إعداد واستخدام ثنائي يوديد السمريوم (SMI<sub> 2</sub>) في التركيب العضوي: دور الميكنة من أملاح النيكل وHMPA (II) في رد فعل باربييه السمريوم
Summary
إجراء مباشر لإعداد ثنائي يوديد السماريوم (SMI<sub> 2</subيوصف>) في THF. دور اثنين من الإضافات الرئيسية hexamethylphosphoramide وهي (HMPA) والنيكل (ACAC)<sub> 2</sub> ن خ يتجلى في ردود الفعل بوساطة في رد فعل SM-باربييه.
Abstract
على الرغم من النظر في البداية كاشف الباطنية، أصبح SMI 2 (أ) أداة مشتركة للكيميائيين العضوية الاصطناعية. يتم إنشاء الصناعات الصغيرة والمتوسطة من 2 إلى إضافة اليود إلى معدن السماريوم الجزيئية في THF. 1،2-3 وهو معتدل وانتقائية اختزال إلكترون واحد وتنوعها هو نتيجة لقدرته على الشروع في مجموعة واسعة من التخفيضات بما في ذلك السندات CC التشكيل وتتالي ردود الفعل أو متسلسلة. 2 تقليل يمكن SMI مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية بما في ذلك sulfoxides والسلفونات وأكاسيد الفوسفين، ايبوكسيدات، هاليدات الألكيل والأريل، كربونيل، وروابط ثنائية مترافق. 2-12 واحدة من الميزات الرائعة من SMI-2-بوساطة ردود الفعل هي القدرة على تلاعب بنتائج ردود الفعل من خلال الاستخدام الانتقائي للمساعدات الانحلال أو المواد المضافة. في معظم الحالات، إضافات ضرورية في السيطرة على معدل تخفيض وردود الفعل الكيماوي أو من stereoselectivity. 13-14 إضافات المشتركتستخدم mmonly لتهذيب يمكن تصنيف التفاعل من SMI 2 إلى ثلاث مجموعات رئيسية هي: (1) لويس قواعد (HMPA، وغيرها من الجهات المانحة الإلكترون يغاندس، الاسترات مخلبية، الخ)، ومصادر بروتون (2) (الكحول، والمياه الخ. )، و (3) غير العضوية المضافة (ني (ACAC) 2، FeCl 3، الخ) 3
فهم آلية التفاعلات 2 SMI ودور المضافات تمكن الاستفادة من الإمكانات الكاملة للكاشف في التركيب العضوي. يتم اختيار رد الفعل SM-باربييه لتوضيح أهمية دور الآلية الاصطناعية واثنين من الإضافات الشائعة: HMPA والنيكل (II) في هذا التفاعل. رد فعل SM-باربييه يشبه رد الفعل غرينيارد التقليدية مع فارق وحيد هو أن يتم خلط ألكيل هاليد، الكربونيل، واختزال وقت واحد ن خ في وعاء واحد. 1،15 أمثلة من ردود الفعل باربييه SM-بوساطة مع مجموعة من الشركاء اقتران تم الإبلاغ، 1،3،7،10،12 وكانت التحريرilized في الخطوات الرئيسية لتجميع المنتجات الطبيعية الكبيرة. وقد أظهرت دراسات سابقة 16،17 على تأثير المواد المضافة على ردود الفعل 2 SMI أن يعزز إمكانات HMPA الحد من SMI 2 من تنسيق إلى مركز المعادن السماريوم، وإنتاج أكثر قوة، 13-14،18 المرهونة sterically اختزال 19-21 و في بعض الحالات يلعب دورا أساسيا في نقل الإلكترون الخطوات تيسير آخر اللاحقة السندات تشكيل الأحداث. (22) وفي رد فعل SM-باربييه، وقد تبين HMPA لتفعيل بالإضافة إلى ذلك على هاليد ألكيل من خلال تشكيل المعقدة في خطوة ما قبل توازن 23
ني (II) الأملاح المضافة هي المحفز التي يكثر استخدامها في SM-بوساطة التحولات. وعلى الرغم من 24-27 الحرجة للنجاح، ولا يعرف دور الآلية ني (II) في هذه التفاعلات. وقد تبين مؤخرا أن يقلل SMI 2 ني (II) إلى ني (0)، ويتم بعد ذلك رد فعل من خلال organometallic ني (0) الكيمياء 28
هذه الدراسات أنه على الرغم من تسليط الضوء على الآلية يتم الحصول على المنتج باربييه نفسه، على استخدام المواد المضافة المختلفة في رد فعل 2 SMI يغير بشكل جذري المسار الآلي للتفاعل. بروتوكول لتشغيل هذه SMI يوصف 2-بدأت ردود الفعل.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويرد الإجراء مباشرة لتوليد SMI 2 الحل وتطبيقه في التركيب العضوي باستخدام اثنين من الإضافات الأكثر شيوعا هنا. وصف المثالين تصوير أهمية فهم الآلية من رد الفعل على تهذيب تفاعلية SMI 2. معرفة الأساس لآلية رد الفعل يسمح باستخدام هذا الكاشف إلى أن تتكيف من قبل الكيميائيين الاصطناعية وفقا لمتطلبات رد فعلهم.
هذه واحدة متجانسة اختزال الإلكترونات من السهل التعامل معها، ويمكن شراؤها من مصادر تجارية. في حين أن البروتوكول أعلاه على التوالي إلى الأمام عند ذلك في ظل ظروف الخاملة، وبعض من إجراءات استكشاف الأخطاء وإصلاحها شيوعا هي: (أ) تأكد من degassed بشكل صحيح THF والجافة، (ب) إذا كان ن خ المعادن التعرض لفترات طويلة للهواء فإنه يمكن أن يكون لها المؤكسد خارج طبقة، طحن المعدن مع بمدافع الهاون وpestal لفضح سطح معدني نظيف، (ج)اللهب تجف جميع الأواني الزجاجية وباردة تحت الأرجون، (د) ويفضل الأرجون جو خامل على النيتروجين، كما ثبت في وقت لاحق للتفاعل مع المعادن، (ه) وجود فائض SM-المعدنية يساعد على الحفاظ على تركيز SMI 2، (و) resublime بلورات اليود.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
RAF يشكر المؤسسة الوطنية للعلوم (CHE-0844946) لدعم هذا العمل.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Samarium metal | Acros | 29478-0100 | -40 mesh, 99.9% (metals basis) |
| THF | OmniSolv | TX0282-1 | Purified through Innovative Technologies solvent purification system. Alternatively it can be degassed through free-pump-thaw method |
| Iodine | Alfa Aesar | 41955-22 | Resublimed crystals, 99.8% |
| Iodododecane | Acros | 25009-0250 | 98% |
| 3-pentanone | Alfa Aesar | AAA15297-AE | 99% |
| HMPA | Alderich | H11602 | 98%; distill from CaO under Argon |
| NiI2 | Alfa Aesar | 22893 | 99.5% (metals basis) |
References
- Girard, P., Namy, J. L., Kagan, K. B. Divalent lanthanide derivatives in organic synthesis. 1. Mild preparation of samarium iodide and ytterbium iodide and their use as reducing or coupling agents. J. Am. Chem. Soc. 102, 2693-2698 (1980).
- Szostak, M., Spain, M., Procter, D. J. Preparation of samarium(II) iodide: quantitative evaluation of the effect of water, oxygen, and peroxide content, preparative methods, and activation of samarium metal. J. Org. Chem. 77, 3049-3053 (2012).
- Procter, D. J., Flowers, R. A., Skrydstrup, T. . Organic synthesis using samarium diiodide: a practical guide. , (2010).
- Nicolaou, K. C., Ellery, S. P., Chen, J. S. Samarium diiodide mediated reactions in total synthesis. Angew. Chem. Int. Ed. 48, 7140-7165 (2009).
- Flowers, R. A., Prasad, E. . Handbook on the physics and chemistry of rare earths. 36, 393-473 (2006).
- Edmonds, D. J., Johnston, D., Procter, D. J. Samarium(II)-iodide-mediated cyclizations in natural product synthesis. Chem. Rev. 104, 3371-3403 (2004).
- Kagan, H. B. Twenty-five years of organic chemistry with diiodosamarium: an overview. Tetrahedron. 59, 10351-10372 (2003).
- Steel, P. G. Recent developments in lanthanide mediated synthesis. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 2727-2884 (2001).
- Molander, G. A., Harris, C. R. Sequencing reactions with samarium(II) iodide. Chem. Rev. 96, 307-338 (1996).
- Molander, G. A., Harris, C. R. Sequenced reactions with samarium(II) iodide. Tandem intramolecular nucleophilic acyl substitution/intramolecular Barbier cyclizations. J. Am. Chem. Soc. 117, 3705-3716 (1995).
- Molander, G. A. Application of lanthanide reagents in organic synthesis. Chem. Rev. 92, 29-68 (1992).
- Souppe, J., Danon, L., Namy, J. L., Kagan, K. B. Some organic-reactions promoted by samarium diiodide. J. Organometal. Chem. 250, 227-236 (1983).
- Flowers, R. A. Mechanistic studies on the roles of cosolvents and additives in samarium(II)-based reductions. Synlett. 10, 1427-1439 (2008).
- Hutton, T. K., Muir, K., Procter, D. J. Samarium(II)-mediated reactions of gamma, delta-unsaturated ketones. Cyclization and fragmentation processes. Org. Lett. 4, 2345-2347 (2002).
- Miller, R. S., et al. Reactions of SmI2 with alkyl halides and ketones: inner-sphere vs outer-sphere electron transfer in reactions of Sm(II) reductions. J. Am. Chem. Soc. 122, 7718-7722 (2000).
- Ito, Y., Takahashi, K., Nagase, H., Honda, T. Integral stereocontrolled synthesis of a spiro-norlignan, sequosempervirin A: revision of absolute configuration. Org. Lett. 13, 4640-4643 (2011).
- Molander, G. A., et al. Toward the total synthesis of Variecolin. Org. Lett. 3, 2257-2260 (2001).
- Shabangi, M., Flowers, R. A. Electrochemical investigation of the reducing power of SmI2 in THF and the effect of HMPA cosolvent. Tetrahedron Lett. 38, 1137-1140 (1997).
- Enenaerke, R. J., Hertz, T., Skrydstrup, T., Daasbjerg, K. Evidence for ionic samarium(II) species in THF/HMPA solution and investigation of Their electron-donating properties. Chem. Eur. J. 6, 3747-3754 (2000).
- Hou, Z., Zhang, Y., Wakatsuki, Y. Molecular structures of HMPA-coordinated samarium(II) and ytterbium(II) iodide complexes. A structural basis for the HMPA effects in SmI2-promoted reactions. Bull. Chem. Soc. Jpn. 70, 149-153 (1997).
- Hou, Z., Wakatsuki, Y. Isolation and x-ray structures of the hexamethylphosphoramide (hmpa)-coordinated lanthanide(II) diiodide complexes [SmI2(hmpa)4] and [Yb(hmpa)4(thf)2]I2. J. Chem. Soc., Chem Commun. 10, 1205-1206 (1994).
- Sadasivam, D. V., Antharjanam, P. K. S., Prasad, E., Flowers, R. A. Mechanistic study of samarium diodide-HMPA initiated 5-exo-trig ketyl-Olefin coupling: the role of HMPA in post-electron transfer steps. J. Am. Chem. Soc. 130, 7228-7229 (2008).
- Choquette, K. A., Sadasivam, D. V., Flowers, R. A. Uncovering the mechanistic role of HMPA in the samarium Barbier reaction. J. Am. Chem. Soc. 132, 17396-17398 (2010).
- Molander, G. A., Huérou, V. L., Brown, G. A. Sequenced reactions with samarium(II) iodide. Sequential intramolecular Barbier byclization/Grob fragmentation for the synthesis of medium-sized carbocycles. J. Org. Chem. 66, 4511-4516 (2001).
- Molander, G. A., Köllner, C. Development of a protocol for eight- and nine-membered ring synthesis in the annulation of sp2,sp3-hybridized organic dihalides with keto ester. J. Org. Chem. 65, 8333-8339 (2000).
- Molander, G. A., Alonso-Alija, C. Sequenced reactions with samarium(II) iodide. Sequential intermolecular carbonyl addition/intramolecular nucleophilic acyl substitution for the preparation of seven-, eight-, and nine-membered carbocycles. J. Org. Chem. 63, 4366-4373 (1998).
- Machrouhi, F., Hamann, B., Namy, J. L., Kagan, K. B. Improved reactivity of diiodosamarium by catalysis with transition metal salts. Synlett. 7, 633-634 (1996).
- Choquette, K. A., Sadasivam, D. V., Flowers, R. A. Catalytic Ni(II) in reactions of SmI2: Sm(II)- or Ni(0)- based chemistry?. J. Am. Chem. Soc. 133, 10655-10661 (2011).
