ニトリル-アルキンの交叉メタテシスの合成,機械,および計算に関する研究
Andrea M Geyer1, Eric S Wiedner, J Brannon Gary
1Department of Chemistry, University of Michigan, 930 North University Avenue, Ann Arbor, Michigan 48109-1055, USA.
トングステンニトリド複合体は,ニトリル-アルキン交差メタテシス (NACM) とアルキン交差メタテシス (ACM) 反応を触媒化する. これらの反応は制御され,非対称または対称アルキンを選択的に合成し,アルキンのポリメリゼーションを競合する経路として使用することができます.
科学分野:
- 有機金属化学 有機金属化学
- カタリシス カタリシス カタリシス
- 合成有機化学 合成有機化学について
背景:
- テルナリ金属ニトリド複合体は,有機合成における貴重な触媒である.
- 交叉メタテシス反応のメカニズムを理解することは,新しい合成方法論の開発に不可欠です.
研究 の 目的:
- 新型終末性化物複合体を合成し,特徴づけること.
- ニトリル-アルキン交差メタテシス (NACM) およびアルキン交差メタテシス (ACM) 反応におけるこれらの複合体の触媒活性を調べる.
- 反応メカニズムを解明し,様々なアルキンの合成を調査する.
主な方法:
- 塩分除去によるターミナル・ボルンガムニトリド複合体の合成.
- 構造的決定のためのX線結晶学.
- NACM,ACM,アルキンポリメリゼーション (AP) を含む触媒反応.
- 反応機構を研究するための密度関数理論 (DFT) 計算.
主要な成果:
- 3つのターミナル・ボルンガム・ニトリド複合体 (1-DME,2,3) が成功裏に合成されました.
- 複合体1-DMEと2は,構造的にモノメリックとして特徴付けられました.
- すべての複合体はNACMとACMの反応を触媒化し,プロピオニトリルと様々なアルキンを形成した.
- プロピリジネとベンジリジネのボルンガム複合体を分離した.
- DFTの計算は,触媒サイクルの [2 + 2] サイクル添加-サイクル逆転メカニズムを裏付けました.
- NACMとACMのサイクルは,触媒3のいくつかの例外を除いて,逆転可能であることが判明しました.
- アルキンポリメリゼーション (AP) は競合反応として特定されました.
- タンデムNACM-ACM-AP反応は,マクロサイクルを含む対称アルキンの合成を可能にしました.
- 非対称アルキン (EtCCR) の選択合成は,反応条件を制御することによって達成されました.
結論:
- ノベル・ボルンガム・ニトリド・コンプレックスは,クロスメタテシス反応において,汎用的な触媒活性を示している.
- この研究は,NACMとACMの仕組みに関する洞察を提供し,触媒サイクルの可逆性を強調しています.
- 反応条件の制御された操作により,多様なアルキン構造の選択合成が可能になり,合成化学におけるこれらの触媒の潜在能力を実証しました.
さらに関連する動画
12:19Photogeneration of N-Heterocyclic Carbenes: Application in Photoinduced Ring-Opening Metathesis Polymerization
Published on: November 29, 2018
07:30A Direct, Regioselective and Atom-Economical Synthesis of 3-Aroyl-N-hydroxy-5-nitroindoles by Cycloaddition of 4-Nitronitrosobenzene with Alkynones
Published on: January 21, 2020
関連する概念動画
Preparation of Alkynes: Alkylation Reaction
Alkylation of terminal alkynes with primary alkyl halides in the presence of a strong base like sodium amide is one of the common methods for the synthesis of longer carbon-chain alkynes. For example, treatment of 1-propyne with sodium amide followed by reaction with ethyl bromide yields 2-pentyne.
Reduction of Alkynes to cis-Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Like alkenes, alkynes can be reduced to alkanes in the presence of transition metal catalysts such as Pt, Pd, or Ni. The reaction involves two sequential syn additions of hydrogen via a cis-alkene intermediate.
Olefin Metathesis Polymerization: Overview
Ruthenium-based Grubbs catalyst is the most commonly used catalyst for olefin metathesis polymerization. Grubbs catalyst consists of a...
Olefin Metathesis Polymerization: Acyclic Diene Metathesis (ADMET)
Similar to cross-metathesis, ADMET also involves the formation of metallacyclobutane intermediate by [2+2] cycloaddition of one of the double bonds of a terminal diene with...
Alkynes to Aldehydes and Ketones: Acid-Catalyzed Hydration
Analogous to alkenes, alkynes also undergo acid-catalyzed hydration. While the addition of water to an alkene gives an alcohol, hydration of alkynes produces different products such as aldehydes and ketones.
Nitriles to Ketones: Grignard Reaction
The mechanism begins with a nucleophilic attack by the Grignard reagent...
