Приготовление 6-аминоциклоцепты-2,4-дьен-1-один производные через Трикарбонил (тропон)железо
Summary
Представлены представительные экспериментальные процедуры по добавлению нуклеофилов амина в трикарбонил (тропон) железу и последующему деметаллированию результирующих комплексов.
Abstract
аза-Майкладдукты трикарбонила (тропона) железа синтезируются двумя различными методами. Первичные алифатические амины и циклические вторичные амины участвуют в прямой реакции аза-Майкла с трикарбонилом (тропоном) железом в условиях, свободных от растворителей. Меньше нуклеофильных анилиновых производных и более затрудненных вторичных аминов эффективно добавляют в катионный комплекс тропона, образованного протонацией трикарбонила (тропона)железа. В то время как протокол с использованием катионного комплекса является менее эффективным в целом для доступа к аддукам аза-Майкл, чем прямое, без растворителя дополнение к нейтральному комплексу, он позволяет использовать более широкий спектр нуклеофилов амин. После защиты амин аза-Майкладдукт как tert-butyl карбамат, diene decomplexed от железа трикарбонилов фрагмент при лечении с церия (IV) нитрат аммония, чтобы обеспечить производные 6- аминоциклохепта-2,4-дьен-1-один. Эти продукты могут служить предшественниками различных соединений, содержащих карбоциклическое кольцо, содержащее семь членов. Поскольку деметаллация требует защиты аминкак карбамата, аддуки аза-Майклвторичных аминов не могут быть обезврежены с помощью протокола, описанного здесь.
Introduction
Структурно сложные амины, содержащие карбоциклическое кольцо в семи членах, являются общими для ряда биологически активных молекул. Известные примеры включают тропановые алкалоиды1 и несколько членов Lycopodium2, Daphniphyllum3, и монотерпеноидный индоле алкалоид4 семейства. Однако синтезировать такие соединения зачастую сложнее по сравнению с соединениями аналогичной сложности, содержащими только кольца с пятью или шестью членами. Таким образом, мы стремились разработать новый путь к таким соединениям путем присоединения различных нуклеофилов амин к тропону5. В результате аддукт содержит несколько функциональных ручек для последующей синтетической разработки разнообразных сложных семичленных кольцесодержащих лесов, которые в противном случае было бы труднодоступным.
В то время как предыдущая работа с тропоном6,7 предполагает, что она не подходит для такой трансформации, связанный с этим органометаллический комплекс трикарбонилов (тропон)железо8 (1, Рисунок 1) оказался универсальный синтетический строительный блок, который был использован в синтезеряда натуральных продуктов и сложных молекул 9,10,11,12,13. Кроме того, было показано, что несложная двойная связь трикарбона (тропона) железа ведет себя подобно кетону в реакциях, например, с dienes14,15, тетразины16, оксиды нитрила 17, диазоалканес8,10,и органокопные реагенты11. Таким образом, мы предполагали, что аза-Майкл реакция трикарбонила (тропона) железа обеспечит эффективный вход к синтетически ценным аминатированным производным тропона.
Эйзенштадт ранее сообщал, что после протоации трикарбонила (тропона) железа, в результате катионный комплекс 2 (Рисунок 1) может подвергнуться нуклеофильной атаке анилином или терт-бутиламин для производства аминированных производных тропон железный комплекс. 18 Однако синтетический потенциал этого метода остается нереализованным. Действительно, сообщений о других аминах не поступало, и в докладе Эйзенштадта не было изучено деметаллирование этих продуктов. Мы адаптировали этот протокол, чтобы продемонстрировать добавление широкого спектра амин нуклеофилов.
Мы также описываем метод для прямых аза-Майкл дополнений к трикарбонил (тропон) железа (Рисунок 2), который не требует синтеза катионного комплекса и, как правило, продолжается в более высоких урожаев по сравнению с ранее сообщалось метод. Мы также сообщаем в этом протоколе для деметаллации полученных аддуктов. В целом, этот протокол предусматривает формальные аза-Майкл аддукты тропона в четырех шагах от тропона (и в трех шагах от известного железного комплекса).
Protocol
Representative Results
Discussion
Ли растворитель-бесплатный протокол с участием прямого добавления к трикарбонил (тропон) железа(рисунок 2) или косвенный метод использования соответствующего катионного комплекса, как электрофил (Рисунок 1) должен быть использован зависит от амина испо?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Благодарность делается донорам Американского химического общества Нефтяной исследовательский фонд за поддержку этого исследования. Мы признаем, Лафайет колледж химии департамента и Лафайет колледж EXCEL ученых программы для финансовой поддержки.
Materials
| 10 g SNAP Ultra silica gel columns | Biotage | for automated column chromatography | |
| Acetic anhydride | Fisher Scientific | A10-500 | |
| Acetone | Fisher Scientific | A-16S-20 | for cooling baths |
| Acetonitrile-D3 | Sigma Aldrich | 366544 | |
| Benzene, anhydrous, 99.8% | Sigma Aldrich | 401765 | |
| Biotage Isolera Prime | Biotage | ISO-PSF | for automated chromatography |
| Celite; 545 Filter Aid | Fisher Scientific | C212-500 | diatomaceous earth |
| Cerium(IV) ammonium nitrate, ACS, 99+% | Alfa Aesar | 33254 | |
| Chloroform-D | Acros | 209561000 | |
| Di-tert-butyl dicarbonate, 99% | Acros | 194670250 | |
| Ethyl acetate | Fisher Scientific | E145-4 | |
| Ethyl alcohol, absolute – 200 proof | Greenfield Global | 111000200PL05 | |
| Ethyl ether anhydrous | Fisher Scientific | E138-1 | |
| Hexanes | Fisher Scientific | H302-4 | |
| iron nonacarbonyl 99% | Strem | 26-2640 | air sensitive, synonymous with diiron nonacarbonyl |
| Magnesium sulfate | Fisher Scientific | M65-500 | |
| Methanol | EMD Millipore | MX0475-1 | |
| Methylene chloride | Fisher Scientific | D37-4 | |
| MP alumina, Act. II-III acc. To Brockmann | MP Biomedicals | 4691 | for column chromatography |
| o-toluidine 98% | Sigma Aldrich | 466190 | |
| Phenethylamine 99% | Sigma Aldrich | 128945 | distill prior to use if not colorless |
| Sodium bicarbonate | Fisher Scientific | S233-500 | |
| Sodium carbonate anhydrous | Fisher Scientific | S263-500 | |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | S271-500 | dissolved in deionized water to perpare a saturated aqueous solution |
| Sodium sulfate anhydrous | Fisher Scientific | S415-500 | |
| Sonicator | Branson | model 2510 | |
| Sulfuric acid | Fisher Scientific | A300C-212 | |
| Tetrafluoroboric acid solution, 48 wt.% | Sigma Aldrich | 207934 | aqueous solution |
| TLC Aluminium oxide 60 F254, neutral | EMD Millipore | 1.05581.0001 | for thin layer chromatography |
| Tropone 97% | Alfa Aesar | L004730-06 | Light sensitive |
References
- Pollini, G. P., Benetti, S., De Risi, C., Zanirato, V. Synthetic Approaches to Enantiomerically Pure 8-Azabicyclo[3.2.1]octane Derivatives. Chemical Reviews. 106, 2434-2454 (2006).
- Ma, X., Gang, D. R. The Lycopodium alkaloids. Natural Product Reports. 21 (6), 752 (2004).
- Kobayashi, J., Kubota, T. The Daphniphyllum alkaloids. Natural Product Reports. 26 (7), 936-962 (2009).
- Leonard, J. Recent progress in the chemistry of monoterpenoid indole alkaloids derived from secologanin. Natural Product Reports. 16, 319-338 (1999).
- Huang, Z., Phelan, Z. K., Tritt, R. L., Valent, S. D., Griffith, D. R. Formal aza-Michael additions to tropone: Addition of diverse aryl- and alkylamines to tricarbonyl(tropone)iron and [(C7H7O)Fe(CO)3]BF4. Tetrahedron Letters. 59 (37), 3432-3434 (2018).
- Pauson, P. L. Tropones and Tropolones. Chemical Reviews. 55 (1), 9-136 (1955).
- Pietra, F. Seven-Membered Conjugated Carbo-and Heterocyclic Compounds and Their Homoconjugated Analogs and Metal Complexes. Synthesis, Biosynthesis, Structure, and Reactivity. Chemical Reviews. 73 (4), 293-364 (1973).
- Johnson, B. F. G., Lewis, J., Wege, D. Transition metal carbonyl complexes derived from cycloocta-2,4,6-trienone and cyclohepta-2,4,6-trienone. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1976, 1874-1880 (1976).
- Franck-Neumann, M., Brion, F., Martina, D. Friedel-Crafts acylation of tropone-irontricarbonyl. Synthesis of β-thujaplicin and β-dolabrin. Tetrahedron Letters. 19 (50), 5033-5036 (1978).
- Saha, M., Bagby, B., Nicholas, K. M. Cobalt-mediated propargylation/annelation: Total synthesis of (±)-cyclocolorenone. Tetrahedron Letters. 27 (8), 915-918 (1986).
- Yeh, M. -. C. P., Hwu, C. -. C., Ueng, C. -. H., Lue, H. -. L. Michael Addition Reactions of the Highly Functionalized Zinc-Copper Reagents RCu(CN)ZnI to (Tropone)iron Tricarbonyl Promoted by Boron Trifluoride Etherate. Organometallics. 13 (5), 1788-1794 (1994).
- Pearson, A. J., Srinivasan, K. Approaches to the synthesis of heptitol derivatives via iron-mediated stereocontrolled functionalization of cycloheptatrienone. The Journal of Organic Chemistry. 57 (14), 3965-3973 (1992).
- Soulié, J., Betzer, J. -. F., Muller, B., Lallemand, J. -. Y. General access to polyhydroxylated nortropane derivatives through hetero diels -alder cycloaddition. Tetrahedron Letters. 36 (52), 9485-9488 (1995).
- Rigby, J. H., Ogbu, C. O. Tricarbonyl(tropone)iron as a useful functionalized enone equivalent. Tetrahedron Letters. 31 (24), 3385-3388 (1990).
- Franck-Neumann, M., Martina, D. Cycloadditions de la tropone avec le cyclopentadiene synthese d’un intermediaire potentiel par utilisation de complexe metallique. Tetrahedron Letters. 18 (26), 2293-2296 (1977).
- Ban, T., Nagai, K., Miyamoto, Y., Harano, K., Yasuda, M., Kanematsu, K. Periselective cycloaddition of tricarbonyliron complexes of seven-membered unsaturated compounds with 1,2,4,5-tetrazine. Masking and activating effects of tricarbonyliron complexes. The Journal of Organic Chemistry. 47 (1), 110-116 (1982).
- Bonadeo, M., Gandolfi, R., De Micheli, C. Reactions of nitrile oxides and of 2,5-dimethyl-3,4-diphenylcyclopentadienone with tricarbonyltroponeiron and oxidation of the adducts with cerium(IV). Gazzetta Chimica Italiana. 107, 577-578 (1977).
- Eisenstadt, A. The reactivity of cycloheptadienyl-1-one iron tricarbonyl cation towards nucleophilic attack. Journal of Organometallic Chemistry. 113 (2), 147-156 (1976).
- Rosenblum, M., Watkins, J. C. Cyclopentannulation reactions with organoiron reagents. Facile construction of functionalized hydroazulenes. Journal of the American Chemical Society. 112 (17), 6316-6322 (1990).
- Pearson, A. J. . Iron Compounds in Organic Synthesis. , (1994).
- Eisenstadt, A. Fluxional behaviour of protonated substituted troponeiron tricarbonyls. Journal of Organometallic Chemistry. 97 (3), 443-451 (1975).
- Shvo, Y., Hazum, E. A Simple Method for the Disengagement of Organic Ligands from Iron Complexes. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. , 336-337 (1974).
- Thompson, D. J. Reaction of tricarbonylcyclohexadieneiron complexes with cupric chloride. Journal of Organometallic Chemistry. 108 (3), 381-383 (1976).
- Franck-Neumann, M., Heitz, M. P., Martina, D. Une methode simple de liberation des ligands organiques de leurs complexes de fer carbonyle. Tetrahedron Letters. 24 (15), 1615-1616 (1983).
- Birch, A. J., Kelly, L. F., Liepa, A. J. Lateral control of skeletal rearrangement by complexation of thebaine with Fe(CO)3. Tetrahedron Letters. 26 (4), 501-504 (1985).
- Ripoche, I., Gelas, J., Grée, D., Grée, R., Troin, Y. A new stereoselective synthesis of chiral optically pure 4-piperidones. Tetrahedron Letters. 36 (37), 6675-6678 (1995).
- Williams, I., Kariuki, B. M., Reeves, K., Cox, L. R. Stereoselective Synthesis of 2-Dienyl-Substituted Pyrrolidines Using an η4-Dienetricarbonyliron Complex as the Stereodirecting Element: Elaboration to the Pyrrolizidine Skeleton. Organic Letters. 8, 4389-4392 (2006).
- Coquerel, Y., Depres, J. -. P., Greene, A. E., Cividino, P., Court, J. Synthesis of Substituted Cycloheptadienes by Catalytic Hydrogenation of Cycloheptatrieneiron Complexes. Synthetic Communications. 31, 1291-1300 (2001).
