Efficiënte synthese van poly Gefunctionaliseerde benzenen in water via persulfaat-bevorderde Benzannulatie van α, β-onverzadigde verbindingen en alkynes
Summary
Een persulfaat-bevorderde metaalvrije benzannulatie van α, β-onverzadigde verbindingen en alkynen in water in de richting van de synthese van ongekende gepolyfunctionaliseerde benzenen wordt gerapporteerd.
Abstract
Benzannulatie-reacties vormen een effectief protocol om acyclische bouwstenen om te zetten in structureel gevarieerde benzeen skeletten. Ondanks de klassieke en recente benaderingen van Gefunctionaliseerde benzenen, in water metaal-vrije methoden blijft een uitdaging en vormt een kans om nog meer de set van instrumenten die worden gebruikt voor het synthetiseren van polyamide benzeen verbindingen uit te breiden. Dit protocol beschrijft een operationeel eenvoudige experimentele opstelling om de benzannulatie van α, β-onverzadigde verbindingen en alkynen te onderzoeken om ongekende Gefunctionaliseerde benzeenringen in hoge opbrengsten te kunnen veroorloven. Ammonium persulfate is het reagens van keuze en brengt opmerkelijke voordelen als stabiliteit en eenvoudige hantering. Bovendien maakt het gebruik van water als oplosmiddel en de afwezigheid van metalen een grotere duurzaamheid van de methode mogelijk. Een aangepaste opwerk procedure die het gebruik van droogmiddelen vermijdt, voegt ook gemak toe aan het protocol. De zuivering van de producten wordt uitgevoerd met behulp van alleen een plug van silica. Het substraat bereik is momenteel beperkt tot terminale alkynen en α, β-onverzadigde Alifatische verbindingen.
Introduction
Gefunctionaliseerde benzenen zijn aantoonbaar de meest gebruikte precursoren in de synthetische organische chemie1,2. Ze komen voor in de mainstream van farmaceutica, natuurlijke producten en functionele organische materialen. Er zijn krachtige benaderingen gerapporteerd voor de bouw van poly-gesubstitueerde benzeenderivaten en onder hen, goed gevestigde methoden als aromatische nucleofiele of elektrofiele substitutie3, cross-koppelings reacties4 en gerichte metallatie5 zijn overwegend benaderingen. Niettemin kan de wijdverbreide toepassing van deze strategieën worden belemmerd door een beperkt substraat bereik, overreactie en regioselectiviteits vraagstukken.
Tandem cyclisatie Reacties vertegenwoordigen een zeer aantrekkelijk alternatief voor klassieke methoden voor snelle bouw van Gefunctionaliseerde benzenen in een atoom-economische mode6,7,8. In dit kader vormen benzannulation reacties een geschikt protocol om acyclische bouwstenen effectief om te zetten in waardevolle benzeen skeletten. Deze klasse van reactie is een veelzijdige methodologie met een verscheidenheid aan chemische grondstoffen, mechanismen en experimentele omstandigheden9,10,11.
Het doel van onze studie is het ontwikkelen van een eenvoudig en praktisch protocol voor een benzannulation reactie om ongekende Gefunctionaliseerde benzeenringen te genereren. In de richting van dit doel hebben we een metaalvrije, persulfate gemedieerde benzannulatie in water met goedkope chemische grondstoffen (α, β-onverzadigde verbindingen en alkynes) willen onderzoeken.
Verschillende voordelen ten opzichte van de in de literatuur gerapporteerde methoden kunnen worden opgemerkt. Metaalvrije transformaties hebben alle noodzakelijke attributen om te voldoen aan de eis van duurzame ontwikkeling. Om maar een paar te noemen, is er geen behoefte aan dure en uitdagende verwijdering van metalen Trace bedragen van de gewenste producten; de reacties zijn minder gevoelig voor zuurstof en vocht waardoor de manipulatie eenvoudiger wordt en het totale proces normaalgesproken minder duur is12. Persulfate zouten zijn stabiel, gemakkelijk te hanteren en genereren alleen sulfaat als bijproduct, waardoor een impuls wordt toegevoegd aan het groene chemie-initiatief om afval vervuiling te minimaliseren13. Water wordt beschouwd als een geschikt groen oplosmiddel voor organische reacties: het is niet giftig, niet ontvlambaar, heeft een zeer lage geur en is beschikbaar tegen een lage prijs. Zelfs in water onoplosbare organische verbindingen kunnen worden gebruikt met behulp van “op water”14 waterige suspensies en deze eenvoudige synthetische protocollen hebben steeds meer aandacht gekregen in de loop van de jaren.
Onze geoptimaliseerde reactie condities en eenvoudige opwerk-/zuiverings procedure bieden toegang tot verschillende Gefunctionaliseerde benzeenringen die een schat aan mogelijkheden bieden voor verdere functionalisatie.
Protocol
Representative Results
Discussion
De hier gerapporteerde methode is ontworpen als een zeer eenvoudige en milde experimentele opstelling voor de synthese van poly Gefunctionaliseerde benzenen in water15. Onder onze omstandigheden kunnen we uitstekende opbrengsten voor de producten waarnemen door het gebruik van ammonium persulfate. Er moet een vers bereide persulfate waterige oplossing worden gebruikt; echter, solide ammonium persulfaat kan ook worden gebruikt zonder verlies van opbrengst. Let op de temperatuur van het reactiemediu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Fundação de Amparo à pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP, São Paulo, Brazilië) voor financiële ondersteuning (Grant FAPESP 2017/18400-6). Deze studie werd deels gefinancierd door de Coordenação de Aperfeiçoamento de pessoal de nível Superior – Brasil (CAPES) – Finance code 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 |
References
- 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).
