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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the UOIT start-up fund. We thank Mr. Matthew Baxter (UOIT) for his assistance in the laboratory.
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 |