PL243170B1 - Method for coupling molecules of organic compounds - Google Patents
Method for coupling molecules of organic compounds 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
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.The subject of the application is the process of coupling molecules of organic compounds that allows for coupling organic compounds in a single-stage synthesis reaction. The process uses an oxidizing agent containing at least one silver(III) compound. AgSO4 is preferably used as the silver(II) compound; salts of the Ag(SO3X)2 type where X is a fluoride or perfluoroalkyl substituent, preferably Ag(SO3F)2 or Ag(SO3CF3)2; Ag(PO2F2)2. The process enables the coupling of molecules of organic compounds without the need to modify or activate them beforehand. The process allows for homocoupling and cross-coupling. The formation of carbon-carbon bonds occurs between carbon atoms having only hydrogen substituents. It is possible to couple organic compounds to form a carbon-carbon bond between carbon atoms in different hybridizations, for example sp3-sp3, sp3-sp2, sp3-sp, sp2-sp2, sp2-sp, sp-sp. In the process, it is possible to couple two or more organic molecules. The process can run under normal conditions.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób oksydatywnego sprzęgania cząsteczek węglowodorów posiadających atomy węgla podstawione wodorem pozwalający na prowadzenie sprzęgania związków organicznych w jednoetapowej reakcji syntezy.The subject of the invention is a method of oxidative coupling of hydrocarbon molecules having hydrogen-substituted carbon atoms, which allows for coupling organic compounds in a single-stage synthesis reaction.
Istnieje zapotrzebowanie na skuteczną metodę sprzęgania węglowodorów i ich pochodnych w prostej, reakcji syntezy, która skutkowałby wytworzeniem nowego wiązania węgiel-węgiel pomiędzy sprzęganymi cząsteczkami.There is a need for an effective method of coupling hydrocarbons and their derivatives in a simple synthesis reaction that would result in the formation of a new carbon-carbon bond between the coupled molecules.
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.The coupling reaction consists in combining molecules of organic compounds by creating a new carbon-carbon or carbon-heteroatom bond. There are two types of coupling reactions: cross-coupling, i.e. joining molecules of two different chemical compounds, and homo-coupling, i.e. joining two molecules of the same chemical compound. Depending on the hybridization of carbon atoms involved in the formed carbon-carbon bond, the following types of coupling reactions are distinguished: sp 3 -sp 3 , sp 3 -sp 2 , sp 3 -sp, sp 2 -sp 2 , sp 2 -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.Modern industry needs an efficient and uncomplicated process of coupling hydrocarbon molecules and their derivatives. For example, the pharmaceutical industry uses diphenylmethanes to synthesize drugs useful in the treatment of viral diseases, and in biochemistry the same chemical compounds are used to track drug metabolic pathways. Diphenylmethanes are also used for the synthesis of benzophenones, for the synthesis of fluorescers, i.e. optical brighteners, as well as for the synthesis of complex organic compounds used in the production of transistors with a gate modified with an organic compound. In turn, in the chemical industry, binaphthalenes are used to produce chemical compounds used in OLED diodes, and bianthryls are used to produce photovoltaic cells.
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.Numerous methods of coupling organic compounds are known in the literature. All these methods require a specific structure of the coupled compounds or their special preparation. The known methods of coupling organic compound molecules are listed below in chronological order.
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:The Wurtz reaction (developed in 1855) allows the homocoupling of organic molecules in the presence of metallic sodium as a reducing agent. Symmetric alkane molecules can be coupled (sp 3 -sp 3 coupling). In order for the coupling reaction to take place, it is necessary to first functionalize the coupled carbon atoms by attaching halogen atoms to them. The reaction proceeds according to the general equation:
2R- X + 2Na ---R—R + 2NaX2R- 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).The Wurtz reaction is limited to symmetric alkanes only. Otherwise, the product of the reaction is a mixture of products that are difficult to separate (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:The pinacoline reaction (developed in 1859 by Rudolf Fittig) is a coupling process of carbonyl-containing hydrocarbons (aldehydes or ketones) and the coupling takes place between carbonyl carbon atoms (sp 3 -sp 3 coupling). With this method, it is possible to carry out homocoupling and cross-coupling reactions. The reaction takes place in the presence of an electron donor. Coupling proceeds by a free radical mechanism, according to the general equation:
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).The pinacol reaction (named after pinacol, the first product obtained by this reaction mechanism) is limited only to compounds containing a carbonyl group (R. Fittig, Justus Liebigs Ann. Chem., 110, 1859, 23).
PL 243170 Β1PL 243170 B1
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:The Glaser reaction (developed in 1869) is a process of homocoupling of molecules of organic compounds containing a terminal carbon-carbon triple bond (sp-sp coupling), proceeding in the presence of a copper catalyst (CuBr) and oxygen. The reaction proceeds according to the general equation:
CuCI =CH--—।CuCl =CH--—।
NH^OH EtOHNH^OH EtOH
EtOHEtOH
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).The Gfaser reaction is limited to alkynes with a terminal carbon-carbon triple bond only. This is the only one of the few coupling reactions in which a bond is formed between the carbon atoms involved in the formation of the terminal triple bond, which carbon atoms have a single hydrogen substituent (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:The Ullmann reaction (developed in 1901) is a process of homocoupling of aromatic halide molecules (sp 2 -sp 2 coupling). The reaction takes place in the presence of metallic copper at an elevated temperature. The reaction proceeds according to the general equation:
Ar-X + CuAr-X + Cu
Ar—Ar + CuX2 Ar-Ar + CuX 2
Reakcja Ullmanna jest ograniczona do halogenków węglowodorów aromatycznych oraz wymaga stosowania podwyższonej temperatury (F. Ullmann, J. Bielecki, Chemische Berichte, 34, 1901,2174).The Ullmann reaction is limited to aromatic hydrocarbon halides and requires elevated temperatures (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:The Gomberg-Bachmann reaction (developed in 1924) is a homocoupling process that produces dimers of aromatic hydrocarbons (sp 2 -sp 2 coupling). This process requires appropriate functionalization of the monomer by transforming it into a diazonium salt. The substrate prepared in this way is reacted with an unmodified aromatic hydrocarbon in an alkaline medium. The reaction proceeds according to the general equation:
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).The Gomberg-Bachmann reaction requires the use of diazonium salts, which makes the whole coupling process much more difficult. The yields obtained by this method usually do not exceed 40% due to the side reactions that diazonium salts can undergo (M. Gomberg, W. E. Bachmann, Journal of the 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:The Gilman reaction (developed in 1952) allows the cross-coupling of various organic compounds by using an organometallic chemical compound with the formula LiCuR2 (the so-called Gilman's reagent, Gilman's cuprate). The process requires the initial synthesis of the Gilman reagent containing the hydrocarbon group that will undergo the coupling reaction (this may be an aromatic or aliphatic hydrocarbon). The second reagent is an organic halide. The reaction does not require heating and proceeds according to the general equation:
LiCuR2 + R—χ ----► R—R1 + CuR + u XLiCuR 2 + R—χ ----► R—R 1 + 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.The Gilman reagent reaction is multi-step as it requires the initial synthesis of the starting compound. This process produces many by-products, which significantly increases the cost of the synthesis (H. Gilman, R. G. Jones, L. A. Woods, Journal of Organic Chemistry, 17, 1952, 1630) and lowers the yield.
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:The Cadiot-Chodkiewicz reaction (developed in 1957) is a process of catalytic cross-coupling of hydrocarbons containing a terminal carbon-carbon triple bond. Coupling occurs between terminal carbon atoms (sp-sp coupling). One of the substrates is a hydrocarbon having a hydrogen atom on the terminal carbon atom and the other substrate is a hydrocarbon having a halogen atom on the terminal carbon atom. The process takes place in the presence of a copper catalyst (copper bromide) and a basic amine according to the general equation:
R----H + Br--=--R --► R--=----RR----H + Br--=--R --► R--=----R
PL 243170 Β1PL 243170 B1
Reakcja Cadiota-Chodkiewicza jest ograniczona jedynie do alkinów o terminalnym wiązaniu potrójnym węgiel-węgiel (W. Chodkiewicz, Ann. Chim. Paris, 2, 1957, 819).The Cadiot-Chodkiewicz reaction is limited only to alkynes with a terminal carbon-carbon triple bond (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:The Castro-Stephens reaction (developed in 1963) allows for cross-coupling of hydrocarbons, one of which has a terminal carbon-carbon triple bond and the other is an aromatic compound (sp-sp 2 coupling). The alkyne must have an unsubstituted terminal carbon atom and the aromatic compound must be substituted with a halogen atom at the coupling site. The process takes place in the presence of a copper catalyst (copper bromide), according to the general equation:
R--=--H + Ar—X --► R--==—-ArR--=--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).The Castro-Stephens reaction is limited to a very narrow group of organic compounds with well-defined chemical properties (R. D. Stephens, C. E. Castro, Journal of Organic 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:The Kumada reaction (developed in 1972) is a catalytic cross-coupling process that occurs between a Grignard reagent and an organic halide. It is possible to couple hydrocarbons which contain an aliphatic, aromatic or vinyl moiety. The reaction takes place in the presence of a nickel or palladium catalyst. This was one of the first known catalytic coupling reactions. The process takes place according to the general equation:
Ni i PdNi and 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).R—MgX + x—R1 ---------► r— r1 where R is an alkyl , aryl or vinyl group; R' is an aryl or vinyl group; X = F, Cl, Br, I, OTf (sp 3 -sp 2 and sp 2 -sp 2 coupling). An undoubted disadvantage of this method of synthesis is its multi-stage nature, which requires prior synthesis of appropriate reagents (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:The Heck reaction (developed in 1972) involves the cross-coupling of alkene halides with other alkenes (sp 2 -sp 2 coupling). The reaction takes place in an alkaline environment in the presence of a palladium catalyst, according to the general equation:
R-X + r·R-X + r
Pd° zasadaSouth rule
-HX-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).The Heck reaction is of great industrial importance but is limited to hydrocarbons containing double bonds only (R. F. Heck, J. P. Nolley Jr., Journal of Organic 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.The reaction catalyzed by vanadyl trifluoride VOF3 (developed in 1973) is a papaverine alkaloid homocoupling reaction (sp 2 -sp 2 coupling) that does not require prior functionalization of the compound. The process takes place at room temperature in the environment of trifluoroacetic acid and leads to the formation of the product with an efficiency of 80%. The formation of a radical cation is postulated as an intermediate product.
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).The disadvantage of the method is the use of a highly toxic vanadium compound and volatile and corrosive trifluoroacetic acid as the reaction medium (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, trietyloaIn 1975, Cassar and Heck (independently of each other) described the arylation/alkenylation reaction of alkenes catalyzed by a palladium-phosphane complex in the presence of a base (piperidine, triethyl
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).PL 243170 B1 mine or sodium methoxide). An important disadvantage of the new coupling method (sp 2 -sp 2 ) developed independently by both scientists was the high temperature at which the reaction had to be carried out. In the same year, Sonogashira and Hagihara noticed that the addition of catalytic amounts of Cul allowed not only to carry out the discussed reaction at room temperature, but also to significantly shorten its course time. Consequently, the Sonogashira-Hagihara modification of the Cassar and Heck reactions - most commonly referred to simply as the Sonogashira coupling - has become the most popular method for the synthesis of arylalkenes (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:The Sonogashira reaction (developed in 1975) is a process for the cross-coupling of an alkyne containing a terminal carbon-carbon triple bond and an aryl or vinyl halide (sp- sp2 coupling). The reaction takes place in the presence of a copper and palladium catalyst, in an alkaline environment, at room temperature. The general reaction equation can be written as follows:
R-YT -H + R'~XR-YT-H + R'~X
Pd cat., Cu cat.Pd cat., Cu cat.
Pd, CuPd, Cu
R R'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).The Sonogashira reaction is widely used due to the mild reaction conditions and the possibility of using an aqueous environment. However, it is limited to alkynes and leads to the formation of compounds containing a carbon-carbon triple bond (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:The Negishi reaction (developed in 1977) consists in the cross-coupling of halides or triflates of any hydrocarbons with organic zinc salts (sp 3 -sp 3 , sp 2 -sp 3 , sp 3 , sp 3 -sp 2 , sp 2 -sp 2 , sp-sp 2 ), The reaction takes place in the presence of a palladium or nickel catalyst, according to the general reaction equation:
, PdLn/NiLn, PdLn/NiLn
R—X + R—ZnX' -----------► R -r’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).The Negishi reaction allows to obtain a variety of chemical compounds and is practically not limited to any group of organic compounds. Its main disadvantage is the necessity of prior functionalization of the reactants in the area where the planned carbon-carbon bond is formed. One of the substrates must contain a highly oxygen- and moisture-sensitive organozinc moiety, and the other must contain halide or triflic substituents (A. O. King, N. Okukado, E. Negishi, Journal of the 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 :The Stille reaction (developed in 1978) is a cross-coupling process originally restricted to hydrocarbons containing sp 2 carbon atoms, but later extended to include reactions involving sp 3 and sp carbon atoms. The reaction proceeds between an organotin compound and a hydrocarbon with with a halide or pseudohalide substituent (OTf, OSO2CF3, OPO(OR)2), in the presence of a palladium catalyst. The general reaction equation can be written as follows:
Pd0 Pd 0
1212
R---Sn(Alkyl)3+ R-—X --------------► R—R + X---Sn(Alkyl)3 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).The Stille reaction is multi-stage and requires proper preparation of the reactants. The process uses organotin compounds which can be highly toxic (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:The Suzuki reaction (developed in 1979) is a process for the cross-coupling of hydrocarbons, one containing a halide substituent and the other an organic boric acid ( sp2 - sp3 , sp2 - sp2 coupling). The reaction takes place on a palladium catalyst in an alkaline medium, according to the general reaction equation:
Pdsouth
R---BY2 + R?--X --------------► R---R2 zasadaR---BY 2 + R?--X --------------► R---R 2nd rule
PL 243170 Β1PL 243170 B1
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).The Suzuki reaction is currently used to produce polyolefins, styrenes and substituted biphenyl compounds. However, the reaction is multistep and requires the use of appropriately substituted starting materials (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:The McKillop reaction (developed in 1980) is a process of oxidative homocoupling of aromatic hydrocarbons without the need for their prior functionalization with leaving groups. Thallium(III) trifluoroacetate or mercury(II), lead(IV) or cobalt(111) compounds are used as the oxidizing agent. The reaction takes place only in the presence of BF3O(C2H5). The process takes place at room temperature, according to the general reaction equation:
TTFATTFA
BF3 0(0^BF 3 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).where A = Br, I, Me, Ph. The McKillop reaction produces coupling products in high yield. An undoubted disadvantage of this process is the need to use highly toxic oxidizing agents and an auxiliary reagent (BFsO^Hs)), without which the reaction does not take place. The process is limited to certain specific geometries of the carbon-carbon bond formed (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:The Hiyama reaction (developed in 1988) is a catalytic process for the cross-coupling of organosilicon compounds and hydrocarbons with a halide substituent (sp 2 -sp 3 , sp 2 -sp 2 coupling). The reaction takes place in the presence of a palladium catalyst and a fluoride activator, according to the general reaction equation:
F'F'
R—SIR3 + R'---X-----► R---R'R—SIR 3 + R'---X-----► R---R'
Pdsouth
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).The Hiyama reaction is greatly limited by the need to use a fluoride activator of the organosilicon group. The presence of fluoride ions requires the appropriate selection of other reagents (Y. Hatanaka, T. Hiyama, Journal of Organic 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:The Fukuyama reaction (developed in 1998) is a cross-coupling process involving thioesters and organozinc compounds (sp 2 -sp 3 coupling). The reaction proceeds under mild conditions, in the presence of a palladium catalyst, according to the general reaction equation:
OABOUT
EtEt
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).The Fukuyama reaction has found wide application due to the relatively low toxicity of the reagents used. However, this is a multi-step reaction, requiring the initial conversion of the carboxylic acid to a thioester (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:The Liebeskind-Srogel reaction (developed in 2000) is a cross-coupling process using thioesters and organic boric acids (sp 2 -sp 3 , sp 2 -sp 2 coupling). The reaction proceeds in the presence of a palladium or copper catalyst, according to the general reaction equation:
P^dba^, TFP o Ri + R—B(OH)2 ------------—* IIP^dba^, TFP with R i + R—B(OH) 2 ------------* II
CuTC, THF r^\r2CuTC, THF r ^\ r 2
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).The Liebeskind-Srogel reaction is a multi-stage process due to the need to properly functionalize both reagents (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).The Miura reaction (developed in 2011) is a process for the cross-coupling of hydrocarbons containing carbon atoms involved in the formation of double bonds (sp 2 -sp 2 coupling), where a carbon-carbon bond is formed between non-functionalized carbon atoms. It is a modification of the Suzuki reaction, the coupling of boronic acid with an alkyl halide. The Miura process takes place in the presence of copper acetate and pivalic acid. The disadvantage of the Miura reaction is the need to use high temperature and large molar excesses of auxiliary substances (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.The known coupling reactions of organic compound molecules presented above, for the most part, do not allow coupling of unsubstituted hydrocarbons. Only Wurtz reactions and VOF3 couplings can use unsubstituted hydrocarbons. However, these are narrow groups of hydrocarbons, i.e. alkynes with a terminal carbon-carbon triple bond (Wurtz reaction) and polycyclic aromatic compounds (reaction with VOF3). The coupling of other hydrocarbons requires their prior functionalization, which significantly complicates the whole process by adding further synthesis steps, including, for example, obtaining an organic halide, Grignard reagent, organozinc compound, organotin compound, organosilicon compound, boric acid or thioester. Often, the substrates required for coupling reactions are unstable or difficult to obtain. Often, the coupling reaction requires high temperature (e.g. over 200°C in the Ulmann reaction) and a catalyst (e.g. palladium catalyst in the Kumada, Heck, Sonogashira, Negishi, Stille, Suzuki, Hiyama, Fukuyama and Liebeskind reactions). Srogla), which increases the costs of the process. A frequent situation is the need to use very reactive reagents (e.g. organozinc compounds), which hinders the process and increases the risk of environmental pollution. All known coupling reactions are limited to either homocoupling or cross-coupling. Most of the known coupling reactions are also limited to the particular type of hybridization of the carbon atoms involved in the formation of carbon-carbon bonds.
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.Thus, there is a long unmet need for a process of coupling hydrocarbon molecules having hydrogen-substituted carbon atoms, which would proceed between non-functionalized hydrocarbons of various types, would allow for homocoupling and cross-coupling, and the coupling reaction would not be limited to one type of hybridization of carbon atoms involved in the formation of carbon bonds. -coal. The solution of the present invention solves the problems and disadvantages of prior art processes.
Istota wynalazkuThe essence of the invention
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.The method of oxidative coupling of hydrocarbon molecules having hydrogen-substituted carbon atoms, for example naphthalenes, which are monomers of this reaction, carried out with the use of a strong solid oxidizing agent, for example silver(II) sulfate, carried out in a single-stage reaction in a liquid organic medium, in a two-phase system, in a protective atmosphere anhydrous and anaerobic, characterized in that monomers containing hydrogen substituents on carbon atoms in sp 2 hybridization in mono- or polycyclic aromatic moieties, or sp 3 hybridization in alkyl moieties with a number of carbon atoms in the range of 1-4, associated with mono- or poly-ring aromatic groups, in the reaction going through the stage of deprotonation of the cation radical, oligomers are produced in which identical or different mers are connected with each other by carbon-carbon bonds of the type sp 2 -sp 2 , sp 2 -sp 3 or sp 3 -sp 3 in positions where the monomers had hydrogen substituents, the reaction being carried out in a reactor of a material inert to silver(II) compounds such as glass, quartz or fluoropolymers, the reaction being initiated by introducing a solid oxidizing agent into the monomer solution in a liquid phase containing a solvent or a mixture of organic solvents selected from hexafluoroisopropanol, nonafluorotert-butanol, cyclohexane, n-hexane or dichloromethane, using the addition of a Lewis acid and base adduct, BF3-O(C2H5)2, to accelerate the coupling reaction and increasing its efficiency by facilitating the deprotonation of radical cations, and after the coupling reaction is completed, the post-reaction mixture is filtered by separating the inorganic solid phases, and the obtained oligomeric coupling reaction product is separated from the liquid phase.
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.Preferably, naphthalene or its halogenated derivatives containing hydrogen substituents in the naphthalene moiety are used as monomers, and the resulting oligomers are linked by a sp 2 -sp 2 carbon-carbon bond between the naphthalene moieties.
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.Alternatively, toluene or its halogenated derivatives containing hydrogen substituents in the methyl substituent are used as monomers, and the resulting oligomers are linked by a sp 3 -sp 3 carbon-carbon bond between the methyl groups or a sp 3 -sp 2 carbon-carbon bond between the methyl group and the phenyl group.
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.According to the invention, as the silver(II) salt, salts of the Ag(SO3X)2 type are preferably used, where X is a fluoride or perfluoroalkyl substituent, preferably Ag(SO3F)2 or Ag(SO3CF3)2, Ag(PO2F2)2, or other compounds silver(II) which are oxidizing and non-fluorinating agents. The oxidizing agent is used in a molar ratio ranging from 0.01/1.0 to 5.0/1.0 with respect to the coupled organic compounds calculated on the mole content of silver(II), preferably in a molar ratio of 0.5/1, 0 to 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.According to the invention, the process is carried out in the temperature range of 250-400 K, preferably 270-350 K, and most preferably at room temperature. The process is carried out in a reactor covered with layers of glass, quartz or fluoropolymers. The process is carried out using a mechanical or magnetic stirrer surface covered with a PTFE layer. The process is carried out using sonication. The process is carried out using microwave acceleration. The process is carried out using UV irradiation.
Sposób sprzęgania według wynalazku jest opisany poniżej, w przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym:The method of coupling according to the invention is described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
fig. 1. przedstawia schemat blokowy procesu homosprzęgania cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra (II), z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.Fig. 1 shows a block diagram of the process of homocoupling of hydrocarbon molecules using silver (II) salts, with a separate stage of radical cation formation as an intermediate stage.
fig. 2. przedstawia schemat blokowy procesu sprzęgania krzyżowego cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra (II), z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.Fig. 2 shows a block diagram of the process of cross-coupling of hydrocarbon molecules using silver (II) salts, with a separate stage of radical cation formation as an intermediate stage.
Szczegółowy opis wynalazkuDetailed description of the invention
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.The method according to the invention relates to the oxidative coupling of hydrocarbon molecules, without the need for their prior modification or activation. This process involves coupled hydrocarbon molecules and an oxidizing agent containing silver(II) salts. The method allows for homocoupling and cross-coupling of various types of organic compounds without the need for their prior functionalization. The formation of carbon-carbon bonds occurs between carbon atoms having only hydrogen substituents. It is possible to couple hydrocarbon molecules to form a carbon-carbon bond between carbon atoms in different hybridizations, for example sp3 - sp3 , sp3 - sp2 , sp2 - sp2 . In the process of the invention, it is possible to couple two or more organic molecules. The process can run under normal conditions.
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.In the coupling method according to the invention, a strong solid oxidizing agent containing silver(II) salts, which have a very high redox potential, is used. It is possible to use a variety of silver(II) compounds and their mixtures. For example, silver(II) sulfate, AgSO4, silver(II) sulfate derivatives, Ag(SO3X)2, or silver(II) fluorophosphate, Ag(PO2F2)2 are used. The use of silver(II) sulphate has the advantage that it is one of the few silver(II) salts that is not a fluorinating agent. However, the method of the invention is not limited to any of the above-mentioned oxidizing agents. It is also possible to use mixtures of silver(II) salts with other excipients.
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.The oxidizing agent is used in a molar ratio ranging from 0.01/1.0 to 5.0/1.0 to the organic compounds to be coupled, based on the silver(II) molar content. The wide limits of the molar content of the oxidizing agent in the reaction mixture result from the fact that the coupling reactions of various organic compounds can proceed according to different mechanisms. The mechanism involving the intermediate stage of the cation radical formed as a result of the reaction of the coupled hydrocarbon with the oxidizing agent in the stoichiometric ratio of 1:1 is most frequently observed. The observed radical cation may then react with another radical cation, with another neutral molecule, or be decomposed. Therefore, despite the constant stoichiometric ratio of the first chemical reaction, the molar ratio of the reactants to the oxidizing agent can vary over a wide range of values. In some processes, the catalytic effect of silver(II) compounds is also observed, then the content of the oxidizing agent in the reaction mixture at the level of about 1 mol% is sufficient for the process to take place.
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.In the process according to the invention, solvents that are chemically inert to silver(II) salts are used. It has been experimentally found that the best results are obtained using n-hexane, cyclohexane and hexafluoroisopropanol, or single-phase, multi-phase mixtures or emulsions of these solvents. However, the process of the invention is not limited to any of the above-mentioned solvents. Alternatively, liquid aliphatic, cyclic and aromatic hydrocarbons, among others, may be used; aliphatic, cyclic and aromatic fluorocarbons; aliphatic, alkylcyclic and aromatic perfluorocarbons; primary, secondary and tertiary fluoroalcohols; primary, secondary and tertiary perfluoroalcohols; primary, secondary and tertiary fluoramines; primary, secondary and tertiary perfluoroamines; aliphatic, alkylcyclic and aromatic fluoroesters; aliphatic, alkylcyclic and aromatic perfluoroesters; aliphatic, alkylcyclic and aromatic fluoroethers; aliphatic, alkylcyclic and aromatic perfluoroethers; halogen derivatives of alkanes, fluorinated ionic liquids, perfluorinated ionic liquids; sulphuric acid; oleum; and single-phase, multi-phase mixtures or emulsions of these solvents.
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.The entire process according to the invention is carried out in a protective atmosphere, for example in an atmosphere of argon or nitrogen. A protective atmosphere is necessary to protect the oxidizing agent from water and atmospheric moisture. Silver(II) salts are usually very sensitive to the presence of moisture.
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.The entire process according to the invention is carried out in an apparatus made of a material inert to the silver(II) salt. Glass apparatus, quartz apparatus, apparatus made of fluoropolymers or apparatus layered with glass, quartz or fluoropolymers are used. The reaction can also be carried out in apparatus containing elements made of various materials inert towards the silver(II) salt. However, the method of the invention is not limited to any of the above mentioned materials.
Sposób według wynalazku prowadzi się aż do zakończenia obserwowanego postępu reakcji. Nie wyróżnia się tu żadnego korzystnego czasu trwania procesu.The process according to the invention is carried out until the observed progress of the reaction is completed. No advantageous process duration is distinguished here.
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.In order to speed up the process and increase its efficiency, additional treatments are used, such as continuous mixing, ultrasound, UV radiation, microwave radiation. These activities are aimed at facilitating and increasing the contact surface of the reactants with the oxidizing agent and accelerating the coupling process itself.
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.An adduct of Lewis acid and base, BF3-O(C2H5)2, is used to increase the efficiency of the process. The addition of a Lewis acid-base adduct shortens the reaction time and increases its yield. The presence of the Lewis acid-base adduct facilitates the process of deprotonation of the cation radical, which has a direct impact on the course of the reaction.
Na rysunku fig. 1 przedstawiono schemat blokowy procesu homosprzęgania cząsteczek węglowodorów z wykorzystaniem soli srebra(ll) z wyodrębnionym etapem tworzenia kationorodnika jako stadium przejściowego.Fig. 1 shows a block diagram of the process of homocoupling of hydrocarbon molecules using silver(II) salts with a separate stage of radical cation formation as an intermediate stage.
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.Fig. 2 shows a block diagram of the process of cross-coupling of hydrocarbon molecules with the use of silver(II) salts with a separate stage of radical cation formation as an intermediate stage.
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.The method of coupling hydrocarbon molecules has been repeatedly tested in the laboratory in organic synthesis. The method of carrying out this process is described below in the working examples, and the products obtained in these examples had the properties listed in Table 1 below.
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, stosującExample 1. The process of homocoupling of 1-chloronaphthalene was carried out in the presence of AgSO4. 0.1 mmol of 1-chloronaphthalene and 0.2 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. A mixture of organic solvents 1,1,1-trifluoroethanol and hexafluoroisopropanol in a volume ratio of 1:1 was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. During the reaction, the reaction mixture was stirred continuously on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by the GC-M5 technique. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using
CDCI3 jako rozpuszczalnik. Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkt sprzęgania typu sp2-sp2) z wydajnością 75% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).CDCl3 as solvent. 1,1'-Dichlorobinaphthyl (sp 2 -sp 2 coupling product) was obtained with a yield of 75% (yield determined by GC-MS measurements).
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).Example 2. The process of homocoupling of 1-chloronaphthalene was carried out in the presence of AgSO4. 0.1 mmol of 1-chloronaphthalene and 0.2 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. Hexafluoroisopropanol was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. The reaction mixture was sonicated (sonication) in a laboratory ultrasonic bath for 60 minutes. During the reaction, the reaction mixture was stirred continuously on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by GC-MS. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using CDCl 3 as solvent. 1,1'-dichlorobinaphthyl ( sp2 - sp2 coupling product) was obtained with a yield of 17.5% (yield determined by GC-MS measurements).
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).Example 3. The process of homocoupling of 1-chloronaphthalate was carried out in the presence of AgSO4. 0.1 mmol of 1-chloronaphthalene and 0.2 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. Hexafluoroisopropanol was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in an apparatus made of PTFE. During the reaction, the reaction mixture was stirred continuously on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. The reaction mixture was microwaved for 15 minutes. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by GC-MS. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using CDCl 3 as solvent. 1,1'-dichlorobinaphthyl ( sp2 - sp2 coupling product) was obtained with a yield of 6% (yield determined by GC-MS measurements).
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).Example 4. The process of homocoupling of 1-chloronaphthalene was carried out in the presence of AgSO4. 0.1 mmol of 1-chtoronaphthalene and 0.2 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. Hexafluoroisopropanol was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a quartz apparatus. During the reaction, the reaction mixture was continuously stirred on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. The reaction mixture was exposed to UV irradiation for 60 minutes. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by GC-MS. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using CDCl 3 as solvent. 1,1'-dichlorobinaphthyl ( sp2 - sp2 coupling product) was obtained with a yield of 6% (yield determined by GC-MS measurements).
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).Example 5. The naphthalene homocoupling process was carried out in the presence of AgSO4. 1 mmol of naphthalene and 1 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. Cyclohexane was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. During the reaction, the reaction mixture was continuously stirred on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by GC-MS. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using CDCl 3 as solvent. Isomeric naphthalene dimers (sp 2 -sp 2 coupling products) were obtained: 1,1-binaphthyl and 1,2-binaphthyl with yields of 6.5% and 1.5%, respectively. The reaction also produces 1,1',4',1''-trinaphthyl naphthalene trimer (sp 2 -sp 2 type coupling product) in the yield of 1.5% (yield determined from GC-MS measurements).
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).Example 6. The process of homocoupling of 2,3,5,6-tetrafluorotoluene was carried out in the presence of AgSO4. 0.1 mmol of 2,3,5,6-tetrafluorotoluene and 0.1 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. Cyclohexane was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. During the reaction, the reaction mixture was continuously stirred on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by GC-WIS. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using CDCl3 as solvent. 1,1'-bis(2,3,5,6-tetrafluorophenyl)ethane ( sp3 - sp3 coupling product) was obtained in 0.7% yield. The reaction also produces 1,2,4,5-tetrafluoro-3-methyl-6-(2,3,5,6-tetrafluorobenzyl)benzene (sp 3 -sp 2 coupling product) in a yield of 0.35% (yield determined from GC-MS measurements).
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).Example 7. Cross-coupling of fluoronaphthalene and bromonaphthalene was carried out in the presence of AgSO4. 0.1 mmol of fiuoronaphthalene, 0.1 mmol of bromonaphthalene and 0.2 mmol of AgSO4 were used in the reaction. Hexafluoroisopropanol was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. During the reaction, the reaction mixture was continuously stirred on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. After the coupling process was completed, the post-reaction mixture was filtered on a PTFE filter with a pore diameter of 0.45 μm, filtering off solid reaction products and excess AgSO4. The reaction mixture was separated on a preparative thin-layer chromatography plate using n-hexane as the eluent. The products were identified by GC-MS. The structure was confirmed by recording the 1H NMR, 13 C NMR and 1H- 13 C HSQY 2D NMR spectra at room temperature using CDCl3 as solvent. 1-Bromo-1'-fluorobinaphthyl ( sp2 - sp2 coupling product) was obtained with a yield of 25% (yield determined by GC-MS measurements).
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).Example 8. The process of homocoupling of 1-bromo-3-fluorobenzene was carried out in the presence of AgSO4. An excess of 1-bromo-3-fluorobenzene and 0.1 mmol of AgSO4 were taken for the reaction. 1-bromo-3-fluorobenzene was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. During the reaction, the reaction mixture was continuously stirred on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. The reaction mixture was separated and identified by GC-MS. 1,T-difluoro-3,3'-dibromobiphenyl, 1,1',1-trifluoro-3,3',3-tribromoterphenyl and 1,T,T',1'-tetrafluoro-3,3',3 were obtained ,3'-tetrabromoquaterphenyl (sp 2 -sp 2 coupling products) with a yield of 10% (yield determined by GC-MS measurements). The course of the reaction indicated the existence of a self-propelled free radical oligomerization process (autocatalysis).
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.Example 9. The process of homocoupling of 1-chloronaphthalene was carried out in the presence of AgSO4 and BF3-O(C2H5)2. 0.1 mmol of 1-chloronaphthalene, 0.1 mmol of AgSO4 and 0.1 mmol of BF3-O(C2H5)2 were taken for the reaction. Hexafluoroisopropanol was used as the reaction medium. The reaction was carried out for 72 hours in a glass apparatus. During the reaction, the reaction mixture was continuously stirred on a magnetic stirrer using a PTFE-coated stirring element. The reaction was carried out at room temperature under an argon atmosphere. The reaction mixture was separated and identified by GC-MS.
Otrzymano 1,1'-dichlorobinaftyl (produkty sprzęgania; typu sp2-sp2) z wydajnością rzędu 24% (wydajność wyznaczona z pomiarów GC-MS).1,1'-dichlorobinaphthyl (coupling products; sp 2 -sp 2 type) was obtained with a yield of 24% (yield determined by GC-MS measurements).
PL 243170 Β1PL 243170 B1
Tabela 1. Czasy retencji zarejestrowane na spektrometrze GC-MS Agilent 7890A & 5975 dla produktów reakcji sprzęgania.'Table 1. Retention times recorded on an Agilent 7890A & 5975 GC-MS spectrometer for coupling reaction products.'
Zastrzeżenia patentowePatent claims
Claims (11)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413922A PL243170B1 (en) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Method for coupling molecules of organic compounds |
| 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 |
| PL16794402.4T PL3347309T3 (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 |
| 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 |
| LTEPPCT/IB2016/001280T LT3347309T (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 |
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413922A PL243170B1 (en) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Method for coupling molecules of organic compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413922A1 PL413922A1 (en) | 2017-03-13 |
| PL243170B1 true PL243170B1 (en) | 2023-07-10 |
Family
ID=58231126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413922A PL243170B1 (en) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Method for coupling molecules of organic compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243170B1 (en) |
-
2015
- 2015-09-11 PL PL413922A patent/PL243170B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413922A1 (en) | 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 | |
| Chen et al. | Photocatalytic dehydroxymethylative arylation by synergistic cerium and nickel catalysis | |
| Huang et al. | Redox-neutral borylation of aryl sulfonium salts via C–S activation enabled by light | |
| Stefani et al. | Homocoupling reactions of alkynes, alkenes and alkyl compounds | |
| Nakatani et al. | Manganese-mediated C3-selective direct alkylation and arylation of 2-pyridones with diethyl malonates and arylboronic acids | |
| Alonso-Marañón et al. | Indium (III)-catalyzed synthesis of benzo [b] furans by intramolecular hydroalkoxylation of ortho-alkynylphenols: scope and mechanistic insights | |
| Chen et al. | A new, efficient, and inexpensive copper (II)/salicylic acid complex catalyzed Sonogashira-type cross-coupling of haloarenes and iodoheteroarenes with terminal alkynes | |
| 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 | |
| Kelly et al. | Synthesis of Cyclo-2, 2 ‘: 4 ‘, 4 ‘‘: 2 ‘‘, 2 ‘‘‘: 4 ‘‘‘, 4 ‘‘‘‘: 2 ‘‘‘‘, 2 ‘‘‘‘‘: 4 ‘‘‘‘‘, 4-sexipyridine | |
| Xie et al. | Copper-catalyzed selective diphenylation of carboxylic acids with cyclic diaryliodonium salts | |
| US11608322B2 (en) | Reagents and process for direct C—H functionalization | |
| Nishihara et al. | Synthesis of unsymmetrically disubstituted ethynes by the palladium/copper (I)-cocatalyzed sila-Sonogashira–Hagihara coupling reactions of alkynylsilanes with aryl iodides, bromides, and chlorides through a direct activation of a carbon–silicon bond | |
| Qian et al. | Palladium-catalyzed desulfitative cross-coupling of arylsulfonyl hydrazides with terminal alkynes: a general approach toward functionalized internal alkynes | |
| Li et al. | Rh (II)-catalyzed [2, 3]-sigmatropic rearrangement of sulfur ylides derived from N-tosylhydrazones and sulfides | |
| Yu et al. | Rh-Catalyzed Regioselective ortho-C–H Carbenoid Insertion of Diarylazines | |
| Yu et al. | Synthesis of aryl alkynes via copper catalyzed decarboxylative alkynylation of 2-nitrobenzoic acids | |
| Ma et al. | Visible Light‐Induced Copper‐Catalyzed C—H Arylation of Benzoxazoles | |
| CN104496736B (en) | A kind of cross-coupling reaction based on rare earth compound and application | |
| Martial et al. | Stoichiometric Release of SO2 from Adducts: Application to the Direct Synthesis of Protected Dienes | |
| 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 | |
| JP7341464B2 (en) | Aromatic ring photoredox catalyst with high reducing power | |
| PL243170B1 (en) | Method for coupling molecules of organic compounds | |
| Uberman et al. | Highly efficient palladium-catalyzed arsination. Synthesis of a biphenyl arsine ligand and its application to obtain perfluoroalkylarsines | |
| Ali et al. | Synthesis of trifluoromethyl-substituted bi-and terphenyls by site-selective Suzuki–Miyaura reactions of various dihalogenated trifluoromethyl-benzene derivatives | |
| Timonen et al. | (E)-Di-iodination of Alkynes Using Dried Dowex H+/NaI Approach |