JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

סינתזה נטולת מתכת של Ynones מacyl כלורידים ואשלגן Alkynyltrifluoroborate מלחים

Published: February 24, 2015
doi:
10.3791/52401
,
1Faculty of Science,University of Ontario Institute of Technology

Summary

The goal of this manuscript is to demonstrate a straightforward method for the preparation of ynones from acyl chloride and potassium alkynyltrifluoroborate salt starting materials. The one-pot reaction proceeds rapidly in the presence of boron trichloride without exclusion of air and moisture.

Abstract

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups and scaffolds. Traditional methods for the preparation of ynones are associated with drawbacks including harsh conditions, multiple purification steps, and the presence of unwanted byproducts. An alternative method for the straightforward preparation of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts is described herein. The adoption of organotrifluoroborate salts as an alternative to organometallic reagents for the formation of new carbon-carbon bonds has a number of advantages. Potassium organotrifluoroborate salts are shelf stable, have good functional group tolerance, low toxicity, and a wide variety are straightforward to prepare. The title reaction proceeds rapidly at ambient temperature in the presence of a Lewis acid without the exclusion of air and moisture. Fair to excellent yields may be obtained via reaction of various aryl and alkyl acid chlorides with alkynyltrifluoroborate salts in the presence of boron trichloride.

Introduction

The intention of this video is to demonstrate a straightforward approach for the preparation of compounds containing an ynone functional group from convenient starting materials. Ynones are valuable building blocks in organic chemistry that have been shown to have biomedical and material significance. Ynones are precursors to valuable organic functional groups including pyrimidines,1,2 quinolones,3 furans,4 pyrazoles,5,6 flavones,7 oximes,8 and chiral propargylic alcohols.9-11 A more convenient method for the preparation of ynones has been sought as a result of the drawbacks of traditional methods including poor functional group tolerance and tedious synthetic routes.

The reaction of metal12,13 and metalloid14 acetylides with acyl chlorides is one common route for the preparation of ynones. Alternatively, the synthesis of ynones from acyl chloride can be achieved via two-step procedures using Weinreb amides and organolithium or Grignard reagents.15 Another prevalent approach includes the addition of organolithium or Grignard reagents to an aldehyde, which is followed by the oxidation of a secondary alcohol to the corresponding ketone.16-19 Poor functional group tolerance of metal acetylides and the need to purify synthetic intermediates after each step are main deficiencies of the aforementioned methods. Transition-metal-catalyzed carbonylative couplings have recently emerged as an alternative approach for the preparation of ynones.20-22 Unfortunately, in addition to cost and toxicity associated with transition metals, metal-catalyzed carbonylative reactions often require elevated CO pressures and suffer from the presence of an undesired Sonogashira coupling byproduct. Given their utility in organic synthesis as well as the drawbacks associated with traditional synthetic methods, the development of a more straightforward method for the preparation of ynones is appealing.

Potassium organotrifluoroborate salts have recently emerged as versatile reagents in organic synthesis. Advantages including ease of preparation,23 inherent stability, low toxicity, and good functional group tolerance have made organotrifluoroborate salts attractive synthetic reagents.24-27 Organotrifluoroborate salts have been used primarily as a bench-stable equivalent of boronic acids for palladium-catalyzed Suzuki-Miyaura coupling.26 Recently, following a seminal work by Matteson and co-workers,28 Bode, Molander and others have highlighted the utility of organotrifluoroborates as reagents in non-metal catalyzed reactions.29-33 The field of transition-metal-free reactions of trifluoroborates is still in its infancy stage. Given the great potential for use of organotrifluoroborate salts in non-metal catalyzed organic synthesis, we sought to develop a novel method for the preparation of ynones from acyl chlorides and alkynyltrifluoroborate salts.

Protocol

1. סינתזה של Ynone באמצעות איזון אנליטיים, שוקל 0.15 mmol של אשלגן רצוי מלח alkynyltrifluoroborate (1.5 שווה) ולהוסיף לבקבוקון נקי מצויד בבר ומערבבים מגנטי. באמצעות מצויד במחט מזרק בוכנת זכוכית, להוסיף 0.5 מיליליטר של DCM נטול מים לבקבוקון להרשות לעצמם פתרון 0.3 M של trifluoroborate. הערה: מכיוון שמדוברת במתודולוגיה חדשה, התגובות כבר בוצעה עבור הוכחה של מושג. על מנת להקטין את הפסולת שהם כבר ביצעו בקנה מידה קטן. התגובה יכולה להיות מדורגת כדי לייצר תשואות גדולות יותר כפי שנדרש. באמצעות מזרק זכוכית, להוסיף 0.15 mmol של 1.0 M פתרון trichloride בורון (1.5 שווה, 150 μl) dropwise לכלי התגובה בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס) עם ערבוב. החלף כובע. להחזיק או מהדק את כלי תגובת תרים כך שפתרון התגובה הוא מתחת לקו המים בsonicator. Sonicate הפתרון למשך 30 שניות על 20 מעלות צלזיוס וo תדירותf 40 kHz. מערבבים את פתרון התגובה בטמפרטורת חדר (20 מעלות צלזיוס) במשך 20 דקות נוספות. בהתאם לאופי של החומר המוצא alkynyltrifluoroborate, יבחין בשינוי צבע. שינוי צבע מלבן להשתזף או חום כהה, אדום, סגול או נפוץ. להוסיף 0.1 mmol של כלוריד acyl הרצוי (1.0 שווה ערך) לבקבוקון בטמפרטורת הסביבה (20 מעלות צלזיוס) עם ערבוב. לחלופין, להעביר את התוכן של כלי התגובה לבקבוק הואשם בבר ומערבבים מגנטי ו -0.1 mmol של כלוריד acyl. החלף כובע. מערבבים את פתרון התגובה בטמפרטורת הסביבה (C ° 20) למשך 30 דקות. הערה: באופן כללי, שינוי צבע כהה מאוד היא אינדיקציה לכך שהתגובה מתרחשת. באמצעות כרומטוגרפיה שכבה דקה (TLC) 34 לעקוב אחר ההתקדמות של התגובה על ידי השוואה עם תקן כלוריד acyl מתאים. הערה: בהתאם לאופי של החומרים החל, התגובה לא יכולה ללכת להשלמה.חומר כלוריד הצילינדר מתחיל נצפה כנקודת ריצה גבוהה יותר מהמוצר הסופי לכל ynones הכין עד כה בשיטה זו. הכן את תקן כלוריד acyl על ידי דילול של כ -10 מ"ג של כלוריד acyl חומר מוצא עם 1 מיליליטר של אתיל אצטט בבקבוקון קטן. באמצעות טיווח TLC, לזהות את פתרון התגובה וסטנדרטי על קו הזינוק של צלחת TLC. שיתוף מקום עם שני פתרון התגובה וסטנדרטי עשוי להיות שימושי כדי לקבוע אם יש עדיין חומר מוצא נוכחי בפתרון התגובה. לקבוע שלב נייד TLC מתאים על ידי ניסוי וטעייה. להכנת 1a המוצר, שלב נייד הכולל 01:30 אתיל אצטט: תוצאות hexanes בערכי f R של כ 0.5 ו -0.8 עבור מוצר ynone ונזואיל כלוריד חומר מוצא, בהתאמה. דמיין את צלחת TLC פותחה תחת אור UV. השתמש בעיפרון כדי לסמן כל כתמים גלויים. 2. מימיים בירור להרוות את התגובה על ידי הוספת 1 מיליליטר של מים קרים (5 מעלות צלזיוס כ) לכלי התגובה. בעזרת פיפטה פסטר, להעביר את הפתרון למשפך separatory נקי. יתר על כן לדלל את התוכן של משפך separatory עם מים קרים 10 מיליליטר ולחלץ את המוצר פעם אחת לאתיל אצטט 15 מיליליטר. מחק את השכבה המימית התחתונה ולשטוף פעם נוספת האורגנית שכבה אחת עם 10 מיליליטר של מים ופעם אחת עם 10 מיליליטר של מי מלח. אסוף את השכבה האורגנית לארלנמייר נקי ויבש עם מגנזיום סולפט. סנן את הפתרון לתוך בקבוק תחתון עגול נקי באמצעות סינון הכבידה. 3. טיהור של Ynone באמצעות כרומטוגרפיה בשכבה דקה, לקבוע שלב נייד מתאים לטיהור הבזק כרומטוגרפיה של המוצר. גורם שימור (ו R) בסך של כ 0.5 הוא בדרך כלל מספיק כדי להפריד את המוצר מכל התחלה שנותרהing מוצרים חומריים וצד. הערה: במקרה של הפרדה עניה, מערכת ממס פחות קוטבית עשויה לשמש באופן שיש לו את המוצר ערך ו R נמוך יותר. בהתאם לקוטביות של חומרי המוצא, hexanes: תערובת אתיל אצטט בטווח של 30: 1 עד 5: 1 הוא בדרך כלל מתאים. הכן סיליקה עמודה המכילה רטובה עם השלב המתאים הנייד. הוספת שכבה של חול לחלק העליון של העמודה על מנת להימנע מסיליקה המטרידה על תוספת של המוצר וeluent. להתאדות פתרון הבירור באמצעות מאייד סיבובי עם טמפרטורת האמבטיה ב 40 ° C והסיבוב מוגדרים 120 סל"ד. ממיסים את תכולת הבקבוק ב2 מיליליטר של שלב נייד ולטעון את הפתרון בזהירות באופן שווה על הטור. ודא שסיליקה היא רטובה אבל שורת הממס אינה עולה על הגובה של סיליקה. אפשר להם ממס לelute כך שהמוצר הוא על סיליקה. להוסיף כמות קטנה של שלב וחזור על פעולה נייד. מלא את colטור ה עם השלב הנייד שנקבע בשלב 3.1; במקרה של המוצר 1a, 30: 1 hexanes: תערובת אתיל אצטט היא מתאימה. לאסוף את השברים במבחנות באמצעות כרומטוגרפיה הבזק כדי לזרז את תהליך הטיהור. פשוט לחבר את מתאם עם צינורות לשקע אוויר. התאם את לחץ האוויר באופן שeluent זורם דרך העמודה בקצב מתאים. לזהות כל אחד משברי הטור על צלחת TLC. לחלופין, לזהות את התקן כהתייחסות כלוריד acyl. לפתח את TLC באמצעות השלב הנייד כמתאים בשלב 1.8. סמן את כל נקודות גלויות תחת אור UV, וציין כי המוצר צפוי להיות f R נמוכה מרגיל כלוריד acyl. לאסוף את כל השברים המכילים כתמים גלויים לתוך בקבוק תחתון עגול גדול. אם נקודה יותר מפעם אחת עם f R נמוך מחומר המוצא היא הווה, לאסוף אותם בצלוחיות נפרדות. להתאדות הממס באמצעות מאייד סיבובי ולייבש את החומר שנאסף under ואקום גבוה במשך שעות. במידת הצורך, לבצע שטיפת פנטן על עמודה קטנה כדי לטהר את מוצר ynone הוכן מחומר עני אלקטרון כלוריד acyl התחלה נוסף. בקנה מידה קטן, זה יכול להתבצע באמצעות פיפטה פסטר כעמודה. ממיסים את המוצר במינימום של כלורופורם, DCM, או אתר diethyl ועומס על עמודת סיליקה רטובה עם פנטן. אורכי Elute 1-2 טור של פנטן דרך העמודה ולאסוף לתוך כוס פסולת. Elute מוצר ynone הטהור מעמודת פנטן באמצעות אתר diethyl או אתיל אצטט. לאסוף eluent בבקבוק נפרד, להתאדות, ואת המקום תחת ואקום גבוה עבור מינימום של שעות. להשיג כ -10 מ"ג של מוצר לאפיון על ידי ספקטרוסקופיה NMR. 4. אפיון Ynone לאפיין ולהעריך את טוהר של המוצר הסופי באמצעות 1 H ו- 13 C ספקטרוסקופיה NMR. 34בדרך כלל, ההיסט הכימי של פחמן קרבוניל מופיע ליד 177 עמודים לדקה בספקטרום 13 C NMR. שני פחמנים SP של הקבוצה הפונקציונלית ynone מיוצגים על ידי פסגות אופייניות ליד 87 ו -93 עמודים לדקה. השתמש בספקטרוסקופיה אינפרא-אדומה 34 לזהות שיא קרבוניל האופייני למוצר ynone. delocalization אלקטרונים מהקשר משולש, הסמוך בדרך כלל גורם לשיא קרבוניל להופיע בין 1600 ו1,650 -1 סנטימטר, בהתאם למאפיינים האלקטרוניים של המתחם. לקבוע את המסה המולקולרית של המוצר ועוד לאמת את הזהות באמצעות ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה. 34

Representative Results

מאמצים ראשוניים התמקדו סביב הכנת 1a ynone מtrifluoroborate phenylacetylene S1 ונזואיל כלוריד (איור 1). טבלת 1 מתארת ​​את שלבי אופטימיזציה שבוצעו כולל הקרנה של חומצות שונות לואיס, ממסים, כמו גם בחינת ההשפעה של מים על התגובה . בשלב הבא, היקף התגובה נחקר על ידי הגשת trifluoroborate phenylacetylene לתנאים מותאמים בנוכחות של מגוון רחב של כלורידים acyl (איור 2). צנוע לתשואות מעולות ניתן לקבל בהתאם לאופי של מצע כלוריד acyl. היקף התגובה שנוסף הוערך באמצעות ההכנה של כמה דוגמאות נוספות של מלחים alkynyltrifluoroborate. איור 3 ממחיש דוגמאות נבחרות של מלחי alkynyltrifluoroborate אחרים שיכול להיות מועסק בהכנת ynones בתנאים שפותחו. נגזרות של פן ylacetylene אלקטרון נושא trifluoroborate תרומת מתמירים העניקו מוצרי ynone המקביל בתום תשואות מעולות בעוד נגזרי אליפטי של מלחי alkynyltrifluoroborate הוכיחו את עצמו תשואות צנועות מעניקות מעט פחות תגובתי. איור 1: הכנת 1a Ynone מtrifluoroborate phenylacetylene S1 ונזואיל כלוריד תכנית הממחישה את התנאים לעריכת 1a ynone הכולל השקעה של dichloroborane תגובת ביניים.. איור 2:. ספקטרום NMR H 1 נציג 1a ynone משמרות כימיות ואינטגרציות יחסי של פרוטונים אופייניים מסומנים. <p c= "Jove_content" ילדה fo: לשמור-together.within-page = "תמיד"> איור 3:. ספקטרום NMR 13 C נציג 1a ynone משמרות כימיות של פחמנים אופייניים מסומנים. איור 4:. ספקטרום HRMS נציג 1a ynone הושג באמצעות יינון כימי באטמוספרה לחץ הערך מ '/ z נמדד מ[ M + H] + יון שדווח. איור 5: תגובות של מלח phenylacetylenetrifluoroborate S1 עם כלורידים acyl מבנים ותשואות למוצרים היוצר על ידי שינוי הזהות.של החומר המוצא כלוריד acyl מומחש. תגובות היו לרוץ עם equiv 1 כלוריד acyl, 1.5 S1 phenylacetylenetrifluoroborate אשלגן equiv, ו -1.5 trichloride ורון equiv. איור 6:. תגובות של alkynyltrifluoroborates השונים עם כלורידים acyl מבנים ותשואות למוצרים היוצר על ידי שינוי זהותו של החומר alkynyltrifluoroborate מתחיל מומחשים. תגובות היו לרוץ עם equiv 1 כלוריד acyl, 2.5 אשלגן equiv מלח organotrifluoroborate ו -2.5 trichloride ורון equiv. כניסה חומצת לואיס חומצת לואיס (equiv) תנאים תשואה (%) 1 ב </ Sup> SiO 2 16.5 CH 2 Cl 2 0 2 SiCl 4 1 CH 2 Cl 2 עקבות 3 BF 3 · OET 2 1 CH 2 Cl 2 עקבות 4 ב FeCl 3 1 CH 2 Cl 2 24 5 ג AlCl 3 1 CH 2 Cl 2 62 6 ד AlCl 3 1 CH 2 Cl 2 66 7 דואר AlCl 3 1 CH 2 Cl 2 60 8 AlCl 3 </תת> 1 THF עקבות 9 AlCl 3 1 טולואן עקבות 10 AlCl 3 2 ClCH 2 CH 2 Cl 33 11 AlCl 3 1 DMSO עקבות 12 AlCl 3 2 אצטוניטריל עקבות 13 AlCl 3 · 6 שעות 2 O 1 CH 2 Cl 2 0 14 ב BCL 3 1.5 CH 2 Cl 2 67 15 תב"מ 3 1 CH 2 Cl 2 20 <strong> לוח: 1. אופטימיזציה של תנאים להכנת 1a ynone תשואה של מוצר 1a על וריאציה של תנאי תגובה וזרז חומצת לואיס. תגובות היו לרוץ עם כלוריד בנזואיל equiv 1 וS1 phenylacetylenetrifluoroborate אשלגן equiv 1. B 1.5 S1 equiv. ג תנאים נטולי מים. ד התגובה שנעשתה בכלי זכוכית מיובשים שאינן תחת אוויר. E תנאים נטול מים + 1 μl מים.

Discussion

טבלת 1 מדגימה את הצעדים שנקטו כדי לייעל את התנאים לתגובה של trifluoroborate phenylacetylene עם נזואיל כלוריד כדי ליצור את מוצר ynone המקביל. בתחילה, זרזים הידועים להמיר organotrifluoroborates לorganodifluoroboranes נבדקו. למרבה הצער סיליקה ג ', 35 טטרא סיליקון, 36 ובורון trifluoride 31,32 לא לקדם את הקמתה של ynone הרצוי (טבלת 1, ערכי 1-3). השימוש בזרזי חומצת כלור לואיס הוכיחו להיות מוצלחים יותר. תשואה נמוכה של 1 א ynone הרצוי הושגה בנוכחות זרז ברזל (III) כלוריד (טבלת 1, כניסת 4). בשלב הבא, אלומיניום כלוריד (III) נחקר כתוצאה מהיכולת המבוססת היטב שלה כדי לקדם היווצרות יון oxocarbenium בacylations פרידל-אמנות. 37-39 המוצר הרצוי הושג בתשואה של 62%, כאשר אלומיניום (III) זרז כלוריד היה EMPloyed.

אופטימיזציה נוספת גילתה שיש לי אוויר ולחות השפעה מועטת על התשואה של התגובה (טבלת 1, ערכי 5-7). כתוצאה מכך, תגובות שלאחר מכן בוצעו בכלי זכוכית-דלים בנוכחות האוויר. ניסיונות לייעל את הממס גילו כי dichloromethane (DCM) הוא גם מתאים במיוחד לתגובה (טבלת 1, ערכי 8-12). חוסר עקביות בתוצאות של תגובות catalyzed ידי אלומיניום כלוריד (III) תתבקש החקירה של זרזים חלופיים. מסחרי אלומיניום זמין (III) hexahydrate כלוריד היה לחלוטין לא פעיל בתנאי התגובה (טבלת 1, כניסה 13). זה הוא אינדיקטור טוב שההיווצרות של מימה אלומיניום כלוריד (III) מעכבת את התגובה. trichloride בורון נמצא לייצר תשואות דומות בעקביות טובה יותר (טבלת 1, כניסה 14).

על האינטראקציה של alkynyltriflu אשלגןoroborate עם trichloride בורון, מיני organodichloroborane תגובתי יותר נוצר. 40 שלב ראשוני זה הוא קריטי עבור התגובה עם כלוריד acyl והיווצרות ynone כדי להמשיך. מאז מלחי organotrifluoroborate אינם מסיסים בDCM, התגובה מתרחשת כתערובת הטרוגנית. לאחר תוספת של trichloride בורון, הפתרון הוא sonicated על מנת להקל על היווצרות מיני dichloroborane תגובה על ידי הגדלת שטח הפנים של מלח trifluoroborate זמין להגיב. יישום של גלי אולטרסאונד לתערובת התגובה גורם לתופעות מכאניות באמצעות הדור של בועות cavitation. במהלך sonication, קריסת cavitation בועות בתוצאות הנוזל באזורים מקומיים של טמפרטורות ולחצים גבוהות. 41 גלי הלם מיוצרים שיוצרים מערבולת מיקרוסקופית וכתוצאה מכך עלייה באנרגיה הקינטית של מלחי trifluoroborate מוצקים. העלייה באנרגיה של המערכת במהלך פרומו sonicationהפיצול של מלח trifluoroborate tes כתוצאה מכך גדל שטח זמין לאינטראקציה עם trichloride בורון. Sonication של תערובת התגובה לפני תוספת של חומר כלוריד acyl מתחיל מבטיח היווצרות היעילה של מיני alkynyldichloroborane תגובה ללא צורך בתנאים נוספים שאילצו או זמני תגובה ארוכים יותר.

איור 2 מדגים את התוצאות שהושגו כאשר trifluoroborate phenylacetylene היה הגיבה עם מגוון רחב של כלורידים acyl תחת תנאי תגובה האופטימליות. ארומטי (1b, 1c) ואליפטיות ניטרליות (1J-יב) כלורידים acyl לרהט ynones המקביל בתשואות סינטטית שימושיות. אלה כלורידים acyl נושאות קבוצות אלקטרון תרומה (1D-ז) לספק תשואות מצוינות ואילו קבוצות אלקטרונים נסיגה תביא לתשואות צנועות יחסית (1h, 1i, 1m). INTEREstingly, כאשר קבוצת משיכת האלקטרון נמצאת בעמדת אורתו (1i, 59%), עליית תשואה משמעותית נצפתה בהשוואה לסעיף המקביל להחליף כלוריד acyl (1h, 30%). האינטראקציה סטרית של substituent בעמדת יָשָׁר עלולה לאלץ את הקבוצה הפונקציונלית קרבוניל מהמטוס, ובכך קזזה את אופי משיכת האלקטרונים של טבעת ארומטית. ראוי לציין כי כלוריד 4 bromobutyryl-הגיב להרשות לעצמם 1m המוצר הרצוי בתשואה של 39%. למיטב ידיעתנו, זה הוא הפרוטוקול הראשון לסינתזה של ynones לסבול קבוצה פונקציונלית ברומיד אלקיל. מדי פעם, כאשר כלוריד acyl חומר המוצא הוא ניטראלי או אלקטרון חסר, זיהומי אליפטי מופיעים על NMR הפרוטון. זה עשוי להצריך לשטוף פנטן כדי לטהר את המוצר נוסף. בעוד אפשרי, זה לא חסכוני לבצע שטיפת פנטן במהלך של שלב הטיהור הראשונהפנטן אינס הוא יקר בהשוואה לhexanes. השלמת הטיהור השניונית בנפרד בקנה מידה קטן יותר כמו טור פיפטה פסטר מפחית באופן משמעותי את כמות הנדרשת פנטן.

איור 3 ממחיש את ההשפעה של הזהות של מלח alkynyltrifluoroborate על התשואה של התגובה. באופן כללי, נגזרים של מתמירים לתרום האלקטרונים נושאי מלח trifluoroborate phenylacetylene על טבעת ארומטית הגיבו בכלורידים acyl ארומטי ואליפטי לייצר ynones הרצוי בתום תשואות מצוינות (2a-ג, 3 א-ג). מלחי alkynyltrifluoroborate אליפטי הוכיחו להיות מצעים פחות תגובתי. תשואות צנועות התקבלו כאשר hexynyl- ומלחי cyclopentylethynyltrifluoroborate היו הגיבו בנגזרי אלקטרון-עשיר בנזואיל כלוריד (4 א, 5 א).

לסיכום, שיטה חדשה להכנה of ynones מכלורידים acyl ומלחי אשלגן alkynyltrifluoroborate פותח. התשואות שהשיגו לסינתזה של ynones על ידי מגוון שיטה זו מצנועה למצוינת בהתאם לאופי של כלוריד acyl וtrifluoroborate חומרי מוצא. באופן כללי אלה חומרים מתחילים נושאות מתמירים אלקטרון תרומה לעבור התגובה יותר בקלות מאשר חומרים החל נושא קבוצות פונקציונליות ניטרליות ואלקטרון נסיגה. הערך של גישה זו טמונה בפשטות הסובלנות וקבוצה הפונקציונלית המבצעית של השיטה. תגובה אחת-סיר זה פשוט, ממשיכה במהירות בטמפרטורת הסביבה בנוכחות trichloride ורון ללא הדרה של אוויר ולחות. שיטה זו נוחה יכולה להיות מועסק בהכנת ynones בצנועה לתשואות מצוינות ממגוון רחב של כלורידים acyl ומלחי alkynyltrifluoroborate.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by the UOIT start-up fund. We thank Mr. Matthew Baxter (UOIT) for his assistance in the laboratory.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Sonicator VGT 1860QT Ultrasonic cleaner. Similar sonication devices may be used.
Dichloromethane Sigma 270997 Anhydrous
Boron trichloride solution  Sigma 178934 1M solution in DCM
Acyl chloride Sigma Various Acyl chlorides from other suppliers such as Alfa Aesar may be used. Caution – refer to MSDS for safety information.
Potassium alkynyltrifluoroborate salt N/A N/A Synthesized23 from terminal alkyne
Ethyl acetate ACP E-2000 ACS grade
Hexanes ACP H-3500 ACS grade
Pentane Sigma 236705 Anhydrous
Magnesium sulfate Sigma M7506
Filter paper Whatman 1093 126 Student grade. This speceific variety is not necessary.
Silica Gel 60 EMD 1.11567.9026 Particle size 0.040-0.063
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bannwarth, P., Valleix, A., Grée, D., Grée, R. Flexible Synthesis of Pyrimidines with Chiral Monofluorinated and Difluoromethyl Side Chains. J. Org. Chem. 74, 4646-4649 (2009).
  2. Karpov, A. S., Merkul, E., Rominger, F., Müller, T. J. Concise Syntheses of Meridianins by Carbonylative Alkynylation and a Four‐Component Pyrimidine Synthesis. Angew. Chem. Int. Ed. 44, 6951-6956 (2005).
  3. Arcadi, A., Aschi, M., Marinelli, F., Verdecchia, M. Pd-catalyzed regioselective hydroarylation of α-(2-aminoaryl)-α, β-ynones with organoboron derivatives as a tool for the synthesis of quinolines: experimental evidence and quantum-chemical calculations. Tetrahedron. 64, 5354-5361 (2008).
  4. Lee, C. G., Lee, K. Y., Lee, S., Kim, J. N. Chemical transformation of Baylis–Hillman adducts: the reaction of methyl 3-arylamino-2-methylene-3-phenylpropanoates in polyphosphoric acid. Tetrahedron. 61, 1493-1499 (2005).
  5. Kirkham, J. D., Edeson, S. J., Stokes, S., Harrity, J. P. Synthesis of Ynone Trifluoroborates toward Functionalized Pyrazoles. Org. Lett. 14, 5354-5357 (2012).
  6. Mohamed Ahmed, M. S., Kobayashi, K., Mori, A. One-pot construction of pyrazoles and isoxazoles with palladium-catalyzed four-component coupling. Org. Lett. 7, 4487-4489 (2005).
  7. Awuah, E., Capretta, A. Access to Flavones via a Microwave-Assisted, One-Pot Sonogashira− Carbonylation− Annulation Reaction. Org. Lett. 11, 3210-3213 (2009).
  8. She, Z., et al. Synthesis of Trisubstituted Isoxazoles by Palladium (II)-Catalyzed Cascade Cyclization–Alkenylation of 2-Alkyn-1-one O-Methyl Oximes. J. Org. Chem. 77, 3627-3633 (2012).
  9. Corey, E., Helal, C. J. Novel electronic effects of remote substituents on the oxazaborolidine-catalyzed enantioselective reduction of ketones. Tetrahedron Lett. 36, 9153-9156 (1995).
  10. Matsumura, K., Hashiguchi, S., Ikariya, T., Noyori, R. Asymmetric transfer hydrogenation of α, β-acetylenic ketones. J. Am. Chem. Soc. 119, 8738-8739 (1997).
  11. Midland, M. M., McDowell, D. C., Hatch, R. L., Tramontano, A. Reduction of. alpha.,. beta.-acetylenic ketones with B-3-pinanyl-9-borabicyclo [3.3. 1] nonane. High asymmetric induction in aliphatic systems. J. Am. Chem. Soc. 102, 867-869 (1980).
  12. Logue, M. W., Moore, G. L. Cuprous trimethylsilylacetylide. Preparation and reaction with acid chlorides. J. Org. Chem. 40, 131-132 (1975).
  13. Normant, J. Organocopper (I) Compounds and Organocuprates in Synthesis. Synthesis. , 63-80 (1972).
  14. Logue, M. W., Teng, K. Palladium-catalyzed reactions of acyl chlorides with (1-alkynyl) tributylstannanes. A convenient synthesis for 1-alkynyl ketones. J. Org. Chem. 47, 2549-2553 (1982).
  15. Nahm, S., Weinreb, S. M. N-Methoxy-N-methylamides as effective acylating agents. Tetrahedron Lett. 22, 3815-3818 (1981).
  16. Baba, T., Kizuka, H., Handa, H., Ono, Y. Reaction of ketones or aldehydes with 1-alkynes over solid-base catalysts. Appl. Catal., A. 194, 203-211 (2000).
  17. Brown, H. C., Garg, C. P. A simple procedure for the chromic acid oxidation of alcohols to ketones of high purity. J. Am. Chem. Soc. 83, 2952-2953 (1961).
  18. Nishimura, T., Onoue, T., Ohe, K., Uemura, S. Palladium (II)-catalyzed oxidation of alcohols to aldehydes and ketones by molecular oxygen. J. Org. Chem. 64, 6750-6755 (1999).
  19. Pu, L. Asymmetric alkynylzinc additions to aldehydes and ketones. Tetrahedron. 59, 9873-9886 (2003).
  20. Kim, W., Park, K., Park, A., Choe, J., Lee, S. Pd-Catalyzed Selective Carbonylative and Non-carbonylative Couplings of Propiolic Acid: One-Pot Synthesis of Diarylalkynones. Org. Lett. 15, 1654-1657 (2013).
  21. Kobayashi, T., Tanaka, M., Sakakura, T. Palladium(ii) Complex-catalysed Formation of a-Keto Acids via Double Carbonylation of Organic. Halides J. Chem. Soc., Chem. Commun. , 837-838 (1985).
  22. Mohamed Ahmed, M. S., Mori, A. Carbonylative Sonogashira coupling of terminal alkynes with aqueous ammonia. Org. Lett. 5, 3057-3060 (2003).
  23. Vieira, A. S., et al. Nucleophilic Addition of Potassium Alkynyltrifluoroborates to d-Glucal Mediated by BF3· OEt2: Highly Stereoselective Synthesis of α-C-glycosides. Org. Lett. 10, 5215-5218 (2008).
  24. Darses, S., Genet, J. -. P. Potassium organotrifluoroborates: new perspectives in organic synthesis. Chem. Rev. 108, 288-325 (2008).
  25. Darses, S., Genet, J. P. Potassium trifluoro (organo) borates: new perspectives in organic chemistry. Eur. J. Org. Chem. 2003, 4313-4327 (2003).
  26. Molander, G. A., Ellis, N. Organotrifluoroborates: Protected Boronic Acids That Expand the Versatility of the Suzuki Coupling Reaction. Acc. Chem. Res. 40, 275-286 (2007).
  27. Stefani, H. A., Cella, R., Vieira, A. S. Recent advances in organotrifluoroborates chemistry. Tetrahedron. 63, 3623-3658 (2007).
  28. Matteson, D. S., Kim, G. Y. Asymmetric alkyldifluoroboranes and their use in secondary amine synthesis. Org. Lett. 4, 2153-2155 (2002).
  29. Dumas, A. M., Bode, J. W. . Synthesis of Acyltrifluoroborates. Org. Lett. 14, 2138-2141 (2012).
  30. Dumas, A. M., Molander, G. A., Bode, J. W. Amide‐Forming Ligation of Acyltrifluoroborates and Hydroxylamines in Water. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 5683-5686 (2012).
  31. Mitchell, T. A., Bode, J. W. Synthesis of Dialkyl Ethers from Organotrifluoroborates and Acetals. J. Am. Chem. Soc. 131, 18057-18059 (2009).
  32. Vo, C. -. V. T., Mitchell, T. A., Bode, J. W. Expanded substrate scope and improved reactivity of ether-forming cross-coupling reactions of organotrifluoroborates and acetals. J. Am. Chem. Soc. 133, 14082-14089 (2011).
  33. Zeng, J., Vedachalam, S., Xiang, S., Liu, X. -. W. Direct C-Glycosylation of Organotrifluoroborates with Glycosyl Fluorides and Its Application to the Total Synthesis of (+)-Varitriol. Org. Lett. 13, 42-45 (2010).
  34. Lehman, J. W. The student’s lab companion: laboratory techniques for organic chemistry: standard scale and microscale. Pearson College Div. , (2008).
  35. Molander, G. A., Cavalcanti, L. N., Canturk, B., Pan, P. -. S., Kennedy, L. E. Efficient Hydrolysis of Organotrifluoroborates via Silica Gel and Water. 74, 7364-7369 (2009).
  36. Molander, G. A., Ellis, N. Organotrifluoroborates: protected boronic acids that expand the versatility of the Suzuki coupling reaction. Acc. Chem. Res. 40, 275-286 (2007).
  37. Calloway, N. The Friedel-Crafts Syntheses. Chem. Rev. 17, 327-392 (1935).
  38. Gore, P. The Friedel-Crafts acylation reaction and its application to polycyclic aromatic hydrocarbons. Chem. Rev. 55, 229-281 (1955).
  39. Groves, J. The Friedel–Crafts acylation of alkenes. Chem. Soc. Rev. 1, 73-97 (1972).
  40. Kim, B. J., Matteson, D. S. Conversion of alkyltrifluoroborates into alkyldichloroboranes with tetrachlorosilane in coordinating solvents. Angew. Chem. 116, 3118-3120 (2004).
  41. Thompson, L., Doraiswamy, L. Sonochemistry: science and engineering. Ind. Eng. Chem. Res. 38, 1215-1249 (1999).

Tags

YnonesAcyl ChloridesPotassium Alkynyltrifluoroborate SaltsCarbon-carbon Bond FormationLewis AcidOrganic SynthesisFunctional GroupScaffold

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Taylor, C. L., Bolshan, Y. Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts. J. Vis. Exp. (96), e52401, doi:10.3791/52401 (2015).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image