提高立方烷合成与敏化

立方烷(CH)₈是一个有机分子的阴谋。立方烷合成的旅程是优雅的,包含了意外的准备octaphenylcubane H H弗里德曼和D R彼得森,其次是菲利普·伊顿和托马斯·科尔是一个经典的合成。

立方烷是一种高度紧张的碳氢化合物和一个完美的立方对称,使其热力学不稳定。由于高应变能,立方烷显示一个大的能量势垒为其开环和非凡的动力稳定超过200°C。立方烷苯是一个迷人的竞争者分享亲密的几何图形,和被称为bioisosteres。如果functionalised一些或所有的碳原子,他们有实力发挥药代动力学性质,甚至取代苯基(苯)环在潜在的候选药物。今天,我们获得cubyl复合物,甚至重新排列古巴cuneanes和最近,1-azahomocubane。

在过去的60年以来首次报道合成、立方烷收益率已经扩展到十克的水平。¹然而,有一个重要的合成步骤,挑战了化学家在扩大过程工业卷。二甲基1,4-cubanedicarboxylate立方烷衍生品是一个昂贵的构建块。合成它需要一个至关重要的分子内π[2 + 2]环加成反应的dibromo-dione笼土卫四。直到现在,这个反应是由汞蒸气灯或昂贵的紫外线灯在酸性条件下。现在,圣安德鲁斯大学的研究人员和阿斯利康,英国已经证明了体面的飞跃对优化这一步,使用廉价而广泛使用苯甲酮为光敏剂。²

团队开始探索通过优化条件允许低能LED照明灯调解的环加成反应,避免紫外线灯的必要性。他们提出,环加成作用可能由直接使用路易斯酸催化剂或光致激发光敏剂。

使用基类库₃在370纳米催化剂直接photoexcite dibromo-dione没有产生可观测的转换(图1)。没有反应,通过德克斯特团队推动环加成作用能量转移(检波器)机制,在可见光开车的三重态能量传递光敏剂dibromo-dione。敏化是有机分子吸收光线,将他们的激发能量转移到另一个分子。对于一个成功的光敏作用,三重态能量必须高于dibromo-dione光敏剂。团队用DFT计算来估算dibromo-dione的三重态能量,使用cyclohexenone作为测试分子由于其结构的相似性。这些计算估计dibromo-dione的三重态能量为67.3千卡摩尔⁻¹,因此cyclohexenone 62.5千卡摩尔⁻¹不能在侦破过程中使用。比较DFT估计和三重态能量从文学、苯甲酮前来救助。69.0千卡的三重态能量摩尔⁻¹,略高于dibromo-dione的三重态能量,使它理想的,符合成本效益的光敏剂。

辐射dibromo-dione溶液和苯甲酮在乙腈为24小时内产生了390 nm笼土卫四。在这个节骨眼上,团队证实了催化剂加载和苯甲酮的转换的必要性。photoreactor,转换并没有发生在缺乏苯甲酮。以强烈的照射在390海里以外的photoreactor,转换是可行的无苯甲酮;然而,苯甲酮是必不可少的土卫四获得可用数量的笼子里。1更易与规模93%转换了笼土卫四,证实了¹核磁共振研究。

在前期的工作中,环加成作用进行了使用硫酸/甲醇导致甲基缩酮的形成。甲基缩酮已被回流水解反应混合物与重排笼子里土卫四水之前。这种新的合成取代这些恶劣的条件与苯甲酮/乙腈,甲基缩酮不是能源密集型的,因此形成水水解一步了。Cubane-1 4-dicarboxylic酸可以直接通过Favorskii从笼子里土卫四重排生成。

合成的最后阶段酯化cubane-1, 4-dicarboxylic酸二甲基1,4-cubane dicarboxylate,在水解给4-methoxycarbonylcubanecarboxylicacid (MCCCA)。试图脱羧基与iridium-based MCCCA光催化剂产生的痕迹甲基cubane-1-carboxylate(图2)。由于困难在沉淀二甲基1,4-cubanedicarboxylate,最终产品的实际收益率没有报道。

尽管产品收益率低,这项工作表明绿色合成的优点兴奋functionalised古巴。有一个大的愿望从工业扩大绿色反应用最少的步骤和不妥协的收益率较低的能量。反应条件和产品的本质属性是决定性的。因此,重要的是要确定反应的早期阶段发展所需reactant-photosensitizer载荷,可见光催化剂的选择和策略立方烷衍生物的分离和纯化。一旦完成,化学家在获取的关键functionalised古巴更环保。