Name: preparation of a corannulene-functionalized hexahelicene by copper(i)-catalyzed alkyne-azide cycloaddition of nonplanar polyaromatic units
Uploaded: 2016-09-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
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This work was funded by the Spanish Ministerio de Econom&#236;a y Competitividad (CTQ 2013-41067-P). H.B. acknowledge with thanks a MEC-FPI grant.

1. Funktionalisierung 2,15-Dimethylhexahelicene <ol><li> Bromierung von 2,15-dimethylhexahelicene <ol><li> Wiegen 0,356 g (1,0 mmol) 2,15-dimethylhexahelicene, 0,374 g (2,1 mmol) frisch umkristallisiert N - Bromsuccinimid (NBS) und 24 mg (0.07 mmol) Benzoylperoxid (BPO) (70% wt mit 30% Wasser als Stabilisator). Platzieren alle Feststoffe in einem 100 ml Schlenk-Kolben mit einem magnetischen Rührstab. Setzen Sie unter Stickstoffatmosphäre durch drei Zyklen der Gasevakuierung anschließend mit Inertgas in der Schlenk Linie Nachfüllen. </li><li> Hinzufügen 21 ml Kohlenstofftetrachlorid (CCl 4). Entgasen der Lösung durch die gleiche Evakuierung / Nachfüllen (Schritt 1.1.1) unter kräftigem Rühren und sorgfältig, um massiven Verlust an Lösungsmittel zu verhindern. </li><li> Wärme unter Rückfluss (77 ° C) wurde das Gemisch mit einem Ölbad für 4 Stunden. Überprüfen Sie die Reaktion von 1 H-Kernspinresonanz (NMR). Dubletten zwischen 3,7 ppm und 4,0 ppm should erscheinen. Sie weisen auf das Vorhandensein von diastereotopen -CH 2 - Gruppen (Abbildung 1). </li><li> Sobald Sie fertig sind, die Mischung wird auf Raumtemperatur und das Lösungsmittel im Vakuum entfernen. Stellen Sie eine Falle mit flüssigem Stickstoff gefüllt Pumpe Verunreinigungen zu vermeiden. </li><li> Abgeblasen, und der rohe in 30 ml Dichlormethan (DCM), übertragen auf einen Rundkolben und mischen (fügen typischerweise 5-fach das Rohgewicht) mit 4 g Kieselgel. Das Gemisch wird konzentriert in einem Rotationsverdampfer. </li><li> In der Zwischenzeit füllt eine Säule (Länge etwa 20 cm und einer Dicke von 4,5 cm) mit SiO 2 -Gel gemischt vorher mit Hexan / Ethylacetat (95: 5) als mobile Phase. Fügen Sie die Mischung an die Spitze der Kolonne und fügen Sie dann eine Schicht aus Sand (2 cm). </li><li> Füllen Sie vorsichtig in die neue mobile Phase und führen Sie die Chromatographie von Fraktionen in den Reagenzgläsern (typischerweise 20 ml pro Röhrchen und 4 ml in der Nähe des erwarteten Produkts Elution) zu sammeln. Überprüfen Fraktionen durch Dünnschichtchromatographie(TLC) mit der gleichen mobilen Phase (Hexan / Ethylacetat 95: 5) und Bild unter UV-Licht. Das erwartete Produkt (4b) sollte mit einer Retentionsfaktor (Rf) von 0,35 als ein gelbes Öl zu eluieren nach dem Kombinieren aller Fraktionen gesucht und das Lösungsmittel im Rotationsverdampfer entfernt wird. 334 mg sollte (Ausbeute 65%) erhalten werden. HINWEIS: Alle Schlenk-Techniken, die Verwendung von einem Ölbad zum Heizen und säulenchromatographisch Einstellungen weit in den meisten der Protokolle verwendet werden, so von nun an, werden sie nicht im Detail behandelt werden, und nur wenige Kommentare, wenn nötig, wird gegeben werden. </li></ol></li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53954/53954fig1.jpg" /> . 1 1 H-NMR - Spektren (500 MHz, CDCl 3) von 2,15 -dimethylhelicene (oben) und ein nach 2 Stunden genommen aliquoten neue Signale, entsprechend -CH 2 -.., sind in einem roten Kreis (unten) dargestellt <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="2"><li> Synthese von 2,15-Bis (azidomethyl) Hexahelicen <ol><li> Wiegen 0,103 g (0,2 mmol) 2,15-Bis (brommethyl) Hexahelicen und 0,390 g (6 mmol) Natriumazid. Legen Sie beide Feststoffe in einem 50 ml-Schlenk-Kolben mit Magnetstab ausgestattet und unter Stickstoffatmosphäre gestellt. </li><li> Mischen Sie 8,6 ml Tetrahydrofuran (THF) mit 5,2 ml Wasser (H 2 O) und gießen Sie die Mischung von Lösungsmitteln in den Schlenk - Kolben. Entgasen der Lösung. </li><li> Wärme unter Rückfluss (65 ° C) für 3 Stunden. Überprüfen Sie die Reaktion von 1 H-NMR. CH 2 - Signale sollten auf 3,75 ppm verschieben (Abbildung 2). </li><li> Danach cool hinunter die Mischung auf Raumtemperatur und Entfernen THF unter Vakuum. Verdünnt mit 50 ml H 2 O. </li><li> Das Gemisch wird in einen Scheidetrichter und extrahiert dreimal mit 40 ml DCM. Kombinieren Sie alle organischen Phasen und wasche mit reinem H 2 O (50 ml). </li><li> Man reinige das Rohprodukt durch Säulenchromatographie an Kieselgel mit Hexan / Ethylacetat (85:15) als mobile Phase ein gelbes Öl bei Rf = 0,38 , entsprechend 2,15-bis (azomethyl) Hexahelicen (5b) zu ergeben. 70 mg sollte (Ausbeute 80%) erhalten werden. </li></ol></li></ol><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53954/53954fig2.jpg" /> Abbildung 2: 1 H-NMR - Spektren (500 MHz, CDCl 3) 4 b (oben) und ein Aliquot entnommen nach 3 h(unten). Beachten Sie die Änderungen in der aliphatischen Region. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 2. Funktionalisierung von Corannulene <ol><li> Monobromierung von Corannulene <ol><li> Wiegen 0,125 g (0,5 mmol) Corannulen, 89 mg (0,5 mmol) frisch umkristallisiert NBS und 17 mg Gold (III) -chlorid-Hydrat. </li><li> Legen Sie alle Verbindungen in einen 10-ml-Fläschchen speziell für Mikrowellenreaktionen ausgestattet mit einem Magnetstab und dann in einer Stickstoffatmosphäre mit Hilfe eines 2-Hals-Rundkolben. </li><li> In 7 ml 1,2-Dichlorethan (DCE) und Entgasen der Lösung. </li><li> Beschallen die Mischung 2 min Goldsalzpartikel zu dispergieren. </li><li> Wärme im Inneren des Mikrowellenreaktor bei 100 ° C für 2 Stunden. </li><li> Wenn Sie fertig sind, übertragen die rohe in einen Rundkolben und entfernen Lösungsmittel durch rotary Verdampfung. </li><li> Man reinige das Rohprodukt durch Säulenchromatographie auf SiO 2 -Gel Hexan als mobile Phase verwendet wird . HINWEIS: Bromocorannulene (4a) als gelber Feststoff bei Rf = 0,38 erhalten. 99 mg sollte (Ausbeute 60%) erhalten werden. Nicht umgesetztes Corannulen (3a) für weitere Verwendungen rückgewonnen und gespeichert werden. Es scheint bei Rf = 0,29. </li></ol></li><li> Sonogashira - Kupplung von Bomocorannulene und Ethinyltrimethylsilan <ol><li> Wiegen 49 mg (0,15 mmol) bromocorannulene, 11 mg (0,015 mmol) [PdCl 2 (dppf)] , 49,50 (dppf wobei 1,1-&#39;bis (diphenylphsphino) ferrocen, 3 mg (0,015 mmol) CuI. 51 </li><li> Legen Sie alle Feststoffe in einem 50 ml-Schlenk-Kolben zusammen mit einem Magnetstab und unter Stickstoffatmosphäre gestellt. </li><li> 5,0 ml Triethylamin (NEt 3) und entgast die Mischung. </li><li> Schließlich fügen 104 ul (0,75 mmol) Ethinyltrimethylsilan. </li><li> Beschallen das Gemisch 2 min aufzerstreuen Metallsalzpartikel. </li><li> Hitze bei 85 ° C für 24 Stunden mit periodischen Beschallung Ablagerung von Metallsalzen zu verhindern. HINWEIS: Die Mischung Farbe bald schwarz wurde, was die Anwesenheit von Palladium (0). </li><li> Kühle auf Raumtemperatur und NEt 3 im Vakuum verdampfen. </li><li> Wieder in Lösung in 20 ml DCM und durch Säulenchromatographie über Kieselgel reinigt unter Elution mit Hexan einen gelben Feststoff zu geben Rf = 0,28 bis 5a entspricht. 41 mg sollte (Ausbeute 78%) erhalten werden. HINWEIS: Wenn das rohe durch ein Celitekissen in DCM gefiltert wird, eine vernünftige reine Probe erhalten werden könnten, jedoch Phosphinderivate nicht vollständig entfernt. </li></ol></li><li> Herstellung von Ethynylcorannulene durch TMS Das Entschützen <ol><li> Wiegen 35 mg (0,10 mmol) 5a und 7,3 mg (0,125 mmol) wasserfreiem Kaliumfluorid. </li><li> Legen Sie alle Feststoffe in einem 50 ml-Schlenk-Kolben, der mit einem Magnetstab ein ausgestattetd unter Stickstoffatmosphäre gesetzt. </li><li> Mischen Sie 4 ml THF und 4 ml Methanol (MeOH) und gießen Sie die Mischung in den Kolben Schlenk. gründlich Degas. </li><li> Bei Raumtemperatur reagieren, Halten von Licht auf den Kolben entfernt, indem sie es mit einer opaken Folie abdecken. Überprüfen Sie die Reaktion von 1 H-NMR durch bei 3,48 ppm suchen. Ein Signal an -CCH müssen entsprechende (Abbildung 3) entstehen. HINWEIS: Obwohl diese Verbindung mit einer terminalen Alkin trägt, die reaktiv ist und zersetzt sich leicht, fanden wir keine Probleme bei der Aufarbeitung weiter unten beschrieben. Es wurde unter natürlichem Licht durchgeführt. </li><li> Sobald Sie fertig sind, entfernen Sie THF unter Vakuum und verdünnt mit 10 ml Wasser, alles in einen Trenntrichter übertragen. </li><li> Extrahieren mit DCM (3 x 15 ml), vereinige alle organischen Phasen in einem Rundkolben und engt im Rotationsverdampfer bei Raumtemperatur bis endlich ein gelber Feststoff 6a entspricht. 27 mg sollte erhalten (quantitative Ausbeute) werden. </li></ol></li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53954/53954fig3.jpg" /> Abbildung 3:.. 1 H-NMR - Spektren (500 MHz, CDCl 3) von 5 a (oben) und 6 a (unten) -CCH Singulett ist in einem roten Kreis dargestellt <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig3large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 3. Endmontage von Click-Chemie <ol><li> Wiegen 15,3 mg (0,035 mmol) 5b, 20,0 mg (0,073 mmol) 6a, 1,4 mg (0,007 mmol) von Ascorbinsäure - Natriumsalz, 1,7 mg (0,007 mmol) CuSO 4 · 5H 2 O. </li><li> Platzieren alle Feststoffe in einem 50 ml Schlenk-Kolben mit am ausgestattetagnetic bar und unter Stickstoffatmosphäre gestellt. </li><li> Mischen Sie 3 ml H 2 O und 12 ml THF und gießen Sie die Mischung in den Kolben Schlenk. gründlich Entgasen der Lösung. </li><li> Hitze bei 65 ° C für 3 Tage mit einem Kondensator zu dem oberen Ende des Kolbens verbunden ist, und prüfen periodisch die Reaktionstemperatur zu steuern, Rühren und Lösungsmittelvolumen. Überprüfen Sie die Reaktion von 1 H-NMR. Das Signal bei 3,48 ppm sollte verschwinden und 7,27 ppm verschoben werden angibt , den Verbrauch von Ethinyl Corannulen und die Existenz des Triazol - Einheit (Abbildung 4). </li><li> Nach Beendigung entfernen THF unter Vakuum und verdünnte mit 20 ml Wasser, die Mischung in einen Scheidetrichter übertragen. </li><li> Extrahieren mit DCM (3 x 20 ml), vereinige alle organischen Phasen in einem Rundkolben und konzentriert im Rotationsverdampfer. </li><li> Man reinige das Rohprodukt durch Säulenchromatographie an SiO 2 unter Elution mit Hexan / Ethylacetat (1: 1) hellgelben Feststoff zu geben Rf = 0,59entsprechend 7. 27 mg sollte (Ausbeute 75%) erhalten werden. </li></ol><img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53954/53954fig4.jpg" /> Figur 4: 1 H-NMR - Spektren (500 MHz, CDCl 3) von 5 b (oben), 6 a (Mitte) und ein Aliquot genommen nach 2 Tagen (unten) Hinweis das Verschwinden -CCH Signal in dem rohen.. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig4large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53954/53954fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

The authors have nothing to disclose.

Endgültige Verbindung 7 wurde bei jeder Reaktion nach 6 Stufen von nichtplanaren polyaromatischen Vorstufen 3 a und 3 b mit mäßigen bis sehr guten Ausbeuten hergestellt. Die wichtigste Einschränkung in dieser Strecke zu beobachten war die Bromierungsreaktion der beiden nicht-planaren polyaromatischen Verbindungen. Im Fall der Verbindung 4 jedoch ein, kann eine erhebliche Menge an freiem Corannulen f...

Aufgrund ihrer speziellen Geometrie, Corannulen und Helicene sind Moleküle , die eine Struktur weit von der Planarität und führen zu interessanten Eigenschaften. 1-15 In den letzten Jahren übernehmen kann, ist die Suche nach molekularen Rezeptoren für Kohlenstoff - Nanoröhrchen und Fullerene ein sehr aktives Gebiet 16-19 durch, vor allem, um ihre potenziellen Anwendungen als Materialien für organische Solarzellen, Transistoren, Sensoren und andere Geräte. 20-28 die hervorragende Ergänzung in der Form zwischen Corannulen und einem Fulleren haben die Aufmerksamkeit von mehreren Forschern mit dem Ziel der Gestaltung angezogen molekularen Rezeptoren der Lage , supramolekulare Assoziation durch Dispersionskräfte zu etablieren. 29-39 Die Chemie der oben erwähnten nicht - planaren polyaromatischen Verbindungen ist ähnlich zu derjenigen für völlig planare Moleküle beschrieben, aber es ist manchmal schwierig , geeignete Bedingungen zu finden , um die gewünschten Selektivitäten und Ausbeuten erreicht werden . 40 </sup&gt; In dieser Arbeit präsentieren wir die Synthese eines Moleküls (7) in wenigen Schritten mit guten Ausbeuten in jedem Forschungslabor gefunden durch die Anwendung einfach und typische Techniken drei polyaromatischen Einheiten. Das Molekül ist von großer Bedeutung , weil es eine zangenartige Konformation annehmen können gute Wechselwirkungen mit C 60 37 in Lösung herzustellen; und es kann ein Forschungslinie als potentieller Rezeptor für höhere Fullerene chiral dank der Helicen Linker öffnen, die ein chirales Molekül aufgrund der Existenz eines stereogenen Achse. 41-45 jedoch nur racemische Helicen wird in dieser Arbeit verwendet werden. An diesem Punkt ist die einzige Einschränkung dieser Rezeptoren zu synthetisieren, ist die Herstellung von Helicene und corannulenes, da sie nicht im Handel erhältlich sind. Aber, nach neuen Methoden veröffentlicht anderswo 46-48 sie können in geeigneten Mengen in einem vernünftigen kurzen Zeitraum erhalten werden.

<table><tbody><tr><td>2,15-Dimethylhexahelicene</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Prepared according to reference 5b,c in the main text.</td></tr><tr><td>Corannulene</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Prepared according to reference 5a in the main text.</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-Bromosuccinimide (NBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B8.125-5</td><td>ReagentPlus&amp;reg;, 99%. Recrystallized from hot water.</td></tr><tr><td>Benzoyl peroxide (BPO)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B-2030</td><td>~70% (titration). 30% water as stabilizer.</td></tr><tr><td>Sodium azide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S2002</td><td>ReagentPlus&amp;reg;, &amp;ge;99.5%.</td></tr><tr><td>Gold(III) chloride Hydrate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>50778</td><td>puriss. p.a., ACS reagent, &amp;ge;49% Au basis.</td></tr><tr><td>Ethynyltrimethylsilane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>218170</td><td>98%</td></tr><tr><td>[PdCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;(dppf)]</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Prepared according to reference 6 in the main text.</td></tr><tr><td>CuI</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Prepared according to reference 7 in the main text.</td></tr><tr><td>KF</td><td>Sigma Aldrich</td><td>307599</td><td>99%, spray-dried.</td></tr><tr><td>(+)-Sodium L-ascorbate</td><td>Fluka</td><td>11140</td><td>BioXtra, &amp;ge;99.0% (NT).</td></tr><tr><td>Copper(II) Sulphate 5-hydrate</td><td>Panreac</td><td>131270</td><td>For analysis.</td></tr><tr><td>Carbon tetrachloride (CCl&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>Fluka</td><td>87030</td><td>For IR spectroscopy, &amp;ge;99.9%.</td></tr><tr><td>Dichloromethane (DCM)</td><td>Fisher Scientific</td><td>D/1852/25</td><td>Analytical reagent grade. Distilled prior to use.</td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher Scientific</td><td>H/0355/25</td><td>Analytical reagent grade. Distilled prior to use.</td></tr><tr><td>Ethyl acetate</td><td>Scharlau</td><td>AC0145025S</td><td>Reagent grade. Distilled prior to use.</td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran (THF)</td><td>Fisher Scientific</td><td>T/0701/25</td><td>Analytical reagent grade. Distilled prior to use.</td></tr><tr><td>1,2-Dichloroethane (DCE)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D6,156-3</td><td>ReagentPlus&amp;reg;, 99%.</td></tr><tr><td>Methanol (MeOH)</td><td>VWR</td><td>20847.36</td><td>AnalaR NORMAPUR.</td></tr><tr><td>Triethyl amine (NEt&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T0886</td><td>&amp;ge;99%</td></tr><tr><td>Silica gel</td><td>Acros</td><td>360050010</td><td>Particle size 40-60 mm.</td></tr><tr><td>Sand - low iron</td><td>Fisher Scientific</td><td>S/0360/63</td><td>General purpose grade.</td></tr><tr><td>TLC Silica gel 60 F&lt;sub&gt;254&lt;/sub&gt;</td><td>Merck</td><td>1.05554.0001</td><td></td></tr><tr><td>Monowave 300 (Microwave reactor)</td><td>Anton Para</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Grupo Selecta</td><td>3000513</td><td>6 Litres.</td></tr></tbody></table>

preparation of a corannulene-functionalized hexahelicene by copper(i)-catalyzed alkyne-azide cycloaddition of nonplanar polyaromatic units

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar polyaromatic units, which are two corannulene moieties and a racemic hexahelicene linking them. The compound described in this work is a good host for fullerenes. Several common organic reactions, such as free-radical reactions, C-C coupling or click chemistry, are employed demonstrating the versatility of functionalization that this compound can accept. All of these reactions work for planar aromatic molecules. With subtle modifications, it is possible to achieve similar results for nonplanar polyaromatic compounds.

Corannulene (3 a) und 2,15-dimethylhexahelicene (3 b) hergestellt werden konnten folgende aktuelle Methoden 46-48 auf einfache Art und Weise mit sehr guten Ausbeuten (Abbildung 5). Sowohl ein gemeinsames Molekül teilen, 2,7-Dimethylnaphthalin, als Ausgangsmaterial, Anstieg geben zu einer divergenten konvergente Synthese des fertigen Moleküls. <p class="jove_content" fo:keep-together.with...

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Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by CopperI-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Hier präsentieren wir ein Protokoll einer komplexen organischen Verbindung zu synthetisieren, die aus drei nichtplanaren polyaromatischen Einheiten zusammengebaut leicht mit vernünftigen Ausbeuten.

Herstellung eines Corannulene-funktionalisierten Hexahelicen von Kupfer (I) -katalysierte Alkin-Azid-Cyclo von Nichtplanare Polyaromatische Einheiten

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar ...

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Serie: Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by CopperI-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Synthesis of Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates for the Application of Generating Cyanocarbenes

The procedures described in this article involve the synthesis and isolation of hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) and their subsequent reactions with azides to form cyanocarbene intermediates. The synthesis of hypervalent iodonium alkynyl triflates can be facile, but difficulties stem from their isolation and reactivity. In particular, the necessity to use filtration under inert atmosphere at -45 &deg;C for some HIATs requires special care and equipment. Once isolated, the compounds can be stored and used in reactions with azides to form cyanocarbene intermediates. 
The evidence for cyanocarbene generation is shown by visible extrusion of dinitrogen as well as the characterization of products that occur from O-H insertion, sulfoxide complexation, and cyclopropanation. A side reaction of the cyanocarbene formation is the generation of a vinylidene-carbene and the conditions to control this process are discussed. There is also potential to form a hypervalent iodonium alkenyl triflate and the means of isolation and control of its generation are provided. The O-H insertion reaction involves using a HIAT, sodium azide or tetrabutylammonium azide, and methanol as solvent/substrate. The sulfoxide complexation reaction uses a HIAT, sodium azide or tetrabutylammonium azide, and dimethyl sulfoxide as solvent. The cyclopropanations can be performed with or without the use of solvent. The azide source must be tetrabutylammonium azide and the substrate shown is styrene.

Herein is described the synthesis, isolation, and reactions of hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) with azides to generate cyanocarbenes. The procedures will involve air-sensitive and cryogen techniques, including cold filtration under an inert atmosphere. Handling and safety of the synthesized compounds will also be discussed.

Synthese von hypervalenten Iodonium Alkinyl triflaten für die Anwendung der Gene Cyanocarbenes

The procedures described in this article involve the synthesis and isolation of hypervalent iodonium alkynyl triflates (HIATs) and their subsequent ...

Forschung

Chemie

Accessing Valuable Ligand Supports for Transition Metals: A Modified, Intermediate Scale Preparation of 1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadiene

A reliable, intermediate scale preparation of 1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadiene (Cp*H) is presented, based on modifications of existing protocols that derive from initial 2-bromo-2-butene lithiation followed by acid mediated dienol cyclization. The revised synthesis and purification of the ligand avoids the use of mechanical stirring while still permitting access to significant quantities (39 g) of Cp*H in good yield (58%). The procedure offers other additional benefits, including a more controlled quench of excess lithium during the production of the intermediate heptadienols and a simplified isolation of Cp*H of sufficient purity for metallation with transition metals. The ligand was subsequently used to synthesize [Cp*MCl2]2 complexes of both iridium and ruthenium to demonstrate the utility of the Cp*H prepared and purified by our method. The procedure outlined herein affords substantial quantities of a ubiquitous ancillary ligand support used in organometallic chemistry while minimizing the need for specialized laboratory equipment, thus providing a simpler and more accessible entry point into the chemistry of 1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadiene.

Reliable, intermediate scale preparation of 1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadiene (Cp*H) is presented. The revised protocol for the synthesis and purification of the ligand minimizes the need for specialized laboratory equipment while simplifying reaction workups and product purification. Use of Cp*H in the synthesis of [Cp*MCl2]2 complexes (M = Ru, Ir) is also described.

Wertvolle Ligand Zugriff auf Untersätze für Übergangsmetalle: Eine modifizierte, Intermediate Maßstab Herstellung von 1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadien

A reliable, intermediate scale preparation of 1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadiene (Cp*H) is presented, based on modifications of existing protocols that ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the aziridine ring. The utility of bicyclic aziridinium ions, specifically 1-azoniabicyclo[3.1.0]hexane and 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate highlighted in the aziridine ring openings by the nucleophile with the release of the ring strain to yield the corresponding ring-expanded azaheterocycles such as pyrrolidine, piperidine and azepane with diverse substituents on the ring in regio- and stereospecific manner. Herein, we report a simple and convenient method for the preparation of the stable 1-azabicyclo[4.1.0]heptane tosylate followed by selective ring opening via a nucleophilic attack either at the bridge or at the bridgehead carbon to yield piperidine and azepane rings, respectively. This synthetic strategy allowed us to prepare biologically active natural products containing piperidine and azepane motif including sedamine, allosedamine, fagomine and balanol in highly efficient manner.

Bicyclic aziridinium ions such as 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate were generated from 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl]aziridine, which was utilized for the preparation of substituted piperidines and azepanes via regio- and stereospecific ring-expansion with various nucleophiles. This highly efficient protocol allowed us to prepare diverse azaheterocycles including natural products such as fagomine, febrifugine analogue and balanol.

Vorbereitung der stabile bicyclische Aziridinium Ionen und ihre Ring-Öffnung für die Synthese von Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...

Chemoselective Preparation of 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes, and 1,1,2-Triiodoalkenes Based on the Oxidative Iodination of Terminal Alkynes

We present the chemoselective synthesis of 1-(iodoethynyl)-4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, and 1-methyl-4-(1,2,2-triiodovinyl)benzene as representative examples for the practical chemoselective preparation of 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes from the chemoselective iodination of terminal alkynes mediated by hypervalent-iodine reagents. The chemoselectivity was confirmed by using p-tolylethyne as a model substrate to screen a variety of iodine sources and/or the hypervalent-iodine reagents. A combination of tetrabutylammonium iodide (TBAI) and (diacetoxyiodo)benzene (PIDA) selectively generates 1-iodoalkynes, while a combination of KI and PIDA generates 1,2-diiodoalkenes. A one-pot synthesis based on both TBAI-PIDA and KI-PIDA yields the corresponding 1,1,2-triiodoalkenes. These protocols were subsequently applied to the synthesis of synthetically important aromatic and aliphatic 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes, which were obtained in good yield with excellent chemoselectivity.

Herein, detailed protocols for the oxidative iodination of terminal alkynes using hypervalent-iodine reagents are presented, which chemoselectively afford 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes.

Chemische Herstellung von 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes und 1,1,2-Triiodoalkenes basierend auf den oxidativen Jodierung von Terminal Alkinen

We present the chemoselective synthesis of 1-(iodoethynyl)-4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, and ...

Isolating Free Carbenes, their Mixed Dimers and Organic Radicals

Protocols for the isolation of the commonly employed cyclic (alkyl)(amino) carbene (CAAC) and N-heterocyclic carbene (NHC) are reported. Furthermore, the synthesis of their mixed CAAC&#8211;NHC &#8220;Wanzlick&#8221; dimer and the synthesis of the related stable organic &#8220;olefin&#8221; radical are presented. The main goal of this manuscript is to give a detailed and general protocol for the synthetic chemist of any skill level on how to prepare free heterocyclic carbenes by deprotonation using filter cannulas. Due to the air-sensitivity of the synthesized compounds, all experiments are performed under inert atmosphere using either Schlenk technique or a dinitrogen filled glovebox. Controlling Wanzlick&#8217;s equilibrium (i.e., the dimerization of free carbenes), is a crucial requirement for the application of free carbenes in coordination chemistry or organic synthesis. Thus, we elaborate on the specific electronic and steric requirements favoring the formation of dimers, heterodimers, or monomers. We will show how proton catalysis allows for the formation of dimers, and how the electronic structure of carbenes and their dimers affects the reactivity with either moisture or air. The structural identity of the reported compounds is discussed based on their NMR spectra.

We present protocols for the isolation of stable heterocyclic carbenes. The synthesis of a cyclic (alkyl)(amino) carbene (CAAC) and an N-heterocyclic carbene (NHC) is demonstrated using filter cannulas and Schlenk technique. We furthermore present the synthesis of the related oxygen-sensitive, electron-rich mixed &#8220;Wanzlick dimer&#8221; and the reduced stable organic radical.

Kostenlose Carbene, gemischte Dimere und organische Radikale zu isolieren

Protocols for the isolation of the commonly employed cyclic (alkyl)(amino) carbene (CAAC) and N-heterocyclic carbene (NHC) are reported. Furthermore, the ...

Efficient Synthesis of All-Carbon Quaternary Centers via the Conjugate Addition of Functionalized Monoorganozinc Bromides

The conjugate addition of organometallic reagents to &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls represents an important method to generate C&#8211;C bonds in the preparation of all-carbon quaternary centers. Though conjugate additions of organometallic reagents are typically performed utilizing highly reactive organolithium or Grignard reagents, organozinc reagents have garnered attention for their enhanced chemoselectivity and mild reactivity. Despite numerous recent advances with more reactive diorganozinc and mixed diorganozinc reagents, the generation of all-carbon quaternary centers via the conjugate addition of functionalized monoorganozinc reagents remains a challenge. This protocol details a convenient and mild &#8220;one-pot&#8221; preparation and copper mediated conjugate addition of functionalized monoorganozinc bromides to cyclic &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls to afford a broad scope of all-carbon quaternary centers in generally excellent yield and diastereoselectivity. Key to the development of this technology is the utilization of DMA as a reaction solvent with TMSCl as a Lewis acid. Notable advantages to this methodology include the operational simplicity of the organozinc reagent preparation afforded by the utilization of DMA as a solvent, as well as an efficient conjugate addition mediated by various Cu(I) and Cu(II) salts. Moreover, an intermediate silyl enol ether can be isolated utilizing a modified workup procedure. The substrate scope is limited to cyclic unsaturated ketones, and the conjugate addition is impeded by stabilized (e.g., allyl, enolate, homoenolate) and sterically encumbered (e.g., neopentyl, o-aryl) monoorganozinc reagents. Conjugate additions to five- and seven-membered rings were effective, albeit in lower yields compared with six-membered ring substrates.

A simple and practical protocol for the efficient conjugate addition of functionalized monoorganozinc bromides to cyclic &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls to furnish all-carbon quaternary centers was developed.

Effiziente Synthese von All-Carbon-Quaternärszentren über die Conjugate-Ergänzung der funktionalisierten monoorganozinischen Bromides

The conjugate addition of organometallic reagents to &#945;,&#946;-unsaturated carbonyls represents an important method to generate C&#8211;C bonds in the ...

Preparation of Contiguous Bisaziridines for Regioselective Ring-Opening Reactions

Aziridines, a class of reactive organic molecules containing a three-membered ring, are important synthons for the synthesis of a large variety of functionalized nitrogen-containing target compounds through the regiocontrolled ring-opening of C-substituted aziridines. Despite the tremendous progress in aziridine synthesis over the past decade, accessing contiguous bisaziridines efficiently remains difficult. Therefore, we were interested in synthesizing contiguous bisaziridines bearing an electronically diverse set of N-substituents beyond the single aziridine backbone for regioselective ring-opening reactions with diverse nucleophiles. In this study, chiral contiguous bisaziridines were prepared by organocatalytic asymmetric aziridination of chiral (E)-3-((S)-1-((R)-1-phenylethyl)aziridin-2-yl)acrylaldehyde with N-Ts-O-tosyl or N-Boc-O-tosyl hydroxylamine as the nitrogen source in the presence of (2S)-[diphenyl(trimethylsilyloxy)methyl]pyrrolidine as a chiral organocatalyst. Also demonstrated here are representative examples of regioselective ring-opening reactions of contiguous bisaziridines with a variety of nucleophiles such as sulfur, nitrogen, carbon, and oxygen, and the application of contiguous bisaziridines to the synthesis of multi-substituted chiral pyrrolidines by Pd-catalyzed hydrogenation.

Contiguous bisaziridines containing non-activated and activated aziridines were synthesized by asymmetric organocatalytic aziridinations and then subjected to chemoselective ring-opening reactions under acidic or basic conditions. The non-activated aziridine ring opens with less reactive nucleophiles under acidic conditions, whereas the activated aziridine ring opens with more reactive nucleophiles under basic conditions.

Herstellung zusammenhängender Bisaziridine für regioselektive Ringöffnungsreaktionen

Aziridines, a class of reactive organic molecules containing a three-membered ring, are important synthons for the synthesis of a large variety of ...

Synthesis of a Borylated Ibuprofen Derivative Through Suzuki Cross-Coupling and Alkene Boracarboxylation Reactions

Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are among the most common drugs used to manage and treat pain and inflammation. In 2016, a new class of boron functionalized NSAIDs (bora-NSAIDs) was synthesized under mild conditions via the copper-catalyzed regioselective boracarboxylation of vinyl arenes using carbon dioxide (CO2 balloon) and a diboron reductant at room temperature. This original method was performed primarily in a glovebox or with a vacuum gas manifold (Schlenk line) under rigorous air-free and moisture-free conditions, which often led to irreproducible reaction outcomes due to trace impurities. The present protocol describes a simpler and more convenient benchtop method for synthesizing a representative bora-NSAID, bora-ibuprofen. A Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction between 1-bromo-4-isobutylbenzene and vinylboronic acid pinacol ester produces 4-isobutylstyrene. The styrene is subsequently boracarboxylated regioselectively to provide bora-ibuprofen, an &#945;-aryl-&#946;-boryl-propionic acid, with good yield on a multi-gram scale. This procedure allows for the broader utilization of copper-catalyzed boracarboxylation in synthetic laboratories, enabling further research on bora-NSAIDs and other unique boron-functionalized drug-like molecules.

The present protocol describes a detailed benchtop catalytic method that yields a unique borylated derivative of ibuprofen.&#160;

Synthese eines borylierten Ibuprofen-Derivats durch Suzuki-Kreuzkupplungs- und Alken-Boracarboxylierungsreaktionen

Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are among the most common drugs used to manage and treat pain and inflammation. In 2016, a new class of ...

Preparation of Alkynes: Alkylation Reaction

<h4>Introduction</h4>
Alkylation of terminal alkynes with primary alkyl halides in the presence of a strong base like sodium amide is one of the common methods for the synthesis of longer carbon-chain alkynes. For example, treatment of 1-propyne with sodium amide followed by reaction with ethyl bromide yields 2-pentyne.
<img alt="Alkyne alkylation reaction using NaNH2 and ethyl bromide, chemical equation diagram." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_1.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure1">
The reaction takes place in two steps:
1. The first step is the deprotonation of the terminal alkyne by the strong base forming an acetylide ion.
<img alt="Alkyne ionization reaction equation NaNH2, diagram shows acetylene converting to acetylide ion." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_2.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure2">
2. The second step is a nucleophilic substitution reaction in which the acetylide ion reacts with the alkyl halide to form a new C–C bond.
<img alt="Organic reaction mechanism, Na+ and Br- ion exchange, illustrates chemical synthesis process." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_3.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure3">
<h4>Reaction Mechanism —SN2 pathway </h4>
Acetylide ions are strong bases and can also function as good nucleophiles. The substitution reaction follows an SN2 pathway where the nucleophilic acetylide ion attacks the electrophilic carbon of the primary alkyl halide from the backside.
<img alt="Nucleophilic substitution reaction mechanism diagram with alkynes, NaBr formation, chemical process." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_4.svg" style="text-align: center; height: 250px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure4">
Since this is a concerted process, the nucleophilic attack and the departure of the leaving group takes place simultaneously to form the product with an inverted stereochemistry at the reaction center.
The reaction works best with unhindered alkyl halides like methyl halide and other primary halides. With secondary and tertiary alkyl halides, acetylide ions act as strong bases, in which case E2 elimination is the preferred pathway.
<h4>Application in organic synthesis </h4>
Alkylation of simple terminal alkynes is a useful method to extend the length of the carbon chain. Acetylene, a terminal alkyne, can be converted to a higher internal alkyne by repeated alkylation as shown below:
<img alt="Alkyne chain elongation via NaNH₂, CH₃Br; reaction equation diagram for organic synthesis." src="/files/ftp_upload/11834/11834_PT_Figure_5.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure5">

Herstellung von Alkinen: Alkylierungsreaktion

Introduction
Alkylation of terminal alkynes with primary alkyl halides in the presence of a strong base like sodium amide is one of the common methods for ...

Lehre

Organische Chemie

Alkine

SCHLÜSSELBEGRIFFE UND KONZEPTE

Preparation of Alkynes: Dehydrohalogenation

<h4>Introduction</h4>
Alkynes can be prepared by dehydrohalogenation of vicinal or geminal dihalides in the presence of a strong base like sodium amide in liquid ammonia. The reaction proceeds with the loss of two equivalents of hydrogen halide (HX) via two successive E2 elimination reactions.
<img alt="Chemical reaction diagram, alkyne synthesis, 2NaNH2/NH3, hydrogen elimination, organic chemistry." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_1.svg" style="text-align: center; height: 200px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure1">
<h4>Reaction Mechanism – E2 pathway</h4>
Vicinal dihalides
In the first elimination step, the strong base abstracts the proton from the dihalide that is oriented anti to the leaving group. Since E2 reactions follow a concerted pathway, the abstraction of a proton and departure of the halide leaving group occur simultaneously to form a haloalkene.
<img alt="Birch reduction mechanism diagram, showing electron flow in organic compound reaction." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_2.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure2">
In the second elimination reaction, another equivalent of the strong base reacts with the haloalkene in a similar fashion to give the desired alkyne.
<img alt="Elimination reaction mechanism diagram, E2 mechanism, showing alkene formation from alkyl halide." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_3.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure3">
Geminal dihalides
Likewise, geminal dihalides, when treated with two equivalents of a sodium amide, undergo double dehydrohalogenation to give alkynes.
<img alt="Alkyne formation reaction; sodium amide abstracting proton; chemical equation diagram; synthesis method." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_4.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure4">
<img alt="Chemical reaction mechanism, arrow-pushing diagram, alkyne formation using sodium amide." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_5.svg" style="text-align: center; height: 90px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure5">
Terminal dihalides 
Dehydrohalogenation of terminal dihalides yields terminal alkynes as the final product. In the presence of a strong base like sodium amide, terminal alkynes get converted to acetylide ions. In such cases, a third equivalent of the base is required to complete the dehydrohalogenation of the remaining haloalkene.
<img alt="Hofmann elimination reaction; chemical equations diagram; synthesis process using NaNH2; alkyne formation." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_6.svg" style="text-align: center; height: 70px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure6">
Protonation of the acetylide ions with water or an aqueous acid completes the reaction.
<img alt="Organic reaction mechanism with sodium acetylide, water; diagram illustrating nucleophilic attack." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_7.svg" style="text-align: center; height: 50px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure7">
<h4>Application in Organic Synthesis</h4>
Dehydrohalogenation of vicinal dihalides is a useful intermediate step in the conversion of alkenes to alkynes. For example, chlorination of 1-propene gives 1,2-dichloropropane – a vicinal dihalide, which upon double dehydrohalogenation yields 1-propyne.
<img alt="Alkene to alkyne conversion diagram; chemical reaction mechanism, dichlorination, dehydrohalogenation." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_8.svg" style="text-align: center; height: 60px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure8">
Similarly, alkynes can also be synthesized from ketones via dehydrohalogenation of geminal dihalides. For example, treatment of acetone with phosphorous pentachloride yields 2,2-dichloropropane – a geminal dihalide, which undergoes double dehydrohalogenation to give 1-propyne.
<img alt="Organic synthesis mechanism; ketone to alkyne via substitution and elimination; chemical reaction diagram." src="/files/ftp_upload/11835/11835_PT_Figure_9.svg" style="text-align: center; height: 80px;" data-altupdatedat="1747908711000" data-alt="Figure9">

Herstellung von Alkinen: Dehydrohalogenierung

Introduction
Alkynes can be prepared by dehydrohalogenation of vicinal or geminal dihalides in the presence of a strong base like sodium amide in liquid ...