Cross-Conjugated Oligo(enynes)

Abstract

Synthetic efforts toward cross-conjugated enyne oligomers are detailed in this account. This includes the realization of iso-polydiacetylenes (iso-PDAs) and iso-polytriacetylenes (iso-PTAs), the cross-conjugated constitutional isomers of polydiacetyl­enes and polytriacetylenes, respectively. These compounds can be readily accessed via palladium-catalyzed cross-coupling reactions between vinyl triflates and terminal alkynes, or oxidative acetylenic coupling of terminal alkynes using Hay methodology. Electronic communication along the π-framework of these oligomers is described as a function of both oligomer length and terminal substitution.

• 1 Introduction

• 2 iso-Polydiacetylenes

• 3 iso-Polytriacetylenes and Beyond

• 4 Donor-Acceptor Derivatives of Cross-Conjugated Enynes

• 5 Conclusions and Perspectives

Key words

cross conjugation - enynes - conjugated oligomers - structure-function studies - alkynes

References

• 1a Modern Acetylene Chemistry   Stang PJ. Diederich F. VCH; Weinheim: 1995. 
• 1b Carbon Rich Compounds II   Vol. 201:  de Meijere A. Springer; Berlin: 1999. 
• 2a Martin RE. Diederich F. Angew. Chem. Int. Ed.  1999,  38:  1350 
• 2b Electronic Materials - The Oligomer Approach   Müllen K. Wegner G. Wiley-VCH; Weinheim: 1998. 
• 3 Shirakawa H. Masuda T. Takeda K. In The Chemistry of Triple-bonded Functional Groups   Patai S. John Wiley and Sons; New York: 1994.  p.945-1016  
• 4a Polydiacetylenes   Bloor D. Chance RR. Martinus Nijhoff; Dordrecht: 1985. 
• 4b Giesa R. Klapper M. Schulz RC. Makromol. Chem., Macromol. Symp.  1991,  44:  1 
• 4c Giesa R. Schulz RC. Polym. Int.  1994,  33:  43 
• 4d Wudl F. Bitler SP. J. Am. Chem. Soc.  1986,  108:  4685 
• 4e Kosinski C. Hirsch A. Heinemann FW. Hampel F. Eur. J. Org. Chem.  2001,  3879 
• 5 Diederich F. Chem. Commun.  2001,  219 
• Inter alia:
• 6a Martin RE. Gubler U. Cornil J. Balakina M. Boudon C. Bosshard C. Gisselbrecht J.-P. Diederich F. Günter P. Gross M. Brédas J.-L. Chem.-Eur. J.  2000,  6:  3622 
• 6b Martin RE. Gubler U. Boudon C. Bosshard C. Gisselbrecht J.-P. Günter P. Gross M. Diederich F. Chem.-Eur. J.  2000,  6:  4400 
• 7a Smith PPK. Buseck PR. Science  1982,  216:  984 
• 7b Hoffmann R. Tetrahedron  1966,  22:  521 
• 7c Dembinski R. Bartik T. Bartik B. Jaeger M. Gladysz JA. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  810 
• 7d Lagow RJ. Kampa JJ. Wei H.-C. Battle SL. Gegne JW. Laude DA. Harper CJ. Bau R. Stevens RC. Haw JF. Munson E. Science  1995,  267:  362 
• 8 Hopf H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1984,  23:  948 
• 9a Trætteberg M. Hopf H. Acta Chem. Scand.  1994,  48:  989 
• 9b Phelan NF. Orchin M. J. Chem. Ed.  1968,  45:  633 
• 9c Almenningen A. Gatial A. Grace DSB. Hopf H. Klaeboe P. Lehrich F. Nielsen CJ. Powell DL. Trætteberg M. Acta Chem. Scand.  1988,  A42:  634 
• 10 Hopf H. Classics in Hydrocarbon Synthesis   Chap. 11:  Wiley-VCH; Weinheim: 2000. 
• Cross-conjugated molecules see:
• 11a Lehrich F. Hopf H. Tetrahedron Lett.  1987,  28:  2697 
• 11b Misaki Y. Matsumura Y. Sugimoto T. Yoshida Z. Tetrahedron Lett.  1989,  30:  5289 
• 11c Yamauchi J. Aoyama T. Kanemoto K. Sasaki S. Iyoda M. J. Phys. Org. Chem.  2000,  13:  197 
• 11d Shultz DA. Gwaltney KP. Lee H. J. Org. Chem.  1998,  63:  4034 
• 11e Nicoud J.-F. Serbutoviez C. Barrans Y. Chasseau D. Gautier-Luneau I. Ledoux I. Zyss J. Nonlinear Opt.  1995,  9:  127 
• 11f Wang H. Helgeson R. Ma B. Wudl F. J. Org. Chem.  2000,  65:  5862 
• 11g Maertens C. Detrembleur C. Dubois P. Jerome R. Boutton C. Persoons A. Kogej T. Brédas J.-L. Chem.-Eur. J.  1999,  5:  369 
• 11h Gleiter R. Röckel H. Irngartinger H. Oeser T. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1994,  33:  1270 
• 11i Song Y. Spencer L. Euler WB. Rosen W. Org. Lett.  1999,  1:  561 
• 11j Hopf H. Theurig M. Jones PG. Bubenitschek P. Liebigs Ann. Chem.  1996,  1301 
• 11k Faust R. G öbelt B. Weber C. Krieger C. Gross M. Gisselbrecht J.-P. Boudon C. Eur. J. Org. Chem.  1999,  205 
• Cross-conjugated oligomers and polymers see:
• 12a Baumgarten M. Tyutyulkov N. Chem.- Eur. J.  1998,  4:  987 
• 12b Lu HSM. Berson JA. J. Am. Chem. Soc.  1997,  119:  1428 
• 12c Mao SSH. Tilley TD. J. Organomet. Chem.  1996,  521:  425 
• 12d Kurata H. Hisamitsu A. Oda M. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  8875 
• 12e Londergan TM. You Y. Thompson ME. Weber WP. Macromolecules  1998,  31:  2784 
• 12f Reisch H. Wiesler U. Scherf U. Tuytuylkov N. Macromolecules  1996,  29:  8204 
• 12g Meier H. Aust H. J. Prakt. Chem.  1999,  341:  466 
• 12h Meier H. Aust H. Ickenroth D. Kolshorn H. J. Prakt. Chem.  1999,  341:  529 
• 12i Aust H. Ickenroth D. Meier H. J. Prakt. Chem.  1999,  341:  523 
• 12j Hudson LG. Stevens MP. J. Polym. Sci. A  1995,  33:  71 
• 13a Fielder S. Rowan DD. Sherburn MS. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  4331 
• 13b Swager TM. Grubbs RH. J. Am. Chem. Soc.  1987,  109:  894 
• 13c Bryce MR. Coffin MA. Skabara PJ. Moore AJ. Batsanov AS. Howard JAK. Chem.-Eur. J.  2000,  6:  1955 
• 13d Iyoda M. Nakamura N. Todaka M. Ohtsu S. Hara K. Kuwatani Y. Yoshida M. Matsuyama H. Sugita M. Tachibana H. Inoue H. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  7059 
• 13e Rajca A. Wang H. Pink M. Rajca S. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  4481 
• 14 Maas G. Hopf H. In The Chemistry of Dienes and Polyenes   Vol. 1:  Rappoport Z. John Wiley and Sons; Chichester: 1997.  p.927 
• 15a Zhao Y. Tykwinski RR. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  458 
• 15b Eisler S. Tykwinski RR. Angew. Chem. Int. Ed.  1999,  38:  1940 
• 15c Ciulei SC. Tykwinski RR. Org. Lett.  2000,  2:  3607 
• 15d Zhao Y. Campbell K. Tykwinski RR. J. Org. Chem.  2002,  67:  336 
• 16a Boldi AM. Anthony J. Gramlich V. Knobler CB. Boudon C. Gisselbrecht J.-P. Gross M. Diederich F. Helv. Chim. Acta  1995,  78:  779 
• 16b Burri E. Diederich F. Nielsen MB. Helv. Chim. Acta  2002,  85:  2169-2182 
• 17a Zhao Y. McDonald R. Tykwinski RR. J. Org. Chem.  2002,  67:  2805 
• 17b Zhao YM. McDonald R. Tykwinski RR. Chem. Commun.  2000,  77 
• 17c Zhao Y. Ciulei SC. Tykwinski RR. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  7721 
• 18a Inagaki S. Kawata H. Hirabayashi Y. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1982,  55:  3724 
• 18b Bruschi M. Giuffreda MG. Lüthi HP. Chem.-Eur. J.  2002,  8:  4216 
• 19 Stang PJ. Fisk TE. Synthesis  1979,  438 
• 20a Ritter K. Synthesis  1993,  735 
• 20b Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions   Diederich F. Stang PJ. Wiley-VCH; Weinheim: 1997. 
• 21 Alberts AH. J. Am. Chem. Soc.  1989,  111:  3093 
• 22a Siemsen P. Livingston RC. Diederich F. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  2633 
• 22b Hay AS. J. Org. Chem.  1962,  27:  3320 
• 23a Pschirer NG. Bunz UHF. Macromolecules  2000,  33:  3961 
• 23b Halkyard CE. Rampey ME. Kloppenburg L. Studer-Martinez SL. Bunz UHF. Macromolecules  1998,  31:  8655 
• 24 Rubin Y. Knobler CB. Diederich F. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1991,  30:  698 
• 26a Clennam EL. Chen X. Koola JJ. J. Am. Chem. Soc.  1990,  112:  5193 
• 26b Orfanopoulos M. Stratakis M. Elemes Y. J. Am. Chem. Soc.  1990,  112:  6417 
• 27 Stang PJ. White MR. Maas G. Organometallics  1983,  2:  720 
• 28 Stang PJ. Ladika M. Synthesis  1981,  29 
• For discussions of X-ray structures of extended polyynes see:
• 30a Dembinski R. Lis T. Szafert S. Mayne CL. Bartik T. Gladysz JA. J. Organomet. Chem.  1999,  578:  229 
• 30b Bartik B. Dembinski R. Bartik T. Arif AM. Gladysz JA. New J. Chem.  1997,  21:  739 
• 30c Mohr W. Stahl J. Hampel F. Gladysz JA. Inorg. Chem.  2001,  40:  3263 
• 31a Fowler FW. Lauher JW. J. Phys. Org. Chem.  2000,  13:  850 
• 31b Xiao J. Yang M. Lauher JW. Fowler FW. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  2132 
• 31c Sarkar A. Okada S. Matsuzawa H. Matsuda H. Nakanishi H. J. Mater. Chem.  2000,  10:  819 
• 31d Baughman RH. Yee KC. J. Polym. Sci. Macromol. Rev.  1978,  13:  219 
• 32a Enkelmann V. Chem. Mater.  1994,  6:  1337 
• 32b Enkelmann V. Adv. Polym. Sci.  1984,  63:  91 
• 33a Blanchard-Desce M. Baudin JB. Jullien L. Lorne R. Ruel O. Brasselet S. Zyss J. Opt. Mater.   1999,  12:  333 
• 33b Moylan CR. Twieg RJ. Lee VY. Swanson SA. Betterton KM. Miller RD. J. Am. Chem. Soc.  1993,  115:  12599 
• 33c Ledoux I. Zyss J. Jutand A. Amatore C. Chem. Phys.  1991,  150:  117 
• 34 Tykwinski RR. Gubler U. Martin RE. Diederich F. Bosshard C. Günter P. J. Phys. Chem. B  1998,  102:  4451 
• 35 Fomine SM. Fomina LY. Jimenez R. Popova E. Murata TO. Mendeleev Commun.  1998,  117 
• 36 Tykwinski RR. Schreiber M. Pérez Carlón R. Diederich F. Gramlich V. Helv. Chim. Acta  1996,  79:  2249 
• 37 Cheng L.-T. Tam W. Marder SR. Stiegman AE. Rikken G. Spangler CW. J. Phys. Chem.  1991,  95:  10643 
• 38 Eisler S. McDonald R. Loppnow GR. Tykwinski RR. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  6917 
• 39 Graham EM. Miskowski VM. Perry JW. Coulter DR. Stiegman AE. Schaefer WP. Marsh RE. J. Am. Chem. Soc.  1989,  111:  8771 
• 40a Schreiber M. Tykwinski RR. Diederich F. Spreiter R. Gubler U. Bosshard C. Poberaj I. Günter P. Boudon C. Gisselbrecht J.-P. Gross M. Jonas U. Ringsdorf H. Adv. Mater.  1997,  9:  339 
• 40b Nielsen MB. Schreiber M. Baek YG. Seiler P. Lecomte S. Boudon C. Tykwinski RR. Gisselbrecht J.-P. Gramlich V. Skinner PJ. Bosshard C. Günter P. Gross M. Diederich F. Chem.-Eur. J.  2001,  7:  3263 
• 41 Brunsveld L. Meijer EW. Prince RB. Moore JS. J. Am. Chem. Soc.  2001,  123:  7978 ; and references therein
• 42a Martinez AG. Barcina JO. Cerezo AD. Rojo G. Agullo-Lopez F. J. Phys. Chem. B  2000,  104:  43 
• 42b Kosinski C. Hirsch A. Heinemann FW. Hampel F. Eur. J. Org. Chem.  2001,  3879 
• 43a Luo Y. Norman P. Agren H. Chem. Phys. Lett.  1999,  303:  616 
• 43b Maslak P. Adv. Mater.  1994,  6:  405 
• 44 Slepkov AD. Hegmann FA. Zhao Y. Tykwinski RR. Kamada K. J. Chem. Phys.  2002,  116:  3834 

25

Eisler, S.; Tykwinski, R. R. unpublished results.

29

Zhao, Y.; Tykwinski, R. R. unpublished results.