PL243170B1 - Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem - Google Patents
Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem Download PDFInfo
- Publication number
- PL243170B1 PL243170B1 PL413922A PL41392215A PL243170B1 PL 243170 B1 PL243170 B1 PL 243170B1 PL 413922 A PL413922 A PL 413922A PL 41392215 A PL41392215 A PL 41392215A PL 243170 B1 PL243170 B1 PL 243170B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- reaction
- coupling
- carbon
- carried out
- silver
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title abstract description 60
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title abstract description 48
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 86
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims abstract description 27
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 23
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- -1 silver(III) compound Chemical group 0.000 claims abstract description 15
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 12
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910018825 PO2F2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910006127 SO3X Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910006068 SO3F Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 106
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 34
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 33
- XYDQMRVDDPZFMM-UHFFFAOYSA-N [Ag+2] Chemical class [Ag+2] XYDQMRVDDPZFMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 19
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 19
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 12
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 10
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012451 post-reaction mixture Substances 0.000 claims description 9
- 150000005839 radical cations Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JKNZUZCGFROMAZ-UHFFFAOYSA-L [Ag+2].[O-]S([O-])(=O)=O Chemical compound [Ag+2].[O-]S([O-])(=O)=O JKNZUZCGFROMAZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 230000005595 deprotonation Effects 0.000 claims description 5
- 238000010537 deprotonation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000005691 oxidative coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 claims description 3
- 239000012025 fluorinating agent Substances 0.000 claims description 3
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000002790 naphthalenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 3
- XZNOAVNRSFURIR-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(trifluoromethyl)propan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)(C(F)(F)F)C(F)(F)F XZNOAVNRSFURIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 24
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 abstract description 22
- 238000009815 homocoupling reaction Methods 0.000 abstract description 22
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 150000004673 fluoride salts Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 25
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 23
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 13
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 10
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 10
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 1-chloronaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(Cl)=CC=CC2=C1 JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 8
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 8
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 238000012746 preparative thin layer chromatography Methods 0.000 description 7
- 238000002495 two-dimensional nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 6
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 6
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- KZMGYPLQYOPHEL-UHFFFAOYSA-N Boron trifluoride etherate Chemical compound FB(F)F.CCOCC KZMGYPLQYOPHEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006621 Wurtz reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- HHQFLEDKAVLHOM-UHFFFAOYSA-N oxovanadium;trihydrofluoride Chemical compound F.F.F.[V]=O HHQFLEDKAVLHOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IVDFJHOHABJVEH-UHFFFAOYSA-N pinacol Chemical compound CC(C)(O)C(C)(C)O IVDFJHOHABJVEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 150000007970 thio esters Chemical class 0.000 description 4
- QDFKKJYEIFBEFC-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-3-fluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC(Br)=C1 QDFKKJYEIFBEFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007341 Heck reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003477 Sonogashira cross-coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006069 Suzuki reaction reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 3
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 3
- 239000012954 diazonium Substances 0.000 description 3
- 150000001989 diazonium salts Chemical class 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 125000002827 triflate group Chemical group FC(S(=O)(=O)O*)(F)F 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- POMGTQLCZJZYAM-UHFFFAOYSA-N 1,2,4,5-tetrafluoro-3-methylbenzene Chemical compound CC1=C(F)C(F)=CC(F)=C1F POMGTQLCZJZYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DLKQHBOKULLWDQ-UHFFFAOYSA-N 1-bromonaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(Br)=CC=CC2=C1 DLKQHBOKULLWDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006590 Cadiot-Chodkiewicz coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005787 Castro-Stephens coupling reaction Methods 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000006504 Fukuyama reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007818 Grignard reagent Substances 0.000 description 2
- 238000006716 Hiyama reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006411 Negishi coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 2
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N Sodium methoxide Chemical compound [Na+].[O-]C WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006619 Stille reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006887 Ullmann reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical group 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M bromocopper(1+) Chemical compound Br[Cu+] ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000006840 diphenylmethane group Chemical class 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 150000004795 grignard reagents Chemical class 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 2
- WCARFXMKLUIXFE-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2h-naphthalene-1-carboxylic acid Chemical compound C1=CC=C2C(C(=O)O)(Cl)CC=CC2=C1 WCARFXMKLUIXFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWLKTJOTWITYSI-UHFFFAOYSA-N 1-fluoronaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(F)=CC=CC2=C1 CWLKTJOTWITYSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDZHCHYQNPQSGG-UHFFFAOYSA-N 1-naphthalen-1-ylnaphthalene Chemical group C1=CC=C2C(C=3C4=CC=CC=C4C=CC=3)=CC=CC2=C1 ZDZHCHYQNPQSGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CFPMTYLOUSWLLM-UHFFFAOYSA-N 1-naphthalen-2-ylnaphthalene Chemical group C1=CC=C2C(C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=CC2=C1 CFPMTYLOUSWLLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIVGSZFHQWDZKC-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-1-naphthalen-1-ylnaphthalene Chemical group ClC1=C(C2=CC=CC=C2C=C1)C1=CC=CC2=CC=CC=C12 QIVGSZFHQWDZKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQUPABOKLQSFBK-UHFFFAOYSA-N 2-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O IQUPABOKLQSFBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009797 Cassar reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021589 Copper(I) bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007096 Glaser coupling reaction Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000005577 Kumada cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005684 Liebig rearrangement reaction Methods 0.000 description 1
- ZZIKPCWWRCKCCS-UHFFFAOYSA-L P(=O)([O-])([O-])F.[Ag+2] Chemical compound P(=O)([O-])([O-])F.[Ag+2] ZZIKPCWWRCKCCS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006254 arylation reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- 150000008366 benzophenones Chemical class 0.000 description 1
- PSHNNUKOUQCMSG-UHFFFAOYSA-K bis[(2,2,2-trifluoroacetyl)oxy]thallanyl 2,2,2-trifluoroacetate Chemical compound [Tl+3].[O-]C(=O)C(F)(F)F.[O-]C(=O)C(F)(F)F.[O-]C(=O)C(F)(F)F PSHNNUKOUQCMSG-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 125000005619 boric acid group Chemical class 0.000 description 1
- ZADPBFCGQRWHPN-UHFFFAOYSA-N boronic acid Chemical compound OBO ZADPBFCGQRWHPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SFJMFSWCBVEHBA-UHFFFAOYSA-M copper(i)-thiophene-2-carboxylate Chemical compound [Cu+].[O-]C(=O)C1=CC=CS1 SFJMFSWCBVEHBA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VILAVOFMIJHSJA-UHFFFAOYSA-N dicarbon monoxide Chemical group [C]=C=O VILAVOFMIJHSJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical class C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- AQYSYJUIMQTRMV-UHFFFAOYSA-N hypofluorous acid Chemical group FO AQYSYJUIMQTRMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- BQPIGGFYSBELGY-UHFFFAOYSA-N mercury(2+) Chemical compound [Hg+2] BQPIGGFYSBELGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N nitrogen trifluoride Chemical group FN(F)F GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006384 oligomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- AEGVXRFFNDYKDD-UHFFFAOYSA-N palladium;phosphane Chemical compound P.P.[Pd] AEGVXRFFNDYKDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XQYZDYMELSJDRZ-UHFFFAOYSA-N papaverine Chemical class C1=C(OC)C(OC)=CC=C1CC1=NC=CC2=CC(OC)=C(OC)C=C12 XQYZDYMELSJDRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- PJGSXYOJTGTZAV-UHFFFAOYSA-N pinacolone Chemical compound CC(=O)C(C)(C)C PJGSXYOJTGTZAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUGYQRQAERSCNH-UHFFFAOYSA-N pivalic acid Chemical compound CC(C)(C)C(O)=O IUGYQRQAERSCNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000012070 reactive reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 125000003011 styrenyl group Chemical class [H]\C(*)=C(/[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 150000008648 triflates Chemical class 0.000 description 1
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest proces sprzęgania cząsteczek związków organicznych pozwalający na prowadzenie sprzęgania związków organicznych w jednoetapowej reakcji syntezy. Proces wykorzystuje czynnik utleniający, zawierający przynajmniej jeden związek srebra(III). Jako związek srebra(II) stosuje się korzystnie AgSO4; sole typu Ag(SO3X)2, gdzie X to podstawnik fluorkowy lub perfluoroalkilowy, korzystnie Ag(SO3F)2 lub Ag(SO3CF3)2; Ag(PO2F2)2. Proces umożliwia sprzęganie cząsteczek związków organicznych bez konieczności ich wcześniejszego modyfikowania lub aktywowania. Proces pozwala na prowadzenie homosprzęgania oraz sprzęgania krzyżowego. Tworzenie wiązań węgiel-węgiel zachodzi pomiędzy atomami węgla posiadającymi jedynie podstawniki wodorowe. Możliwe jest sprzęganie związków organicznych z wytworzeniem wiązania węgiel-węgiel pomiędzy atomami węgla w różnej hybrydyzacji, przykładowo sp3-sp3, sp3-sp2, sp3-sp, sp2-sp2, sp2-sp, sp-sp. W procesie możliwe jest sprzęganie dwóch lub więcej cząsteczek organicznych. Proces może przebiegać w warunkach normalnych.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem pozwalający na prowadzenie sprzęgania związków organicznych w jednoetapowej reakcji syntezy.
Istnieje zapotrzebowanie na skuteczną metodę sprzęgania węglowodorów i ich pochodnych w prostej, reakcji syntezy, która skutkowałby wytworzeniem nowego wiązania węgiel-węgiel pomiędzy sprzęganymi cząsteczkami.
Reakcja sprzęgania polega na łączeniu cząsteczek związków organicznych poprzez wytworzenie nowego wiązania węgiel-węgiel lub węgiel-heteroatom. Wyróżnia się dwa rodzaje reakcji sprzęgania: sprzęganie krzyżowe (ang. cross-coupling), czyli łączenie cząsteczek dwóch różnych związków chemicznych, oraz homosprzęganie (ang. homo-coupling), czyli łączenie dwóch cząsteczek tego samego związku chemicznego. W zależności od hybrydyzacji atomów węgla zaangażowanych w tworzone wiązanie węgiel-węgiel wyróżnia się typy reakcji sprzęgania: sp3-sp3, sp3-sp2, sp3-sp, sp2-sp2, sp2-sp, sp-sp.
Współczesny przemysł potrzebuje wydajnego i nieskomplikowanego procesu sprzęgania cząsteczek węglowodorów i ich pochodnych. Przykładowo, w przemyśle farmaceutycznym wykorzystuje się difenylometany do syntezy leków użytecznych w terapii chorób wirusowych, a w biochemii te same związki chemiczne wykorzystuje się do śledzenia szlaków metabolicznych leków. Difenylometany są również wykorzystywane do syntezy benzofenonów, do syntezy fluorescerów czyli wybielaczy optycznych, a także do syntezy złożonych związków organicznych wykorzystywanych do produkcji tranzystorów z bramką modyfikowaną związkiem organicznym. Z kolei w przemyśle chemicznym wykorzystuje się binaftyle do produkcji związków chemicznych wykorzystywanych w diodach typu OLED, a biantryle są wykorzystywane do produkcji ogniw fotowoltaicznych.
Znane są w literaturze liczne sposoby prowadzenia reakcji sprzęgania związków organicznych. Wszystkie te sposoby wymagają określonej budowy sprzęganych związków lub specjalnego ich przygotowania. Poniżej przedstawiono chronologicznie znane sposoby prowadzenia reakcji sprzęgania cząsteczek związków organicznych.
Reakcja Wurtz'a (opracowana w 1855 r.) pozwala na homosprzęganie cząsteczek związków organicznych w obecności metalicznego sodu jako czynnika redukującego. Sprzęgać można symetryczne cząsteczki alkanów (sprzęganie sp3-sp3). Żeby zaszła reakcja sprzęgania niezbędne jest uprzednie sfunkcjonalizowanie sprzęganych atomów węgla poprzez przyłączenie do nich atomów halogenowców. Reakcja zachodzi zgodnie z ogólnym równaniem:
2R- X + 2Na ---R—R + 2NaX
Reakcja Wurtza jest ograniczona jedynie do alkanów o symetrycznej budowie. W przeciwnym wypadku produktem reakcji jest mieszanina produktów trudnych do rozdzielenia (A. Wurtz, Annales de chimie et de physique, 44, 1885, 275).
Reakcja pinakolinowa (opracowana w 1859 r. przez Rudolfa Fittiga) to proces sprzęgania węglowodorów zawierających grupę karbonylową (aldehydy lub ketony), a sprzęganie zachodzi pomiędzy karbonylowymi atomami węgla (sprzęganie sp3-sp3). Tą metodą jest możliwe prowadzenie reakcji homosprzęgania i sprzęgania krzyżowego. Reakcja przebiega w obecności donora elektronowego. Sprzęganie przebiega zgodnie z mechanizmem wolnorodnikowym, zgodnie z ogólnym równaniem:
Reakcja pinakolinowa (nazwa pochodzi od pinakolu - pierwszego produktu otrzymanego zgodnie z tym mechanizmem reakcji) jest ograniczona jedynie do związków zawierających grupę karbonylową (R. Fittig, Justus Liebigs Ann. Chem., 110, 1859, 23).
PL 243170 Β1
Reakcja Glasera (opracowana w 1869 r.) to proces homosprzęgania cząsteczek związków organicznych zawierających terminalne wiązanie potrójne węgiel-węgiel (sprzęganie sp-sp), przebiegający w obecności katalizatora miedziowego (CuBr) oraz tlenu. Reakcja zachodzi zgodnie z ogólnym równaniem:
CuCI =CH--—।
NH^OH EtOH
EtOH
Reakcja Gfasera jest ograniczona jedynie do alkinów o terminalnym wiązaniu potrójnym węgiel-węgiel. Jest to jedyna z nielicznych reakcji sprzęgania, w której tworzy się wiązanie pomiędzy atomami węgla zaangażowanymi w tworzenie terminalnego wiązania potrójnego, które to atomy węgla mają pojedynczy podstawnik wodorowy (C. Glaser, Berichte derdeutschen chemischen Gesellschaft, 2, 1869, 422).
Reakcja Ullmanna (opracowana w 1901 r.) to proces homosprzęgania cząsteczek halogenków aromatycznych (sprzęganie sp2-sp2). Reakcja biegnie w obecności metalicznej miedzi, w podwyższonej temperaturze. Reakcja zachodzi zgodnie z ogólnym równaniem:
Ar-X + Cu
Ar—Ar + CuX2
Reakcja Ullmanna jest ograniczona do halogenków węglowodorów aromatycznych oraz wymaga stosowania podwyższonej temperatury (F. Ullmann, J. Bielecki, Chemische Berichte, 34, 1901,2174).
Reakcja Gomberga-Bachmanna (opracowana w 1924 r.) to proces homosprzęgania, który pozwala na uzyskanie dimerów węglowodorów aromatycznych (sprzęganie sp2-sp2). Proces ten wymaga odpowiedniego sfunkcjonalizowania monomeru poprzez przeprowadzenie go do postaci soli diazoniowej. Tak przygotowany substrat reaguje się z niezmodyfikowanym węglowodorem aromatycznym w środowisku zasadowym. Reakcja zachodzi zgodnie z ogólnym równaniem:
Reakcja Gomberga-Bachmanna wymaga stosowania soli diazoniowych, co znacznie utrudnia cały proces sprzęgania. Wydajności uzyskiwane tą metodą zwykle nie przekraczają 40% z uwagi na reakcje uboczne, jakim mogą ulegać sole diazoniowe (M. Gomberg, W. E. Bachmann, Journal ofthe American Chemical Society, 42, 1924, 2339).
Reakcja Gilmana (opracowana w 1952 r.) pozwala na sprzęganie krzyżowe różnorodnych związków organicznych dzięki wykorzystaniu metaloorganicznego związku chemicznego o wzorze LiCuR2 (tzw. odczynnik Gilmana, miedzian Gilmana). Proces wymaga wstępnej syntezy odczynnika Gilmana zawierającego grupę węglowodorową, która będzie ulegała reakcji sprzęgania (może to być węglowodór aromatyczny lub alifatyczny). Drugim odczynnikiem jest halogenek organiczny. Reakcja nie wymaga ogrzewania i przebiega zgodnie z ogólnym równaniem:
LiCuR2 + R—χ ----► R—R1 + CuR + u X
Reakcja z wykorzystaniem odczynnika Gilmana jest wieloetapowa, ponieważ wymaga wstępnej syntezy związku wyjściowego. W procesie tym powstaje wiele produktów ubocznych, co znacząco zwiększa koszty syntezy (H. Gilman, R. G. Jones, L. A. Woods, Journal of Organie Chemistry, 17, 1952, 1630) i obniża wydajność.
Reakcja Cadiota-Chodkiewicza (opracowana w 1957 r.) to proces katalitycznego sprzęgania krzyżowego węglowodorów zawierających terminalne wiązanie potrójne węgiel-węgiel. Sprzęganie zachodzi pomiędzy terminalnymi atomami węgla (sprzęganie sp-sp). Jednym z substratów jest węglowodór zwierający atom wodoru przy terminalnym atomie węgla, a drugim substratem jest węglowodór zwierający atom halogenowca przy terminalnym atomie węgla. Proces zachodzi w obecności katalizatora miedziowego (bromek miedzi) i zasadowej aminy, zgodnie z ogólnym równaniem:
R----H + Br--=--R --► R--=----R
PL 243170 Β1
Reakcja Cadiota-Chodkiewicza jest ograniczona jedynie do alkinów o terminalnym wiązaniu potrójnym węgiel-węgiel (W. Chodkiewicz, Ann. Chim. Paris, 2, 1957, 819).
Reakcja Castro-Stephensa (opracowana w 1963 r.) pozwala na prowadzenie reakcji sprzęgania krzyżowego węglowodorów, z których jeden ma terminalne wiązanie potrójne węgiel-węgiel, a drugi jest związkiem aromatycznym (sprzęganie sp-sp2). Alkin musi mieć niepodstawiony terminalny atom węgla, a związek aromatyczny musi być podstawiony atomem halogenowca w miejscu sprzęgania. Proces zachodzi w obecności katalizatora miedziowego (bromek miedzi), zgodnie z ogólnym równaniem:
R--=--H + Ar—X --► R--==—-Ar
Reakcja Castro-Stephensa jest ograniczona do bardzo wąskiej grupy związków organicznych o ściśle określonych właściwościach chemicznych (R. D. Stephens, C. E. Castro, Journal of Organie Chemistry, 28, 1963, 3313).
Reakcja Kumady (opracowana w 1972 r.) to proces katalitycznego sprzęgania krzyżowego, który zachodzi pomiędzy odczynnikiem Grignarda a halogenkiem organicznym. Możliwe jest sprzęgania węglowodorów, które zawierają ugrupowanie alifatyczne, aromatyczne lub winylowe. Reakcja zachodzi w obecności katalizatora niklowego lub palladowego. Była to jedna z pierwszych znanych katalitycznych reakcji sprzęgania. Proces zachodzi zgodnie z ogólnym równaniem:
Ni i Pd
R—MgX + x—R1---------► r—r1 gdzie R to grupa alkilowa, arylowa lub winylowa; R' to grupa arylowa lub winylowa; X = F, Cl, Br, I, OTf (sprzęganie sp3-sp2 oraz sp2-sp2). Niewątpliwą wadą tej metody syntezy jest jej wieloetapowość polegająca na konieczności wcześniejszego zsyntezowania odpowiednich reagentów (K. Tamao, K. Sumitani, M. Kumada, Journal of the American Chemical Society, 94, 1972, 4374).
Reakcja Hecka (opracowana w 1972 r.) polega na sprzęganiu krzyżowym halogenków alkenów z innymi alkenami (sprzęganie sp2-sp2). Reakcja zachodzi w środowisku zasadowym w obecności katalizatora palladowego, zgodnie z ogólnym równaniem:
R-X + r·
Pd° zasada
-HX
Reakcja Hecka ma duże znaczenie przemysłowe, ale jest ograniczona jedynie do węglowodorów zawierających wiązania podwójne (R. F. Heck, J. P. Nolley Jr., Journal of Organie Chemistry, 37, 1972, 2320).
Reakcja katalizowana trifluorkiem wanadylu VOF3 (opracowana w 1973 r.) to reakcja homosprzęgania alkaloidu papaweryny (sprzęganie sp2-sp2), niewymagająca wcześniejszego sfunkcjonalizowania związku. Proces przebiega w temperaturze pokojowej w środowisku kwasu trifluorooctowego i prowadzi do powstawania produkt z wydajnością 80%. Postuluje się powstawanie kationorodnika jako produktu przejściowego.
Wadą metody jest użycie wysokotoksycznego związku wanadu oraz lotnego i żrącego kwasu trifluorooctowego jako środowiska reakcji (S. M. Kupchan, A. J. Liepa, V. Kameswaran, R. F. Bryan, Journal of the American Chemical Society, 95, 1973, 6861).
W roku 1975 Cassar oraz Heck (niezależnie od siebie) opisali reakcję arylowania/alkenylowania alkenów katalizowaną kompleksem palladowo-fosfanowym w obecności zasady (piperydyny, trietyloa
PL 243170 Β1 miny lub metanolanu sodu). Istotną wadą nowej, opracowanej niezależnie przez obu naukowców, metody sprzęgania (sp2-sp2) była wysoka temperatura, w jakiej reakcja musiała być prowadzona. W tym samym roku Sonogashira i Hagihara zauważyli, że dodatek katalitycznych ilości Cul pozwala nie tylko prowadzić omawianą reakcję w temperaturze pokojowej, ale także znacznie skrócić czas jej przebiegu. W konsekwencji modyfikacja Sonogashiry-Hagihary reakcji Cassara oraz Hecka - najczęściej nazywana po prostu sprzęganiem Sonogashiry - stała się najbardziej popularną metodą syntezy aryloalkenów (L. Cassar, Journal of Organometallic Chemistry, 93, 1975, 253).
Reakcja Sonogashiry (opracowana w 1975 r.) to proces sprzęgania krzyżowego alkinu zawierającego terminalne wiązanie potrójne węgiel-węgiel oraz halogenku arylu lub winylu (sprzęganie sp-sp2). Reakcja przebiega w obecności katalizatora miedziowego i palladowego, w środowisku zasadowym, w temperaturze pokojowej. Ogólne równanie reakcji można zapisać następująco:
R-YT -H + R'~X
Pd cat., Cu cat.
Pd, Cu
R R'
Reakcja Sonogashiry znajduje szerokie zastosowanie dzięki łagodnym warunkom reakcji oraz możliwości zastosowania wodnego środowiska. Jest jednak ograniczona do alkinów i prowadzi do powstania związków zawierających wiązanie potrójne węgiel-węgiel (K. Sonogashira, Y. Tohda, N. Hagihara, Tetrahedron Letters, 16, 1975, 4467).
Reakcja Negishiego (opracowana w 1977 r.) polega na sprzęganiu krzyżowym halogenków lub triflanów dowolnych węglowodorów z cynkowymi solami organicznymi (sprzęganie sp3-sp3, sp2-sp3, spsp3, sp3-sp2, sp2-sp2, sp-sp2), Reakcja zachodzi w obecności katalizatora palladowego lub niklowego, zgodnie z ogólnym równaniem reakcji:
, PdLn/NiLn
R—X + R—ZnX' -----------► R -r’
Reakcja Negishiego pozwala na otrzymanie różnorodnych związków chemicznych i nie jest praktycznie ograniczona do żadnej grupy związków organicznych. Jej zasadniczą wadą jest konieczność wcześniejszego sfunkcjonalizowania reagentów w obszarze wytworzenia planowanego wiązania węgiel-węgiel. Jeden z substratów musi zawierać bardzo wrażliwe na tlen i wilgoć ugrupowanie cynkoorganiczne, drugi zaś podstawniki halogenkowe lub triflikowe (A. O. King, N. Okukado, E. Negishi, Journal ofthe Chemical Society, Chemical Communications, 1977, 683).
Reakcja Stille'a (opracowana w 1978 r.) to proces sprzęgania krzyżowego pierwotnie ograniczony do węglowodorów zawierających atomy węgla w hybrydyzacji sp2, ale później rozszerzony również na reakcje z udziałem atomów węgla sp3 i sp. Reakcja przebiega pomiędzy związkiem cynoorganicznym a węglowodorem z podstawnikiem halogenkowym tub pseudohalogenkowym (OTf, OSO2CF3, OPO(OR)2), w obecności katalizatora palladowego. Ogólne równanie reakcji można zapisać następująco :
Pd0
12
R---Sn(Alkyl)3+ R-—X --------------► R—R + X---Sn(Alkyl)3
Reakcja Stille'a jest wieloetapowa i wymaga odpowiedniego przygotowania substratów reakcji. Proces wykorzystuje związki cynoorganiczne, które mogą wykazywać wysoką toksyczność (D. Milstein, J. K. Stille, Journal of the American Chemical Society, 100, 1978, 3636).
Reakcja Suzukiego (opracowana w 1979 r.) to proces sprzęgania krzyżowego węglowodorów, z których jeden zawiera podstawnik halogenkowy, a drugi to organiczny kwas borowy (sprzęganie sp2-sp3, sp2-sp2). Reakcja przebiega na katalizatorze palladowym, w środowisku zasadowym, zgodnie z ogólnym równaniem reakcji:
Pd
R---BY2 + R?--X --------------► R---R2 zasada
PL 243170 Β1
Reakcja Suzukiego jest obecnie wykorzystywana do produkcji poliolefin, styrenów oraz podstawionych związków bifenylowych. Reakcja jest jednak wieloetapowa i wymaga zastosowania odpowiednio podstawionych związków wyjściowych (N. Miyaura, K. Yamada, A. Suzuki, Tetrahedron Letters, 20, 1979,3437).
Reakcja McKillopa (opracowana w 1980 r.) to proces oksydatywnego homosprzęgania węglowodorów aromatycznych, bez konieczności ich wcześniejszego sfunkcjonalizowania grupami odchodzącymi. Jako czynnik utleniający stosuje się trifluorooctan talu(lll) albo związki rtęci(ll), ołowiu(IV) lub kobaltu(111). Reakcja zachodzi tylko w obecności BF3O(C2H5). Proces przebiega w temperaturze pokojowej, zgodnie z ogólnym równaniem reakcji:
TTFA
BF3 0(0^
gdzie A = Br, I, Me, Ph. Reakcja McKillopa pozwala uzyskać produkty sprzęgania z dużą wydajnością. Niewątpliwą wadą tego procesu jest konieczność stosowania silnie toksycznych czynników utleniających oraz odczynnika pomocniczego (BFsO^Hs)), bez którego reakcja nie zachodzi. Proces jest ograniczony jedynie do pewnych określonych geometrii tworzonego wiązania węgiel-węgiel (A. McKillop, A. G. Tureli, D. W. Young, E. C. Taylor, Journal of the American Chemical Society, 102,1980, 6504).
Reakcja Hiyamy (opracowana w 1988 r.) to katalityczny proces sprzęgania krzyżowego związków krzemoorganicznych i węglowodorów z podstawnikiem halogenkowym (sprzęganie sp2-sp3, sp2-sp2). Reakcja przebiega w obecności katalizatora palladowego oraz aktywatora fluorkowego, zgodnie z ogólnym równaniem reakcji:
F'
R—SIR3 + R'---X-----► R---R'
Pd
Reakcja Hiyamy jest ograniczona w znacznym stopniu przez konieczność użycia fluorkowego aktywatora grupy krzemoorganicznej. Obecność jonów fluorkowych wymaga odpowiedniego dobrania pozostałych reagentów (Y. Hatanaka, T. Hiyama, Journal of Organie Chemistry, 53, 1988, 918).
Reakcja Fukuyamy (opracowana w 1998 r.) to proces sprzęgania krzyżowego, w którym biorą udział tioestry oraz związki cynkoorganiczne (sprzęganie sp2-sp3). Reakcja przebiega w łagodnych warunkach, w obecności katalizatora palladowego, zgodnie z ogólnym równaniem reakcji:
O
Et
Reakcja Fukuyamy znalazła szerokie zastosowanie ze względu na stosunkowo małą toksyczność stosowanych reagentów. Jest to jednak reakcja wieloetapowa, wymagająca wstępnego przekształcenia kwasu karboksylowego w tioester (H. Tokuyama, S. Yokoshima, T. Yamashita, T. Fukuyama, Tetrahedron Letters, 39,1998, 3189).
Reakcja Liebeskinda-Srogla (opracowana w 2000 r.) to proces sprzęgania krzyżowego wykorzystujący tioestry oraz organiczne kwasy borowe (sprzęganie sp2-sp3, sp2-sp2). Reakcja przebiega w obecności katalizatora palladowego lub miedziowego, zgodnie z ogólnym równaniem reakcji:
P^dba^, TFP o Ri + R—B(OH)2 ------------—* II
CuTC, THF r^\r2
Reakcja Liebeskinda-Srogla to proces wieloetapowy ze względu na konieczność odpowiedniego sfunkcjonalizowania obu reagentów (L. Liebeskind, J. Srogi, Journal of the American Chemical Society, 122, 2000, 11260).
Reakcja Miury (opracowana w 2011 r.) to proces sprzęgania krzyżowego węglowodorów zawierających atomy węgla zaangażowane w tworzenie wiązań podwójnych (sprzęganie sp2-sp2), gdzie powstaje wiązanie węgiel-węgiel pomiędzy niesfunkcjonalizowanymi atomami węgla. Jest to modyfikacja reakcji Suzukiego, sprzęgania kwasu boroniowego z halogenkiem alkilowym. Proces Miury przebiega w obecności octanu miedzi oraz kwasu piwalowego. Wadą reakcji Miury jest konieczność stosowania wysokiej temperatury oraz dużych molowych nadmiarów substancji pomocniczych (M. Kitahara, N. Umeda, K. Hirano, T. Satoh, M. Miura, Journal of the American Chemical Society, 133, 2011,2160).
Przedstawione powyżej znane reakcje sprzęgania cząsteczek związków organicznych w większości nie pozwalają na sprzęganie niepodstawionych węglowodorów. Jedynie w reakcjach Wurtza oraz przy sprzęganiu z wykorzystaniem VOF3 można stosować niepodstawione węglowodory. Są to jednak wąskie grupy węglowodorów, czyli alkiny o terminalnym wiązaniu potrójnym węgiel-węgiel (reakcja Wurtza) oraz wielopierścieniowe związki aromatyczne (reakcja z VOF3). Sprzęganie innych węglowodorów wymaga ich wcześniejszego sfunkcjonalizowania, co znacząco komplikuje cały proces poprzez dodanie kolejnych etapów syntezy, obejmujących przykładowo otrzymanie halogenku organicznego, odczynnika Grignarda, związku cynkoorganicznego, cynoorganicznego, krzemoorganicznego, kwasu borowego lub tioestru. Niejednokrotnie, substraty wymagane do przeprowadzenia reakcji sprzęgania są nietrwałe lub trudne do uzyskania. Niejednokrotnie, do zajścia reakcji sprzęgania niezbędna jest wysoka temperatura (np. ponad 200°C w reakcji Ulmanna) oraz katalizator (np. katalizator palladowy w reakcjach Kumady, Hecka, Sonogashiry, Negishiego, Stille'a, Suzukiego, Hiyamy, Fukuyamy i Liebeskinda-Srogla), co zwiększa koszty prowadzonego procesu. Częstą sytuacją jest konieczność zastosowania bardzo reaktywnych odczynników (np. związki cynkoorganiczne), co utrudnia prowadzenie procesu i zwiększa ryzyko zanieczyszczenia środowiska. Wszystkie znane reakcje sprzęgania są ograniczone albo do homosprzęgania, albo do sprzęgania krzyżowego. Większość ze znanych reakcji sprzęgania jest również ograniczona do określonego typu hybrydyzacji atomów węgla zaangażowanych w tworzenie wiązań węgiel-węgiel.
Istnieje zatem od dawna niezaspokojone zapotrzebowanie na proces sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem, który przebiegałby pomiędzy niesfunkcjonalizowanymi węglowodorami różnych typów, pozwałby na prowadzenie homosprzęgania oraz sprzęgania krzyżowego, a reakcja sprzęgania nie byłaby ograniczona do jednego typu hybrydyzacji atomów węgla zaangażowanych w tworzenie wiązań węgiel-węgiel. Rozwiązanie według niniejszego wynalazku rozwiązuje problemy i niedogodności procesów znanych ze stanu techniki.
Istota wynalazku
Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem, przykładowo naftalenów, stanowiących monomery tej reakcji, prowadzonej z zastosowaniem silnego stałego czynnika utleniającego, przykładowo siarczanu srebra(ll), prowadzony w jednoetapowej reakcji w ciekłym środowisku organicznym, w układzie dwufazowym, w atmosferze ochronnej bezwodnej i beztlenowej, charakteryzuje się tym, że z monomerów zawierających podstawniki wodorowe przy atomach węgla w hybrydyzacji sp2 w mono- lub poli-pierścienowych ugrupowaniach aromatycznych, lub hybrydyzacji sp3 w ugrupowaniach alkilowych o ilości atomów węgla w zakresie 1-4, związanych z mono- lub poli-pierścienowymi ugrupowaniami aromatycznymi, w reakcji biegnącej przez stadium deprotonacji kationorodnika, wytwarza się oligomery, w których jednakowe lub różne mery połączone są ze sobą wiązaniami węgiel-węgiel typu sp2-sp2, sp2-sp3 lub sp3-sp3 w pozycjach, w jakich monomery miały podstawniki wodorowe, przy czym reakcję prowadzi się w reaktorze z materiału inertnego względem związków srebra(Il) takiego jak szkło, kwarc lub fluoropolimery, przy czym reakcję inicjuje się przez wprowadzenie stałego czynnika utleniającego do roztworu monomerów w fazie ciekłej, zawierającej rozpuszczalnik lub mieszaninę rozpuszczalników organicznych, wybranych spośród takich rozpuszczalników jak heksafluoroizopropanol, nonafluorotertbutanol, cykloheksan, n-heksan lub dichlorometan, stosując dodatek adduktu kwasu i zasady Lewisa, BF3-O(C2H5)2, w celu przyspieszenia reakcji sprzęgania i zwiększenia jej wydajności poprzez ułatwienie deprotonacji kationorodników, a po zakończeniu reakcji sprzęgania mieszaninę poreakcyjną filtruje się oddzielając nieorganiczne fazy stałe, a z fazy ciekłej wyodrębnia się otrzymany oligomeryczny produkt reakcji sprzęgania.
Korzystnie, jako monomery stosuje się naftalen lub jego halogenowe pochodne zawierające podstawniki wodorowe w ugrupowaniu naftalenowym, a uzyskane oligomery są połączone wiązaniem węgiel-węgiel typu sp2-sp2 pomiędzy ugrupowaniami naftalenowymi.
Alternatywnie, jako monomery stosuje się toluen lub jego halogenowe pochodne zawierające podstawniki wodorowe w podstawniku metylowym, a uzyskane oligomery są połączone wiązaniem węgiel-węgiel typu sp3-sp3 pomiędzy grupami metylowymi lub wiązaniem węgiel-węgiel typu sp3-sp2 pomiędzy grupą metylową a ugrupowaniem fenylowym.
Zgodnie z wynalazkiem, jako sól srebra(ll) stosuje się korzystnie sole typu Ag(SO3X)2 gdzie X to podstawnik fluorkowy lub perfluoroalkilowy, korzystnie Ag(SO3F)2 lub Ag(SO3CF3)2, Ag(PO2F2)2, lub inne związki srebra(ll) będące czynnikami utleniającymi i niefluorującymi. Czynnik utleniający stosuje się w stosunku molowym w zakresie od 0,01/1,0 do 5,0/1,0 względem sprzęganych związków organicznych w przeliczeniu na zawartość molową srebra(ll), korzystnie w stosunku molowym od 0,5/1,0 do 2,0/1,0.
Zgodnie z wynalazkiem, proces prowadzi się w zakresie temperatur 250-400 K, korzystnie 270-350 K, a najkorzystniej w temperaturze pokojowej. Proces prowadzi się w reaktorze z pokrytym warstwowo szkłem, kwarcem lub fluoropolimerami. Proces prowadzi się z wykorzystaniem mieszadła mechanicznego lub magnetycznego powierzchniowo pokrytego warstwą PTFE. Proces prowadzi się z wykorzystaniem sonikacji. Proces prowadzi się z wykorzystaniem akceleracji mikrofalowej. Proces prowadzi się z wykorzystaniem naświetlania promieniowaniem UV.
Sposób sprzęgania według wynalazku jest opisany poniżej, w przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym:
fig. 1. przedstawia schemat blokowy procesu homosprzęgania cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra (II), z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.
fig. 2. przedstawia schemat blokowy procesu sprzęgania krzyżowego cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra (II), z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.
Szczegółowy opis wynalazku
Sposób według wynalazku dotyczy oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów, bez konieczności ich wcześniejszego modyfikowania lub aktywowania. W sposobie tym biorą udział cząsteczki sprzęganych węglowodorów oraz czynnik utleniający zawierający sole srebra(II). Sposób pozwala na prowadzenie homosprzęgania oraz sprzęgania krzyżowego różnych typów związków organicznych bez konieczności ich wcześniejszego sfunkcjonalizowania. Tworzenie wiązań węgiel-węgiel zachodzi pomiędzy atomami węgla posiadającymi jedynie podstawniki wodorowe. Możliwe jest sprzęganie cząsteczek węglowodorów z wytworzeniem wiązania węgiel-węgiel pomiędzy atomami węgla w różnej hybrydyzacji, przykładowo sp3-sp3, sp3-sp2, sp2-sp2. W sposobie według wynalazku możliwe jest sprzęganie dwóch lub więcej cząsteczek organicznych. Proces może przebiegać w warunkach normalnych.
W sposobie sprzęgania, według wynalazku, stosuje się czynnik silny stały utleniający zawierający sole srebra(II), które mają bardzo wysoki potencjał redox. Możliwe jest zastosowanie różnorodnych związków srebra(ll), oraz ich mieszanin. Przykładowo stosuje się siarczan(VI) srebra(ll), AgSO4, pochodne siarczanu (VI) srebra(ll), Ag(SO3X)2, lub fluorofosforan(V) srebra(ll), Ag(PO2F2)2. Stosowanie siarczanu(VI) srebra(ll) ma tę zaletę, że jest to jeden z nielicznych soli srebra(ll), który nie jest czynnikiem fluorującym. Sposób według wynalazku nie jest jednak ograniczony do żadnego z wyżej wymienionych czynników utleniających. Możliwe jest również zastosowanie mieszanin soli srebra(ll) z innymi substancjami pomocniczymi.
Czynnik utleniający stosuje się w stosunku molowym w zakresie od 0,01/1,0 do 5,0/1,0 względem sprzęganych związków organicznych, w przeliczeniu na zawartość molową srebra(ll). Szerokie granice zawartości molowej czynnika utleniającego w mieszaninie reakcyjnej wynikają z faktu, że reakcje sprzęgania różnych związków organicznych mogą przebiegać zgodnie z różnymi mechanizmami. Najczęściej obserwuje się mechanizm obejmujący stadium pośrednie kationorodnika powstałego w wyniku reakcji sprzęganego węglowodoru z czynnikiem utleniającym w stosunku stechiometrycznym 1:1. Obserwowany kationorodnik może następnie przereagować z innym kationorodnikiem, z inną cząsteczką neutralną lub ulec rozkładowi. Wobec tego, pomimo stałego stosunku stechiometrycznego pierwszej reakcji chemicznej, stosunek molowy substratów do czynnika utleniającego może się wahać w szerokim za kresie wartości. W niektórych procesach obserwuje się również działanie katalityczne związków srebra(ll), wówczas do zajścia procesu wystarczy zawartość czynnika utleniającego w mieszaninie reakcyjnej na poziomie ok. 1% molowego.
W sposobie, według wynalazku, stosuje się rozpuszczalniki inertne chemicznie względem soli srebra(ll). Eksperymentalnie stwierdzono, że najlepsze efekty uzyskuje się stosując n-heksan, cykloheksan oraz heksafluoroizopropanol, bądź mieszaniny jednofazowe, wielofazowe lub emulsje tych rozpuszczalników. Sposób według wynalazku nie jest jednak ograniczony do żadnego z wyżej wymienionych rozpuszczalników. Alternatywnie, można zastosować między innymi ciekłe węglowodory alifatyczne, cykliczne i aromatyczne; fluorowęglowodory alifatyczne, cykliczne i aromatyczne; perfluorowęglowodory alifatyczne alkicykliczne i aromatyczne; fluoroalkohole pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe; perfluoroalkohole pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe; fluoroaminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe; perfluoroaminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe; fluoroestry alifatyczne, alkicykliczne i aromatyczne; perfluoroestry alifatyczne, alkicykliczne i aromatyczne; fluoroetery alifatyczne, alkicykliczne i aromatyczne; perfluoroetery alifatyczne, alkicykliczne i aromatyczne; halogenowe pochodne alkanów, fluorowane ciecze jonowe, perfluorowane ciecze jonowe; kwas siarkowy; oleum; oraz mieszaniny jednofazowe, wielofazowe lub emulsje tych rozpuszczalników.
Cały sposób według wynalazku prowadzi się w atmosferze ochronnej, przykładowo w atmosferze argonu lub azotu. Atmosfera ochronna jest niezbędna do ochrony czynnika utleniającego przed działaniem wody i wilgoci atmosferycznej. Sole srebra(ll) zwykle są bardzo wrażliwe na obecność wilgoci.
Cały sposób według wynalazku prowadzi się w aparaturze z materiału inertnego względem soli srebra(ll). Stosuje się aparaturę szklaną, aparaturę kwarcową, aparaturę wykonaną z fluoropolimerów lub aparaturę pokrytą warstwowo szkłem, kwarcem lub fluoropolimerami. Reakcję można również prowadzić w aparaturze zawierającej elementy wykonane z różnych materiałów inertnych względem soli srebra(ll). Sposób według wynalazku nie jest jednak ograniczony do żadnego z wyżej wymienionych materiałów.
Sposób według wynalazku prowadzi się aż do zakończenia obserwowanego postępu reakcji. Nie wyróżnia się tu żadnego korzystnego czasu trwania procesu.
W celu przyspieszenia sposobu oraz zwiększenia jego wydajności stosuje dodatkowe zabiegi takie jak ciągłe mieszanie, działanie ultradźwięków, działanie promieniowania UV, działanie promieniowania mikrofalowego. Działania te mają na celu ułatwienie i zwiększenie powierzchni kontaktu reagentów z czynnikiem utleniającym oraz przyspieszenie samego procesu sprzęgania.
Dla zwiększenia wydajności sposobu stosuje się dodatek adduktu kwasu i zasady Lewisa, BF3-O(C2H5)2. Dodatek adduktu kwasu i zasady Lewisa skraca czas reakcji i zwiększa jej wydajność. Obecność adduktu kwasu i zasady Lewisa ułatwia proces deprotonacji kationorodnika, co ma bezpośrednie przełożenie na przebieg reakcji.
Na rysunku fig. 1 przedstawiono schemat blokowy procesu homosprzęgania cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra(ll) z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.
Na rysunku fig. 2 przedstawiono schemat blokowy procesu sprzęgania krzyżowego cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra(ll) z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.
Sposób sprzęgania cząsteczek węglowodorów był wielokrotnie testowany laboratoryjnie w syntezie organicznej. Sposób prowadzenia tego procesu został opisany poniżej w przykładach wykonania, a produkty otrzymane w tych przykładach miały właściwości zebrane w Tabeli 1 poniżej.
Przykład 1. Proces homosprzęgania 1-chloronaftalenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 0,1 mmola 1-chloronaftalenu oraz 0,2 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano mieszaninę rozpuszczalników organicznych 1,1,1-trifluoroetanolu oraz heksafluoroizopropanolu w stosunku objętościowym 1:1. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym, z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-M5. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej, stosując
CDCI3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością 75% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 2. Proces homosprzęgania 1-chloronaftalenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 0,1 mmola 1-chloronaftalenu oraz 0,2 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano heksafluoroizopropanol. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Mieszanina reakcyjna została poddana działaniu ultradźwięków (sonikacja) w laboratoryjnej łaźni ultradźwiękowej przez 60 minut. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym, z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-MS. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej, stosując CDCI3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością 17,5% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 3. Proces homosprzęgania 1-chloronaftalanu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 0,1 mmola 1-chioronaftalenu oraz 0,2 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano heksafluoroizopropanol. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze wykonanej z PTFE. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym, z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej w atmosferze argonu. Mieszanina reakcyjna została poddana działaniu mikrofal przez 15 minut. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-MS. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej, stosując CDCI3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością 6% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 4. Proces homosprzęgania 1-chloronaftalenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 0,1 mmola 1-chtoronaftalenu oraz 0,2 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano heksafluoroizopropanol. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze kwarcowej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Mieszanina reakcyjna została poddana działaniu promieniowania UV przez 60 minut. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-MS. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej, stosując CDCI3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością 6% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 5. Proces homosprzęgania naftalenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 1 mmola naftalenu oraz 1 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano cykloheksan. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-MS. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej stosując CDCI3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano izomeryczne dimery naftalenu (produkty sprzęgania typu sp2-sp2): 1,1-binaftyl oraz 1,2-binaftyl z wydajnościami odpowiednio 6,5% oraz 1,5%. W reakcji powstaje również trimer naftalenu 1,1',4',1''-trinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) w wydajnością 1,5% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 6. Proces homosprzęgania 2,3,5,6-tetrafluorotoluenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 0,1 mmola 2,3,5,6-tetrafluorotoluenu oraz 0,1 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano cykloheksan. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-WIS. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej, stosując CDCl3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1,1'-bis(2,3,5,6-tetrafluorofenylo)etan (produkt sprzęgania typu sp3-sp3) z wydajnością 0,7%. W reakcji powstaje również 1,2,4,5-tetrafluoro-3-metylo-6-(2,3,5,6-tetrafluorobenzylo)benzen (produkt sprzęgania typu sp3-sp2) w wydajnością 0,35% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 7. Proces sprzęgania krzyżowego fluoronaftalenu i bromonaftalenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto 0,1 mmola fiuoronaftalenu, 0,1 mmola bromonaftalenu oraz 0,2 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano heksafluoroizopropanol. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Po zakończeniu procesu sprzęgania mieszaninę poreakcyjną przefiltrowano na filtrze z PTFE o średnicy porów 0,45 μm odsączając stałe produkty reakcji oraz nadmiar AgSO4. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono na preparatywnej cienkowarstwowej płytce chromatograficznej wykorzystując n-heksan jako eluent. Produkty zidentyfikowano techniką GC-MS. Strukturę potwierdzono rejestrując widma 1H NMR, 13C NMR oraz 1H-13C HSQY 2D NMR w temperaturze pokojowej stosując CDCl3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1-bromo-1'-fluorobinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością 25% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
Przykład 8. Proces homosprzęgania 1-bromo-3-fluorobenzenu prowadzono w obecności AgSO4. Do reakcji wzięto nadmiar 1-bromo-3-fluorobenzenu oraz 0,1 mmola AgSO4. Jako środowisko reakcji zastosowano 1-bromo-3-fluorobenzen. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej, w atmosferze argonu. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono i zidentyfikowano techniką GC-MS. Otrzymano 1,T-difluoro-3,3'-dibromobifenyl, 1,1',1-trifluoro-3,3',3-tribromoterfenyl oraz 1,T,T',1 '-tetrafluoro-3,3',3,3'-tetrabromoquaterfenyl (produkty sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością rzędu 10% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS). Przebieg reakcji wskazywał na istnienie procesu sa mona pędzającej się reakcji oligomeryzacji wolnorodnikowej (autokataliza).
Przykład 9. Proces homosprzęgania 1-chloronaftalenu prowadzono w obecności AgSO4 oraz BF3-O(C2H5)2. Do reakcji wzięto 0,1 mmola 1-chloronaftalenu, 0,1 mmola AgSO4 oraz 0,1 mmola BF3-O(C2H5)2. Jako środowisko reakcji zastosowano heksafluoroizopropanol. Reakcję prowadzono 72 godziny w aparaturze szklanej. Podczas trwania reakcji mieszaninę reakcyjną mieszano w sposób ciągły na mieszadle magnetycznym z zastosowaniem elementu mieszającego pokrytego warstwą PTFE. Reakcję prowadzono w temperaturze pokojowej w atmosferze argonu. Mieszaninę poreakcyjną rozdzielono i zidentyfikowano techniką GC-MS.
Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkty sprzęgania; typu sp2-sp2) z wydajnością rzędu 24% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).
PL 243170 Β1
Tabela 1. Czasy retencji zarejestrowane na spektrometrze GC-MS Agilent 7890A & 5975 dla produktów reakcji sprzęgania.'
| ' 1 1 11 ,1,—............. 1 ......ci ί—-------7 otrzymany produkt | czas retencji | kolumna |
| Ι,Γ-brnaftyl | 26,765 min | HP5MS |
| l,r,4’,l'-trinaftyl | 38,460 min | HP 5MS |
| l,l'-difluorobinaftyl | 26,410 min. | HP5MS |
| 1, Γ-d ichlorobinaftyl | 28,861 min | HP5MS |
| Ι,Γ-dibromobinaftyl | 31,849 min | HP5MS |
| ΐ,Γ-dijodobinaftyl | 34,741 min | HP5MS |
| l-bromo-r-fluorobinaftyl | 29,196 min | HP5MS |
| l,l'-bis(2,3,5,6-tetrafluorofenylo)etan | 18,108 min | HP5MS |
| l,Tdifluoro-3,3'-dibromobifenyl | 20,674 min | HP 5MS |
| l,l',l,l'-tetrafluoro-3,3',3,3'-tetrabromoquaterfenyl | 36,885 min | HP5MS |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (11)
1. Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem, przykładowo naftalenów, stanowiących monomery tej reakcji, prowadzonej z zastosowaniem silnego stałego czynnika utleniającego, przykładowo siarczanu srebra(ll), prowadzony w jednoetapowej reakcji w ciekłym środowisku organicznym, w układzie dwufazowym, w atmosferze ochronnej bezwodnej i beztlenowej, znamienny tym, że z monomerów zawierających podstawniki wodorowe przy atomach węgla w hybrydyzacji sp2 w monolub poli-pierścieniowych ugrupowaniach aromatycznych, lub hybrydyzacji sp3 w ugrupowaniach alkilowych o ilości atomów węgla w zakresie 1-4, związanych z mono- lub poli-pierścieniowymi ugrupowaniami aromatycznymi, w reakcji biegnącej przez stadium deprotonacji kationorodnika, wytwarza się oligomery, w których jednakowe lub różne mery połączone są ze sobą wiązaniami węgiel-węgiel typu sp2-sp2, sp3-sp2 lub sp3-sp3 w pozycjach, w jakich monomery miały podstawniki wodorowe, przy czym reakcję prowadzi się w reaktorze z materiału inertnego względem związków srebra(ll) takiego jak szkło, kwarc lub fluoropolimery, przy czym reakcję inicjuje się przez wprowadzenie stałego czynnika utleniającego do roztworu monomerów w fazie ciekłej, zawierającej rozpuszczalnik lub mieszaninę rozpuszczalników organicznych, wybranych spośród takich rozpuszczalników jak heksafluoroizopropanol, nonafluorotertbutanol, cykloheksan, n-heksan lub dichlorometan, stosując dodatek adduktu kwasu i zasady Lewisa, BF3O(C2Hs)2, w celu przyspieszenia reakcji sprzęgania i zwiększenia jej wydajności poprzez ułatwienie deprotonacji kationorodników, a po zakończeniu reakcji sprzęgania mieszaninę poreakcyjną filtruje się oddzielając nieorganiczne fazy stałe, a z fazy ciekłej wyodrębnia się otrzymany oligomeryczny produkt reakcji sprzęgania.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako monomery stosuje się naftalen lub jego halogenowe pochodne zawierające podstawniki wodorowe w ugrupowaniu naftalenowym, a uzyskane oligomery są połączone wiązaniem węgiel-węgiel typu sp2-sp2 pomiędzy ugrupowaniami naftalenowymi.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako monomery stosuje się toluen lub jego halogenowe pochodne zawierające podstawniki wodorowe w podstawniku metylowym, a uzyskane oligomery są połączone wiązaniem węgiel-węgiel typu sp3-sp3 pomiędzy grupami metylowymi lub wiązaniem węgiel-węgiel typu sp3-sp2 pomiędzy grupą metylową a ugrupowaniem fenylowym.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako sól srebra(ll) stosuje się korzystnie sole typu Ag(SO3X)2 gdzie X to podstawnik fluorkowy lub perfluoroalkilowy, korzystnie Ag(SO3F)2 lub Ag(SO3CF3)2, Ag(PO2F2)2, lub inne związki srebra(ll) będące czynnikami utleniającymi i niefluorującymi.
5. Sposób według zastrz. 1,2, znamienny tym, że czynnik utleniający stosuje się w stosunku molowym w zakresie od 0,01/1,0 do 5,0/1,0 względem sprzęganych związków organicznych w przeliczeniu na zawartość molową srebra(ll), korzystnie w stosunku molowym od 0,5/1,0 do 2,0/1,0.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w zakresie temperatur 250-400 K, korzystnie 270-350 K, a najkorzystniej w temperaturze pokojowej.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w reaktorze z pokrytym warstwowo szkłem, kwarcem lub fluoropolimerami.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się z wykorzystaniem mieszadła mechanicznego lub magnetycznego powierzchniowo pokrytego warstwą PTFE.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się z wykorzystaniem sonikacji.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się z wykorzystaniem akceleracji mikrofalowej.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się z wykorzystaniem naświetlania promieniowaniem UV.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413922A PL243170B1 (pl) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem |
| PCT/IB2016/001280 WO2017042624A1 (en) | 2015-09-11 | 2016-09-12 | Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same |
| LTEPPCT/IB2016/001280T LT3347309T (lt) | 2015-09-11 | 2016-09-12 | Sidabro(ii) druskų ir jų hidratų gamybos būdas, ir šiais gamybos būdais gauti produktai bei jų panaudojimas |
| CA2998293A CA2998293C (en) | 2015-09-11 | 2016-09-12 | Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same |
| PL16794402.4T PL3347309T3 (pl) | 2015-09-11 | 2016-09-12 | Sposoby wytwarzania soli srebra(ii) i ich hydratów, produkty otrzymane tymi sposobami i ich zastosowanie do modyfikacji struktury cząsteczek związków organicznych |
| EP16794402.4A EP3347309B1 (en) | 2015-09-11 | 2016-09-12 | Methods for obtaining salts of silver(ii) and hydrates thereof, products obtained by the methods and use of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413922A PL243170B1 (pl) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413922A1 PL413922A1 (pl) | 2017-03-13 |
| PL243170B1 true PL243170B1 (pl) | 2023-07-10 |
Family
ID=58231126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413922A PL243170B1 (pl) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243170B1 (pl) |
-
2015
- 2015-09-11 PL PL413922A patent/PL243170B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413922A1 (pl) | 2017-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xia et al. | Dual photoredox/gold catalysis arylative cyclization of o-alkynylphenols with aryldiazonium salts: a flexible synthesis of benzofurans | |
| US12065422B2 (en) | Reagents and process for direct C—H functionalization | |
| Barata-Vallejo et al. | Metal-mediated radical perfluoroalkylation of organic compounds | |
| Huang et al. | Redox-neutral borylation of aryl sulfonium salts via C–S activation enabled by light | |
| Proutiere et al. | Combining the Reactivity Properties of PCy3 and P t Bu3 into a Single Ligand, P (i Pr)(t Bu) 2. Reaction via Mono-or Bisphosphine Palladium (0) Centers and Palladium (I) Dimer Formation | |
| Alonso-Marañón et al. | Indium (III)-catalyzed synthesis of benzo [b] furans by intramolecular hydroalkoxylation of ortho-alkynylphenols: scope and mechanistic insights | |
| Belhomme et al. | Copper-Mediated Direct Functionalization of Unsaturated C–C Bonds with Ethyl Bromo (difluoro) acetate: A Straightforward Access to Highly Valuable Difluoromethylated Alkenes | |
| Planas et al. | Mechanism of the Aryl–F bond-forming step from Bi (V) fluorides | |
| Bulfield et al. | Synthesis of polyflourinated biphenyls; pushing the boundaries of Suzuki–Miyaura cross coupling with electron-poor substrates | |
| Gholinejad et al. | A novel polymer containing phosphorus–nitrogen ligands for stabilization of palladium nanoparticles: an efficient and recyclable catalyst for Suzuki and Sonogashira reactions in neat water | |
| Li et al. | Rh (II)-catalyzed [2, 3]-sigmatropic rearrangement of sulfur ylides derived from N-tosylhydrazones and sulfides | |
| Yilmaz | Palladium (II) complexes with new bidentate phosphine-imine ligands for the Suzuki CC coupling reactions in supercritical carbon dioxide | |
| Ghosh et al. | Recent advances in visible light mediated photoinduced aryl radical generation and its application in synthesis | |
| Tran et al. | Nickel-catalyzed asymmetric hydroarylation of vinylarenes: direct enantioselective synthesis of chiral 1, 1-diarylethanes | |
| CN104496736B (zh) | 一种基于稀土金属化合物的交叉偶联反应及应用 | |
| Harikrishnan et al. | The cooperative effect of Lewis pairs in the Friedel–Crafts hydroxyalkylation reaction: a simple and effective route for the synthesis of (±)-carbinoxamine | |
| Martial et al. | Stoichiometric Release of SO2 from Adducts: Application to the Direct Synthesis of Protected Dienes | |
| Iwai et al. | Unsymmetrization of 1, 8-Dibromonaphthalenes by Acid-Induced Halogen Dance Reaction | |
| JP7341464B2 (ja) | 高い還元力を有する芳香環光レドックス触媒 | |
| PL243170B1 (pl) | Sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem | |
| Silarska et al. | Efficient functionalization of olefins by arylsilanes catalyzed by palladium anionic complexes | |
| Uberman et al. | Highly efficient palladium-catalyzed arsination. Synthesis of a biphenyl arsine ligand and its application to obtain perfluoroalkylarsines | |
| EP3318547A1 (en) | Process for the chlorination and iodination of compounds using n-hydroxyphthalimide | |
| CN110452145B (zh) | α,β-不饱和硒类化合物的合成方法 | |
| Timonen et al. | (E)-Di-iodination of Alkynes Using Dried Dowex H+/NaI Approach |