التوليف الفعال لل Benzenes المتعددة الدوال في الماء عن طريق البنسلين-الترويج لمركبات α ، β-غير المشبعة والالالكيز

وأفادت التقارير بان البنزين الخالي من الكبريت الذي يروج للمعادن من المركبات α ، β-غير المشبعة والالكنه في الماء نحو توليف الدالات المتعددة الدوال غير المسبوقة.

وتمثل ردود الفعل بالبنزين بروتوكولا فعالا لتحويل كتل البناء الاسقيه إلى هياكل عظميه للبنزين متنوعة هيكليا. علي الرغم من النهج الكلاسيكية والحديثة نحو benzenes وظيفية ، في وسائل خاليه من المعادن المياه لا تزال تمثل تحديا ويمثل فرصه لتوسيع أكثر من مجموعه من الاداات المستخدمة لتوليف مركبات البنزين متعددة الاستبدال. يصف هذا البروتوكول اعداد تجريبية بسيطه من الناحية التشغيلية لاستكشاف البنزين من المركبات α ، β-غير المشبعة والالكاين لتحمل حلقات البنزين الوظيفية غير مسبوقة في غله عاليه. فوق كبريتات الأمونيوم هو كاشف الاختيار ويجلب مزايا ملحوظة والاستقرار وسهوله التعامل معها. وعلاوة علي ذلك ، فان استخدام المياه كمذيب وغياب المعادن يضفي مزيدا من الاستدامة علي هذه الطريقة. كما يضيف اجراء العمل المعدل الذي يتجنب استخدام عوامل التجفيف الراحة للبروتوكول. يتم تنفيذ تنقيه المنتجات باستخدام المكونات فقط من السيليكا. ويقتصر نطاق الركيزة حاليا علي الكينيس الطرفية و α ، β-غير المشبعة مركبات الاليهاتيك.

[بنزينس] [فونديزد] يمكن القول السلائف مستخدمه أكثر في كيمياء عضويه اصطناعية^1,2. فهم في التيار الرئيسي للادويه والمنتجات الطبيعية والمواد العضوية الوظيفية. وقد تم الإبلاغ عن نهج قويه لبناء مشتقات البنزين متعددة الاستبدال وفيما بينها ، والأساليب الراسخة كالعطرية أو الاستبدال الكهربائي³، وردود الفعل عبر اقتران⁴ والمعادن الموجهة⁵ هي النهج السائدة. ومع ذلك ، فان التطبيق الواسع النطاق لهذه الاستراتيجيات قد يعوقه محدوديه نطاق الركيزة ، والإفراط في التفاعل ، والمسائل المتعلقة بالاختصاص الانتخابي.

التفاعلات الخلوية الترادفية تمثل بديلا جذابا جدا للطرق الكلاسيكية للبناء السريع لل benzenes الوظيفية في الأزياء الذرية الاقتصادية^6،7،8. وفي هذا الإطار ، تمثل ردود الفعل بالبنزين بروتوكولا مناسبا لتحويل اللبنات الانشائيه بشكل فعال إلى هياكل عظميه ثمينة للبنزين. هذه الفئة من ردود الفعل هي منهجيه متعددة الاستعمالات تضم مجموعه متنوعة من المواد الكيميائية الخام ، واليات والظروف التجريبية^9،10،11.

والهدف من دراستنا هو وضع بروتوكول بسيط وعملي لرد الفعل بالبنزين لتوليد حلقات غير مسبوقة للبنزين. وتحقيقا لهذه الغاية ، انطلقنا لاستكشاف المواد الكيميائية الخالية من المعادن ، والتي تتوسط في الماء ، والتي تستخدم الخامات الكيماوية الرخيصة (α ، والمركبات غير المشبعة ، والالكينيز).

عده ميزات علي طرق يفاد في الأدب يستطيع كنت أشرت. وللتحولات الخالية من المعادن جميع الصفات اللازمة لتلبيه متطلبات التنمية المستدامة. فقط ان نذكر قليله ، ليست هناك حاجه لأزاله مكلفه وصعبه من الكميات النزره المعادن من المنتجات المطلوبة ؛ ردود الفعل هي اقل حساسية للأكسجين والرطوبة مما يجعل التلاعب به أسهل والعملية الشاملة عاده اقل تكلفه¹². أملاح البيروكبريتات مستقره ، وسهله للتعامل مع وتوليد كبريتات فقط كمنتج ثانوي ، التالي أضافه الزخم إلى مبادرة الكيمياء الخضراء للتقليل من التلوث النفايات¹³. ويعتبر الماء المذيبات الخضراء مناسبه لردود الفعل العضوية: فمن غير سامه ، غير قابله للاشتعال ، لديه رائحة منخفضه جدا ومتاحه بتكلفه منخفضه. حتى المركبات العضوية غير القابلة للذوبان في الماء يمكن استخدامها "علي الماء"¹⁴ المعلقات المائية وهذه البروتوكولات الاصطناعية مباشره وقد اكتسبت اهتماما متزايدا خلال السنوات.

لدينا ظروف التفاعل الأمثل وبسيطه العمل/تنقيه الإجراءات توفر الوصول إلى عده حلقات البنزين وظيفية التي توفر ثروة من الفرص لمزيد من العمل الوظيفي.

تحذير: راجع أوراق بيانات سلامه المواد (المسدس) قبل استخدام الكيماويات في هذا الاجراء. استخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة ، بما في ذلك نظارات السلامة ، ومعطف المختبر ، وقفازات النتريل كما العديد من الكواشف والمذيبات هي سامه ، وتاكل ، أو قابله للاشتعال. تنفيذ جميع ردود الفعل في غطاء الدخان. السوائل المستخدمة في هذا البروتوكول هي الماصات المجهرية المنقولة.

1-التفاعل بالبنزين الذي يستخدم الالكيز ومركبات α غير المشبعة

1. أضف 2.0 مل من الماء المقطر إلى أنبوب اختبار 15 مل (قطر 1 سم) يحتوي علي شريط تحريك. بالتتابع ، أضافه فينيل الأسيتيلين (220 μl ، 2.00 ملليمول ، 2.0 equiv.) ، 2-cyclohexen-1-واحد (96.8 μl ، 1.00 ملليمول ، 1.0 equiv.) و فوق كبريتات الأمونيوم (1.5 مل من محلول مائي طازجه أعدت 1.3 M ، 2.00 ملليمول ، 2 equiv.).
2. غطاء الأنبوب باستخدام الحاجز المطاطي وادراج ابره في ذلك لتجنب تراكم الضغط في نهاية المطاف اثناء التسخين.
3. ضع الأنبوب في كتله تسخين ألمنيوم علي اللوحة الساخنة وسخنها عند 85 درجه مئوية تحت التحريك القوي (1150 دوره في الدقيقة) لمده 8 ساعات.
4. لمتابعه التقدم في رد الفعل ، واتخاذ 50 μL-aliquot من متوسط رد الفعل ونقله إلى قارورة 1.5 mL-مخروطي. أضافه 50 μL من خلات ايثيل إلى القارورة ويهز عليه. جمع الطبقة العليا العضوية مع أنبوب الشعرية وتحليلها من قبل TLC.
   ملاحظه: يتم فحص التقدم رد فعل من قبل TLC مقارنه اختفاء α ، β-غير المشبعة المكان المركب إلى ظهور المنتج تحت ضوء الاشعه فوق البنفسجية (254 نانومتر). يتم اجراء تحليل TLC مع لوحات الزجاج السيليكا المغلفة ووضعت مع 92:8 هيكانيس/ايثيل خلات. قيم R_f : فينيل الأسيتيلين = 0.68; 2-cyclohexen-1-واحد = 0.23; المنتج 3e = 0.26.
   تحذير: فينيل الأسيتيلين و 2-cyclohexen-1-واحده هي المهيجات القابلة للاشتعال ، والسمية الحاده وخفيفه. البيروكبريتات الأمونيوم هو تاكل وقد تهيج الاغشيه المخاطية.

2. استخراج العمل وتنقيه

1. تبريد خليط التفاعل إلى درجه حرارة الغرفة وأضافه خلات ايثيل (1 مل) إلى أنبوب الاختبار. يحرك التعليق ل ca. 1 دقيقه ثم الطرد المركزي التعليق في 2,336 × g في درجه حرارة الغرفة لمده 1 دقيقه. أزاله الطبقة العليا العضوية باستخدام ماصه باستور ونقله إلى قارورة أسفل الجولة. كرر هذه الخطوة مرتين.
   ملاحظه: الخطوة طرد يتجنب استخدام عوامل التجفيف ويكسر بسهوله اي مستحلب في نهاية المطاف.
2. ركز المحلول تحت ضغط مخفض باستخدام مبخر دوار للحصول علي النفط الخام.
3. أضافه 55 mL من خليط من خلات هيكانيس/ايثيل في نسبه 92:8 إلى بيكر التي تحتوي علي 7.5 ز من سيو₂ (حجم المسام 60 Å ، 35-70 μm حجم الجسيمات ، للكروماتوغرافي فلاش). يحرك القارورة للحصول علي الطين متجانسة. نقل الطين إلى عمود (40 مم القطر الداخلي) وحزمه العمود التملص من المذيب. إذا لزم الأمر ، الوت مره أخرى لأزاله اي فقاعات من المرحلة الثابتة.
4. حل النفط الخام في كميه الحد الأدنى من خلات ايثيل ، ومن ثم نقل هذا الحل إلى العمود. باستخدام نفس 55 mL من خليط 92:8 هيكانيس/ايثيل خلات ، الوت المواد ، وجمع النفايات السائلة العمود في أنابيب الاختبار والتالية من قبل TLC للحصول علي المنتج النقي المطلوب.
5. تركيز الحل تحت ضغط منخفض علي المبخر دواره وأزاله متطاير النهائي تحت فراغ عاليه لمده لا تقل عن 1 ح. تحليل عينه من المنتج المنقي بواسطة ¹h و ¹³C Nmr باستخدام cdcl₃.
   تحذير: خلات ايثيل و هيكانيس قابله للاشتعال. سيو₂ مسحوق هو مهيج الجهاز التنفسي.

تم عزل البنزين متعدد الاستبدال (3b، الشكل 1) كزيت عديم اللون (0.2741 غرام ، 0.920 ملليمول ، 92% العائد) باستخدام بروتوكولنا. ويمكن تقييم الهيكل والنقاء في أطياف ¹H و ¹³C nmr المعروضة في الشكل 2 والشكل 3. واستخدمت قمم للبروتونات العطرية علي حلقه البنزين المركزية (δ 8.37 و δ 7.72 جزء في المليون) كاشارات تشخيصيه لتشكيل المنتج.

6 ، 8-الفينيل ، 4-ديهيدرانوتافثالن-1 (2H)-واحد (3b). R_f = 0.26 (92:8 هيكانيس/ايثيل خلات); ¹h nmr (500 MHz ، كلوروفورم-د): δ 8.37 (d ، J = 2.26 هرتز ، 1H) ، 7.72 (د ، ي = 2.26 هرتز ، 1h) ، 7.67 (Dd ، j = 8.28 ، 1.51 هرتز ، 2h) ، 7.49-7.37 (m ، 8H) ، 2.89 (t ، j = 6.02 هرتز ، 2h) ، 2.72 (ap t ، j = 6.02 هرتز ، 2h) ، 2.09 (quint ، j = 6.02 هرتز ، 2h). ¹³ج nmr (125mhz ، كلوروفورم-d): δ 23.19 ، 28.01 ، 39.02 ، 124.86 ، 127.00 ، 127.46 ، 127.64 ، 128.35 ، 128.85 ، 129.19 ، 133.17 ، 133.41 ، 139.13 ، 139.78 ، 140.81 ، 142.51 ، 198.60. Hrms m/z (ESI): calcd. ل C₂₂H₁₉O [M + H^{] +} 299.1436 ، وجدت 299.1420.

وقد أعدت عده حلقات بنزين متعددة الاستبدال بعوائد عاليه باستخدام بروتوكولنا (الشكل 1). ¹⁵ تم تحليل جميع المنتجات من قبل ¹H و ¹³C nmr ، فضلا عن الطيف الكتلي العالي الاستبانة (hrms) من أجل توصيفها بالبالكامل.

يمكن استخدام تحليل GC كطريقه بديله للكشف عن المنتجات; علي الرغم من ان, تحليل TLC يعمل بكفاءة كذلك. جميع المنتجات هي الاشعه فوق البنفسجية النشطة ووصمه عار في وجود الاساسيه KMnO₄ محلول مائي. وهناك قابس من السيليكا كافيه لتنقيه المنتجات.

وتم الحصول علي غله مثلي عند استخدام نسبه 2:1 للمركبات الكيدية ومركبات α غير المشبعة ، علي التوالي ؛ 2 equiv من البيروكبريتات الأمونيوم و 85 درجه مئوية كدرجه حرارة التفاعل. وفي عمليه التحسين ، اختير رد الفعل بين الاسيتيلينين 1a و fumaronitrile 2a كرد فعل نموذجي (الجدول 1). زيادة كميه المركب α ، β-غير المشبعة ادي إلى نتيجة رديئه (الجدول 1، الإدخال 3). تم اختبار الاختلافات في كميه (NH₄)₂S₂O₈ وفي كل سيناريو لوحظ انخفاض في إنتاج 3a (الجدول 1 ، القيدان4 و 5). ادي تغيير درجه حرارة التفاعل إلى 25 درجه مئوية إلى إغلاق كامل للتفاعل (الجدول 1، المدخل 6). ولم تعزز زيادة درجه حرارة التفاعل إلى 95 درجه مئوية الغلة (الجدول 1، المدخل 7).

الشكل 1: المخطط العام ونطاق التحويل. الشروط العامة: 2 مل من الماء ، 1 (2.0 ملليمول) ، 2 (1.0 ملليمول) ، (NH₄) S₂O₈ (2.0 ملليمول ، محلول مائي 1.3 م) ، 85 درجه مئوية ، 8 h. غله من المنتجات المعزولة. ^ال باستخدام 4.0 ملليمول من (NH₄) S₂O₈, 24 ح وقت رد الفعل. وقد تم تعديل هذا الرقم من دي سوزا وآخرون¹⁵الرجاء انقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: ¹H nmr من 3b. الطيف الذي تم الحصول عليه في CDCl₃ في 400 MHz. وقد عدل هذا الرقم من دي سوزا وآخرون¹⁵. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: ¹³ج nmr من 3b. الطيف الذي تم الحصول عليه في CDCl₃ في 400 MHz. وقد عدل هذا الرقم من دي سوزا وآخرون¹⁵. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: اليه الرد المقترحة. وقد عدل هذا الرقم من دي سوزا وآخرون¹⁵. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

الدخول (ا)	النسبة 1 الف: 2 الف	NH4S2O8	درجه الحراره	العائد (%) (ب )
		Equiv	(T, °C)
1	1:1	2.0	85	69
2	2:1	2.0	85	90
3	1:2	2.0	85	65
4	2:1	1.0	85	56
5	2:1	3.0	85	72
6	2:1	2.0	25	0
7	2:1	2.0	95	88
ال الشروط العامة للتحسين: في التسلسل ، 1.0 مل من الماء ، 1a (0.5 أو 1.0 ملليمول) ، 2a (0.5 أو 1.0 ملليمول) ، (NH4)2S2س8، 8 h. bالغلة من المنتج المعزول.

الجدول 1 تحسين ظروف التفاعل. تم تعديل هذا الجدول من دي سوزا وآخرون¹⁵

تم تصميم الطريقة المذكورة هنا لتكون بسيطه جدا وخفيفه الاعداد التجريبية لتوليف benzenes متعددة الدوال في الماء¹⁵. تحت ظروفنا يمكن ان نلاحظ عوائد ممتازة للمنتجات من خلال استخدام persulfate الأمونيوم. وينبغي استخدام المحلول المائي فوق كبريتات الطازجة المعدة ؛ ومع ذلك ، يمكن أيضا ان تستخدم فوق كبريتات الأمونيوم الصلبة مع عدم وجود خسارة في الغلة. الانتباه إلى درجه حرارة متوسط رد الفعل إلزامي. يتلقى زيادة في 10 [ك] إلى ما بعد الدرجة حرارة محسنه (85 [ك]) تاثير ضاره علي الغلة (جدول 1, مدخل 7)¹⁵. ويمكن زيادة وقت رد الفعل دون التاثير بشكل بارز علي العائد. اثناء رد الفعل ، يجب إدخال ابره في الحاجز لتخفيف الضغط في نهاية المطاف في الأنبوب.

لاحظنا ان رد الفعل الذي ينطوي علي الالكاين الغنية بالكترونات 1-ايثينيل-4-ميثوكسيبنزين كان بطيئا ، التالي قررنا استخدام 4 equiv. من فوق كبريتات الأمونيوم خلال 24 ساعة من وقت رد الفعل للوصول إلى عائد كاف (3d، الشكل 1).

العمل في هذا البروتوكول ينطوي علي خطوه طرد وخطوه استخراج باستخدام خلات ايثيل. الخطوة طرد يجعل عمليه كامله من العزلة أسهل بكثير منذ اي مستحلب في نهاية المطاف تشكلت يمكن كسرها علي الفور. كما انه يتجنب استخدام عوامل التجفيف لان فصل المراحل المائية والعضوية يحدث بشكل أكثر كفاءه. لقد اخترنا خلات ايثيل لأسباب مستدامه¹⁶; ومع ذلك ، يمكن استخدام المذيبات الشائعة الأخرى لاستخراج كذلك.

لاحظنا اي التكبير التحدي للمنتجات. التالي ، تم استخدام قابس من السيليكا مما يجعل العملية برمتها أكثر جاذبيه من الناحية التشغيلية والاقتصادية. تم تنقيه معظم المنتجات باستخدام 92:8 (هيكانيس/ايثيل خلات). (3d، الشكل 1) تم تنقيته باستخدام 80:20 (هيكانيس/ايثيل خلات) و (3d، الشكل 1) تم تنقيته باستخدام 90:10 (هيكانيس/ايثيل خلات).

وهذا البروتوكول المباشر يجهز مجموعه من حلقات البنزين الوظيفية ذات الغلات العالية ؛ ومع ذلك ، فان الأسلوب يقتصر حاليا علي الكينيز الطرفية و α ، β-غير المشبعة مركبات الاليهاتيك. فشل ¹⁵ من الالكيز الداخلية في توفير المنتجات المستهدفة. في رد الفعل باستخدام 4-فينيل ولكن-3-yn-2-ol ، حدث انخفاض رسمي في السندات الثلاثية خلال التحول في حين ان ثنائي ميثيل ولكن-2-ynedioate اعطي المنتج سيكلوتريميريشن. العطرية α ، β-غير المشبعة كيتون 4-فينيل ولكن-3-en-2-واحد اعطي في الواقع المنتج ولكنه لم يكن منفصلة توظيف فقط قابس من السيليكا. كما كنا نهدف إلى توظيف ادني قدر ممكن من السيليكا والمذيبات التالي تقليل العامل الكتروني¹⁷، ونحن المرتبة هذه الركيزة غير ناجحه من أجل الحفاظ علي استدامه التحول. حاليا ، ونحن نحقق التعديلات في الاجراء من أجل الوصول إلى هذه الركائز أيضا.

ثم اقترحنا اليه رد فعل محتمله للتحويل (الشكل 4، وذلك باستخدام فينيل الأسيتيلين وميثيل كيتون الفينيل كركائز تمثيليه). محلول مائي من (NH₄)₂ق₂س₈ تحت التدفئة تنتج كبريتات الراديكالية (الشكل 4، الخطوة الأول). هذا الراديكالية عرضه لأضافه إلى فينيلالاسين توفير الراديكالية B والالستيرين القادمة من B الراديكالي (الخطوة الثانية). الميثيل الفينيل كيتون ، الراديكالية ب والسترين المشاركة في رد فعل 3 مكون لإعطاء C الراديكالية (الخطوة الثالثة). سيكليشن من C الأثاث الراديكالية D (الخطوة الرابعة). القضاء علي الجذور R الجذرية اولفين E (الخطوة الخامسة) والمزيد لارمته يسمح لتشكيل المنتج المستهدف (الخطوة السادسة).

باختصار ، بروتوكولنا هو وسيله مريحه لاستكشاف رد فعل البنزين خاليه من المعادن في المياه الوفاء بمتطلبات الكيمياء المستدامة والدعوة لصالح الاجهزه التجريبية بسيطه من الناحية التشغيلية.

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

ونشكر الFundação الخاصة بالدعم المالي (المنحة FAPESP 2017/18400-6) التي تقدمها الوكالة الدستورية في ساو باولو (FAPESP ، ساو باولو ، البرازيل). تم تمويل هذه الدراسة جزئيا من قبل Coordenação دي ابيرفيتشونتو دي بيفال دي نيفل المتفوقة – البرازيل (الرؤوس) – قانون المالية 001.