Facile Preparation of (2<em> Z</em>, 4<em> E</em>) - Dienamiden door de olefinering van elektron-deficiënte alkenen met allylacetaat
Summary
De rutheniumgekatalyseerde olefinering van elektron-deficiënte alkenen met allylacetaat wordt hier beschreven. Door het gebruik van aminocarbonyl als een directe groep heeft dit externe oxidantvrije protocol hoge efficiëntie en goede stereo- en regioselectiviteit, waardoor een nieuwe synthetische route wordt geopend naar ( Z , E ) -butadiene skelet.
Abstract
Directe kruiskoppeling tussen twee alkenen via vinylische CH-binding activering is een efficiënte strategie voor de synthese van butadienen met hoge atoom- en stapeconomie. Deze functionaliteitgerichte cross-coupling reactie is echter niet ontwikkeld, aangezien er nog steeds beperkte directiegroepen in praktisch gebruik zijn. In het bijzonder is een stoichiometrische hoeveelheid oxidant gewoonlijk vereist, wat een grote hoeveelheid afval produceert. Door onze interesse in de nieuwe 1,3-butadieensynthese beschrijven we de rutheniumgekatalyseerde olefinering van elektronen-deficiënte alkenen met allylacetaat en zonder externe oxidant. De reactie van 2-fenyl-acrylamide en allylacetaat werd gekozen als een modelreactie en het gewenste dieeprodukt werd verkregen in 80% geïsoleerde opbrengst met goede stereoselectiviteit ( Z, E / Z, Z = 88:12) onder optimale omstandigheden: Ru ( p -cymen) Cl2] 2 (3 mol%) en AgSbF6 (20 mol%) in DCE bij 110 ºC fOf 16 uur. Met de geoptimaliseerde katalytische omstandigheden in de hand, werden representatieve α- en / of ß- gesubstitueerde acrylamiden onderzocht, en alles reageerde vlot, ongeacht alifatische of aromatische groepen. Ook anders hebben N- gesubstitueerde acrylamiden bewezen goede substraten. Bovendien hebben we de reactiviteit van verschillende allylderivaten onderzocht, wat suggereert dat de chelatie van acetaat zuurstof aan het metaal cruciaal is voor het katalytische proces. Deuterium-gelabelde experimenten werden ook uitgevoerd om het reactiemechanisme te onderzoeken. Alleen Z- selectieve H / D-uitwisselingen op acrylamide werden waargenomen, wat een reversibel cyclometalatie-evenement aangeeft. Daarnaast werd een kinetisch isotoop effect (KIE) van 3,2 waargenomen in het intermoleculaire isotopische onderzoek, wat suggereert dat de olefinische CH-metaaleringstap waarschijnlijk betrokken is in de snelheidsbepalingsstap.
Introduction
Butadienen komen op grote schaal voor en komen vaak voor in veel natuurlijke producten, drugs en bioactieve moleculen 1 . Chemici hebben intensief geprobeerd een efficiënte, selectieve en praktische synthetische methode te ontwikkelen voor de synthese van 1,3-butadienen 2 , 3 . Onlangs werden directe kruiskoppelingen tussen twee alkenen via dubbele vinyl CH-binding activering ontwikkeld, die een efficiënte strategie voor de synthese van butadienen vertegenwoordigen, met een hoge atoom- en stapseconomie. Onder hen heeft de palladiumgekatalyseerde kruiskoppeling van twee alkenen veel aandacht getrokken, waardoor ( E, E ) geconfigureerde butadienen via alkenyl-Pd species 4 , 5 zijn verkregen . Bijvoorbeeld, Liu's groep ontwikkelde een Pd-gekatalyseerde butadieensynthese door de directe kruiskoppeling van alkenen en allylacetaat ( Figuur 1 </Sterk> en vergelijking 3 ) 4 . Ondertussen leverde de functionele groepgerichte kruiskoppeling tussen alkenen butadienen met uitstekende ( Z, E ) stereoselectiviteit door het olefinische CH cyclometalatie-evenement, dat een complementaire werkwijze 6 vertegenwoordigt . Tot op heden zijn enkele directe groepen, zoals enolaten, amiden, esters en fosfaten, succesvol geïntroduceerd bij de kruiskoppeling tussen alkenen, waarbij een reeks waardevolle en functionele 1,3-butadienen wordt verschaft. De gerichte dwarskoppelingsreactie is echter niet ontwikkeld, aangezien er nog steeds beperkte directiegroepen in praktisch gebruik zijn. In het bijzonder is een stoichiometrische hoeveelheid oxidant gewoonlijk nodig om de katalytische cyclus te handhaven, die een grote hoeveelheid organisch en anorganisch afval produceert. Er zijn zeer beperkte voorbeelden met behulp van elektronenrijke alkenen als koppelingspartner.
Allylacetaat en zijn derivaten zijn diep iNvestigated in organische transformaties als krachtige allylatie en olefineringsreagentia, waaronder gekatalyseerde cross-coupling, Friedel-Crafts allylation van electronrich arenes, en katalytische CH-activering van elektron-deficiënte arenes ( Figuur 1 en Equation 1 ) 7 . Meer recent ontwikkelde de Loh-groep een rhodium (III) gecatalyseerde CH allylation van elektronen-deficiënte alkenen met allylacetaten, waardoor 1,4-dieen ( Figuur 1 en Vergelijking 2 ) 8 werden ontwikkeld . Ondertussen rapporteerde de Kanai-groep een uitdrogende directe CH-allylatie met allylische alcoholen door gebruik te maken van een Co (III) katalysator 9 . Interessant genoeg hebben Snaddon en medewerkers een nieuwe coöperatieve katalysatie gebaseerde methode beschreven voor de directe asymmetrische a- allylisatie van acyclische esters 10 . Heel recent heeft de Ackermann-groep verscheidene nieuwe allyatievoorbeelden usin gerapporteerdG goedkope Fe, Co en Mn katalysatoren 11 . Deze rapporten hebben doorbraken in allylatie- en olefinatiereacties gemaakt, maar dubbele binding migratie en slechte regioselectiviteit zijn meestal onvermijdelijk en zijn niet gemakkelijk te controleren. Derhalve is het nog steeds zeer wenselijk om meer efficiënte en selectieve reactiepatronen van allylacetaten te ontwikkelen om waardevolle moleculen te bouwen. Met onze interesse in nieuwe 1,3-butadieensynthese via CH-olefinering, dachten we dat allylacetaat geïntroduceerd zou kunnen worden aan de gerichte allylation van elektronen-deficiënte alkenen, die eerst 1,4-diëen leverden. Vervolgens zou de meer thermodynamisch stabiele 1,3-butadieen kunnen worden gevormd na de migrerende isomerisatie van de CC-dubbele binding 7 , waardoor het diëngeval dat niet kan worden verkregen door kruiskoppeling met behulp van elektronrichige alkenen, zoals propeen, als koppelingspartner 6 . Hier rapporteren we een goedkope Ru (III) gecatalyseerde olefinische CH-binding olefinatioN acrylamiden met allylacetaten in afwezigheid van een oxidant, dat een nieuwe synthetische route opent voor de oprichting van ( Z, E ) -butadienen ( Figuur 1 en Vergelijking 4 ) 13 .
Protocol
Representative Results
Discussion
[Ru ( p -cymene) Cl 2 ] 2 is een goedkope, gemakkelijk toegankelijke, lucht stabiele en zeer actieve Ru-katalysator met een uitstekende functionele groepstolerantie die efficiënt werkt onder milde reactieomstandigheden om CH / CH koppelingsbutadiene producten te geven. Zilverzout AgSbF 6 werd gebruikt als additief dat het chloride van [Ru ( p -cymene) Cl2] 2 kan abstracteren om een kationisch rutheniumcomplex te genereren voor de volgende CH-bindingsac…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs hebben niets te onthullen.
Materials
| Allyl Acetate | TCI | A0020 | > 98.0%(GC), 25 mL package |
| Dichloro(p-cymene)ruthenium(II) dimer | TCI | D2751 | > 95.0%(T), 5 g package |
| Silver hexafluoroantimonate | TCI | S0463 | > 97.0%(T), 5 g package |
| 1,2-Dichloroethane | TCI | D0364 | > 99.5%(GC), 500 g package |
| Rotavapor | EYELA | N-1200A | Use to dry solvent |
| Silica gel | Merck | 107734 | Silica gel 60 (0.063-0.2 mm), for column chromatoraphy |
References
- Negishi, E., et al. Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation-Carbonyl Olefination Synergy. Acc Chem Res. 41 (11), 1474-1485 (2008).
- Maryanoff, B. E., Reitz, A. B. The Wittig olefination reaction and modifications involving phosphoryl-stabilized carbanions. Stereochemistry, mechanism, and selected synthetic aspects. Chem Rev. 89 (4), 863-927 (1989).
- Stille, J. K. The Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organotin Reagents with Organic Electrophiles. Angew Chem Int Ed. 25 (6), 508-524 (1986).
- Zhang, Y., Cui, Z., Li, Z., Liu, Z. Q. Pd(II)-Catalyzed Dehydrogenative Olefination of Vinylic C-H Bonds with Allylic Esters: General and Selective Access to Linear 1,3-Butadienes. Org Lett. 14 (7), 1838-1841 (2012).
- Shang, X., Liu, Z. Q. Transition metal-catalyzed Cvinyl-Cvinyl bond formation via double Cvinyl-H bond activation. Chem Soc Rev. 42 (8), 3253-3260 (2013).
- Hu, X. H., Yang, X. F., Loh, T. P. Selective Alkenylation and Hydroalkenylation of Enol Phosphates through Direct C-H Functionalization. Angew Chem Int Ed. 54 (51), 15535-15539 (2015).
- Kong, L., et al. Cobalt (III)-Catalyzed C-C Coupling of Arenes with 7-Oxabenzonorbornadiene and 2-Vinyloxirane via C-H Activation. Org Lett. 18 (15), 3802-3805 (2016).
- Feng, C., Feng, D., Loh, T. P. Rhodium (III)-catalyzed C-H allylation of electron-deficient alkenes with allyl acetates. Chem Commun. 51 (2), 342-345 (2015).
- Suzuki, Y., et al. Dehydrative Direct C-H Allylation with Allylic Alcohols under [Cp*CoIII] Catalysis. Angew Chem Int Ed. 54 (34), 9944-9947 (2015).
- Schwarz, K. J., Amos, J. L., Klein, J. C., Do, D. T., Snaddon, T. N. Uniting C1-Ammonium Enolates and Transition Metal Electrophiles via Cooperative Catalysis: The Direct Asymmetric α-Allylation of Aryl Acetic Acid Esters. J Am Chem Soc. 138 (16), 5214-5217 (2016).
- Zell, D., Bu, Q., Feldt, M., Ackermann, L. Mild C-H/C-C Activation by Z-Selective Cobalt Catalysis. Angew Chem Int Ed. 55 (26), 7408-7412 (2016).
- Li, J., et al. N-Acyl Amino Acid Ligands for Ruthenium(II)-Catalyzed meta-C-H tert-Alkylation with Removable Auxiliaries. J Am Chem Soc. 137 (43), 13894-13901 (2015).
- Li, F., Yu, C., Zhang, J., Zhong, G. Olefination of Electron-Deficient Alkenes with Allyl Acetate: Stereo- and Regioselective Access to (2Z,4E)-Dienamides. Org Lett. 18 (18), 4582-4585 (2016).
- Lehman, J. W. . The student’s lab companion: laboratory techniques for organic chemistry: standard scale and microscale. , (2008).
