Эффективный синтез полифункционализированных бензолов в воде с помощью персульфат-продвигаемой бензаннуляции, ненасыщенных соединений и алкининов
Summary
Сообщается о бензеннулировании, не содоблагаемом персульфатом, без металлоконструкций, ненасыщенных соединений и алкининов в воде в направлении синтеза беспрецедентных полифункционализированных бензолов.
Abstract
Реакция бензаннуляции представляет собой эффективный протокол для преобразования ациклических строительных блоков в структурно разнообразные бензолные скелеты. Несмотря на классические и недавние подходы к функционализированным бензолам, в водах без металлов методы остается проблемой и представляет собой возможность расширить еще больше набор инструментов, используемых для синтеза полизуметированных соединений бензола. Этот протокол описывает оперативно простую экспериментальную установку для изучения бензеннуляции ненасыщенных соединений и алкининов, чтобы позволить себе беспрецедентные функционализированные бензоловые кольца с высокими урожаями. Аммоний persulfate является реагентом выбора и приносит заметные преимущества, как стабильность и легкая обработка. Кроме того, использование воды в качестве растворителя и отсутствие металлов придает более устойчивости метода. Измененная процедура работы, которая позволяет избежать использования сушки агентов также добавляет удобство протоколу. Очистка продуктов осуществляется только с помощью вилки кремнезема. Область субстрата в настоящее время ограничена терминальными алкининами и ненасыщенными алифатическими соединениями.
Introduction
Функционализированные бензолы, возможно, наиболее занятых прекурсоров в синтетической органической химии1,2. Они фигурирует в мейнстриме фармацевтических препаратов, натуральных продуктов и функциональных органических материалов. Мощные подходы были зарегистрированы для строительства полизунитарных производных бензола и среди них, устоявшиеся методы, как ароматические нуклеофильные или электрофилические замены3,кросс-соединение реакций4 и направленной металлации5 являются распространенными подходами. Тем не менее широкое применение этих стратегий может быть затруднено ограниченным охватом субстрата, чрезмерной реакцией и вопросами режиовертизма.
Реакции на циклизацию тандема представляют собой очень привлекательную альтернативу классическим методам быстрого строительства функционализованных бензолов в атомно-экономической форме6,7,8. В этих рамках, бензеннуляционные реакции представляют собой подходящий протокол для эффективного преобразования ациклических строительных блоков в ценные бензолскелеты. Этот класс реакции является универсальной методологией, показывая различные химические запасы, механизмы и экспериментальные условия9,10,11.
Цельнашего исследования заключается в разработке простого и практического протокола для реакции бензанлуляции для создания беспрецедентных функционализированных бензоловых колец. С этой целью мы приступили к изучению безметалла, persulfate опосредованизированной бензаннулуляции в воде, используя дешевые химические запасы (я ненасыщенные соединения и алкинины).
Можно отметить ряд преимуществ перед методами, о которых говорится в литературе. Преобразования без металлов имеют все необходимые атрибуты для удовлетворения потребностей устойчивого развития. Просто немногие, нет необходимости в дорогостоящих и сложных удаления металлических следов суммы из желаемых продуктов; реакции менее чувствительны к кислороду и влаге, что облегчает его манипуляцию, и общий процесс, как правило, дешевле12. Соли Persulfate стабильны, просты в обращении и генерируют только сульфат в качестве побочного продукта, тем самым добавляя импульс зеленой инициативе химии, чтобы свести к минимуму загрязнение отходами13. Вода считается подходящим зеленым растворителем для органических реакций: она нетоксична, не воспламеняется, имеет очень низкий запах и доступна по низкой цене. Даже водорастворимые органические соединения могут быть использованы с помощью “на воде”14 водных суспензий, и эти простые синтетические протоколы были получить все большее внимание в течение многих лет.
Наши оптимизированные условия реакции и простая процедура работы/очистки обеспечивают доступ к нескольким функционализированным бензолу кольцам, которые предлагают множество возможностей для дальнейшей функционализации.
Protocol
Representative Results
Discussion
Метод сообщил в данном был разработан, чтобы быть очень простой и мягкой экспериментальной установки для синтеза полифункционализированных бензолов в воде15. В наших условиях мы могли наблюдать отличные урожаи для продуктов с помощью аммония persulfate. Следует использовать с?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Фонд-де-Ампаро и Пескиса-ду-Эс-Сан-Паулу (ФАПЕСП, Сан-Паулу, Бразилия) за финансовую поддержку (Grant FAPESP 2017/18400-6). Это исследование было частично профинансировано Кодексом Аперфеяоаменто де Пессоаль-де-Невель- Бразилия (КАПЕС) – Финансовый кодекс 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).
