View
65
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE PRÍRODOVEDECKÁ FAKULTA Katedra organickej chémie. Š túdium [3+2] cykloadície v iónových kvapalinách, vývoj metodiky na prípravu benzoyltriazolov. Školiteľ: doc. RNDr. Andrej Boháč, PhD. Bratislava 2013 Bc. Jana Holekšiová. Ciele. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Štúdium [3+2] cykloadície v iónových kvapalinách, vývoj metodiky na
prípravu benzoyltriazolov
Školiteľ: doc. RNDr. Andrej Boháč, PhD.
Bratislava 2013 Bc. Jana Holekšiová
UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVEPRÍRODOVEDECKÁ FAKULTAKatedra organickej chémie
Ciele
• pripraviť a charakterizovať produkty [3+2] cykloadície
• potvrdiť alebo vyvrátiť micelárnu katalýzu v IL• navrhnúť metodiku prípravy a uskutočniť prípravu
intermediátov 13 a 19 vedúcich k triazolu 14
NN
N O
19
NN
N NN
N
N3 + +
NN
N
13
NN
N
O
14
Micelárna katalýza [3+2] cykloadícií
podmienky
pokus č. VL rozpúšťadlo katalyzátor teplota
(°C)
čas (h) výťažok
(%)
produkt pomer
a/b
1 1 CH3CN CuI rt 0,5 93 4 100 / 0
2 1 toluén - ∆ 24 85 4 48 / 52
3 1 H2O - 70 30 tr 4 -
4 1 H2O SDS 1,5 mM 70 24 56 4 58 / 42
5 1 H2O DTAC 1,5 mM 70 24 88 4 83 / 17
6 1 H2O CTAB 1,5 mM 70 24 73 4 59 / 41
7 1 H2O OGH 1,5 mM 70 24 82 4 87 / 13
8 2 CH3CN CuI rt 20 79 5 100 / 0
9 2 toluén - 85 30 79 5 50 / 50
10 2 H2O SDS 1 mM 70 48 0 5 -
OSO3- Na+
N+Me3 Cl-
N+Me3 Br-
OHN
OHHOOH
HO NH
O
SDS
DTAC
CTAB
OGH
Použité surfaktanty:
Youcef, R. A.; Dos Santos, M. et al. J. Org. Chem. 2009, 74, 4318–4323.
O
R2O OR3
R1O
+ +N3
1 R1 = H R2= R3 = izopropylidén2 R1 = R2 = R3 = Bn
4 R1 = H R2= R3 = izopropylidén5 R1 = R2 = R3 = Bn
O
R2O OR3
R1OO
R2O OR3
R1ON
NN
PhN
NN
Ph
1,4-regioizomér a 1,5-regioizomér b3
Micelárna katalýza [3+2] cykloadícií
N3 +
N NN N N
N+
Micely iónových kvapalín
N
N
CH3
CH3
BF4
N
N CH3
CH3
CH3
BF4
N
NCH3
CH3
BF4
A
B
C
G = 167 - 209 kJ/mol
EA# = 100 - 109 kJ/mol
Vol n
á en
ergi
a
Reakcná koordináta
Micelárna katalýza - výsledkyRoztok štandardnej zmesi
produktov
Vznik produktov v 100 % BMIM. BF4
pri 80 °C
FABA
P5P4
pokus
č.IL w/w [%]
teplota
[°C]čas
pomer
P4/P5
konverzia
(P/VL)
[%]
obsah IL
(P/IL)
[%]
detekcia
1
BMIM.BF4
5 – 50 80 1 M 60/40 NAc NAc [LC-MS]
2 75 - 100 80 1 M 64/36 94 8[NMR],
[LC-MS]
3 5 – 50 30 4 M 46/44 38 26[NMR],
[LC-MS]4 75 – 100 30 4 M 52/48 35 68 [NMR]5 BMIM.BF4 CMC 22 % 30 2 T 67/33 100 tr [NMR]
6 OMIM.BF4 CMC 0.16 % 30 2 T 49/51 26 4 [NMR]
7
DMBIM.B
F4
5 30 2 T 24/52/24a 100 tr [NMR]
8 15 30 2 T 43/57 100 22 [NMR]9 25 30 2 T 60/40 100 84 [NMR]10 50 30 2 T 64/36 34 98 [NMR]11
OMIM.BF4
3 30 2 T 64/36 83 94 [NMR]12 7 30 2 T 66/34 20b 86 [NMR]13 25 30 2 T 66/44 100d 7 [NMR]14 50 30 2 T 80/20 100d tr [NMR]
Štandard. zmes
75 - 100 % IL
5 - 50 % IL
Štandard. zmes
75 - 100 % IL
5 - 50 % IL
75 - 100% IL + prídavok štandardu produktov
BMIM.BF4
80 °C
BMIM.BF4
30 °C – metylénové vodíky
Štandard. zmes
CMC(22 % IL)
Štandard. zmes
CMC (22 % IL)
CMC IL + prídavok
BMIM.BF4
30 °C, CMC (22%)
CMC IL + prídavok
BMIM.BF4
30 °C – triazolové vodíky
Štandard. zmes
CMC (0,16 % IL)
3 % IL
7 % IL
25% IL50 % IL
Štandardná zmes produktov P4 a P5
7 % IL
7 % IL prečistený cez SiO2
7 % IL + prídavok štandardov prodkutov
OMIM.BF4
30 °C
OMIM.BF4
30 °C metylénové vodíky
5 % IL
15 % IL
25 % IL
50 % IL
Štandard. zmes
DMBIM.BF4
30 °C
• Predikovaná väzbová energia: - 148 kJ/mol
N-aroyl-1,2,3-triazoly
• Predikovaná väzbová energia: - 271 kJ/mol
Ahsanullah; Schmieder, P.; Kűhne, R.; Rademann, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5042-5045.
N-aroyl-1,2,3-triazoly
HNNH
O
ON N
N
O
NO2
NH
HN
O
O
O
P + NO2N3
O
CH2Cl2 5h, 20 °C
95%
5 6 7
O
Cl
HN
NN+
NN
N
O
8 9 10
py
1,4-dioxán, 60 °C
56 %
Gaylord, N. G.; Naughton, J. M. J. Org. Chem. 1957, 22, 1022-1024.
1. Syntetický prístup
N-aroyl-1,2,3-triazoly
NN
N
15
Br
NN
N
16
OH
Cl N3
NN
N NN
N
O
92%
CuSO4.5H2O, NaAsc
94%11 12 13 14
Ph C CHNaN3
H2O / aceton (1:3)2.5 d, RT - 60 °C
DCM / H2O (1:1) 1d, RT
oxón, KBr MeNO2, 9dRT - 80 °C
2. Syntetický prístup (celkový výťažok syntézy 13%)
N-aroyl-1,2,3-triazoly
NaOMe
MeOH1 d, 59 °C
19%
AN, 2 h,
94%
IN3
CuSO4.5H2O, NaAsc
DCM / H2O (1:1)19 h, RT
5%
90%
SOCl2, AcCl
18 h, RT
14%
NaN3, NaAscCuSO4.5H2O
DMSO, 2 d, RT
Ph C CH
Ph C CH
O
O
N3N
NN
O
17
18 19
Cl
11
O
20
O
O
Cl
21
NN
N
O
14
O
N3
22
MeCN, 12h0 °C - RT
DDQ, H2O
NN
N
23
O
• pripravili sme a charakterizovali produkty modelovej cykloadície
• potvrdili sme micelárnu katalýzu v IL/H2O• navrhli sme metodiku prípravy a uskutočnili prípravu
intermediátov
• inšpirovali sme výpočtové metódy k hľadaniu aplikácie pre alkoxy prekurzory N-aroyltriazolov
Záver
NN
N NN
N
NN
N NN
N O
Ďakujem za pozornosť
OtázkyNepokúšali ste sa cieľový benzoyltriazol pripraviť ajiným spôsobom? Vedeli by ste navrhnúť ďalšie možné spôsoby syntézy?
• Click • Termická – Curtiovo odbúranie azidov• Cu (I) katalýza – nevhodné elektrónové
usporiadanie• benzoylácia, príprava pomocou štruktúrne
vhodného fosfóniového ylidu
OtázkyNeuvažovali ste o použití aj iných IL, ktoré majú nízke hodnoty alebo nižšie hodnoty CMC ako OMIM.BF4? Vedeli by ste navrhnúť komerčne dostupné IL, ktoréby boli vhodné, keďže sa na základe vašich výsledkovdokázal katalytický efekt IL v H2O na [3+2]cykloadície?
Otázky
A Ries, L. A. S.; Amaral, F. A. et al. Polyhedron 2008, 27, 3287–3293.b Archer, D. G.; Widegren, J. A. et al. J. Chem. Eng. Data 2005, 50, 1484-1491.c Łuczak, J.;Hupka, J. et al. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 2008, 329, 125–133.
IL CMC [mmol/l] CMC w/w [%]C4MIM.BF4 1000a 22C4MIM.Cl 800c 12C6MIM.Cl 900c 15C6MIM.Br 600c 13C8MIM.BF4 7b 0,16C8MIM.Cl 100b 2,3
C10MIM.Br 40b 1,2C12MIM.BF4 9,2c 0,31
Mechanizmus Cu(I) katalyzovanej [3+2] cykloadície
[CuLn]
-H+
R1 H
R1 CuLn
R1 CuLnN
NN R2
CuLnR1
N NN R2
NN
N
R1
R2
CuLn
+H+
NN
N
R1
R2
N NN R2
Mechanizmus Ru(II) katalyzovanej [3+2] cykloadície
RuL LCl
RuNCl
HR1
N NN
R2
2L
R1
R2
NN
RuCl NR2
NNR1
RuNCl
NNR1
R2
N NN
R1
R2
krok A
krok Bkrok C
krok D
RuCl NR2
NNH
R1
Mechanizmus reakcie s DDQO Me
NN N
19
O Me
NN N
O
O
CN
CNCl
Cl
H
DDQ
O
O
CN
CNCl
ClH
OH
O
CN
CNCl
Cl
H2O
-MeOH
O
NN N
14
H2O
O Me
NN N
H2O
O Me
NN N
HO
H
O Me
NN NH
HO
NHN N
+H
O
Mechanizmus Curtiovho odbúrania azidov
Recommended