Upload
dangdang
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Tudományos Diákköri Dolgozat
ELEKES PÉTER
S-alkil-dibenzotiofén-származékok szintézise és alkalmazása palládium-katalizált C-H aktiválási reakciókban
Témavezetők: Dr. Novák Zoltán, Simkó Dániel
Szerves Kémiai Tanszék
Eötvös Loránd Tudományegyetem
Természettudományi Kar
Budapest, 2016
2
Tartalomjegyzék
I. Bevezetés ............................................................................................................................ 4
II. Irodalmi áttekintés ....................................................................................................... 5
1. Közvetlen kapcsolási reakciók .................................................................................... 5
2. Elektrofil reagensek használata C-H aktiválási reakciókban .................................. 8
2.1. Ónium-sók, mint elektrofil reagensek ............................................................ 8
2.2. Szulfónium-sókkal megvalósított C-H aktiválás ......................................... 10
3. Anilid-származékok, mint C-H aktiválási reakciókban résztvevő szubszrátumok
11
4. Szulfónium-sók felhasználása és előállítása ............................................................. 13
4.1. Difenil-szulfid alkilezése alkil-halogeniddel ................................................. 13
4.2. Szulfónium-sók alkilezése trialkil-oxóniumsókkal ...................................... 14
4.3. Alkil-aril-szulfid arilezése jodónium-sókkal ................................................ 15
4.4. Dibenzotiofénium-sók előállítása alkoholból ............................................... 15
4.5. Dibenzotiofénium-sók előállítása észterekből .............................................. 16
III. Célkitűzések ................................................................................................................ 17
IV. Saját munka ................................................................................................................ 18
1. Dibenziotiofénium sók előállítása ............................................................................. 18
2. A C-H aktiválási reakció körülményeinek optimalizálása ..................................... 21
2.2. Oldószer kiválasztása ............................................................................................. 24
2.3. Katalizátor-mennyiség optimalizálása ................................................................. 24
2.4. Additív mennyiségének optimalizálása ................................................................ 26
2.5. Hozzáadott trifluorecetsav mennyiségének optimalizálása ................................ 27
3. Megvalósított C-H kapcsolási reakciók .................................................................... 28
V. Összefoglalás ................................................................................................................... 32
VI. Kísérleti rész ............................................................................................................... 33
1. Szulfónium-sók ........................................................................................................... 33
1.1. S-etil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát ............................................................. 33
1.2. S-izopropil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát ................................................... 33
1.3. S-trifluoretil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát ................................................ 33
1.4. S-benzil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát ........................................................ 34
3
1.5. S-etil-dibenzotiofénium-triflát ............................................................................... 34
1.6. S-trifluoretil-dibenzotiofénium-triflát .................................................................. 36
1.7. S-metil-dibenzotiofénium-triflát ........................................................................... 36
1.8. S-propil-dibenzotiofénium-triflát ......................................................................... 37
1.1. S-izopropil-dibenzotiofénium-triflát ..................................................................... 38
1.2. S-feniletil-dibenzotiofénium-triflát ....................................................................... 38
2. Reakció-optimalizálási mérések ............................................................................ 39
2.1. Hőmérséklet optimalizálása .................................................................................. 39
2.2. Oldószer kiválasztása ............................................................................................. 40
2.3. Katalizátor mennyiségének optimalizálása .......................................................... 41
2.4. Additív optimalizálása ........................................................................................... 42
2.5. Trifluorecetsav optimalizálása .............................................................................. 42
3. Izolált C-H aktiválási termékek ................................................................................ 43
3.1. N-(5-fluor-2-metilfenil)acetamid ........................................................................... 43
3.2. N-(2,5-dimetilfenil)morfolin-4-karboxamid ......................................................... 44
3.3. 1,1-dimetil-3-(3-metilnaft-2-il)urea ....................................................................... 45
3.4. 1,1-dimetil-3-(2-metilnaft-1-il)urea ....................................................................... 45
3.5. 3-(2-etil-5-metilfenil)-1,1-dimetilurea ................................................................... 46
3.6. 1,1-dimetil-3-(5-metil-2-fenetilfenil)urea .............................................................. 47
VII. Köszönetnyilvánítás ................................................................................................... 48
VIII. Felhasznált Irodalom ............................................................................................. 49
4
I. Bevezetés
A szintetikus szerves kémikus legfőbb feladata adott molekulák szintézisének megtervezése
és kivitelezése. Ennek az összetett munkának az elvégzéséhez számos eszköz áll rendelkezésre,
ellenben sokszor nem egyértelmű, hogy mely reakciók kombinációja vezet a leggyorsabban,
legmagasabb hozammal a választott célmolekulákhoz. A szén-szén kötések kialakítása ennek
az eszköztárnak alapvető részét képezi.
Az irodalomban számos példát találhatunk olyan módszerekre, melyekkel ez kivitelezhető,
ezek hátulütője legtöbbször, hogy a vegyületek előzetes funkcionalizálása szükséges a reaktív
intermedier előállításához, vagy erélyes reakciókörülményeket kell biztosítani a reakció
véghezviteléhez, mely többletköltségekkel járhat.
A költséges és erélyes reakciók alternatíváját képezhetik a katalizátorokkal megvalósított,
C-H aktiváláson keresztül lejátszódó kapcsolási reakciók. Tanulmányozásuk a szerves kémiai
kutatások egyik érdekes területe, hiszen alkalmazásukkal új utakat nyithatunk meg akár az ipari
szintéziseket illetően is: környezetbarát megoldásokat, rövidebb, kevesebb reakciólépéssel járó
szintéziseket valósíthatunk meg segítségükkel, melyek csekély melléktermék képződésével
járnak.
Tudományos diákköri kutatásom során átmenetifém-katalizált, szén-hidrogén kötés
aktiváláson alapuló reakciókat tanulmányoztam. Az irodalmi előzmények alapján C-H
aktiváláson alapuló alkilezési eljárásokat vizsgáltam, melyekben – az irányító csoport
helyzetéhez képest szelektíven – orto-akilezett-vegyületeket kaptunk. Ezekhez a reakciókhoz
alkilező-reagensnek különböző dibenzotiofénium-sókat választottam.
5
II. Irodalmi áttekintés
1. Közvetlen kapcsolási reakciók
Kapcsolásnak a szerves kémiában azokat a reakciókat nevezzük, melyek során két
szerves molekula közti új, általában szén-szén kötést alakítunk ki. Az ilyen kapcsolási
reakciókra jellemző, hogy valamilyen átmenetifém-katalizátort használunk a reakcióban.
Számos példa található az irodalomban effajta kapcsolási reakciókra, melyekből mindenképpen
érdemes megemlíteni a palládium-katalizált keresztkapcsolási reakciókat, melyekért 2010-ben
Akira Suzuki, Ei-ichi Negishi és Richard F. Heck kémiai Nobel-díjat nyertek1.
1. ábra: A Suzuki-keresztkapcsolás általános mechanizmusa
Ezen kapcsolási reakciók segítségével magas hozammal, viszonylag olcsó reagensek
segítségével megvalósíthatók az általunk kívánt átalakítások, ellenben érdemes megemlíteni,
hogy ez a módszer előzetes funkcionalizálást igényel és a halogén-tartalmú vegyületek
használata miatt nem tekinthető teljesen környezetbarát eljárásnak. A reakciók másik
hátulütője, hogy kivitelezésükhöz sokszor inert atmoszféra, de legalább vízmentes
körülmények szükségesek. Érdemes megemlíteni, hogy a keresztkapcsolási reakciók közül
azokat használják ma is elterjedten, melyek vízre és levegőre kevésbé érzékenyek, mint például
a Suzuki vagy a Sonogashira reakció.
A szintetikus lépések tervezésénél fontos szempont a lépések egyszerűsítése, a műveletek
számának csökkentése. A szén-hidrogén kötés hasítása és a kívánt funkciós csoport közvetlen
6
beépítése így vonzó megoldás a szintézis szempontjából. A C-H funkcionalizálási lépések
közül egyre elterjedtebben használják az ipari szektorban is a C-H aktiváláson alapuló
reakciókat, melyek hatékonyságuk, vagy szelektivitásuk, esetleg egyszerűbb
kivitelezhetőségük miatt felülmúlják a korábbi eljárásokat.
C-H aktiválási reakcióknak azokat a funkcionalizálási reakciókat nevezzük, melyekben a
szén-hidrogén kötés hasítását egy fém centrum közvetlen hatásaként érjük el és ez által a C-H
aktiválás végén fém-szén kötés jön létre. Ebből adódóan C-H aktiválás során tipikusan a nem
reaktív szén-hidrogén kötések válnak funkcionalizálhatóvá, alkánokon, alkéneken vagy
aréneken. C-H aktiválási reakció számtalan fém hatására bekövetkezhet, pl.: Ir, Rh, Ru, Fe, Co,
Cu, Pd. Ezek rendszerint eltérő szubsztrátokon vagy eltérő körülmények között, esetleg eltérő
szelektivitással képesek a C-H aktiválásra. Kutatási területünk miatt a következőkben a csak a
Pd katalízis jellegzetességeit fogjuk tárgyalni.
A palládium katalizált C-H aktiválási reakciók között külön megemlítjük a direkt
kapcsolásokat, melyekben az egyik szubsztrát aktivált komponens – rendszerint haloganeid –
és a C-H aktiválás csak a palládium szén-halogén kötésbe történt oxidatív addíciója után
következik be a másik szubsztráton. De a katalitikus ciklus első lépése a C-H aktiválások
többségénél magával a szén-hidrogén kötés hasításával kezdődik. Ezekben az esetekben a
katalizátor aktív formája a Pd(II) szemben a megszokott Pd(0)-val.
2. ábra: Palládium-katalizált dehidrogenatív C-H aktiválási reakció mechanizmusa
7
A közvetlen kapcsolási reakciókkal szemben a C-H aktiválási reakciók előnyösebb
szintetikus lépésekre van lehetőség, ugyanis a kiindulási anyagok előzetes funkcionalizálása
ebben az esetben nem szükséges érzékeny fémorganikus vegyületek használata: a kivitelezendő
reakciók így megbízhatóbbak és lényegesen egyszerűbbé válnak. Ennek köszönhetően a C-H
aktiváláson alapuló kapcsolási reakciók manapság már a hétköznapi kutatómunkában is
elterjedt szintetikus módszernek számítanak. A reakció használata mellett nem csak az
funkcionalizálás hiánya, így egy kihagyható szintetikus lépés szól, hanem a jó szelektivitás is:
a direkt C-H kötés aktiválásán alapuló reakciókkal, átmenetifém-katalizátorok jelenlétében, a
reakciókörülmények megfelelő megválasztásával nagyobb szelektivitással valósítható meg a
kívánt funkciós csoportok beépítése.
A C(sp2)-H palládium-katalizátorral való aktiválásra jó példa a Fujiwara-Moritani-reakció,
mely segítségével hatékonyan kivitelezhető aril-vegyületek többszöri funkcionalizálása.
3. ábra: C(sp2)-H aktiválása Fujiwara munkája során
Fujiwara és munkatársai kutatómunkájuk során katalizátornak palládium-acetátot
használtak, ecetsavas közegben, így valósították meg különböző olefinek direkt arilezését.
Kinetikai és termodinamikai okokból kifolyólag a C(sp3)-H kötések aktiválása azonban
jóval körülményesebb, mint a fent említett sp2 hibridállapotú C-H kötéseké. Ugyan a C(sp3)-H
kötések funkcionalizálása viszonylag könnyen megvalósítható (például gyökök által), nagy
hátránya a módszernek, hogy ezek az átalakítások legtöbbször nem szelektívek és alacsony
funkcióscsoport-toleranciával bírnak.
Li és csoportja a fent említett akadály leküzdése érdekében 2006-ban kidolgozott egy
eljárást2, amely során két sp3 hibridállapotú C-H kötés kapcsolása viszonylag enyhe
körülmények között megvalósíthatóvá válhat. Az általuk leírt reakciókban réz-bromid és
kobalt(II)-klorid katalizátorokat, valamint oxidálószerként terc-butil-hidroperoxidot
alkalmaztak.
8
4. ábra: Li és munkatársai által végrehajtott C-H aktiválási reakció
Az utóbbi években – a téma aktualitása révén – több módszert is kidolgoztak az sp3-sp3,
sp3-sp2 és sp3-sp hibridállapotú C-C kötések kialakítására, ellenben ebben a dolgozatban a
témakör terjedelme miatt csak pár, a témához szervesen kapcsolódó példát van lehetőségem
bemutatni.
2. Elektrofil reagensek használata C-H aktiválási reakciókban
2.1. Ónium-sók, mint elektrofil reagensek
Az ónium-sók a periódusos rendszer V.-VII. főcsoport elemeinek vegyületeiből képzett sók,
melyekben a központi atom kötései telítettek és rá pozitív töltés jut. Az ammónium sóktól a
jodónium sókig különböző reaktivitású vegyületeket találhatunk, melyeket könnyen
használhatunk elektrofil reagensként, hiszen egy szubsztitúciós reakció esetén a kilépő
semleges molekula jó távozócsoportként szolgál. Így az ilyen sók elektrofil jellegű C-H
aktiválás esetén is használhatók.
A C-H aktiválási reakciók egyik fajtája a jodónium-sókkal, mint elektrofil reagensekkel
megvalósított kapcsolások, mely reakciók felhasználása egyre nagyobb területet hódít a
szintetikus szerves kémiában. Segítségükkel számos, változatos molekula szintézisét
valósították meg az elmúlt évben. A jodónium sókat elterjedten használják arilezésekre,
cikloaddíciós reakciókban vagy más reakciókban elektrofil reakciópartnerként.
Dolgozatom szempontjából hangsúlyosabbnak tekinthetők a palládium-katalizált,
jodónium-sókkal kivitelezett C-H aktiválási reakciók, melyet először 2009-ben valósított meg
Bedford, Mitchell és Webster3, publikációjukban aromás karbamátok oldószer-mentes,
mikrohullámmal kiváltott, arilezését mutatták be.
9
5. ábra: Webster és munkatársai által, 2009-ben megvalósított arilezési reakciók
Ugyanezen kutatócsoport egy évvel későbbi, kibővített publikációjában további
szubsztrátumok: különböző aromás amidok, karbamátok és fenol-származékok szelektív
funkcionalizálását mutatta be4, ugyancsak aril-származékokkal. Kutatásukban az egy évvel
azelőtti publikációjukhoz képest ugyancsak mezitil-aril-jodónium-sókat használtak és kitűnő
kitermelésekkel jutottak a megfelelő monoarilezett termékekhez.
6. ábra: Webster és munkatársai által 2010-ben megvalósított amid-funkcionalizálás
Bár a jodónium-sókkal megvalósított arilezések egy jól körbejárt és kutatott téma, az ily
módon megvalósított alkilezési reakciókra nem találunk sok példát az irodalomban.
Kutatócsoportunkban került kifejlesztésre egy módszer, mely során hipervalens
jod-vegyületekkel, palládium katalizátor jelenlétében valósítható meg acetanilid-származékok
szelektív trifluoretilezése15.
7. ábra: Acetanilidek trifluoretilezése
Más alkil csoportok beépítésére ilyen módon nincs lehetőség, mivel az alkil-jodónium-sók
szobahőmérsékleten nem stabilak. Erre a problémára kínálhat megoldást a szulfónium-sókkal
megvalósított C-H aktiválás.
10
2.2. Szulfónium-sókkal megvalósított C-H aktiválás
Shi és munkatársai 2013-as publikációjukban5 acetanilid származékok szelektív orto-
trifluormetilezését valósították meg, S-trifluormetil-szulfónium-tetrafluor-borát só
segítségével. Munkájukban több mint 20 acetanilid származék trifluormetilezését hajtották
végre, egy próbareakció optimalizálása után, majd különböző deuterált acetanilid-származékok
segítségével megkísérelték a reakciók mechanizmusát is felderíteni, amelyet a 9. ábra
szemléltet.
8. ábra: Shi és munkatársai által, S-trifluormetil-dibenzotiofénium sóval végrehajtott C-H aktiválás
9. ábra: A reakció mechanizmusa
11
3. Anilid-származékok, mint C-H aktiválási reakciókban résztvevő
szubszrátumok
Az aromás vegyületek több azonos vagy közel azonos értékű szén-hidrogén kötést
tartalmaznak, ezért a C-H aktiválási reakció szempontjából fontos tényező, hogy melyik szén-
hidrogén kötést kívánjuk aktiválni, és helyére új funkciós csoportot beépíteni.
A nagyobb szelektivitás elérése érdekében olyan kiindulási molekulákat alkalmazhatunk,
amelyek irányító hatású funkciós csoporttal rendelkeznek. Koordináló csoport rendszerint
valamilyen O vagy N tartalmú funkciós csoport, melyben a heteroatom nem kötő elektron párja
révén koordinálja a palládiumot egy közeli C-H kötéshez, kedvező stabilitású pallada-ciklust
kialakítva ezzel. Irányító csoport lehet például egy észter, egy amid vagy egy karbamát.
Munkánk során acetanilideket vizsgálatát tűztük ki célul, melynek acetamido csoportja
orto-helyzetű irányító hatással bír, köszönhetően az elektronban gazdag funkciós csoportnak,
valamint az oxigén koordináló hatásának. Mivel kutatócsoportunk már régebb óta foglalkozik
ennek a területnek a kutatásával, továbbá az acetanilid-származékok remek modellként
szolgálnak C-H aktiválási reakciókra, így kézenfekvő abban az esetben is modellként használni,
amikor új típusú C-H aktiválási reakció fejlesztését kívánjuk megvalósítani.
Felhasználásuk mellett szól ugyanakkor, hogy számos biológiailag aktív molekula
alapvegyületét képezik, jó lipofilitással és metabolikus stabilitással rendelkeznek, így több
példát láthatunk származékainak gyógyszeripari alkalmazására. Ilyen például a paracetamol, a
fenacetin, vagy akár a lidokain.
Az acetanilid-származékokon történő C-H aktiválási reakciókra több példa is szerepel az
irodalomban. A következő 10. ábra szemlélteti különböző funkciós csoportok beépítésének
lehetőségét acetanilidekbe. Metil-csoport, allil-csoport, karbonil-csoportok, aril-csoportok,
trifluoretil-csoport, valamint a már említett trifluormetil-csoport építhető be 2-es helyzetbe C-H
aktiváláson keresztül. Metil-csoportnál hosszabb alkil-láncok beépítésére az irodalomban példa
eddig még nem szerepelt.
12
10. ábra: Az acetanilid molekulán elvégzett funkcionalizálási eljárások 6,7,8,9,10,11
Az első acetaniliden végrehajtott C-H aktiválási reakciók Tremont és munkatársai nevéhez
fűzhető6, akik először valósítottak meg orto-helyzetű C-H aktiválást 1984-ben. Munkájukban
metilezési reakciókat vizsgáltak metil-jodid segítségével. A reakció azonban a metilezőszer
nagy feleslegét igényelte és palládium katalizátort is 1,5 ekvivalens mennyiségben használtak.
11. ábra: Tremont és munkatársai által vizsgált metilezési reakciók
Ezt követően számos eljárás jelent meg az acetanilidek palládium-katalizált orto-helyzetű
funkcinalizálására, melyekben már katalitikus mennyiségű palládium jelenlétében valósították
meg a funkciós csoportok beépítését.
13
Wang és munkatársai különböző boronsavakat használtak aromás csoportok beépítésére
C-H aktiváláson keresztül9.
12. ábra: Wang és munkatársai által végrehajtott arilezési reakciók
Végül, de nem utolsó sorban egy, már említett, a kutatócsoportunkban kidolgozott acetanilid
funkcionalizálási eljárás, melyben amellyel trifluoretil-csoport építhető be szelektíven
orto-helyzetbe, jodónium-sók segítségével11.
13. ábra: Kutatócsoportunkban jodónium-sókkal megvalósított trifluoretilezési eljárás
Miután áttekintettük a jodónium- és szulfónium-vegyületekkel megvalósított C-H aktiválási
reakciókat és az acetanilid-funkcionalizálására vonatkozó irodalmi előzményeket, a dolgozat
szempontjából kulcsfontosságú reagens, a szulfónium-sók előállítására és eddigi
felhasználásukra utaló irodalmi előzményeket is érdemes megvizsgálni.
4. Szulfónium-sók felhasználása és előállítása
A szulfónium-sók szintézisére a szakirodalomban számos lehetőséget találunk: az alkil-
halogenidek, a szulfonsavészterek, valamint a trialkil-oxónium-sók a leggyakrabban használt
alkilezőszerek erre a célra. A megfelelő előállítási módszer megválasztása nagyban függ a
reakcióhoz használt szulfid nukleofilitásától.
4.1. Difenil-szulfid alkilezése alkil-halogeniddel
A difenil-szulfid kénjének nukleofil jellege miatt könnyen, enyhe körülmények között
reakcióba vihető alkil-halogenidekkel SN2 típusú reakcióban. Így közvetlenül a stabil
dibenzotiofénium-sót kapjuk12.
14
14. ábra: Diafenil-szulfid általános alkilezése
Az általános mechanizmus szerint lehet előállítani például az S-metil-
dibenzotiofénium-tetrafluoroborátot.
15. ábra: S-metil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát-só előállítása
A reakció nagy dielektromos állandóval rendelkező poláris oldószerekben, például
metanolban, acetonitrilben vagy DCE-ben kiválóan végbemegy, viszont a reakcósebesség
csökken az alkil-halogenid alkillánchosszának növelésével, a halogenidek közül pedig a jodidot
találták a leghatékonyabbnak. Az alkilezés azonban a szekunder és tercier halogenidek esetében
már egyaránt nehezen megy a primer halogenidekhez képest.
A szulfóniumsók oldhatóságát nagyban befolyásolja a negatív töltésű ellenion minősége,
méghozzá az alábbi sorrendben: jodid < bromid < klorid < tetrafluoroborát. A jobb oldhatóság
elérése érdekében a szulfónium-halogenid anionját nátrium- vagy ezüst-tetrafluoroborát
hozzáadásával célszerű kicserélni. Tanácsos ehhez inkább ezüst-tetrafluoroborátot alkalmazni,
ugyanis az ezüst-jodid egy igen rosszul oldódó csapadék – és ezáltal a reakcióelegyből szűréssel
könnyen eltávolítható.
4.2. Szulfónium-sók alkilezése trialkil-oxóniumsókkal
Szulfónium-sók előállíthatók más ónium-sók segítségével13. Az eljárás kizárólag trimetil-
vagy trietil-oxónium-tetrafluoroboráttal/hexafluorofoszfát-sókkal megy végbe, előnye
ellenben, hogy a kevésbé nukleofil szulfidokon enyhe körülmények között, rövid idő alatt is jó
hozam érhető el. A módszer hátránya, hogy a trialkil-oxónium-sók meglehetősen bomlékonyak.
15
16. ábra: Dialkil-szulfid alkilezése Meerwein-sóval
4.3. Alkil-aril-szulfid arilezése jodónium-sókkal
A diaril-jodónium-sók, mint az trialkil-oxónium-vegyületek, szintén lehetőséget kínálnak
számunkra különböző szulfónium-sók előállítására17. Ezzel a módszerrel lényegesebben jobb
hozamot érhetünk el, ehhez alacsonyabb hőmérséklet és kevesebb idő szükséges. Hátránya,
hogy a jodónium-sók alkilezésre nem használhatók, illetve bomlékonyságuk miatt.
17. ábra: Szulfónium-sók előállítása jodónium-sók segítségével
4.4. Dibenzotiofénium-sók előállítása alkoholból
A szulfidok - így a dibenzotiofén is - alkoholokkal, sav jelenlétében alkilezhetők17. Az
alkoholok preparatív szempontból, más alkilezőszerekkel szemben előnyösebbnek bizonyultak
a szulfidra történő elágazó láncok beépítésekor. Az eljáráshoz általában kénsav, éteres
hidrogén-klorid oldat, hidrogén-jodid, ecetsav, vagy akár ecetsav-kénsav elegye használható.
Az alkilezés eredményesebben megy végbe metán-szulfonsav vagy trifluormetán-szulfonsav
jelenlétében.
18. ábra: Dibenzotiofénium-só előállítása tetszőleges alkoholból
16
4.5. Dibenzotiofénium-sók előállítása észterekből
Dibenzotiofénium-sók előállíthatók különböző alkil-észterek segítségével14. Ehhez a
reakcióhoz trifluormetán-szulfonsav szükséges, mely az észter alkil-csoportját a szulfid
nemkötő elektronpárjára viszi át. Az észterek közül a formiátokat választottuk, mert ebben az
esetben a leváló formiát az erősen savas közegben vízre és szén-monoxidra bomlik,
megkönnyítve ezzel a sóképződést és a termék izolálását. A dibenzotiofénium ellenionja triflát-
anion lesz, mely egy gyengén koordináló anion. Az eddigi módszerek közül gyakorlati munkám
során ez a módszer tűnt a legeredményesebbnek, így a későbbiekben ezt használtam
szulfónium-sók előállítására.
19. ábra: S-alkil-dibenzotiofénium-sók előállítása alkil-formiátok segítségével
17
III. Célkitűzések
Tudományos diákköri dolgozatom céljául számos S-alkil-dibenzotiofénium só szintézisét,
majd a sikeresen előállított sók C-H aktiváláson keresztül lejátszódó alkilezési reakciókban való
vizsgálatát tűztem ki célul. Ehhez elsősorban a reakciókörülmények optimalizálása volt
szükséges: a megfelelő oldószer, hőmérséklet, katalizátor-, additív- és komplexképző
mennyiségének megválasztása. Az optimális reakciókörülmények meghatározását követően a
kapcsolási reakció különböző irányító csoporttal rendelkező szubsztrátumra történő
kiterjeszthetőségét vizsgáltam, majd néhány orto-helyzetben alkilezett termék izolálását tűztem
ki célul.
18
IV. Saját eredmények
1. Dibenziotiofénium sók előállítása
Az C-H aktiválási reakciók során alkalmazni kívánt szulfónium-sók közül az S-alkil-
dibenzotiofénium-sókra esett a választás. A váz kiválasztásában a dibenzotiofén stabilitása, a
váz elektronban dús jellege és feszített szerkezete volt meghatározó szempont. Az elektronban
dús kén centrum megfelelő stabilitást nyújt a só előállításához, a kondenzált aromás gyűrűk
pedig a váz szerkezeti stabilitását növelik a tiofén és benzotiofén analógokkal szemben.
Tudományos diákköri kutatómunkám első szakaszában ezért, ilyen vegyületek előállításával
foglalkoztam.
Korábban difenil-szulfidból és alkil-jodidból ezüst-tetrafluoroborát segítségével állítottunk
elő difenilszulfónium sókat diklóretán oldószerben 25°C-on. Ennek analógiájára, azonos
reakciókörülmények között kíséreltem meg előállítani a kívánt dibenzotiofén-származékokat
is. A halogenidekkel elvégzett alkilezési reakciók során azonban nem sikerült előállítani a
kívánt termékeket. Az alkalmazott reakciókörülményeket és a szintetizálni kívánt termékeket a
20. ábra szemlélteti.
20. ábra: Alkil-jodidokkal és ezüst-tetrafluoroboráttal megkísérelt sóképzés
A reakciókat oly módon végeztem, hogy a dibenzotiofént a reakcióedénybe mértem, majd
hozzáadtam az ezüst-tetrafluoroborátot. Az vízmentesített oldószer hozzáadása után a
reakciótérben argon gázzal biztosítottam az inert atmoszférát, majd az alkil-jodidot cseppenként
adagoltam a reakcióelegyhez. A megjelent sárga csapadékot majd a reakcióidő leteltével
19
leszűrtem, a csapadékot az üvegszűrőn mostam, majd az oldószer egy részét lepároltam az
elegyről és megkíséreltem éterben kikristályosítani a terméket.
Bár az így kapott hűtött éteres oldat minden esetben opálos lett, számottevő csapadékot egyik
esetben sem sikerült kristályosítani. A reagens ezüst-tetrafluoroborát igen higroszkópos és az
általam használt készlet valószínűleg már nem volt teljesen vízmentes és ez negatívan
befolyásolhatta a reakciókat. A későbbiekben, friss reagenssel sikerült ezeket a reakciókat
közepes-jó termelésekkel megvalósítani kutatócsoportunkban (ezek alól kivétel a benzil-
dibenzotiofénium só, mely túlságosan reaktív ahhoz, hogy izolálni lehessen, és saját magával
lép elektrofil szubsztitúciós reakcióban). Ennek ellenére olyan szintetikus eljárás kidolgozását
tűztem ki célul a tervezett alkilszulfónium sók előállítására amelyek AgBF4 hozzáadása nélkül
is megvalósíthatóak.
Az irodalmi áttekintésben említett (II. 4. D.) alkoholokkal megvalósított szulfónium-só
szintézist választottam mint lehetséges eljárást a kívánt célmolekulák előállítására (21. ábra).
21. ábra: Alkoholokkal megkísérelt sóképzés
Az alkil-jodiddal megkísérelt előállításhoz hasonlóan ez a módszer sem bizonyult
megfelelőnek a dibenzotiofénium-sók szintézisére, ugyanis a várt termék egyik esetben sem
keletkezett.
A reakciókhoz szükséges dibenzotiofén mennyiséget a reakcióedénybe mértem, majd
hozzáadtam a megfelelő alkoholt és a reakciótér inertségét argon gázzal biztosítottam. A hűtött
elegyhez cseppenként adagoltam a trifluormetán-szulfonsavat. A becsepegtetés után hagytam a
reakcióelegyet szobahőmérsékletre melegedni.
20
A reakcióidő lejárta után a reakcióelegyből mintát vettem, melyet vékonyréteg-
kromatográfiával vizsgáltam. Mivel egyik esetben sem észleltem az alkalmazott eluenssel
(hexán, etil-acetát 1:1) a sókra jellemző leragadó foltot, csak a kiindulási dibenzotiofént. Így
arra a következtetésre jutottam, hogy az általam előállítani kívánt dibenzotiofénium-só nem
keletkezett.
A reakciók sikertelenségének magyarázata lehet a reakcióelegybe került víz (az etanol
esetében), és bár a trifluoretanol vízmentességét laborunkban több módon is biztosítjuk, ezt a
szulfónium-sót a későbbiekben sem sikerült előállítanom.
A sikertelen szulfónium-só előállítási kísérletek után végül az észterekkel végrehajtott
sóképzési reakciók (II. 4. C.) tűntek a legeredményesebbnek. A reakciók oldószere maga a
reagens alkil-formiát és a hozzáadott trifluormetán-szulfonsav, melyet hozzáadásakor, az
elegyet jeges fürdőbe merítve, lassan adagoltam.
22. ábra: S-alkil-dibenzotiofénium-triflátok előállítása alkil-formiát és trifluormetán-szulfonsav
segítségével
A reakció előkészítésének műveleti lépései az alkohollal végzett reakciókkal analógok. A
dobenzotiofént és a megfelelő alkil-formiátot a reakcióedénybe mértem, majd argon gázzal
21
biztosítottam annak inertségét. A jéggel hűtött elegyhez cseppenként adagoltam a megfelelő
mennyiségű trifluormetán-szulfonsavat, majd a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hagytam
felmelegedni és így kevertettem 24 órán keresztül.
A reakció előrehaladását a kiindulási anyag oldódása és néhány esetben a reakcióelegy élénk
színeződése jelzi. A reakcióelegyet minden esetben víz-diklórmetán extrakcióval tisztítottam
meg a felesleg trifluormetán-szulfonsavtól, majd a szárítás után a szerves fázist bepárlással
töményítettem és a szulfónium-sókat hűtött éterben kristályosítottam. A kristályosodó
anyagokat leszűrtem, majd vákuumszekrényben szárítottam.
A reakció lefutása VRK-val jól követhető. Előállítottam így a só metil-, etil- és propil-
származékát. Elágazó láncúak közül megkíséreltem az izopropil-származék előállítását is, ám
a termék feldolgozás közben bomlott. Aromás oldalláncúak közül a feniletil-származékot
sikerült izolálnom. A benzil-csoport beépítésére tett kísérletem olyan aktív intermediert
eredményezett, mely a reakcióelegyben szubsztituálta az aromás gyűrű szén-hidrogén kötéseit
különböző benzil-dibenzotiofén izomereket eredményezve. Eredménytelen maradt továbbá a
trifluoretil-csoport beépítésére tett kísérletem is. Az így előállított dibenzotiofénium-sók
mindegyike fehér színű, kristályos anyag, hűtőszekrényben hosszú ideig eltartható.
2. A C-H aktiválási reakció körülményeinek optimalizálása
A sók előállítását követően azok C-H aktiválási reakcióban való alkalmazhatóságának
vizsgálatát tűztem ki célul. Az irodalmi bevezetőben említett acetanilidek csoportunk korábbi
kutatásaiban jó szubsztrátumnak bizonyultak, így esett az én választásom is ezekre. Az
anilideken kívül aromás urea származékok orto-helyzetű alkilezésének lehetőségét vizsgáltam.
Érdekes módon ez utóbbi molekulák orto-alkilezési reakciója egyáltalán nem ismert az
irodalomban, tekintetbe véve a klasszikus Friedel-Crafts típusú és átmenetifém-katalizált
módszereket. Ezt figyelembe véve egy direkt alkilezési reakció kidolgozása aromás urea
származékokra mindenképpen hiánypótló jellegű.
A szulfónium-sók C-H aktiválásban való reakciókészségének vizsgálata előtt azonban
feltétlenül szükséges a megfelelő reakciókörülmények meghatározása. Ehhez – alapreakcióként
– a szubsztituálatlan acetanilidet és az előállított S-metil-dibenzotiofénium-triflátot
választottam reakciópartnereknek.
A szulfónium sót és az acetanilidet palládiumkatalizátor, trifluorecetsav és réz(II)-acetát
jelenlétében 30 - 70°C-os hőmérséklettartományban vizsgáltam. A 23. ábra mutatja a
22
szubsztrátok reakcióját az alkalmazott katalitikus körülményekkel, feltüntetve benne
változtatott paramétereket. A kísérletek során vizsgálni kívántam a palládium katalizátor
optimális mennyiségét, az alkalmazott sav mennyiségének a reakcióra kifejtett hatását,
valamint az optimális oldószert és hőmérsékletet. Így a különböző optimalizálási lépések során
más és más körülményeket alkalmaztam.
Kíváncsiak voltunk továbbá a reakció időbeli lefutására is. Ezt a reakcióelegyből adott
időközönként vett mintákkal, gázkromatográfiás elemzéssel végeztem el.
23. ábra: Az optimalizáláshoz használt reakció
A mintavételezési időközök az adott feladatra voltak specifikusak. A reakciók előrehaladását
a GC-FID mérések segítségével meghatározott konverziókértékek alapján állapítottam meg.
2.1. Hőmérséklet optimalizálása
Először a reakció optimális hőmérsékletét határoztam meg. Ehhez a példareakciót 30, 50 és
70°C-on vizsgáltam.
24. ábra: A hőmérséklet optimalizásánal alkalmazott körülmények
23
1. táblázat: Különböző hőmérsékleteken mért konverzióértékek az idő függvényében
Reakció
Hőmérséklete
(°C)
Konverzióértékek (%)
1 h 2 h 4 h 6 h 8 h 24 h
30 19,37 33,07 51,26 62,44 70,65 92,64
50 92,4 98,35 99,48 99,73 100 100
70 97,57 98,77 99,35 99,54 99,6 99,69
A kapott értékekből következik, hogy a reakció 30°C-on lassan játszódik le, még 24 óra alatt
sem éri el a 100%-ot. Az adatokból az is látszik, hogy a hőmérséklet 70°C-ra való emelésével
a reakciósebesség nem nő meg számottevően, így a C-H aktiválási reakció optimum
hőmérsékleteként az 50°C-ot választottam.
0 5 10 15 20 25
0
20
40
60
80
100
Konver
zió (
%)
Idő (óra)
30 °C
50 °C
70 °C
25. ábra: A különböző hőmérsékleteken kapott konverzióértékek az idő függvényében
24
2.2. Oldószer kiválasztása
A reakció megfelelő oldószerének kiválasztásához a két különböző oldószerben,
diklóretánban (DCE) és toluolban vizsgáltam az átalkulás mértékét. A két oldószerben
kivitelezett reakcióban kapott alkilezett terméket 20 óra reakcióidő eltelte után mindkét esetben
oszlopkromatográfiás tisztítást követően izoláltam (Eluens: Hexán, Etil-acetát 2:1).
26. ábra: A próbareakcióknál alkalmazott körülmények
Az izolált hozam toluol esetében 92%, míg a DCE esetében 97% volt, így az
elkövetkezendőkben is DCE-t használtunk a reakció oldószereként.
2.3. Katalizátor-mennyiség optimalizálása
27. ábra: A katalizátor-mennyiség optimalizásának körülményei
A C-H aktiváláshoz szükséges optimális palládium-katalizátor mennyiség
meghatározásához a 27. ábra látható körülményeket alkalmaztam. 5, 7,5 és 10 mol% Pd(OAc)2
katalizátort adva a reakcióelegyhez vizsgáltam a kapcsolási reakció időbeli változását 4 órán
keresztül.
A mért konverzióértékek (2. táblázat, illetve a 28. ábra) alapján látható, hogy a reakció
gyorsabban játszódik le abban az esetben, ha nagyobb mennyiségű katalizátort jelenlétében
25
végezzük az átalakítást. 10 mol% Pd(OAc)2 hozzáadásával 4 óra alatt 90%-os konverzió érhető
el.
2. táblázat: A különböző katalizátor-mennyiségekhez tartozó konverzióértékek az idő függvényében
Katalizátor
mennyisége
(mol%)
Konverzióértékek (%)
0,5 h 1 h 1,5 h 2 h 3 h 4 h
5 43,3 57,2 63,5 65,0 68,3 70,0
7,5 49,0 60,4 65,1 67,8 71,0 73,0
10 77,9 81,8 84,4 86,4 88,4 90,2
0 1 2 3 4
0
20
40
60
80
100
Konver
zió (
%)
Idő (óra)
5 mol%
7,5 mol%
10 mol%
28. ábra: A számított konverzióértékek az idő függvényében
26
2.4. Additív mennyiségének optimalizálása
Shi kutatócsoportja 2013-as publikációjában5 a szulfónium sókkal megvalósított C-H
aktiválásban réz(II)-acetátot alkalmazott a palládiumkatalizátor mellett a reakció
konverziójának növelésére. Ebből kiindulva mi is vizsgáltuk a reakcióelegyhez adott további
fémforrások hatását. Ezek közül az én feladatom a réz(II)-acetát vizsgálata volt.
Megvizsgáltam az additív szükségességét a 29. ábra látható reakciókörülmények közt.
29. ábra: Az Cu(OAc)2.H2O additív hatását vizsgáló példareakció
3. táblázat: Konverzióértékek additív nélkül és additív jelenlétében
Additív
mennyisége
(ekvivalens)
Konverzióértékek (%)
1 h 2 h 4 h 6 h 8 h 12 h
0 65,5 71,4 76,6 78,5 80,6 85,5
1,2 71,9 88,4 95,4 97,7 98,1 99,4
Jól láthatóan a réz(II)-acetát jelenléte a reakciósebesség 15 - 20 %-kal való növekedését
okozza, így a C-H aktiválási reakció felgyorsításához elengedhetetlen. A konverzióértékek
eltérnek a hőmérséklet-optimalizációnál tapasztalt értékektől. Ennek magyarázata lehet, hogy
ezeknél a reakcióknál még nem frissen desztillált DCE-t használtunk (mint a hőmérséklet-
optimalizációnál) és a reakciót az oldószer tisztasága nagyban befolyásolja a reakciósebességet.
Az optimalizáció szempontjából ez a körülmény valójában elhanyagolható, mivel ebben itt
mindkét reakcióhoz ugyanazt az oldószert használtuk, így a réz(II)-acetát hatása szemléletes
marad és a reakciósebesség-csökkenés mindkét esetben ugyanannyira érvényesül.
27
0 5 10 15 20 25
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100K
onver
zió (
%)
Idő (óra)
0 ekv.
1,2 ekv.
30. ábra: A számított konverzióértékek az idő függvényében
2.5. Hozzáadott trifluorecetsav mennyiségének optimalizálása
A trifluorecetsav fontos szerepet játszik a reakció mechanizmusában (9. ábra). Ennek
vizsgálatához négy, különböző mennyiségű trifluorecetsavat tartalmazó reakció lejátszódását
követtem. A négy reakcióba rendre 0,5, 1, 2 és 5 ekvivalens mennyiségű trifluorecetsavat
mértem be.
31. ábra: A trifluorecetsav mennyiségének optimalizálásánál alkalmazott körülmények
28
A konverzióértékeket a 4. táblázatban tüntettem föl. Jól látható, hogy alacsony
trifluorecetsav koncentrációknál melléktermékek (melyek szerkezetét nem vizsgáltuk)
keletkeznek. 5 ekvivalens trifluorecetsav jelenlétében, bár a termék-konverzió nem olyan
magas, mint 2 ekvivalens alkalmazása esetén, melléktermék nem mutatható ki a
reakcióelegyből. Ily módon könnyebb a termék izolálása is.
4. táblázat: Konverzióértékek a trifluorecetsav-mennyiség függvényében
Trifluorecetsav
mennyisége
(ekvivalens)
Konverzióértékek (%)
Termék Melléktermék
0,5 62,7 4,4
1 61,9 4,1
2 87,4 2,7
5 74,3 0
3. Megvalósított C-H kapcsolási reakciók
Tudományos diákköri kutatómunkám során az optimális reakciókörülmények megtalálása
után különböző szubsztrátumok aktivitását vizsgáltam az S-alkil-dibenzotiofénium sókkal
megvalósított C-H aktiválási reakciókban (32. ábra).
29
32. ábra: Az elvégzett C-H aktiválási reakciók termékei és izolált termelései az optimális
reakciókörülmények között
A kutatómunka ezen szakaszában megkíséreltem minél változatosabb szubsztrátumokat
választani a C-H aktiválási reakciókhoz. A reakciókat minden esetben a 10 mol% palládium
katalizátor bemérésével kezdtem, majd utána a kiindulási anyagot és a réz(II)-acetátot mértem
a reakcióedénybe. A frissen desztillált DCE oldószer és TFA hozzáadása után adtam az
elegyhez a kimért dibenzotiofénium-sót, és az így elkészült reakcióelegyet 50°C-on kevertettem
egy éjszakán át.
A reakcióelegyhez celitet adtam, majd lepároltam róla az oldószert és a további tisztítást
oszlopkromatográfiásan végeztem (általában gradiens elúcióval). Az így kapott
nyerstermékeket egy ammóniás extrakcióval tisztítottam meg a még bennük maradt réz-
ionoktól, majd az oldószer lepárlása után vákuumszekrényben szárítottam.
Első C-H kapcsolási reakciónak a 3-fluor-acetanilid orto-metilezését valósítottam meg. A
reakcióelegyet oszlopkromatográfia segítségével (hexán, etil-acetát 2:1) tisztítottam és gyenge,
18 %-os hozammal sikerült izolálnom.
30
Az acetanilid-származékok orto-alkilezési reakcióját az optimált reakciókörülmények között
kutatócsoportunkban más vizsgálta, azonban a kidolgozott körülmények alkalmasnak
bizonyultak a reakció hatékony kivitelezéséhez. A teljesség kedvéért az új módszer segítségével
előállított anyagokat az alábbi ábrán foglaltam össze.
33. ábra: A kidolgozott módszerrel, kutatócsoportunkban megvalósított orto-alkilezési reakciók
A saját tudományos kutatómunkámat az aromás urea származékok, eddig nem megoldott
orto-alkilezésének vizsgálatával folytattam. Elsőként egy morfolin gyűrűt tartalmazó aromás
urea-származék palládiumkatalizált orto-alkilezését vizsgáltam, az acetanilidek
funkcionalizálására kidolgozott katalitikus körülmények között (Hiba! A hivatkozási forrás
nem található.). Az eljárás segítségével sikerült hatékonyan megvalósítani az orto-alkilezést
31
és oszlopkromatográfiás tisztítást követően (hexán, etil-acetát 2:1 arányú eluenselegy) 77%-os
hozammal sikerült izolálnom a metilezett terméket.
A C-H kapcsolási reakciót ezután további aromás urea származékon vizsgáltam. Először
naftil-származékokat metileztem az általam kidolgozott reakciókörülmények között. A 1,1-
dimetil-3-(naft-2-il)urea orto-metilezése hozama 54 %, amíg a 1,1-dimetil-3-(naft-1-il)urea
látható reakcióé 62%. Ez a különbség nem mondható jelentősnek.
A C-H aktiválási reakciókat nem csak a metil-dibenzotiofénium sókkal valósítottam meg. A
1,1-dimetil-3-(2-tolil)urea etilezését és fenil-etilezését is elvégeztem, a reakciók hozamai
rendre 79,5 és 60 %.
A termékek kromatográfiás tisztításánál jobb elválásra számítottam a metil-csoport
beépítéséhez képest, ellenben meglepő módon a kiindulási anyag hasonlóan a metilezési
reakcióknál tapasztalthoz, a termékhez közel fut. Láthatóan a már meglévő funkciós csoport
nagymértékben befolyásolja a molekula tulajdonságait.
A vizsgált C-H aktiválási reakciókat összefoglalva elmondhatjuk, hogy közepes és jó
termelésekkel sikerült izolálni a különböző alkilezett urea-származékokat.
A halogénnel funkcionalizált acetanilid-származék sajnálatos módon nem hozta a várt
hozamot, ez betudható a fluor dezaktiváló hatásának, de lehet akár sokkal gyakorlatiasabb
probléma a háttérben, mint például a reakciónál alkalmazott oldószer szennyezettsége, mely
nagyban befolyásolja a reakciók végkimenetelét.
32
V. Összefoglalás
Tudományos diákköri munkám során S-alkil-dibenzotiofénium sókat állítottam elő, majd a
C-H aktiválási reakciókban való alkalmazásuk lehetőségeit vizsgáltam pár példán keresztül.
Ehhez elengedhetetlen volt C-H aktiválási reakció körülményeinek optimalizálása, melyet egy
adott példareakción keresztül vizsgáltam. Végül néhány példán keresztül vizsgáltam
alkalmazhatóságukat a palládiumkatalizált C-H aktiválási reakciókban.
A kutatómunka során kiderült, hogy az általam előállított S-alkil-dibenzotiofénium-triflát
sók előállíthatóak és a megfelelő körülményeket és reagenseket biztosítva sikeresen
alkalmazhatóak acetanilid- és urea-származékok orto-alkilezésére.
A jövőben a C-H aktiválások további vizsgálata a cél, melyet több fajta és nagyobb számú
szubsztrát alkalmazásával tervezek megvalósítani. Ezen kívül a még előállított etil-, propil- és
etil-fenil-dibenzotiofénium-són szélesebb körű alkalmazásának vizsgálata is fontos szempont
lehet.
.
33
VI. Kísérleti rész
1. Szulfónium-sók
1.1. S-etil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát
Egy 4 ml-es reakcióedénybe bemértem 184 mg (1 mmol; 1 ekv.) dibenzotiofént, majd 194 mg
(1 mmol; 1 ekv.) AgBF4-et mértem hozzá. 1,43 ml DCE-t mértem ki az üvegcsébe. Kevertetés
és inert atmoszféra (Ar) biztosítása után 562 μl etil-jodidot (7 mmol; 7 ekv.) adtam a
reakcióelegyhez cseppenként. Az alkil-jodid hatására azonnal sárga színű AgI csapadék
keletkezett, majd 12 órán keresztül szobahőmérsékleten kevertettem.
A reakcióból VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-acetát 1:1), de számottevő termék nem
keletkezett.
1.2. S-izopropil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát
Egy 4 ml-es reakcióedénybe bemértem 184 mg (1 mmol; 1 ekv.) dibenzotiofént, majd 194 mg
(1 mmol; 1 ekv.) AgBF4-et mértem hozzá. 1,43 ml DCE-t mértem ki az üvegcsébe. Kevertetés
és inert atmoszféra (Ar) biztosítása után 694 μl izopropil-jodidot (7 mmol; 7 ekv.) adtam a
reakcióelegyhez cseppenként. Az alkil-jodid hatására azonnal sárga színű AgI csapadék
keletkezett, majd 12 órán keresztül szobahőmérsékleten kevertettem.
A reakcióból VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-acetát 1:1), de számottevő termék nem
keletkezett.
1.3. S-trifluoretil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát
34
Egy 7 ml-es reakcióedénybe bemértem 368 mg (2 mmol; 1 ekv.) dibenzotiofént, majd 389 mg
(2 mmol; 1 ekv.) AgBF4-et mértem hozzá. 2,86 ml DCE-t mértem ki az üvegcsébe. Kevertetés
és inert atmoszféra (Ar) biztosítása után 1,38 ml trifluoretil-jodidot (14 mmol; 7 ekv.) adtam a
reakcióelegyhez cseppenként. Az alkil-jodid nem keletkezett sárga színű csapadék, ennek
ellenére egy éjszakán át szobahőmérsékleten kevertettem.
A reakcióból VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-acetát 1:1), de az észlelt leragadó folt nem a
termékhez tartozott.
1.4. S-benzil-dibenzotiofénium-tetrafluoroborát
Egy 4 ml-es reakcióedénybe bemértem 239 mg (1,3 mmol; 1 ekv.) dibenzotiofént, majd
252 mg (1,3 mmol; 1 ekv.) AgBF4-et mértem hozzá. 2,0 ml DCE-t mértem ki az üvegcsébe,
majd kevertetés és inert atmoszféra (Ar) biztosítása után 357 μl benzil-bromidot (3 mmol;
3 ekv.) adtam a reakcióelegyhez cseppenként. Az alkil-bromid hatására azonnal lilás színű lett
az oldat, majd sárga színű AgBr csapadék keletkezett és heves gázfejlődést tapasztaltam. A
szeptummal lezárt üvegcsét lelevegőztettem, hogy a nyomás ne vesse szét a reakcióedényt,
majd 12 órán keresztül szobahőmérsékleten kevertettem.
A reakcióból VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-acetát 5:1), de nem észleltem a termék
keletkezését.
1.5. S-etil-dibenzotiofénium-triflát
Előállítás alkoholból:
368 mg dibenzotiofént (2 mmol; 1 ekv.) és 991 μl (17 mmol; 8,5 ekv.) etanolt egy 4 ml-es
üvegcsébe mértem, majd 0 °C-on lassan hozzáadtam a 350 μl (4 mmol; 2 ekv.) trifluormetán-
35
szulfonsavat. 3 nap múlva VRK-t csináltam a reakcióelegyről (eluens: hexán, etil-acetát 1:1),
de nem keletkezett a kívánt termék.
Előállítás etil-formiátból:
A terméket többször is előállítottam, de se a bemérésnél alkalmazott arányok, se a feldolgozás
menete nem változott.
368 mg (2 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 324 μl (4 mmol; 2 ekv.) etil-formiátot mértem be
egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 1,06 ml (12 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat jéggel
hűtött, kevertetett elegyhez adtam, majd hagytam a reakcióelegyet szobahőmérsékletre
melegedni. 12 órán át kevertettem. A reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-
acetát 1:1) és azon a sókra jellemző leragadó foltot jelent, mely erősebb eluenssel (metanol,
DCM 1:10) felbontható.
Feldolgozás:
A reakcióelegyet 50 ml vízre öntöttem, majd 3-szor 50 ml DCM-mel extraháltam. A MgSO4-
os szárítás után a szárítószert DCM-mel mostam, majd kb. 6 ml-re pároltam be a szerves fázist.
Ezután a DCM-es oldatot hűtött éterre öntöttem, mely hatására kivált a fehér só. Üvegszűrőn
szűrtem, majd vákuumszekrényben szárítottam.
A termék fehér, kristályos, porszerű anyag. Olvadás pontja: 104 °C.
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 8.43 – 8.29 (m, 1H), 8.08 – 7.95 (m, 1H), 7.57 – 7.44 (m,
4H), 4.32 (q, J = 7.0 Hz, 2H), 1.30 (t, J = 7.0 Hz, 3H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 138.50, 134.99, 127.04, 124.69, 122.98, 121.98, 72.66, 15.24.
19F NMR (235 MHz, DMSO-d6) δ -78.19 .
Termelések: 502 mg, 69,5 %; 6,398 g, 88,5 %
36
1.6. S-trifluoretil-dibenzotiofénium-triflát
Előállítás alkoholból
184 mg (1 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 151 μl (2 mmol; 2 ekv.) trifluoretanolt mértem be
egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 500 μl (12 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat jéggel
hűtött, kevertetett elegyhez csepegtettem, mely hatására a reakcióelegy zöld színű lett. Az
üvegcsét 50 °C-on kevertettem 24 órán át kevertettem. A reakcióelegy szürke színű lett. A
reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-acetát 1:1), de nem észleltem termék
keletkezését.
Előállítás észterből
184 mg (1 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 931 μl (2 mmol; 2 ekv.) trifluoretil-formiátot
mértem be egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 503 ml (6 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat
jéggel hűtött, kevertetett elegyhez adtam, majd hagytam a reakcióelegyet szobahőmérsékletre
melegedni. 12 órán át kevertettem. A reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-
acetát 1:1) és azon a sókra jellemző leragadó foltot nem jelent meg, több napos kevertetés után
sem.
1.7. S-metil-dibenzotiofénium-triflát
A terméket többször is előállítottam, de se a bemérésnél alkalmazott arányok, se a feldolgozás
menete nem változott.
368 mg (2 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 306 μl (4 mmol; 2 ekv.) metil-formiátot mértem be
egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 1,06 ml (12 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat jéggel
hűtött, kevertetett elegyhez adtam, majd hagytam a reakcióelegyet szobahőmérsékletre
melegedni. 24 órán át kevertettem. A reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-
acetát 1:1) és azon a sókra jellemző leragadó foltot jelent, mely erősebb eluenssel (metanol,
DCM 1:10) felbontható.
37
Feldolgozás:
A reakcióelegyet 40 ml vízre öntöttem, majd 3-szor 30 ml DCM-mel extraháltam. A MgSO4-
os szárítás után a szárítószert DCM-mel mostam, majd kb. 6 ml-re pároltam be a szerves fázist.
Ezután a DCM-es oldatot hűtött éterre öntöttem, mely hatására kivált a fehér só. Üvegszűrőn
szűrtem, majd vákuumszekrényben szárítottam.
A termék fehér, kristályos, porszerű anyag. Olvadás pontja: 132 °C.
1H NMR (250 MHz, CDCl3): δ 8.50 (d, 2H, J = 8.00 Hz), 8.10 (d, 2H, J = 7.69 Hz), 7.85 (td,
2H, J1 = 7.64 Hz, J2 = 1.12 Hz), 7.72 (td, 2H, J1 = 7.77 Hz, J2 = 1.26 Hz), 3.56 (s, 3H);
13C NMR (62.5 MHz, DMSO-d6): δ 138.5, 135.0, 127.0, 124.7, 123.0, 122.0, 62.1
Termelés: 396 mg, 57 %; 1,382 g, 66,2 %
1.8. S-propil-dibenzotiofénium-triflát
368 mg (2 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 452 μl (4 mmol; 2 ekv.) propil-formiátot mértem be
egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 1,06 ml (12 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat jéggel
hűtött, kevertetett elegyhez adtam, majd hagytam a reakcióelegyet szobahőmérsékletre
melegedni. 24 órán át kevertettem. A reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-
acetát 1:1) és azon a sókra jellemző leragadó foltot jelent, mely erősebb eluenssel (metanol,
DCM 1:10) felbontható.
Feldolgozás:
A reakcióelegyet 50 ml vízre öntöttem, majd 3-szor 40 ml DCM-mel extraháltam. A MgSO4-
os szárítás után a szárítószert DCM-mel mostam, majd kb. 6 ml-re pároltam be a szerves fázist.
Ezután a DCM-es oldatot hűtött éterre öntöttem, mely hatására kivált a fehér só. Üvegszűrőn
szűrtem, majd vákuumszekrényben szárítottam.
A termék fehér, kristályos, porszerű anyag. Olvadáspontja: 97 °C
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 8.46 – 8.16 (m, 3H), 8.01 (dt, J = 5.5, 3.1 Hz, 3H), 7.57 –
7.33 (m, 6H), 4.21 (t, J = 6.5 Hz, 3H), 1.65 (h, J = 7.1 Hz, 3H), 0.87 (t, J = 7.3 Hz, 4H).
38
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 138.85, 135.34, 127.38, 125.02, 123.32, 122.32, 77.89, 22.87,
9.89.
19F NMR (235 MHz, DMSO-d6) δ -78.20 .
Termelés: 225 mg, 29,9 %
1.1. S-izopropil-dibenzotiofénium-triflát
368 mg (2 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 462 μl (4 mmol; 2 ekv.) izopropil-formiátot mértem
egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 1,06 ml (12 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat jéggel
hűtött, kevertetett elegyhez adtam, majd hagytam a reakcióelegyet szobahőmérsékletre
melegedni. 24 órán át kevertettem. A reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens: hexán, etil-
acetát 1:1) és azon a sókra jellemző leragadó foltot jelent, mely erősebb eluenssel (metanol,
DCM 1:10) felbontható.
Feldolgozás:
A reakcióelegyet 50 ml vízre öntöttem, majd 3-szor 40 ml DCM-mel extraháltam. A MgSO4-
os szárítás után a szárítószert DCM-mel mostam, majd kb. 6 ml-re pároltam be a szerves fázist.
Ezután a DCM-es oldatot hűtött éterre öntöttem, mely hatására nem vált kezdett el
kikristályosodni a termék. Valószínűleg a feldolgozás során elbomlott a termék.
1.2.S-feniletil-dibenzotiofénium-triflát
368 mg (2 mmol, 1 ekv.) dibenzotiofént és 452 μl (4 mmol; 2 ekv.) feniletil-formiátot mértem
be egy 4 ml-es reakcióedénybe. Az 1,06 ml (12 mmol; 6 ekv.) trifluormetán-szulfonsavat
jéggel hűtött, kevertetett elegyhez adtam, majd hagytam a reakcióelegyet szobahőmérsékletre
39
melegedni. 12 órán át kevertettem, másnapra az oldat barna színű lett és barna csapadék is vált
ki az oldatból, amely feltételezhetően a termék. A reakcióelegyből VRK-t csináltam (eluens:
hexán, etil-acetát 1:1) és azon a sókra jellemző leragadó foltot jelent, mely erősebb eluenssel
(metanol, DCM 1:10) felbontható.
Feldolgozás:
A reakcióelegyet 50 ml vízre öntöttem, majd 3-szor 40 ml DCM-mel extraháltam. A MgSO4-
os szárítás után a szárítószert DCM-mel mostam, majd kb. 6 ml-re pároltam be a szerves fázist.
Ezután a DCM-es oldatot hűtött éterre öntöttem, mely hatására kivált a fehér só. Üvegszűrőn
szűrtem, majd vákuumszekrényben szárítottam.
A termék fehér, kristályos, porszerű anyag.
1H NMR (250 MHz, Chloroform-d) δ 8.16 (dd, J = 44.1, 7.7 Hz, 1H), 7.82 (t, J = 7.4 Hz, 1H),
7.65 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.05 (d, J = 26.0 Hz, 1H), 4.45 – 4.00 (m, 1H), 2.81 – 2.73 (m, 1H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 138.51, 136.43, 134.99, 128.96, 128.51, 127.04, 126.79, 124.69,
122.98, 121.98, 76.38, 35.22.
19F NMR (235 MHz, DMSO-d6) δ -77.72 .
Termelés: 270 mg, 68 %
2. Reakció-optimalizálási mérések
2.1. Hőmérséklet optimalizálása
3 reakciót végeztem el, 3 különböző hőmérsékleten. A reakcióelegyeket oly módon készítettem
el, hogy 4 ml-es üvegcsékbe mértem 0,8 mg (0,0375 mmol; 0,075 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
7,5 mg (0,05 mmol; 1 ekv.) acetanilidet, és 12 mg (0,06 mmol; 1,2 ekv.) Cu(OAc)2.H2O-ot.
Ezután 500 μl DCE-t, majd 19 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a reakcióelegyhez. Bemértem
40
az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (20,9 mg; 0,06 mmol; 1,2 ekv.), majd 30, 50 és 70 °C-on
kevertettem.
Az elegyekből 1, 2, 4, 6 és 8 óránként mintát vettem, majd GC-FID segítségével határoztam
meg a különböző minták konverzióját.
2.2. Oldószer kiválasztása
Toluol oldószerben
7 ml-es üvegcsékbe mértem 11 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor, 75 mg (1 mmol;
1 ekv.) acetanilidet, és 119 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.) Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 5 ml toluolt,
majd 190 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a reakcióelegyhez. Bemértem az S-metil-
dibenzotiofénium-triflátot (209 mg; 1,2 mmol; 1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 20 órán
keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet oszlopkromatográfiásan tisztítottam (eluens: hexán, etil-acetát 2:1), majd a
kapott termékről lepároltam az oldószert és végül vákuumszekrényben szárítottam.
1H NMR (250 MHz, Chloroform-d) δ 7.39 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.18 (s, 0H), 6.96 (d, J = 7.7
Hz, 1H), 6.80 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 2.20 (s, 3H), 2.08 (d, J = 6.2 Hz, 6H).
13C NMR (63 MHz, CDCl3) δ 136.66, 135.77, 130.63, 127.28, 126.64, 124.90, 21.43, 17.75.
Izolált termelés: 75 mg; 92 %
41
DCE oldószerben
7 ml-es üvegcsékbe mértem 11 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor, 75 mg (1 mmol;
1 ekv.) acetanilidet, és 119 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.) Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 5 ml DCE-t,
majd 190 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a reakcióelegyhez. Bemértem az S-metil-
dibenzotiofénium-triflátot (209 mg; 1,2 mmol; 1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 20 órán
keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet oszlopkromatográfiásan tisztítottam (eluens: hexán, etil-acetát 2:1), majd a
kapott termékről lepároltam az oldószert és végül vákuumszekrényben szárítottam.
1H NMR (250 MHz, Chloroform-d) δ 7.39 (s, 1H), 7.12 – 6.64 (m, 1H), 2.15 (d, J = 26.6 Hz,
5H).
13C NMR (63 MHz, CDCl3) δ 136.66, 135.70, 130.65, 127.35, 126.68, 124.98, 21.47, 17.88.
Izolált termelés: 79 mg, 97 %
2.3. Katalizátor mennyiségének optimalizálása
3 reakciót végeztem el, 3 különböző katalizátor koncentrációval. A reakcióelegyeket oly módon
készítettem el, hogy 4 ml-es üvegcsékbe mértem 0,6 mg (0,0025 mmol; 0,05 ekv.), 0,8 mg
42
(0,0375 mmol; 0,075 ekv.) és 1,1 mg (0,005 mmol, 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor. Ezután
7,5 mg (0,05 mmol; 1 ekv.) acetanilidet adtam hozzá, majd 500 μl DCE-t és 19 μl (5 ekv.)
trifluorecetsavat mértem ki. Végül az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (20,9 mg; 0,06 mmol;
1,2 ekv.) mértem be és 50 °C-on kevertettem fűtött alumíniumblokkban.
Az elegyekből fél, egy, másfél, kettő és négy óránként mintát vettem, majd GC-FID
segítségével határoztam meg a különböző minták konverzióját.
2.4. Additív optimalizálása
Két reakciót követtem 8 órán keresztül. Csak az egyik elegybe raktam 1,2 ekv. Cu(OAc)2.H2O-
ot.
A reakcióelegyeket oly módon készítettem el, hogy 4 ml-es üvegcsékbe mértem 0,8 mg
(0,0375 mmol; 0,075 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátort, majd 7,5 mg (0,05 mmol; 1 ekv.)
acetanilidet, és az egyikbe 12 mg (0,06 mmol; 1,2 ekv.) Cu(OAc)2.H2O-ot. 500 μl DCE-t és
19 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat raktam az üvegcsébe, végül az S-metil-dibenzotiofénium-
triflátot (20,9 mg; 0,06 mmol; 1,2 ekv.) mértem be és 50 °C-on kevertettem fűtött
alumíniumblokkban.
A reakcióelegyekből 1, 2, 4, 6 és 8 óránként vettem mintát, majd GC-FID segítségével
határoztam meg a minták konverzióját.
2.5. Trifluorecetsav optimalizálása
43
A reakcióelegyeket oly módon készítettem el, hogy 4 ml-es üvegcsékbe mértem 0,8 mg
(0,0375 mmol; 0,075 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátort, majd 7,5 mg (0,05 mmol; 1 ekv.)
acetanilidet. 500 μl DCE-t és rendre 1,9 (0,5 ekv.), 3,8 (1 ekv.), 7,6 (2 ekv.) és 19 μl (5 ekv.)
trifluorecetsavat adtam az elegyekhez. Végül az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (20,9 mg;
0,06 mmol; 1,2 ekv.) mértem be és 50 °C-on kevertettem fűtött alumíniumblokkban.
A reakciók konverzióját GC-FID segítségével mértem 20 órával a reakció elindítása után.
3. Izolált C-H aktiválási termékek
3.1. N-(5-fluor-2-metilfenil)acetamid
Egy 20 ml-es reakcióedénybe bemértem 22 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
153 mg (1 mmol; 1 ekv.) N-(3-fluorfenil)-acetamidot, és 240 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.)
Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 10 ml DCE-t, majd 385 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a
reakcióelegyhez. Bemértem az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (418 mg; 1,2 mmol;
1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 12 órán keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet celitre rotáltam, majd oszlopkromatográfiásan tisztítottam. Eluens: hexán,
etil-acetát 2:1. Az így kapott, terméket tartalmazó etil-acetátos oldatot ammóniás oldattal
extraháltam, majd MgSO4-tal szárítottam és lepároltam róla az oldószert. Végül a kapott fehér,
porszerű anyagot vákuumszekrényben szárítottam. Rf (hexán, EtOAc 1:2): 0,51. Op.: 111-
115°C
MS (EI, 70 eV) m/z (relatív intenzitás %): 164 (22 [M+]), 125 (100), 124 (81), 107 (10), 77
(11)
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 9.28 (s, 0H), 7.59 (d, J = 11.9 Hz, 0H), 7.42 (dd, J = 11.2,
2.5 Hz, 0H), 7.26 – 7.15 (m, 0H), 6.87 (td, J = 8.3, 2.6 Hz, 1H), 2.18 (s, 1H), 2.08 (s, 1H).
44
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 168.49, 161.96, 158.15, 137.69, 131.15, 130.15, 126.08, 114.59,
111.05, 110.75, 105.90, 23.45, 17.11.
Izolált termelés: 30 mg, 18 %
3.2. N-(2,5-dimetilfenil)morfolin-4-karboxamid
Egy 20 ml-es reakcióedénybe bemértem 22 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
220 mg (1 mmol; 1 ekv.) N-(meta-tolil)-morfolin-4-karboxamidot, és 240 mg (1,2 mmol;
1,2 ekv.) Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 10 ml DCE-t, majd 385 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam
a reakcióelegyhez. Bemértem az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (418 mg; 1,2 mmol;
1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 12 órán keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet celitre rotáltam, majd oszlopkromatográfiásan tisztítottam. Eluens: hexán,
etil-acetát 2:1. Az így kapott, terméket tartalmazó etil-acetátos oldatot ammóniás oldattal
extraháltam, majd MgSO4-tal szárítottam és lepároltam róla az oldószert. Végül a kapott sárgás-
fehér, porszerű anyagot vákuumszekrényben szárítottam. Rf (hexán, EtOAc 1:2): 0,29. Op.:
180-181°C
MS (EI, 70 eV) m/z (relatív intenzitás %): 235 (42 [M+]), 147 (100), 125 (41), 106 (40), 77
(40)
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 7.98 (s, 1H), 7.13 – 6.94 (m, 2H), 6.85 (dd, J = 7.7, 1.8 Hz,
1H), 3.59 (t, J = 4.7 Hz, 4H), 3.37 (dd, J = 10.9, 6.2 Hz, 5H), 2.22 (s, 3H), 2.10 (s, 3H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 156.13, 137.87, 135.01, 130.22, 130.18, 126.95, 125.63, 66.36,
44.62, 20.87, 17.82.
Izolált termelés: 181 mg, 77 %
45
3.3. 1,1-dimetil-3-(3-metilnaft-2-il)urea
Egy 20 ml-es reakcióedénybe bemértem 22 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
214 mg (1 mmol; 1 ekv.) 1,1-dimetil-3-(naftil-2-il)ureát, és 240 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.)
Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 10 ml DCE-t, majd 385 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a
reakcióelegyhez. Bemértem az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (418 mg; 1,2 mmol;
1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 12 órán keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet celitre rotáltam, majd oszlopkromatográfiásan tisztítottam. Eluens: hexán,
etil-acetát 1:1. Az így kapott, terméket tartalmazó etil-acetátos oldatot ammóniás oldattal
extraháltam, majd MgSO4-tal szárítottam és lepároltam róla az oldószert. Végül a kapott fehér,
porszerű anyagot szárítottam. Rf (hexán, EtOAc 1:2): 0,32. Op.: 112-115°C
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 8.00 – 7.61 (m, 1H), 7.40 (s, 0H), 2.97 (s, 1H), 2.37 (s, 1H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 156.40, 137.04, 132.59, 132.00, 130.59, 127.77, 126.80, 126.59,
125.12, 124.75, 121.89, 36.20, 18.22.
Izolált termelés: 141 mg, 62 %
3.4. 1,1-dimetil-3-(2-metilnaft-1-il)urea
Egy 20 ml-es reakcióedénybe bemértem 22 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
214 mg (1 mmol; 1 ekv.) 1,1-dimetil-3-(naftil-2-il)ureát, és 240 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.)
Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 10 ml DCE-t, majd 385 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a
reakcióelegyhez. Bemértem az S-metil-dibenzotiofénium-triflátot (418 mg; 1,2 mmol;
1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 12 órán keresztül.
46
Tisztítás:
A reakcióelegyet celitre rotáltam, majd oszlopkromatográfiásan tisztítottam. Eluens: hexán,
etil-acetát 3:2. Az így kapott, terméket tartalmazó etil-acetátos oldatot ammóniás oldattal
extraháltam, majd MgSO4-tal szárítottam és lepároltam róla az oldószert. Végül a kapott sárgás-
fehér, porszerű anyagot vákuumszekrényben szárítottam. Rf (hexán, EtOAc 1:2): 0,27. Op.:
130-133°C
MS (EI, 70 eV) m/z (relatív intenzitás %): 226 (7 [M+]), 183 (99), 153 (100), 127 (67), 76 (46).
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 8.12 (s, 1H), 7.95 – 7.68 (m, 4H), 7.71 (s, 1H), 7.60 – 7.05
(m, 4H), 3.00 (s, 6H), 2.49 (s, 1H), 2.32 (s, 3H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 157.11, 133.51, 132.69, 132.10, 128.99, 127.93, 125.15, 123.78,
36.67, 18.60.
Izolált termelés: 119 mg, 54 %
3.5. 3-(2-etil-5-metilfenil)-1,1-dimetilurea
Egy 20 ml-es reakcióedénybe bemértem 22 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
214 mg (1 mmol; 1 ekv.) 1,1-dimetil-3-(m-tolil)ureát, és 240 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.)
Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 10 ml DCE-t, majd 385 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a
reakcióelegyhez. Bemértem az S-etil-dibenzotiofénium-triflátot (434 mg; 1,2 mmol; 1,2 ekv.),
majd 50 °C-on kevertettem 12 órán keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet celitre rotáltam, majd oszlopkromatográfiásan tisztítottam. Eluens: hexán,
etil-acetát 3:2. Az így kapott, terméket tartalmazó etil-acetátos oldatot ammóniás oldattal
extraháltam, majd MgSO4-tal szárítottam és lepároltam róla az oldószert. Végül a kapott fehér,
porszerű anyagot vákuumszekrényben szárítottam. Rf (hexán, EtOAc 1:2): 0,37. Op.: 82-83°C
MS (EI, 70 eV) m/z (relatív intenzitás %): 206 (7 [M+]), 161 (16), 134 (27), 72 (100).
47
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 7.66 (s, 0H), 7.19 – 6.96 (m, 1H), 6.96 – 6.82 (m, 0H), 2.90
(s, 2H), 2.61 – 2.40 (m, 1H), 2.23 (s, 1H), 1.08 (t, J = 7.5 Hz, 1H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 156.61, 137.26, 135.84, 134.50, 127.78, 127.37, 125.50, 36.16,
23.37, 20.49, 13.98.
Izolált termelés: 153 mg, 79,5 %
3.6. 1,1-dimetil-3-(5-metil-2-fenetilfenil)urea
Egy 20 ml-es reakcióedénybe bemértem 22 mg (0,1 mmol; 0,1 ekv.) Pd(OAc)2 katalizátor,
214 mg (1 mmol; 1 ekv.) 1,1-dimetil-3-(m-tolil)ureát, és 240 mg (1,2 mmol; 1,2 ekv.)
Cu(OAc)2.H2O-ot. Ezután 10 ml DCE-t, majd 385 μl (5 ekv.) trifluorecetsavat adtam a
reakcióelegyhez. Bemértem az S-feniletil-dibenzotiofénium-triflátot (528 mg; 1,2 mmol;
1,2 ekv.), majd 50 °C-on kevertettem 12 órán keresztül.
Tisztítás:
A reakcióelegyet celitre rotáltam, majd oszlopkromatográfiásan tisztítottam. Eluens: hexán,
etil-acetát 2:1. Az így kapott, terméket tartalmazó etil-acetátos oldatot ammóniás oldattal
extraháltam, majd MgSO4-tal szárítottam és lepároltam róla az oldószert. Végül a fehér,
porszerű anyagot vákuumszekrényben szárítottam. Rf (hexán, EtOAc 1:2): 0,44. Op.: 147-
148°C
1H NMR (250 MHz, DMSO-d6) δ 7.75 (s, 1H), 7.34 – 7.20 (m, 2H), 7.18 (dd, J = 7.3, 1.4 Hz,
3H), 7.09 (s, 0H), 7.06 (s, 1H), 7.01 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.88 (dd, J = 7.7, 1.9 Hz, 1H), 2.84 (d,
J = 37.2 Hz, 10H), 2.24 (s, 3H).
13C NMR (63 MHz, DMSO) δ 157.04, 142.44, 137.80, 135.25, 134.42, 129.22, 128.61, 128.57,
128.15, 126.06, 125.92, 36.57, 35.95, 33.45, 20.89.
Izolált termelés: 169 mg, 60 %
48
VII. Köszönetnyilvánítás
Ezúton szeretném megköszönni a Novák-csoport minden tagjának a kutatómunka és a dolgozat
írása alatt nyújtott segítségét és támogatását.
Különösen Novák Zoltánnak és Simkó Dánielnek szeretném megköszönni áldozatos
munkájukat, aki kutatómunkám alatt tanácsaikkal, segítségükkel járultak hozzá a dolgozat
létrejöttéhez és szakmai fejlődésemhez.
49
VIII. Felhasznált Irodalom
1 NobelPrize.org
2 Z. Li, C-J. Li, J. Am. Chem. Soc. 2006; 128, 56.
3 Bedford, R. B.; Webster, R. L.; Mitchell, C. J. Org. Biomol. Chem. 2009; 7, 4853.
4 Bedford, R. B.; Mitchell, C. J.; Webster, R. L. Chem. Commun. 2010; 46, 3095.
5 Zhang, L-S.; Chen, K.; Chen, G.; Li, B-J.; Luo, S.; Guo, Q-Y.; Wei, J-B.; Shi, Z-J. Org. Lett.
2013; 15, 10.
6 Tremont, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1984; 106, 5759.
7 Lu; Tetrahedron, 2007; 63, 5148.
8 Yang, F.; Song, F.; Li, W.; Lan, J.; You, J. RSC Adv. 2013; 3, 9649.
9 Li, C.; Zhou, W.; Wang, L. Chem. Eur. J. 2011; 17, 10208.
10 Shi, Z.; Li, B.; Wan, X.; Cheng, J.; Fang, Z.; Cao, B.; Qin, C.; Wang, Y. Angew. Chem. Int.
Ed. 2007, 46, 5554.
11 Tóth, B. L.; Kovács, Sz.; Sályi, G.; Novák, Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2016; 55, 1988.
12 Oae, S. Organic Chemistry of Sulfur, 1977. (Springer US)
13 Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Organic Sulfur Compounds,ed. K. H. Büchel,
J. Falbe, H. Hagemann, M. Hanack, D. Klamann, R. Kreher, H. Kropf, M. Regitz, E.
Schaumann, 1985. (Thieme)
14 Liu, B.; Shine, H. J. J. Phys. Org. Chem. 2001; 14, 81–89.