Voorbereiding van N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamiden van N- tosyl-1,2,3-triazolen en latere bekering tot gesubstitueerde Phthalans en fenethylaminen
Summary
Representatieve experimentele procedures voor de synthese van N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamiden en latere bekering tot phthalan en Fenylethylamine derivaten worden gepresenteerd in detail.
Abstract
Ontleding van N– tosyl-1,2,3-triazolen met rhodium(II) acetaat dimeer in aanwezigheid van alcoholen vormt synthetisch veelzijdige N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamiden, die onder een aantal voorwaarden reageren veroorloven nuttig N– en O –bevattende verbindingen. Zuur-gekatalyseerde toevoeging van alcoholen of thiolen tot N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide-bevattende phthalans biedt toegang tot ketalen en thioketals, respectievelijk. Selectieve reductie van de vinyl-groep in N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide-bevattende phthalans via hydrogenering levert de corresponderende phthalan in goede opbrengst, overwegende dat de reductie met natrium bis (2-methoxyethoxy) aluminumhydride genereert een ring-geopend Fenylethylamine analoog. Omdat de N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide functiegroep is synthetisch veelzijdig, maar vaak indien onstabiel, dit protocol onderstreept belangrijke technieken bij de voorbereiding, behandeling, en deze cruciale substraten in verschillende nuttige reageren transformaties.
Introduction
Rodium (II)-azavinyl carbenoids hebben onlangs naar voren gekomen als een uitzonderlijk veelzijdige reactief intermediair onderweg tot talrijke waardevolle producten. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 In het bijzonder, hebben vele nieuwe toepassingen van deze tussenproducten voor productie van heterocycles10 chemici met nieuwe en efficiënte synthetische strategieën verstrekt. Tegen dit einde, onze fractie begonnen ontwikkeling van een nieuw protocol voor de synthese van phthalans11 , die van de recente vooruitgang in de inter profiteren zouden- en intramoleculaire toevoegingen van zuurstof gebaseerde nucleofiel Rh (II)-azavinyl carbenoids afgeleid van N-sulfonyl-1,2,3-triazolen. 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 onze aanpak beschikt over een eenvoudig twee stappen-protocol voor het omzetten van terminal alkynen zoals 1 in N-sulfonyl-1,2,3-triazolen 2 , rekening houdend met een pendent alcohol (Figuur 1). Vervolgens een Rh II-gekatalyseerde denitrogenation / 1,3-OH invoeging cascade van 2 biedt phthalans 3 , met een reactieve N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide functionele groep.
Sinds de N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide groep is een potentieel veelzijdig, maar relatief underexplored N– en O-met synthon,16,17,18, 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 we raakte geïnteresseerd in het bestuderen van de reactiviteit van zijn gesmolten enol-ether/Ono-sulfonamide systeem onder een aantal voorwaarden (Figuur 2). Na de screening van verschillende reducerend protocollen, werden twee methoden geïdentificeerd die hebben geleid tot stabiel phthalan en/of Fenylethylamine-bevattende producten (Figuur 2, 3 → 4/5). Eerst, werd ontdekt dat een standaard hydrogenering van N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide 3a met katalytische palladium op koolstof (Pd/C) selectief vermindert de C = C binding om levert phthalan 4. Als alternatief, behandeling van 3a met bis (2-methoxyethoxy) aluminium natriumhydride in diethylether/tolueen biedt de unieke gesubstitueerde Fenylethylamine afgeleide 5. Wij zijn van mening dat deze transformaties allebei waardevol, omdat zij tot product klassen met potentiële biologische activiteit leiden, met inbegrip van de eigenschappen van de neuroactive die voortvloeien uit de ingesloten Fenylethylamine, en in het geval van 4, metal-chelatie via de cis– georiënteerde N– en O-atomen.
Tijdens het onderzoek zuur-bevorderd toevoegingen misbruik wil maken van de elektron-rijke C = C binding van 3a, bleek dat de behandeling van dit samengestelde met katalytische trimethylsilyl chloride in aanwezigheid van alcoholen of een thiol leverde ketalen 6a-c en Thioketal 6e, respectievelijk, terwijl het bicyclische phthalan kader intact. Als alternatief, roeren 3a in een 1:1 azijnzuur/water oplossing opbrengsten stabiel hemiketaal 6 d.
Protocol
Representative Results
Discussion
Triazolen 2a-b netjes kan worden verkregen via een Cu (I)-gekatalyseerde azide-alkyn [3 + 2] cycloadditie (CuAAC) met behulp van CuTC als katalysator. Met name wordt triazool 2a zo efficiënt mogelijk gegenereerd bij hoge temperatuur via een standaard reflux in chloroform voor 3U of verhitting tot 100 ° C gedurende 15 min. in een magnetron reactor (merk op dat moment afhankelijk van de efficiëntie van de magnetron variëren kan); Triazool 2b is echter zo efficiënt mog…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gefinancierd door het Hamilton College en Edward en Virginia Taylor Fund voor onderzoek van de Student/Faculteit scheikunde.
Materials
| 2-Ethynylbenzyl alcohol, 95% | Sigma Aldrich | 520039 | |
| Copper (I) thiophene-2-carboxylate | Sigma Aldrich | 682500 | |
| Chloroform, ≥99% | Sigma Aldrich | 372978 | |
| Toluenesulfonylazide, 99.24% | Chem-Impex International | 26107 | Potentially explosive |
| Dichloromethane, ≥99.5% | Sigma Aldrich | 320269 | |
| Rhodium (II) acetate dimer, 99% | Strem Chemicals | 45-1730 | |
| Silica Gel, 32-63, 60A | MP Biomedicals Inc. | 2826 | For silica gel plugs |
| Hexanes | Sigma Aldrich | 178918 | |
| Ethyl acetate | Sigma Aldrich | 439169 | |
| Chlorofom-D | Sigma Aldrich | 151823 | |
| Ethylene glycol | Sigma Aldrich | 293237 | |
| Chlorotrimethylsilane, 98% | Acros | 11012 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S6014 | Dissolved in deionized water to prepare a saturated aqueous solution |
| Sodium sulfate | Fisher Scientific | S429 | |
| Ethyl alcohol, absolute – 200 proof | Aaper Alcohol and Chemical Co. | 82304 | |
| 10 wt% Palladium on carbon | Sigma Aldrich | 520888 | Can ignite in the presence of air, hydrogen gas, and/or a flammable solvent |
| Hydrogen gas | Praxair | UN1049 | |
| Diethyl ether | Sigma Aldrich | 309966 | |
| 60 wt% sodium bis(2-methoxyethoxy)aluminum hydride solution in toluene | Sigma Aldrich | 196193 | Reacts violently with water |
| Methanol | Sigma Aldrich | 34966 | |
| Ammonium chloride | Fisher Scientific | A661 | Dissolved in deionized water to prepare a saturated aqueous solution |
| Hydrochloric acid, 37% | Sigma Aldrich | 258148 | Dissolved in deionized water to prepare a 1M solution |
| Sodium Chloride | Sigma Aldrich | S25541 | Dissolved in deionized water to prepare a saturated aqueous solution |
| 2-5 mL Microwave vials | Biotage | 355630 | |
| Microwave vial caps | Biotage | 352298 | |
| RediSep Rf Gold Normal Phase, Silica Columns, 20 – 40 micron | Teledyne Isco | 69-2203-345 | For column chromatography |
| Balloons | CTI Industries Corp. | 912100 | For hydrogenation |
| Biotage Initiator+ Microwave Reactor | Biotage | 356007 |
References
- Horneff, T., Chuprakov, S., Chernyak, N., Gevorgyan, V., Fokin, V. V. Rhodium-Catalyzed Transannulation of 1,2,3-Triazoles with Nitriles. J. Am. Chem. Soc. 130 (45), 14972-14974 (2008).
- Cuprakov, S., Kwok, S. W., Zhang, L., Lercher, L., Fokin, V. V. Rhodium-Catalyzed Enantioselective Cyclopropanation of Olefins with N-Sulfonyl 1,2,3-Triazoles. J. Am. Chem. Soc. 131 (50), 18034-18035 (2009).
- Grimster, N., Zhang, L., Fokin, V. V. Synthesis and Reactivity of Rhodium(II) N-Triflyl Azavinyl Carbenes. J. Am. Chem. Soc. 132 (8), 2510-2511 (2010).
- Chattopadhyay, B., Gevorgyan, V. Transition-Metal-Catalyzed Denitrogenative Transannulation: Converting Triazoles into Other Heterocyclic Systems. Angew. Chem. Int. Ed. 51 (4), 862-872 (2012).
- Davies, H. M. L., Alford, J. S. Reactions of metallocarbenes derived from N-sulfonyl-1,2,3-triazoles. Chem. Soc. Rev. 43 (15), 5151-5162 (2014).
- Anbarasan, P., Yadagiri, D., Rajasekar, S. Recent Advances in Transition-Metal-Catalyzed Denitrogenative Transformations of 1,2,3-Triazoles and Related Compounds. Synthesis. 46 (22), 3004-3023 (2014).
- Hockey, S. C., Henderson, L. C. Rhodium(II) Azavinyl Carbenes and their Recent Application to Organic Synthesis. Aust. J. Chem. 68 (12), 1796-1800 (2015).
- Jia, M., Ma, S. New Approaches to the Synthesis of Metal Carbenes. Angew. Chem. Int. Ed. 55 (32), 9134-9166 (2016).
- Volkova, Y. A., Gorbatov, S. A. 1-Sulfonyl-1,2,3-triazoles as promising reagents in the synthesis of nitrogen-containing linear and heterocyclic structures. Chem. Heterocylc. Compd. 52 (4), 216-218 (2016).
- Jiang, Y., Sun, R., Tang, X. -. Y., Shi, M. Recent Advances in the Synthesis of Heterocycles and Related Substances Based on α-Imino Rhodium Carbene Complexes Derived from N-Sulfonyl-1,2,3-triazoles. Chem Eur. J. 22 (50), 17910-17924 (2016).
- Bennett, J. M., et al. Synthesis of phthalan and phenethylamine derivatives via addition of alcohols to rhodium(II)-azavinyl carbenoids. Tetrahedron Lett. 58 (12), 1117-1122 (2017).
- Miura, T., Biyajima, T., Fujii, T., Murakami, M. Synthesis of α-Amino Ketones from Terminal Alkynes via Rhodium-Catalyzed Denitrogenative Hydration of N-Sulfonyl-1,2,3-triazoles. J. Am. Chem. Soc. 134 (1), 194-196 (2012).
- Chuprakov, S., Worrell, B. T., Selander, N., Sit, R. K., Fokin, V. V. Stereoselective 1,3-Insertions of Rhodium(II) Azavinyl Carbenes. J. Am. Chem. Soc. 136 (1), 195-202 (2014).
- Shen, H., Fu, J., Gong, J., Yang, Z. Tunable and Chemoselective Syntheses of Dihydroisobenzofurans and Indanones via Rhodium-Catalyzed Tandem Reactions of 2-Triazole-benzaldehydes and 2-Triazole-alkylaryl Ketones. Org. Lett. 16 (21), 5588-5591 (2014).
- Yuan, H., Gong, J., Yang, Z. Stereoselective Synthesis of Oxabicyclo[2.2.1]heptenes via a Tandem Dirhodium(II)-Catalyzed Triazole Denitrogenation and [3 + 2] Cycloaddition. Org. Lett. 18 (21), 5500-5503 (2016).
- Yu, Y., Zhu, L., Liao, Y., Mao, Z., Huang, X. Rhodium(II)-Catalysed Skeletal Rearrangement of Ether Tethered N-Sulfonyl 1,2,3-Triazoles: a Rapid Approach to 2-Aminoindanone and Dihydroisoquinoline Derivatives. Adv. Synth. Catal. 358 (7), 1059-1064 (2016).
- Sun, R., Jiang, Y., Tang, X. -. Y., Shi, M. RhII-Catalyzed Cyclization of Ester/Thioester-Containing N-Sulfonyl-1,2,3-triazoles: Facile Synthesis of Alkylidenephthalans and Alkylidenethiophthalans. Asian J. Org. Chem. 6 (1), 83-87 (2017).
- Miura, T., Tanaka, T., Biyajima, T., Yada, A., Murakami, M. One-Pot Procedure for the Introduction of Three Different Bonds onto Terminal Alkynes through N-Sulfonyl-1,2,3-Triazole Intermediates. Angew. Chem. Int. Ed. 52 (14), 3883-3886 (2013).
- Medina, F., Besnard, C., Lacour, J. One-Step Synthesis of Nitrogen-Containing Medium-Sized Rings via α-Imino Diazo Intermediates. Org. Lett. 16 (12), 3232-3235 (2014).
- Alford, J. S., Davies, H. M. L. Mild Aminoacylation of Indoles and Pyrroles through a Three-Component Reaction with Ynol Ethers and Sulfonyl Azides. J. Am. Chem. Soc. 136 (29), 10266-10269 (2014).
- Miura, T., Tanaka, T., Matsumoto, K., Murakami, M. One-Pot Synthesis of 2,5-Dihydropyrroles from Terminal Alkynes, Azides, and Propargylic Alcohols by Relay Actions of Copper, Rhodium, and Gold. Chem. Eur. J. 20 (49), 16078-16082 (2014).
- Jung, D. J., Jeon, J. J., Lee, J. H., Lee, S. CuI/RhII-Catalyzed Tandem Convergent Multicomponent Reaction for the Regio- and Stereocontrolled Synthesis of γ-Oxo-β-amino Esters. Org. Lett. 17 (14), 3498-3501 (2015).
- Meng, J., Ding, X., Yu, X., Deng, W. -. P. Synthesis of 2,5-epoxy-1,4-benzoxazepines via rhodium(II)-catalyzed reaction of 1-tosyl-1,2,3-triazoles and salicylaldehydes. Tetrahedron. 72 (1), 176-183 (2016).
- Cheng, X., Yu, Y., Mao, Z., Chen, J., Huang, X. Facile synthesis of substituted 3-aminofurans through a tandem reaction of N-sulfonyl-1,2,3-triazoles with propargyl alcohols. Org. Biomol. Chem. 14 (16), 3878-3882 (2016).
- Mi, P., Kumar, R. K., Liao, P., Bi, X. Tandem O-H Insertion/[1,3]-Alkyl Shift of Rhodium Azavinyl Carbenoids with Benzylic Alcohols: A Route To Convert C-OH Bonds into C-C Bonds. Org. Lett. 18 (19), 4998-5001 (2016).
- Seo, B., et al. Sequential Functionalization of the O-H and C(sp2)-O Bonds of Tropolones by Alkynes and N-Sulfonyl Azides. Adv. Synth. Catal. 358 (7), 1078-1087 (2016).
- Miura, T., Nakamuro, T., Kiraga, K., Murakami, M. The stereoselective synthesis of α-amino aldols starting from terminal alkynes. Chem. Commun. 50 (72), 10474-10477 (2014).
- Hazen, G. G., Weinstock, L. M., Connell, R., Bollinger, F. W. A Safer Diazotransfer Reagent. Synth. Commun. 11 (12), 947-956 (1981).
- Easton, N. R., Bartron, L. R., Meinhofer, F. L., Fish, V. B. Synthesis of Some Substituted 3-Piperidones. J. Am. Chem. Soc. 75 (9), 2086-2089 (1953).
- Van den Branden, S., Compernolle, F., Hoornaert, G. J. Synthesis of lactam and ketone precursors of 2,7-substituted octahydro-pyrrolo[1,2-a]pyrazines and octahydro-2H-pyrido[1,2-a]pyrazines. J. Chem. Soc., Perkin Trans 1. 1 (8), 1035-1042 (1992).
- Aszodi, J., Rowlands, D. A., Mauvais, P., Collette, P., Bonnefoy, A., Lampilas, M. Design and synthesis of bridged γ-lactams as analogues of β-lactam antibiotics. Bioorg. Med. Chem. Lett. 14 (10), 2489-2492 (2004).
- D’hooghe, M., Baele, J., Contreras, J., Boelens, M., De Kimpe, N. Reduction of 5-(bromomethyl)-1-pyrrolinium bromides to 2-(bromomethyl)pyrrolidines and their transformation into piperidin-3-ones through an unprecedented ring expansion-oxidation protocol. Tetrahedron Lett. 49 (42), 6039-6042 (2008).
