Synthèse efficace des benzènes polyfonctionnalisés dans l'eau par l'intermédiaire de Benzannulation de Persulfate-promotionné de ' , composés insaturés et alkynes
Summary
Un benzannulation sans métal persulfate-favorisé de composés et d’alkynes insaturés de persulfate-promouvoir de l’eau vers la synthèse des benzènes polyfonctionnalisés sans précédent est rapporté.
Abstract
Les réactions de benzannulation représentent un protocole efficace pour transformer les blocs de construction acycliques en squelettes de benzène structurellement variés. Malgré les approches classiques et récentes à l’égard des benzènes fonctionnalisés, les méthodes sans métal d’eau demeurent un défi et représentent une occasion d’élargir encore plus l’ensemble d’outils utilisés pour synthétiser les composés de benzène polysubstitué. Ce protocole décrit une configuration expérimentale opérationnellement simple pour explorer la benzannulation des composés insaturés et des alkynes pour permettre des anneaux fonctionnels sans précédent de benzène dans des rendements élevés. Le persulfate d’ammonium est le réactif de choix et apporte des avantages notables comme stabilité et maniabilité facile. En outre, l’utilisation de l’eau comme solvant et l’absence de métaux confèrent une plus grande durabilité à la méthode. Une procédure de mise en place modifiée qui évite l’utilisation d’agents de séchage ajoute également de la commodité au protocole. La purification des produits est effectuée à l’aide d’un seul bouchon de silice. La portée du substrat est actuellement limitée aux alkynes terminales et aux composés aliphatiques insaturés.
Introduction
Les benzènes fonctionnalisés sont sans doute les précurseurs les plus utilisés en chimie organique synthétique1,2. Ils figurent dans le courant dominant des produits pharmaceutiques, des produits naturels et des matières organiques fonctionnelles. Des approches puissantes ont été rapportées pour la construction de dérivés polysubstitués de benzène et parmi elles, les méthodes bien établies comme substitution nucléophile ou électrophilique aromatique3,les réactions de couplagecroisé 4 et la métalation dirigée5 sont des approches répandues. Néanmoins, l’application généralisée de ces stratégies peut être entravée par une portée de substrat limitée, des problèmes de réaction excessive et de regiosélectivité.
Les réactions de cyclisation de Tandem représentent une alternative très attrayante aux méthodes classiques pour la construction rapide des benzènes fonctionnalisés d’une manière atome-économique6,7,8. Dans ce cadre, les réactions de benzannulation représentent un protocole approprié pour transformer efficacement les blocs de construction acycliques en squelettes de benzène précieux. Cette classe de réaction est une méthodologie polyvalente comportant une variété de matières premières chimiques, de mécanismes et de conditions expérimentales9,10,11.
L’objectif de notre étude est de développer un protocole simple et pratique pour une réaction benzannulation pour générer des anneaux de benzène fonctionnalisés sans précédent. À cette fin, nous avons entrepris d’explorer une benzannulation sans métal et parvoie use d’eau utilisant des matières premières chimiques bon marché (composés insaturés et alkynes).
Plusieurs avantages par rapport aux méthodes rapportées dans la littérature peuvent être soulignés. Les transformations sans métal ont tous les attributs nécessaires pour répondre aux exigences du développement durable. Pour ne citer que quelques-uns, il n’est pas nécessaire d’éliminer les traces métalliques coûteuses et difficiles des produits désirés; les réactions sont moins sensibles à l’oxygène et à l’humidité, ce qui facilite sa manipulation et le processus global est normalement moins coûteux12. Les sels de persulfate sont stables, faciles à manipuler et ne génèrent que du sulfate comme sous-produit, ce qui ajoute de l’élan à l’initiative de chimie verte pour minimiser la pollution des déchets13. L’eau est considérée comme un solvant vert approprié pour les réactions organiques : elle est non toxique, non inflammable, a une odeur très faible et est disponible à faible coût. Même les composés organiques insolubles de l’eau peuvent être employés utilisant « sur l’eau »14 suspensions aqueuses et ces protocoles synthétiques simples ont gagné l’attention croissante au cours des années.
Nos conditions de réaction optimisées et notre procédure simple de mise en place/purification donnent accès à plusieurs anneaux de benzène fonctionnalisés qui offrent une multitude d’opportunités pour une fonctionnalisation ultérieure.
Protocol
Representative Results
Discussion
La méthode rapportée ci-contre a été conçue pour être une configuration expérimentale très simple et douce pour la synthèse des benzènes polyfonctionnsés dans l’eau15. Dans nos conditions, nous avons pu observer d’excellents rendements pour les produits grâce à l’utilisation de persulfate d’ammonium. Une solution aqueuse de persulfate fraîchement préparée devrait être employée ; cependant, le persulfate d’ammonium solide peut également être employé sans perte de rendement. L’a…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions Fundaçao de Amparo à Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP, Sao Paulo, Brésil) pour son soutien financier (Grant FAPESP 2017/18400-6). Cette étude a été financée en partie par le Coordenaçao de Aperfeiçoamento de Pessoal de N’vel Supérieur – Brasil (CAPES) – Code financier 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 |
Referências
- 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).
