Summary

Forberedelse af N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamider fra N- tosyl-1,2,3-triazoler og efterfølgende konvertering til substituerede Phthalans og Phenethylamines

Published: January 03, 2018
doi:

Summary

Repræsentative eksperimentelle procedurer for syntese af N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamider og efterfølgende konvertering til phthalan og phenethylamine derivater er præsenteret i detaljer.

Abstract

Nedbrydning af N– tosyl-1,2,3-triazoler med rhodium(II) acetat dimer i overværelse af alkoholer danner syntetisk alsidige N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamider, der reagerer under en række betingelser til at give nyttige N– og O –holdige forbindelser. Syre-katalyseret tilsætning af alkoholer eller dithioler n-(2-alkoxyvinyl) sulfonamid-holdige phthalans giver adgang til ketaler og thioketals, henholdsvis. Selektiv reduktion af gruppen vinyl i N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamid-holdige phthalans via hydrogenering udbytter de tilsvarende phthalan i godt udbytte, mens reduktion med natrium bis (2-methoxyethoxy) aluminumhydride genererer en ring-åbnede phenethylamine analog. Fordi N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamid funktionsgruppe er syntetisk alsidige, men ofte hydrolytically ustabilt, denne protokol fremhæver vigtige teknikker i forberedelsen, håndtering og reagerer disse afgørende substrater i flere nyttige transformationer.

Introduction

Rhodium (II)-azavinyl carbenoids har for nylig vist sig som en usædvanlig alsidig reaktive mellemliggende på vej til mange værdifulde produkter. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 navnlig mange nye anvendelser af disse mellemprodukter til fremstilling af heterocycles10 har givet kemikere med nye og effektive syntetiske strategier. Mod herpå vores gruppe indledt udvikling af en ny protokol for syntesen af phthalans11 , ville udnytte de seneste fremskridt i inter- og intramolekylære tilføjelser af ilt-baseret nukleofiler til Rh (II)-azavinyl carbenoids afledt af N-sulfonyl-1,2,3-triazoler. 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 vores tilgang har en enkel to-trins protokol til konvertering terminal Alkyner som 1 til N-sulfonyl-1,2,3-triazoler 2 forsynet med GigE alkohol (figur 1). Senere, en Rh II-katalyseret denitrogenation / 1,3-OH indsættelse cascade fra 2 giver phthalans 3 har en reaktiv N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamid funktionelle gruppe.

Siden N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamid gruppe er et potentielt alsidige, men relativt underexplored N– og O-indeholdende synthon,16,17,18, 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 vi blev interesseret i at studere reaktiviteten af dens sammenvoksede enol-ether/fjend-sulfonamid system under en række betingelser (figur 2). Efter screening forskellige reducerende protokoller, to metoder blev identificeret som førte til stabile phthalan og/eller phenethylamine-holdige produkter (figur 2, 3 → 4/5). Først, det blev opdaget som en standard hydrogenering af N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamid 3a med katalytisk palladium på kulstof (Pd/C) selektivt reducerer C = C bånd for at give phthalan 4. Alternativt, behandling af 3a med natrium bis (2-methoxyethoxy) aluminium hydrid i diethylether/toluen giver enestående substituerede phenethylamine afledte 5. Vi mener, at begge disse transformationer er værdifulde, som de fører til produktklasser med potentielle biologiske aktivitet herunder neuroactive egenskaber der opstår fra den integrerede phenethylamine og 4, metal-kelation via den cis– orienteret N– og O-atomer.

Under behandlingen af syre-forfremmet tilføjelser for at udnytte den elektron-rige C = C bånd af 3a, det blev konstateret, at behandling af dette stof med katalytisk trimethylsilyl chlorid i overværelse af alkoholer eller en thiol givet ketaler 6a-c og thioketal 6e, henholdsvis, samtidig med at de bicykliske phthalan rammer intakt. Alternativt, omrøring 3a i en 1:1 eddikesyre/vand løsning udbytter stabile hemiketal 6 d.

Protocol

1. Sammenfatning af N -Tosyl triazoler 2a: (2-(1-tosyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl) phenyl) methanol Tilføje en 3 x 10 mm PTFE magnetiske rør bar, 139 mg alkohol, 2-ethynylbenzyl og 20 mg kobber (i) thiophenecarboxylate (CuTC) til en ovn-tørret 2-5 mL mikrobølgeovn hætteglas og forsegle hætteglas sikkert med en septum cap og crimper. På grund af den hurtige opvarmning af mikrobølgeovnen, altid bruge en ny hætteglas og cap, som er fri for enhver fejl og sørge for fælles landbrugspolitik …

Representative Results

Alle forbindelser i denne undersøgelse var præget af 1H og 13C NMR spektroskopi og electrospray Ionisation massespektrometri (ESI-MS) at bekræfte produktstrukturen og vurdere renhed. Nøgledata for repræsentative forbindelser er beskrevet i dette afsnit. Spektrale data er i god aftale med triazoler struktur af 2a (figur 3). I 1vises H NMR spektre…

Discussion

Triazoler 2a-b proper kan opnås via en Cu, (I)-katalyseret indeholder-alkyn [3 + 2] cycloaddition (CuAAC) bruger CuTC som katalysator. Navnlig genereres triazoler 2a mest effektivt ved høj temperatur via en standard refluks i chloroform til 3 h eller opvarmning til 100 ° C i 15 min i en mikrobølgeovn reaktor (Bemærk, at tid kan variere afhængig af mikrobølgeovn effektivitet); triazoler 2b fremstilles dog mest effektivt via en CuAAC ved stuetemperatur. Indsats skal…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev finansieret af Hamilton College og Edward og Virginia Taylor Fund for studerende/fakultetet forskning i kemi.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Chattopadhyay, B., Gevorgyan, V. Transition-Metal-Catalyzed Denitrogenative Transannulation: Converting Triazoles into Other Heterocyclic Systems. Angew. Chem. Int. Ed. 51 (4), 862-872 (2012).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Jia, M., Ma, S. New Approaches to the Synthesis of Metal Carbenes. Angew. Chem. Int. Ed. 55 (32), 9134-9166 (2016).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Hazen, G. G., Weinstock, L. M., Connell, R., Bollinger, F. W. A Safer Diazotransfer Reagent. Synth. Commun. 11 (12), 947-956 (1981).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
check_url/fr/56848?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Bennett, J. M., Shapiro, J. D., Choinski, K. N., Mei, Y., Aulita, S. M., Dominguez, G. M., Majireck, M. M. Preparation of N-(2-alkoxyvinyl)sulfonamides from N-tosyl-1,2,3-triazoles and Subsequent Conversion to Substituted Phthalans and Phenethylamines. J. Vis. Exp. (131), e56848, doi:10.3791/56848 (2018).

View Video