קטליטיים של [(DPEPhos) (Bcp) Cu6 כזרז פוטטוריגנטי, dicyclohexliבוטילין כמו הקורבן ואשלגן קרבונט כבסיס תחת הקרנה ב 420 nm (איור 2B). התגובה השנייה היא המחזוריות הרדיקלית של n-בנזואיל-n-[(2-ioquinolin-3-yl) מתיל) cyanamide, באמצעות זרז אותו והקרבת קורבן, אשר מחזוריות ישירות מוביל luotonin A, מוצר טבעי הצגת פעילויות מעניינות נגד סרטן (איור 2C). פרוטוקולים מפורטים ניתנים עבור שינויי הצורה.
Protocol
Representative Results
Discussion
סינתזה של [(DPEPhos) (bcp) Cu] PF6
סינתזה של [(dpephos) (bcp) Cu] PF6 מבוצעת בדרך כלל באמצעות דיכלורומתאן יבש (מזוקק לפני השימוש) ו תחת ארגון כדי להבטיח את התשואה הגבוהה ביותר, טוהר והקפדה טובה. כפי שהוזכר בפרוטוקול, סינתזה של [(dpephos) (bcp) Cu6 ניתן לבצע עם דיכלורומתאן רגיל (99.8%) ו/או תחת או?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
העבודה הזאת נתמכת על ידי אוניברסיטת ליברה דה בריסל (ulb), ולInnoviris (הפרויקט photocop), והCM1202 הפעולה של ה 2014-2019-COST. H.B. מכירה באהילים הופכים את המערך החדש לחברות החקלאות (F.R.I.A.). סי. טי מכיר בעלי הכרפות דה לה רצ’רצ’ה (FNRS) עבור מלגת מחקר.
Materials
| Material | |||
| Bathocuproine (bcp) | Acros | 161340010 | |
| Acetonitrile, 99.9+ | Acros | 326811000 | |
| Celite 545 | Acros | 349670025 | |
| Bis[(2-diphenylphosphino)phenyl] ether (DPEphos) | Acros | 383370050 | |
| Calcium hydride | Acros | C/1620/48 | |
| Dichloromethane, 99.8% | Fisher Chemical | D/1852/25 | |
| Dietyl ether, >= 99% | Fisher Chemical | D/2400/MS21 | |
| Ethyl acetate | Fisher Chemical | E/0900/25 | |
| N-Methylpyrrole, 99% | Sigma Aldrich | M78801 | |
| 4-Iodobenzonitrile, 98% | Combi-Blocks | OR-3151 | |
| Petroleum ether (40-60 °) | Fisher Chemical | P/1760/25 | |
| Potassium carbonate, anhydrous | Fisher Chemical | P/4120/60 | |
| Tetrakisacetonitrile copper(I) hexafluorophosphate, 97% | Sigma Aldrich | 346276 | |
| Equipment | |||
| 1H and 13C NMR spectrometer | Bruker | Avance 300 Spectrometer | |
| 1H and 13C NMR spectrometer | Varian | VNMRS 400 Spectrometer | |
| 420 nm light tubes | Luzchem | LZC-420 | |
| Blue LEDs lamp | Kessil | H150-Blue | |
| Blue LEDs strips | Eglo | 92065 | |
| Photochemistry Device PhotoRedOx Box | Hepatochem | HCK1006-01-016 | |
| Photoreactor | Luzchem | CCP-4V | |
| Spectrofluorimeter | Shimadzu | RF-5301PC | |
| UV/Vis spectrometer | Perkin Elmer | Lambda 40 |
Referenzen
- Chatgilialoglu, C., Studer, A. . Encyclopedia of Radicals in Chemistry, Biology and Materials. , (2012).
- Narayanam, J. M. R., Stephenson, C. R. J. Visible light photoredox catalysis: applications in organic synthesis. Chemical Society Reviews. 40, 102-113 (2011).
- Prier, C. K., Rankic, D. A., MacMillan, D. W. C. Visible Light Photoredox Catalysis with Transition Metal Complexes: Applications in Organic Synthesis. Chemical Reviews. 113 (7), 5322-5363 (2013).
- Romero, N. A., Nicewicz, D. A. Organic Photoredox Catalysis. Chemical Reviews. 116 (17), 10075 (2016).
- Paria, S., Reiser, O. Copper in Photocatalysis. ChemCatChem. 6 (9), 2477-2483 (2014).
- Reiser, O. Shining Light on Copper: Unique Opportunities for Visible-Light-Catalyzed Atom Transfer Radical Addition Reactions and Related Processes. Accounts of Chemical Research. 49 (9), 1990-1996 (2016).
- Boyer, C., et al. Copper-Mediated Living Radical Polymerization (Atom Transfer Radical Polymerization and Copper(0) Mediated Polymerization): From Fundamentals to Bioapplications. Chemical Reviews. 116 (4), 1803-1949 (2016).
- Paria, S., Reiser, O., Stephenson, C. R. J., Yoon, T. P., MacMillan, D. W. C. Visible Light and Copper Complexes: A Promising Match in Photoredox Catalysis. Visible Light Photocatalysis in Organic Chemistry. , 233-252 (2018).
- Grutsch, P. A., Kutal, C. Photobehavior of copper(I) compounds. Role of copper(I)-phosphine compounds in the photosensitized isomerization of norbornadiene. Journal of the American Chemical Society. 101 (15), 4228-4233 (1979).
- Mitani, M., Kato, I., Koyama, K. Photoaddition of alkyl halides to olefins catalyzed by copper(I) complexes. Journal of the American Chemical Society. 105 (22), 6719-6721 (1983).
- Kern, J. -. M., Sauvage, J. -. P. Photoassisted C-C coupling via electron transfer to benzylic halides by a bis(di-imine) copper(I) complex. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. , 546-548 (1987).
- Creutz, S. E., Lotito, K. J., Fu, G. C., Peters, J. C. Photoinduced Ullmann C-N coupling: demonstrating the viability of a radical pathway. Science. 338 (6107), 647-651 (2012).
- Kainz, Q. M., Matier, C. D., Bartoszewicz, A., Zultanski, S. L., Peters, J. C., Fu, G. C. Asymmetric copper-catalyzed C-N cross-couplings induced by visible light. Science. 351 (6274), 681-684 (2016).
- Matier, C. D., Schwaben, J., Peters, J. C., Fu, G. C. Copper-Catalyzed Alkylation of Aliphatic Amines Induced by Visible Light. Journal of the American Chemical Society. 139 (49), 17707-17710 (2017).
- He, J., Chen, C., Fu, G. C., Peters, J. C. Visible-Light-Induced, Copper-Catalyzed Three-Component Coupling of Alkyl Halides, Olefins and Trifluoromethylthiolate to Generate Trifluoromethyl Thioethers. ACS Catalysis. 8 (12), 11741-11748 (2018).
- Pirtsch, M., Paria, S., Matsuno, T., Isobe, H., Reiser, O. [Cu(dap)2Cl] As an Efficient Visible-Light-Driven Photoredox Catalyst in Carbon-Carbon Bond-Forming Reactions. Chemistry – A European Journal. 18 (24), 7336-7340 (2012).
- Paria, S., Pirtsch, M., Kais, V., Reiser, O. Visible-Light-Induced Intermolecular Atom-Transfer Radical Addition of Benzyl Halides to Olefins: Facile Synthesis of Tetrahydroquinolines. Synthesis. 45 (19), 2689-2698 (2013).
- Knorn, M., Rawner, T., Czerwieniec, R., Reiser, O. [Copper(phenanthroline(bisisonitrile)]+-Complexes for the Visible-Light-Mediated Atom Transfer Radical Addition and Allylation Reactions. ACS Catalysis. 5 (9), 5186-5193 (2015).
- Bagal, D. B., Kachkovskyi, G., Knorn, M., Rawner, T., Bhanage, B. M., Reiser, O. Trifluoromethylchlorosulfonylation of Alkenes: Evidence for an Inner-Sphere Mechanism by a Copper Phenanthroline Photoredox Catalyst. Angewandte Chemie International Edition. 54 (24), 6999-7002 (2015).
- Hossain, A., et al. Visible-Light-Accelerated Copper(II)-Catalyzed Regio- and Chemoselective Oxo-Azidation of Vinyl Arenes. Angewandte Chemie International Edition. 57 (27), 8288-8292 (2018).
- Hernandez-Perez, A. C., Vlassova, A., Collins, S. K. Toward a Visible Light Mediated Photocyclization: Cu-Based Sensitizers for the Synthesis of [5]Helicene. Organic Letters. 14 (12), 2988-2991 (2012).
- Baralle, A., Fensterbank, L., Goddard, J. -. P., Ollivier, C. Aryl Radical Formation by Copper(I) Photocatalyzed Reduction of Diaryliodonium Salts: NMR Evidence for a CuII/CuI Mechanism. Chemistry – A European Journal. 19 (23), 10809-10813 (2013).
- Hernandez-Perez, A. C., Collins, S. K. A Visible-Light-Mediated Synthesis of Carbazole. Angewandte Chemie International Edition. 52 (48), 12696-12700 (2013).
- Tang, X. -. J., Doldier, W. R. Efficient Cu-catalyzed Atom Transfer Radical Addition Reactions of Fluoroalkylsulfonyl Chlorides with Electron-Deficient Alkenes Induced by Visible Light. Angewandte Chemie International Edition. 54 (14), 4246-4249 (2015).
- Fumagalli, G., Rabet, P. T. G., Boyd, S., Greaney, M. F. Three-Component Azidation of Styrene-Type Double Bonds: Light-Switchable Behavior of a Copper Photoredox Catalyst. Angewandte Chemie International Edition. 54 (39), 11481-11484 (2015).
- Demmer, C. S., Benoit, E., Evano, G. Synthesis of Allenamides by Copper-Catalyzed Coupling of Propargylic Bromides and Nitrogen Nucleophiles. Organic Letters. 18 (6), 1438-1441 (2016).
- Theunissen, C., Wang, J., Evano, G. Copper-catalyzed direct alkylation of heteroarenes. Chemical Science. 8, 3465-3470 (2017).
- Michelet, B., Deldaele, C., Kajouj, S., Moucheron, C., Evano, G. A General Copper Catalyst for Photoredox Transformations of Organic Halides. Organic Letters. 19 (13), 3576-3579 (2017).
- Baguia, H., Deldaele, C., Romero, E., Michelet, B., Evano, G. Copper-Catalyzed Photoinduced Radical Domino Cyclization of Ynamides and Cyanamides: A Unified Entry to Rosettacin, Luotonin A, and Deoxyvasicinone. Synthesis. 50 (15), 3022-3030 (2018).
- Deldaele, C., Michelet, B., Baguia, H., Kajouj, S., Romero, E., Moucheron, C., Evano, G. A General Copper-based Photoredox Catalyst for Organic Synthesis: Scope Application in Natural Product Synthesis and Mechanistic Insights. CHIMIA. 72 (9), 621-629 (2018).
- Luo, S. -. P., et al. Photocatalytic Water Reduction with Copper-Based Photosensitizers: A Noble-Metal-Free System. Angewandte Chemie International Edition. 52 (1), 419-423 (2013).
- Gryko, D. T., Vakuliuk, O., Gryko, D., Koszarna, B. Palladium-Catalyzed 2-Arylation of Pyrroles. The Journal of Organic Chemistry. 74 (24), 9517-9520 (2009).
- Servais, A., Azzouz, M., Lopes, D., Courilon, C., Malacria, M. Radical Cyclization of N-Acylcyanamides: Total Synthesis of Luotonin A. Angewandte Chemie International Edition. 46 (4), 576-579 (2007).
- Cambié, D., Bottecchia, C., Straathof, N. J. W., Hessel, V., Noël, T. Applications of Continuous-Flow Photochemistry in Organic Synthesis, Material Science, and Water Treatment. Chemical Reviews. 116 (17), 10276-10341 (2016).
- Straathof, N. J. W., Noël, T., Stephenson, C. R. J., Yoon, T. P., MacMillan, D. W. C. Accelerating Visible-Light Photoredox Catalysis in Continuous-Flow Reactors. Visible Light Photocatalysis in Organic Chemistry. , 389-413 (2018).
- Marion, F., Courillon, C., Malacria, M. Radical Cyclization Cascade Involving Ynamides: An Original Access to Nitrogen-Containing Heterocycles. Organic Letters. 5 (26), 5095-5097 (2003).
- Han, Y. -. Y., Jiang, H., Wang, R., Yu, S. Synthesis of Tetracyclic Quinazolinones Using a Visible-Light-Promoted Radical Cascade Approach. The Journal of Organic Chemistry. 81 (16), 7276-7281 (2016).
