Odczynnik Bestmann-Ohira: Alkiny z aldehydów

Chemia acetylenowa była i pozostaje ważnym elementem nauk molekularnych. Jej potencjał i szerokie zastosowania obejmują syntezę organiczną, materiałoznawstwo i chemię bioorganiczną. Niektóre przykłady to enediyny (środki rozszczepiające DNA), narzędzia "click chemistry" i bloki budulcowe. W konsekwencji wywołuje to zapotrzebowanie na wydajne syntezy alkinów.

Fosfonian dimetylodiazometylu (DAMP) został wykorzystany jako odczynnik do syntezy alkinów z aldehydów.^1,2 Metoda ta jest szeroko stosowaną alternatywą dla dłużej znanej metody Corey-Fuchsa ³ i pokrewnych procedur.^4,5 Główną wadą DAMP jest to, że odczynnik powinien być przygotowany świeżo i wyizolowany przed metalizacją za pomocą KO^tBu w niskich temperaturach w atmosferze gazu obojętnego. Metoda Corey-Fuchsa obejmuje reakcje Wittiga dające 1,1-dibromoolefiny, a następnie eliminację halogenowodoru. Te dwuetapowe procedury wymagają użycia silnych zasad, zwykle w niskich temperaturach i atmosferze gazu obojętnego. Aby zaradzić powyższym niedociągnięciom, Bestmann zgłosił bardziej przyjazny dla środowiska protokół syntezy alkinów z aldehydów przy użyciu fosfonianu dimetylo (1-diazo-2-oksopropylu) w jednym garnku (Schemat 1).^6-8

Schemat 1. Synteza alkinów z aldehydów w jednym donorze.

Zagrożenia szczególne: Substancje żrące, drażniące i łatwopalne (Uwaga: Aby uzyskać pełne zrozumienie wszystkich powiązanych zagrożeń, należy zapoznać się z kartą charakterystyki każdego składnika według numeru MatNo).

Ogólna procedura eksperymentalna:

1. Złożyć kolbę reakcyjną o pojemności 50 ml z 3-szyjkową kolbą reakcyjną ze skraplaczem zwieńczonym korkiem o dużym otworze prowadzącym do bąbelka argonu i termometru.
2. Płukać kolbę argonem przez 30 minut.
3. Doładować aldehyd za pomocą strzykawki i węglan potasu za pomocą lejka do proszków do kolby reakcyjnej pod ciśnieniem argonu.
4. Odgazować substancje stałe przez ewakuację i zasypanie argonem przez łącznie trzy cykle; następnie umieścić kolbę reakcyjną pod niewielkim nadciśnieniem argonu.
5. Doładować suchy metanol za pomocą kaniuli pod ciśnieniem argonu.
6. Mieszać mieszaninę reakcyjną w temperaturze pokojowej przez 30 minut. Zaobserwowano słaby szary mętny roztwór.
7. Doładować roztwór fosfonianu dimetylu (1-diazo-2-oksopropylu) (10% w acetonitrylu) pod ciśnieniem argonu.
8. Mieszać mieszaninę reakcyjną w atmosferze argonu w temperaturze pokojowej przez 4 godziny.
9. Kontrolować reakcję za pomocą chromatografii cienkowarstwowej (R_f = 0.80, 100% heksany).
10. Rozcieńczyć mieszaninę reakcyjną eterem dietylowym.
11. Przemyć mieszaninę reakcyjną 5% wodnym roztworem wodorowęglanu sodu i wysuszyć nad siarczanem sodu.
12. Odparowanie rozpuszczalnika daje alkin.

Przykład reprezentatywny:

Pierwszy eksperyment został przeprowadzony z użyciem 4-chlorobenzaldehydu i roztworu fosfonianu dimetylu (1-diazo-2-oksopropylo) (10% w acetonitrylu, 742724) w celu walidacji metody literaturowej (Schemat 2).

Schemat 2. Synteza 1-chloro-4-etynylobenzenu z 4-chlorobenzaldehydu.

1-chloro-4-etynylobenzen:4-chlorobenzaldehyd i węglan potasu umieszczono w suszonej w piecu kolbie okrągłodennej. Zastosowano próżnię, a następnie kolbę wypełniono argonem (powtórzono dwukrotnie). Dodano bezwodny metanol i mieszano mieszaninę w temperaturze pokojowej w atmosferze argonu przez 30 minut. Do słabo zmętniałej mieszaniny reakcyjnej dodano roztwór (1-diazo-2-oksopropylo)fosfonianu dimetylu (10% w acetonitrylu). Mieszaninę mieszano w temperaturze pokojowej w atmosferze argonu przez 4 godziny. Reakcję monitorowano za pomocą chromatografii cienkowarstwowej. Mieszaninę reakcyjną rozcieńczono eterem, przemyto wodnym wodorowęglanem sodu (5%) i wysuszono nad siarczanem sodu. Rozpuszczalnik odparowano otrzymując 1-chloro-4-etynylobenzen.

Chemical	FW	Dens	MatNo	.Ilość	Mole (x10-3)	Ratio
4-chlorobenzaldehyd	140.57	1.00	112216	0.141 g	1	1
Węglan potasu	138.21	1.00	347825	0.276 g	2	2
Metanol	32.04	0.791	322415	15 mL	370.3	370.3
Roztwór fosfonianu dimetylu (1-diazo-2-okso-propylu) (10% w acetonitrylu)	192.11	0.80 -0.85	742724	2.3 mL	1.2	1.2
Eter dietylowy	74.12	0.706	296082	25 mL	238.12	238.12
Dwuwęglan sodu	84.01	1.00	401676	2.5 g	29.75	29.75

Mając zoptymalizowane warunki, zastosowaliśmy tę metodologię do innych aldehydów (Schemat 3) zawierających heterocykle siarki (rów. 1) i łańcuchy alifatyczne (rów. 2), aby zbadać zakres i ograniczenia tej metody.

Schemat 3. Synteza innych alkinów przy użyciu odczynnika Bestmanna-Ohiry.

Materiały

Przepraszamy, wystąpił nieoczekiwany błąd

Network error: Failed to fetch

Referencje

1. Seyferth D, Marmor RS. 1971. Copper-catalyzed decomposition of some dimethylphosphono-substituted diazoalkanes. J. Org. Chem.. 36(1):128-136. https://doi.org/10.1021/jo00800a026

2. Corey E, Fuchs P. 1972. A synthetic method for formyl?ethynyl conversion (RCHO?RC?CH or RC?CR?). Tetrahedron Letters. 13(36):3769-3772. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(01)94157-7

3. Bestmann HJ, Rippel HC, Dostalek R. 1989. Z-1-vinyliodide durch Wittig-reaktion. Tetrahedron Letters. 30(39):5261-5262. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(01)93757-8

4. Müller S, Liepold B, Roth GJ, Bestmann HJ. 1996. An Improved One-pot Procedure for the Synthesis of Alkynes from Aldehydes. Synlett. 1996(06):521-522. https://doi.org/10.1055/s-1996-5474

5. Seyferth D, Marmor RS. 1971. Copper-catalyzed decomposition of some dimethylphosphono-substituted diazoalkanes. J. Org. Chem.. 36(1):128-136. https://doi.org/10.1021/jo00800a026

6. Corey E, Fuchs P. 1972. A synthetic method for formyl?ethynyl conversion (RCHO?RC?CH or RC?CR?). Tetrahedron Letters. 13(36):3769-3772. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(01)94157-7

7. Bestmann HJ, Rippel HC, Dostalek R. 1989. Z-1-vinyliodide durch Wittig-reaktion. Tetrahedron Letters. 30(39):5261-5262. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(01)93757-8

8. Müller S, Liepold B, Roth GJ, Bestmann HJ. 1996. An Improved One-pot Procedure for the Synthesis of Alkynes from Aldehydes. Synlett. 1996(06):521-522. https://doi.org/10.1055/s-1996-5474

Wszystkie powyższe reakcje przeprowadzono również przy użyciu czystego odczynnika (fosfonianu dimetylo (1-diazo-2-oksopropylu)) i uzyskano wydajności podobne do podawanych w literaturze.⁷