Summary

Asil klorür ve potasyum Alkynyltrifluoroborate Tuzlarından Ynones Metal içermeyen sentezi

Published: February 24, 2015
doi:

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

Ynone 1. sentezi Bir analitik terazi kullanılarak, istenen potasyum alkynyltrifluoroborate tuzu (1.5 eşdeğer), 0.15 mmol tartın ve bir manyetik karıştırma çubuğu ile donatılmış bir temiz bir viale eklenmektedir. Trifloroborat bir 0.3 M çözelti elde şişeye susuz DCM ve 0.5 ml ilave bir iğne ile donatılmış cam bir piston şırınga kullanarak. NOT: Bu bir yeni metodoloji olduğundan, tepkiler kavramının kanıtı için yapılmıştır. Israfı azaltmak amacıyla bir küçük ölçekte yapılmıştır. Reaksiyon gerektiği gibi daha büyük bir verim elde etmek için ölçeklenebilir. Bir cam şırınga kullanılarak, karıştırma ile, oda sıcaklığında (20 ° C) 'de tepkime kabına 1.0 M bor triklorür çözeltisi 0.15 mmol (1.5 eşdeğer, 150 ul) damla damla ilave edin. Kapağı değiştirin. Tutun veya reaksiyon çözeltisi sonikatörde su sınırının altında olacak şekilde kapatılmış bir reaksiyon kabı kelepçe. 20 ° C'de 30 saniye için bir çözüm, bir frekans o sonikasyonf 40 kHz. Ilave bir 20 dakika boyunca, oda sıcaklığında (20 ° C), reaksiyon çözeltisi karıştırılır. Alkynyltrifluoroborate başlangıç ​​malzemesinin niteliğine bağlı olarak, bir renk değişimi dikkate alınmalıdır. Tan beyaz veya kahverengi koyu kırmızı veya mor gelen bir renk değişikliği yaygındır. Karıştırma ile çevre sıcaklığında, şişe (20 ° C) uygun bir asil klorür (1.0 eşdeğer) içinde 0.1 mmol ekleyin. Seçenek olarak ise, bir manyetik karıştırma çubuğu ile yüklenmiş bir şişeye, reaksiyon kabının içerikleri transferi ve asil klorit, 0.1 mmol. Kapağı değiştirin. 30 dakika boyunca oda sıcaklığında (20 ° C), reaksiyon çözeltisi karıştırılır. Not: Genellikle, çok koyu renkli bir değişiklik tepkimenin meydana göstergesidir. Bir ince tabaka kromatografisi (TLC), 34 kullanılması, uygun asil klorid standartla karşılaştırılması ile tepkime seyrini izler. NOT: Başlangıç ​​malzemelerinin doğasına bağlı olarak, reaksiyon tamamlanmaya kadar olabilir. birsilindir klorit başlangıç ​​malzemesi, bu yöntem kullanılarak bugüne kadar hazırlanan ynones tüm nihai üründen daha yüksek bir çalışma noktası olarak tespit edilmiştir. Küçük bir cam şişe içinde etil asetat, 1 ml başlangıç ​​malzemesinin asil klorür, yaklaşık 10 mg seyreltilmesiyle asil klorid standardı hazırlayın. TLC gözcü kullanarak, TLC plakası başlangıç ​​hattı üzerinde reaksiyon çözeltisi ve standart nokta. Reaksiyon çözeltisi ve standardı ile bir ko-nokta yine, reaksiyon çözeltisi içinde mevcut başlangıç ​​materyali olup olmadığını belirlemek için yararlı olabilir. Deneme ve yanılma ile uygun bir TLC mobil faz belirleyin. Ürün 1a hazırlanması için, bir mobil faz 01:30 etil asetat içeriği: ynone ürün ve benzoil klorür, yaklaşık 0.5 ve 0.8 Rf değerleri hekzan sonuç, sırasıyla, başlangıç ​​malzemesi. UV ışığı altında geliştirilen TLC plakası gözünüzde canlandırın. Herhangi bir görünür noktalar işaretlemek için bir kalem kullanın. 2. Sulu Çalıştırma Reaksiyon kabına soğuk su (yaklaşık 5 ° C) bir 1 ml ilave etmek suretiyle reaksiyonu söndürün. Pasteur pipeti kullanılarak, temiz bir ayırma hunisine çözeltisi aktarın. Bundan başka 10 ml soğuk su ile ayırıcılı bir huniye seyreltmek ve 15 ml etil asetat içine bir kez ürünü çıkarmak. Alt sulu katman atılır ve 10 ml su ve 10 ml tuzlu sadece bir kez organik katman, bir kez yıkayın. Temiz bir Erlenmeyer şişesi içine Organik tabakayı toplayın ve magnezyum sülfat ile kurutulur. Gravite filtrasyonu kullanılarak temiz bir yuvarlak dipli bir şişeye solüsyonu filtre. Ynone 3. saflaştırılması Ince tabaka kromatografisi kullanarak, ürünün flaş kromatografisi ile arıtılmış, uygun bir mobil faz belirler. Yaklaşık 0.5 bir tutma faktörü (Rf) herhangi bir geri kalan başlangıç ​​ürünü ayırmak için genellikle yeterlidirmateryal ve ürünleri yan ing. Not: ürün, bir daha düşük Rf değerine sahip olduğu düşük ayrılması durumunda, daha az polar bir çözücü sistemi gibi kullanılabilmektedir. 1-5: 30 aralığında etil asetat karışımı: başlangıç ​​malzemeleri, bir heksan polaritesine bağlı olarak 1, genel olarak uygundur. Uygun mobil faz ile ıslak bir sütun içeren silis hazırlayın. Ürün ve yıkama sıvısı ilavesi üzerine rahatsız edici bir silis önlemek için kolonun üstüne kum tabakası ekleyin. 40 ° C'de banyo sıcaklığında ve 120 rpm'ye ayarlanmış rotasyonu ile bir döner buharlaştırıcı kullanılarak muamele çözeltisi buharlaştırın. Mobil faz 2 ml şişenin içeriğini çözülür ve dikkatle kolon üzerine eşit bir şekilde bir çözüm yerleştirin. Silika ıslak ama çözücü hat silis yüksekliğini aşmayacak emin olun. Bu durum bazı çözgen ürün silika üzerinde olacak şekilde elüte izin verin. Mobil faz ve tekrar bir miktar ekleyin. Col doldurunAşama 3.1 belirlenen mobil faz ile UMN; Ürün 1a durumda, 30: 1 heksan: etil asetat karışımı uygundur. Saflaştırma işlemi hızlandırmak için flaş kromatografisi kullanılarak test tüplerinde kesirler toplanır. Basitçe bir hava çıkışına tüp ile bir adaptör bağlayın. Yıkama sıvısı, uygun bir oranda bir sütun üzerinden akacak şekilde hava basıncını ayarlar. Bir TLC plakası üzerinde kolon fraksiyonları, her spot. İsteğe bağlı olarak, bir referans olarak asil klorid standart nokta. Mobil faz aşamasında 1.8 uygun gördüğü kullanarak TLC geliştirin. Ürün asil klorür standardından daha düşük R f olması bekleniyor belirterek, UV ışık altında görülebilen noktalar işaretleyin. Büyük bir yuvarlak tabanlı bir şişe içine görünür lekeler içeren tüm fraksiyonlar toplanır. Başlangıç ​​malzemesi daha düşük Rf birden fazla nokta mevcut ise, ayrı şişeler içerisinde toplamak. Bir döner buharlaştırıcı kullanılarak çözücü buharlaştırılmakta ve unde toplanan malzemenin kuruiki saat boyunca yüksek vakum r. Eğer gerekirse, bundan başka, bir elektron zayıf asil klorid başlangıç ​​malzemesinden hazırlanan bir ynone ürünün arıtılması için küçük bir sütun üzerinde pentan yıkama yapar. Küçük bir skala üzerinde bu, kolonu gibi bir Pasteur pipeti kullanılarak gerçekleştirilebilir. Pentan ile ıslak bir silis kolonu üzerine kloroform, DCM veya dietil eter ve yükün bir minimum ürün çözülür. Zehir 1-2 sütun sütun aracılığıyla pentan uzunlukları ve atık beher içine toplamak. Dietil eter ya da etil asetat kullanılarak pentan sütun saf ynone ürünü elute edin. Ayrı bir şişe içinde eluent toplamak buharlaşması ve iki saat içinde en az yüksek vakum altında yerleştirin. NMR spektroskopisi ile karakterize ürünün yaklaşık 10 mg elde edilir. Ynone 4. karakterizasyonu Karakterize 1 H ve 13C NMR spektroskopisi kullanarak nihai ürünün saflığını değerlendirmek. 34Tipik olarak, karbonil karbon kimyasal kayma 13C NMR spektrum 177 ppm yakın görünür. ynone fonksiyonel grubun her iki SP karbon 87 ve 93 ppm yakınında karakteristik zirveleri ile temsil edilmektedir. Ynone ürünün karakteristik karbonil tepe noktasını belirleyebilir, kızılötesi spektroskopi 34 kullanın. Komşu üçlü bağ elektron delokalizasyon genellikle karbonil zirve 1.600 ila 1.650 cm görünmesini -1, bileşiğin elektronik özelliklerine bağlı olarak neden olur. Ürünün moleküler kütlesi belirlemek ve daha yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi kullanılarak kimlik doğrulama. 34

Representative Results

Ilk çabalar fenilasetilen trifloroborat S1 ve benzoil klorür (Şekil 1) gelen ynone 1a hazırlanması üzerine odaklanmıştır. Tablo 1 optimizasyon adımları çeşitli Lewis asitleri, çözücüler ve aynı zamanda reaksiyon su etkisinin incelenmesi taranması dahil gerçekleştirilir görüntülemektedir . Daha sonra, tepkime kapsamının asil klorürler çeşitli mevcudiyetinde (Şekil 2) optimize edilmiş koşullar fenilasetilen trifloroborat göndererek incelenmiştir. Mükemmel verimler ile mütevazı asil klorid alt-tabakanın doğasına bağlı olarak elde edilebilir. Reaksiyonun kapsamı daha alkynyltrifluoroborate tuzlarının çeşitli ek örnekleri hazırlanması suretiyle değerlendirilmiştir. 3 gelişmiş koşullar altında ynones hazırlanmasında kullanılabilir diğer alkynyltrifluoroborate tuzların seçilen örnekleri göstermektedir, Şekil. Phen türevlerialkynyltrifluoroborate tuzların alifatik türevleri biraz daha az reaktif verecek mütevazı getirileri olduğunu kanıtladı ise mükemmel verimler iyi karşılık gelen ynone ürünleri tanınan ikame ediciler bağış trifloroborat yatak elektron ylacetylene. Şekil 1:. Reaktif ara madde dichloroborane oluşumu da dahil olmak üzere ynone 1a hazırlanması için koşullarını gösteren fenilasetilen trifloroborat S1 ve benzoil klorür Şema gelen Ynone 1a hazırlanması. Şekil 2:. Ynone 1a Örnek 1 'H-NMR spektrumu Kimyasal kaymalar ve karakteristik protonların görece entegrasyonlar etiketlenir. <p ckeep-together.within-sayfa = "always">: fo kız = "jove_content" Şekil 3:. Ynone 1a Örnek 13C NMR spektrumu karakteristiği karbonlu Kimyasal kaymalar etiketlenir. Şekil 4:. Atmosferik basınçta kimyasal iyonizasyon yoluyla elde ynone 1a Örnek HRMS spektrumu [M + H] ölçülen m / z değeri + iyonu bildirilmektedir. Şekil 5: kimliği değiştirilerek üretilen ürünler için asil klorürler ile phenylacetylenetrifluoroborate tuzu S1 Reaksiyonları Yapıları ve verimleri.asil klorür başlangıç ​​malzemesinin görüntülenmiştir. Reaksiyonlar asil kloridin 1 eşdeğer, 1.5 eşdeğer potasyum phenylacetylenetrifluoroborate S1 ve 1.5 eşdeğer bor triklorür ile elde edildi. Şekil 6:. Asil klorürler Yapılar ve alkynyltrifluoroborate başlangıç ​​malzemesinin kimliği değiştirilerek üretilen ürünlerin verimi çeşitli alkynyltrifluoroborates reaksiyonları tasvir edilmiştir. Reaksiyonlar asil kloridin 1 eşdeğer, 2.5 eşdeğer potasyum organotrifluoroborate tuzu ve 2.5 eşdeğer bor triklorür ile elde edildi. Giriş Lewis asidi Lewis asidi (eşdeğer) Koşullar Yol Ver (%) 1 b </ Sup> SiO 2 16.5 CH2C! 2 0 2 SiCl 4 1 CH2C! 2 iz 3 BF 3 · OEt'dir 2 1 CH2C! 2 iz 4 b FeCl3 1 CH2C! 2 24 5 C AICI3 1 CH2C! 2 62 6 d AICI3 1 CH2C! 2 66 7 E AICI3 1 CH2C! 2 60 8 AICI3 </sub> 1 THF iz 9 AICI3 1 tolüen iz 10 AICI3 2 ClCH 2 CH2Ch 33 11 AICI3 1 DMSO iz 12 AICI3 2 asetonitril iz 13 AICI3 · 6H 2 O 1 CH2C! 2 0 14 b BCl 3 1.5 CH2C! 2 67 15 BBr3 1 CH2C! 2 20 <strong> Tablo 1:. Ürünün ynone 1a a hazırlanması için koşulların optimum hale getirilmesi Verim Reaksiyon koşulları ve Lewis asidi katalizör değişimi üzerine 1a. Bir Tepkimeler 1 eşdeğer benzoil klorür ve 1 eşdeğer potasyum phenylacetylenetrifluoroborate S1 ile elde edildi. 1.5 eşdeğer S1 b c. Susuz koşullar d. Reaksiyon hava altında olmayan kurutulmuş cam malzemede gerçekleştirildi. E Susuz koşullar + su 1 ul.

Discussion

Tablo 1, tekabül eden ynone ürünü oluşturmak üzere benzoil klorid ile fenilasetilen trifloroborat reaksiyonu koşulları optimize etmek için alınan adımları göstermektedir. Başlangıçta, organodifluoroboranes için organotrifluoroborates dönüştürmek için bilinen katalizörler test edilir. Ne yazık ki silika jel, 35 silikon tetraklorür, 36 ve bor trifluorür 31,32 istenen ynone oluşumunu (Tablo 1, girişleri 1-3) teşvik etmedi. kanıtladı klorlu Lewis asidi katalizör kullanımı daha başarılı olmak için. İstenen ynone 1a düşük verimli bir demir (III) klorür katalizörün (Tablo 1, giriş 4) mevcudiyetinde elde edildi. Daha sonra, alüminyum (III) klorür, Friedel-Crafts açillemeler olarak oxocarbenium iyonu oluşumunu teşvik etmek için, iyi kurulmuş yeteneğinin bir sonucu olarak incelenmiştir., Bir alüminyum (III) klorür katalizörün zaman 37-39 istenen ürün% 62 verim ile elde edildi employed.

Daha fazla optimizasyon hava ve nem tepkimenin veriminde (Tablo 1, girişleri 5-7) üzerinde çok az bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bunun bir sonucu olarak, daha sonraki reaksiyonlar hava varlığında olmayan kurutulmuş cam malzemede gerçekleştirildi. Çözücünün optimize etmek için girişimler diklorometan (DCM) reaksiyonu (Tablo 1, girişleri 8-12) için özellikle uygun olduğunu göstermiştir. Alüminyum (III) klorür ile katalize edilen reaksiyonlara sonuçlarında tutarsızlıklar alternatif katalizörlerin araştırılmasını teşvik. Ticari olarak elde edilebilen alüminyum (III) klorür heksahidrat, reaksiyon koşulları altında (Tablo 1, giriş 13) altında tamamen etkisizdi. Bu alüminyum (III) klorür hidrat oluşturma reaksiyonunu inhibe ettiği iyi bir göstergesidir. Bor triklorür daha tutarlı (Tablo 1, giriş 14) benzer verimler elde etmek için bulunmuştur.

Potasyum alkynyltriflu etkileşimi üzerinebor triklorürle oroborate, daha reaktif organodichloroborane türleri oluşturulmuştur. 40 Bu ilk aşama devam etmek ynone asil klorür ve oluşumu ile reaksiyon için kritik önem taşır. Organotrifluoroborate edilebilir tuzları, DCM içinde çözünür olmadığı için, reaksiyon, heterojen bir karışım olarak gerçekleşir. Bor triklorür ilave edildikten sonra çözelti, reaksiyon için uygun trifloroborat tuzu, yüzey alanını arttırarak, reaktif dichloroborane türlerinin oluşumunun kolaylaştırılması için ses dalgalarına tabi tutulur. Reaksiyon karışımına ultrason dalgalarının uygulama kavitasyon kabarcıklarının hasıl edilmesi ile mekanik etkilere neden olmaktadır. Sonikasyonun sırasında, kavitasyon çöküşü, yüksek sıcaklık ve basınç yerelleştirilmiş alanlarında sıvı sonuçlar kabarcıkları. 41 Şok dalgaları katı trifloroborat tuzlarının kinetik enerji bir artışa neden mikroskobik türbülans oluşturmak üretilmektedir. Sonication promo sırasında sistemin enerji artıştrifloroborat tuzu TES parçalanma bor triklorür ile etkileşim için uygun olan yüzey alanının arttırılmasını elde. Önce asil klorid başlangıç ​​malzemesi ilavesinden tepkime karışımın sonikasyonu daha zorlayıcı koşullar veya daha uzun reaksiyon süreleri için gerek kalmadan reaktif alkynyldichloroborane türlerin verimli oluşumunu sağlar.

Şekil 2, fenilasetilen trifloroborat optimum reaksiyon koşulları altında, asil klorürler, çeşitli ile reaksiyona sokuldu zaman elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. Nötr aromatik (1b, 1c) ve alifatik (1 i-l), asil klorürler, sentetik olarak yararlı verimlerle gelen ynones vermek. Elektron çeken gruplar nispeten mütevazı verimleri (1h, 1i, 1m) neden olurken elektron verici gruplar (1d-g) taşıyan bu asil klorürler mükemmel verimi sağlamak. Intereelektron çekici grup orto konumunda (1i,% 59) bulunduğu zaman stingly, önemli bir verim artışı benzer para olan karşılaştırılması görülmektedir asil klorür (1h,% 30) ikame edilebilir. orto konumunda ikame sterik etkileşim böylece bir aromatik halkanın bir elektron çekme karakteri dengelemek, düzleminden dışarı karbonil grubu zorlayabilir. Bu 4-bromobutirilbromid klorür% 39 verimle istenen ürün 1m göze tepki dikkati çekiyor. Bildiğimiz kadarıyla, bu bir alkil bromür fonksiyonel grubu tolere ynones sentezi için, ilk bir protokoldür. Başlangıç ​​malzemesi asil klorür nötr veya elektron eksik olduğunda Bazen, alifatik kirlilikler proton NMR görünür. Bu durum, ürünün arıtılması için bir pentan yıkama gerektirebilir. Mümkün iken, ilk arıtma aşaması s sırasında pentan yıkama gerçekleştirmek için ekonomik değildirince pentan, hekzan ile karşılaştırıldığında maliyetlidir. Böyle bir Pasteur pipeti kolonu gibi daha küçük bir ölçekte ayrı olarak ikinci bir arıtma işleminin tamamlanması önemli ölçüde gerekli pentan miktarını azaltır.

Şekil 3, reaksiyonun verimi üzerine alkynyltrifluoroborate tuzu kimlik etkisini göstermektedir. Genel olarak, bir aromatik halka üzerinde bir fenilasetilen trifloroborat tuzu taşıyan bir elektron verici ikame türevleri mükemmel verimler (2a-c, 3a-c) iyi istenen ynones üretilmesi için aromatik ve alifatik asil klorürler ile reaksiyona sokulmuştur. Alifatik alkynyltrifluoroborate tuzlan daha az reaktif substratlar olduğunu kanıtladı. Hexynyl- ve cyclopentylethynyltrifluoroborate tuzlan elektron açısından zengin bir benzoil klorür türevleri (4a, 5a) ile reaksiyona sokuldu zaman mütevazı verimler elde edilmiştir.

Sonuç olarak, hazırlama O için yeni bir yöntemle def asil klorür ve potasyum alkynyltrifluoroborate tuzlarından ynones geliştirilmiştir. mütevazı gelen asil klorür doğasına bağlı olarak iyi bu yöntem aralığının ile ynones sentezi için elde edilen sonuçlar ve başlangıç ​​maddeleri trifloroborat. Genel olarak, elektron verici ikame edicilerine sahip olanlar başlangıç ​​malzemeleri, nötr ve elektron çekici fonksiyonel grupları taşıyan başlangıç ​​malzemeleri daha kolay tepkimeye girerler. Bu yaklaşımın değeri yöntemin operasyon kolaylığı ve fonksiyonel grup tolerans yer alır. Bu basit, tek-kaplı bir reaksiyonun hava ve nem hariç tutulmaksızın bor triklorür varlığında, oda sıcaklığında hızlı bir şekilde ilerler. Bu uygun yöntem asil klorürler ve alkynyltrifluoroborate tuzlarının çeşitli mükemmel verimler mütevazı olarak ynones hazırlanmasında kullanılabilir.

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

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).

Play Video

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).

View Video