Reakcje sprzęgania krzyżowego w wodzie

.Heck Reaction Reakcja Suzuki-Miyaura Reakcja Sonogashira

Reakcja aminowania Buchwald-Hartwig Reakcja Negishi metateza olefin

.Opis

TPGS-750-M, bursztynian glikolu metoksypolietylenowego DL-α-tokoferolu, to projektowany środek powierzchniowo czynny składający się z lipofilowej cząsteczki α-tokoferolu i hydrofilowego łańcucha PEG-750-M, połączonych niedrogim łącznikiem kwasu bursztynowego.TPGS-750-M spontanicznie tworzy micele po rozpuszczeniu w wodzie. Równowaga i skład składników lipofilowych i hydrofilowych zostały dostosowane w celu promowania szerokiego zakresu chemii w wodzie. Co więcej, ten nowy, bardziej praktyczny środek powierzchniowo czynny można łatwo zastąpić starszymi amfifilami, zwykle z równą lub większą wydajnością zarówno pod względem wydajności, jak i czasu reakcji.

Prowadzenie katalizowanej metalami przejściowymi chemii sprzęgania krzyżowego w wodzie zamiast w rozpuszczalniku organicznym ma wiele potencjalnych korzyści pod względem kosztów, wpływu na środowisko, bezpieczeństwa i profili zanieczyszczeń. Rosnący nacisk na "zielone" procesy chemiczne dodatkowo przyczynił się do rozwoju w tej dziedzinie. Jednym z rozwiązań stosowanych w szerokim zakresie procesów katalizowanych metalami przejściowymi jest zastosowanie niewielkich ilości amfifilu tworzącego nanomicelle w wodzie, co zapewnia lipofilowe środowisko, w którym mogą zachodzić reakcje sprzęgania krzyżowego. Początkowo żywotność chemii katalizowanej metalami przejściowymi w wodzie w temperaturze pokojowej była badana przy użyciu różnych środków powierzchniowo czynnych, przy czym PTS, diester kwasu sebacynowego na bazie α-tokoferolu, był najbardziej skuteczny. Stwierdzono, że szereg procesów katalizowanych palladem i rutenem nadaje się do łagodnych reakcji w temperaturze pokojowej w wodzie. Produkty mogą być odzyskiwane z fazy wodnej przy użyciu standardowych procedur ekstrakcji i z wysoką wydajnością.¹ TPGS-750-M to środek powierzchniowo czynny drugiej generacji zaprojektowany z właściwościami fizycznymi w celu promowania szerszego zakresu chemii w wodzie bardziej efektywnie niż w przypadku PTS.²

Środki ostrożności

W celu uzyskania informacji dotyczących zagrożeń i bezpiecznego obchodzenia się z produktem należy zapoznać się z kartą charakterystyki.

Procedury

Reakcja Heck

.

Katalizator Pd[P(t-Bu)₃]₂  (5,1 mg, 0.01 mmol, numer katalogowy 676578) i jodek arylu (0,50 mmol) dodaje się pod argonem do kolby reakcyjnej zawierającej mieszadło. Podwielokrotność roztworu TPGS-750-M/H₂O (1.0 ml; 5 % wagowych TPGS-750-M w wodzie, numer katalogowy  763918), Et₃N (0,21 ml, 1.50 mmol) i akrylan/styren (1,0 mmol) są dodawane sekwencyjnie za pomocą strzykawki, a powstałą mieszaninę pozostawia się do mieszania w temperaturze pokojowej przez 4-12 h. Jednorodna mieszanina reakcyjna jest następnie rozcieńczana EtOAc (2 mL) i filtrowana przez złoże żelu krzemionkowego, a złoże jest dalej przemywane (3 × 5 mL) EtOAc w celu zebrania całego sprzężonego materiału. Substancje lotne są usuwane in vacuo aby uzyskać surowy produkt, który jest następnie oczyszczany metodą chromatografii flash na żelu krzemionkowym.

Reakcja Suzuki-Miyaura

.

Kwas aryloboronowy (0,50-1,00 mmol), bromek arylu (0,50 mmol) i Pd(dtbpf)Cl₂  (6 mg, 0.01 mmol, numer katalogowy 701602) dodaje się do kolby reakcyjnej zawierającej mieszadło. Pod dodatnim przepływem argonu podczas mieszania, porcję roztworu TPGS-750-M/H₂O (1.0 mL, 2% wagowych TPGS-750-M w wodzie, numer katalogowy  733857) i Et₃N (0.21 ml, 1,50 mmol) dodaje się strzykawką i energicznie miesza przez 2-24 h. Następnie mieszaninę reakcyjną rozcieńcza się solanką i ekstrahuje EtOAc. Otrzymany roztwór suszy się nad bezwodnym MgSO₄ i zatęża przez odparowanie obrotowe, a następnie oczyszcza przez chromatografię flash na żelu krzemionkowym.

Reakcja Sonogashira

.

Katalizator Pd(CH₃CN)₂Cl₂ (1.3 mg, 0.005 mmol, numer katalogowy 446319) i XPhos (6.2 mg, 0,013 mmol, numer katalogowy 638064) dodaje się pod argonem do kolby reakcyjnej zawierającej mieszadło. Podwielokrotność roztworu TPGS-750-M/H₂O (1.0 ml; 3 % wagowe TPGS-750-M w wodzie, można użyć numeru katalogowego 763896 i rozcieńczyć w H₂O), Et₃N (0.14 ml, 1,00 mmol), bromek arylowy (0,50 mmol) i alkin (0,75 mmol) dodaje się kolejno za pomocą strzykawki, a powstały roztwór miesza się w temperaturze pokojowej przez 21-25 h. Jednorodną mieszaninę reakcyjną rozcieńcza się następnie EtOAc (2 ml) i filtruje przez złoże żelu krzemionkowego, a złoże przemywa się dalej (3 × 5 ml) EtOAc w celu zebrania całego sprzężonego materiału. Substancje lotne są usuwane in vacuo aby uzyskać surowy produkt, który jest następnie oczyszczany za pomocą chromatografii flash na żelu krzemionkowym.

Reakcja aminowania Buchwald-Hartwig

Katalizator [(p-allil)PdCl]₂  (2.1 mg, 0.006 mmol, Numer katalogowy 222380), ligand cBRIDP (7.6 mg, 0.022 mmol, numer katalogowy 693383), KO-t-Bu (184 mg, 1.56 mmol) i amina (1.20 mmol) są kolejno dodawane pod argonem do kolby reakcyjnej zawierającej mieszadło. Podwielokrotność TPGS-750-M/H₂O (1.0 mL; 2% wagowych roztworu TPGS-750-M w wodzie, numer katalogowy 733857) i bromek arylu (1.Następnie jednorodną mieszaninę reakcyjną rozcieńcza się EtOAc (2 ml) i filtruje przez złoże żelu krzemionkowego, a złoże przemywa się dalej
(3 × 5 ml) EtOAc w celu zebrania całego sprzężonego materiału. Substancje lotne są usuwane in vacuo aby uzyskać surowy produkt, który jest następnie oczyszczany przez chromatografię flash na żelu krzemionkowym.

Reakcja Negishi

.

W kolbie reakcyjnej pod argonem zawierającej pył/proszek cynkowy (195 mg, 3 mmol) i PdCl₂(Amphos)₂ (3.5 mg, 0.005 mmol, numer katalogowy 678740) dodaje się roztwór 2% wagowych TPGS-750-M w wodzie (3.0 ml, numer katalogowy 733857).411019) jest dodawana w temperaturze pokojowej, po czym dodawany jest halogenek alkilu (2,0-3,0 mmol) i bromek arylu lub alkenylu (1 mmol). Kolbę miesza się energicznie w temperaturze pokojowej przez 12-48 h. Następnie mieszaninę reakcyjną filtruje się przez złoże żelu krzemionkowego, a złoże przemywa się dalej (3 × 5 ml) Et₂O w celu zebrania całego sprzężonego materiału. Substancje lotne są usuwane in vacuo aby uzyskać surowy produkt, który jest następnie oczyszczany za pomocą chromatografii flash na żelu krzemionkowym.

Metateza olefin

Alken (0,50 mmol), akrylan (1,00 mmol)/keton (1,50 mmol) i katalizator Grubbs-2 (8,5 mg, 0,010 mmol, numer katalogowy 569747) są kolejno dodawane do kolby reakcyjnej zawierającej mieszadło. Podwielokrotność TPGS-750-M/H₂O (1,0 ml; 2.5 % wagowych TPGS-750-M w wodzie, można użyć numeru katalogowego  763896 i rozcieńczyć w H₂O) dodaje się za pomocą strzykawki, a powstały roztwór miesza się w temperaturze pokojowej przez 12 godzin. Jednorodna mieszanina reakcyjna jest następnie rozcieńczana EtOAc (2 ml) i filtrowana przez złoże żelu krzemionkowego, a złoże jest dalej przemywane (3 × 5 ml) EtOAc w celu zebrania całego materiału sprzężonego krzyżowo. Substancje lotne są usuwane in vacuo aby uzyskać surowy produkt, który jest następnie oczyszczany przez chromatografię flash na żelu krzemionkowym.

Referencje

1. Lipshutz BH, Aguinaldo GT, Ghorai S, Voigtritter K. 2008. Olefin Cross-Metathesis Reactions at Room Temperature Using the Nonionic Amphiphile ?PTS?:? Just Add Water. Org. Lett.. 10(7):1325-1328. https://doi.org/10.1021/ol800028x

2. Lipshutz BH, Ghorai S, Abela AR, Moser R, Nishikata T, Duplais C, Krasovskiy A, Gaston RD, Gadwood RC. 2011. TPGS-750-M: A Second-Generation Amphiphile for Metal-Catalyzed Cross-Couplings in Water at Room Temperature. J. Org. Chem.. 76(11):4379-4391. https://doi.org/10.1021/jo101974u