Vorbereitung der stabile bicyclische Aziridinium Ionen und ihre Ring-Öffnung für die Synthese von Azaheterocycles

Unter den drei gliedriger zyklische Verbindungen hat Aziridine ähnlichen Ring Dehnungsenergie als Cyclopropane und oxiran über Ring Öffnung^1,2,3verschiedene stickstoffhaltige zyklische und azyklische Verbindungen zu leisten. Die Eigenschaften und die Reaktivität der Aziridine hängen jedoch von der Substituent Ring Stickstoff. Aziridine mit einem Elektron-Aberkennung der Gruppe im Ring Stickstoff⁴, nennt man “aktivierte Aziridine”, die aktiviert wird, mit der eingehende Nucleophil ohne irgendwelche zusätzlichen aktivierenden Reagenz reagieren. Auf der anderen Seite ist “nicht aktivierte Aziridin-” mit Elektron-Spenden Substituent am Stickstoff ziemlich stabil und inert gegenüber der nukleophile, sofern es, als ein Aziridinium Ion als ich_ein (Abbildung 1a)^5, aktiviert ist ^{6 , 7}. Ring Eröffnung eine nicht aktivierte Aziridin-hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. die Substituenten bei C2 und C3 Carbon von Aziridin-, Elektrophil, den Aziridin–Ring und die eingehenden Nucleophil zu aktivieren. Isolierung und Charakterisierung eines Aziridinium-ions ist nicht möglich wegen seiner hohen Reaktivität in Richtung Ringöffnung Reaktion durch nukleophile, aber seiner Entstehung und Eigenschaften wurden mit einem nicht-nukleophilen Zähler Anion spektroskopisch beobachtet ^{5 , 8 , 9 , 10}. Regio und Stereoselective Ringöffnung Reaktion der Aziridinium Ion durch eine geeignete Nucleophil liefert Stickstoff-haltigen azyklische wertvolle Moleküle (P_ich und P_Ii)^{5, 6,7,8,9,10}.

In ähnlicher Weise eine bicyclischen Aziridinium Ion (ich_b) möglicherweise über die Entfernung des Arbeitskreises verlassen den nukleophilen Angriff des Ring Stickstoff des Aziridin-in Intramolekulare Mode (Abbildung 1 b) erzeugt. Dann erfährt dieses Zwischenprodukt Ring-Expansion mit der eingehenden Nucleophil über die Freisetzung von Ring-Stamm. Die Bildung und Stabilität von bicyclischen Aziridinium Ion sind abhängig von vielen Faktoren wie der Substituenten, die Größe des Rings und Lösungsmittel mittlere⁹. Die Regio und Stereoselektivität der Aziridin-Ring-Erweiterung ist eine zentrale Aspekt seiner synthetischen-Dienstprogramm, das hängt von der Art des Substituenten im Substrat ab und die Eigenschaften der angewandten Nucleophil.

In unserer frühen Studie konnten wir zur Vorbereitung 1-Azoniabicyclo [3.1.0]hexane Tosylate ich_b (n = 1) deren nachträgliche Ring-Erweiterung führte zu der Bildung von einem Pyrrolidine und ein Piperidin (P_Iii und P_iv, n = 1, Abbildung 1)⁸. Im Zuge unserer kontinuierlichen Studie auf die bicyclischen Aziridinium Ionenchemie beschreibt wir hierin die Bildung von 1-Azoniabicyclo [4.1.0]heptane Tosylate ich_b (n = 2) als ein repräsentatives Beispiel. Dies wurde vorbereitet von 2-(4-Toluensulfonyloxybutyl) Aziridin- und seine Ring-Expansion wurde durch ein Nucleophil, leisten wertvolle Piperidin und Azepane trigged (P_ich und P_Ii, n = 2, Abb. 1) mit diversen Substituenten rund um die Ring-¹¹. Die Ring-Erweiterung des Enantiopure Aziridin-4-[(R) -1-(R)-1-phenylethyl)aziridin-2-yl]butan-1-ol (1) führte in der asymmetrischen Synthese von substituierten Azaheterocycles die auf biologisch bauen anwendbar sind aktiven Molekülen mit Piperidin und Azepane Skelett. Dieses synthetische Protokoll wurde für die verschiedenen Verbindungen, die von einfachen 2-Cyanomethylpiperidine 5f, 2-Acetyloxymethylpiperidine- 5 h und 3-Hydroxyazepane- 6j bis hin zu komplexer Moleküle, einschließlich natürliche angewandt Produkte wie Fagomine (9), Febrifugine Analog (12) und Balanol (15) in optisch reinen Formen¹¹.