Preparazione di 6-aminociclohepta-2,4-dien-1-one Derivati via Tricarbonyl(tropone)iron
Summary
Procedure sperimentali rappresentative per l’aggiunta di nucleofili di ammina al tricarbonyl (tropone)ferro e successiva demetallazione dei complessi risultanti sono presentati in dettaglio.
Abstract
aza-Michael addotti di tricarbonyl(tropone)iron sono sintetizzati con due metodi diversi. Le ammine alipatiche primarie e le ammine secondarie cicliche partecipano a una reazione diretta aza-Michaelcon tricarbonyl (tropone)iron in condizioni prive di solventi. Meno derivati dell’anilina nucleofile e più ammine secondarie ostacolate si aggiungono in modo efficiente al complesso di tropone cationico formato dalla protonazione del tricarbonillo (tropone)iron. Mentre il protocollo che utilizza il complesso cationico è complessivamente meno efficiente per l’accesso agli addotti aza-Michael rispetto all’aggiunta diretta, senza solventi al complesso neutro, consente l’uso di una gamma più ampia di nucleofili di ammine. In seguito alla protezione dell’ammina dell’aza -Michael addottio come carbamate tert-butyl, il diene viene decomplesso dal frammento di tricarbonillo di ferro al trattamento con cerio(IV) nitrato di ammonio per fornire derivati di 6- aminociclociclohepta-2,4-dien-1-one. Questi prodotti possono servire come precursori di diversi composti contenenti un anello carbociclico a sette membri. Poiché la demetallazione richiede la protezione dell’ammina come carbamate, gli addotti aza-Michaeldelle ammine secondarie non possono essere decomplessi utilizzando il protocollo qui descritto.
Introduction
Le ammine strutturalmente complesse contenenti un anello carbociclico a sette membri sono comuni a un certo numero di molecole biologicamente attive. Esempi degni di nota includono gli alcaloidi del tropane1 e diversi membri del Lycopodium2, Daphniphyllum3e il monoterpenoide alcaloide4 famiglie. Tuttavia, tali composti sono spesso più difficili da sintetizzare rispetto a composti di complessità simile contenenti solo anelli a cinque o sei membri. Così, abbiamo cercato di sviluppare una nuova via verso tali composti collegando diversi nucleofili di ammina al tropone5. L’addotto risultante contiene diverse maniglie funzionali per la successiva elaborazione sintetica a diversi scaffold contenenti anelli a sette membri complessi che sarebbero altrimenti difficili da accedere.
Mentre il lavoro precedente con il tropone6,7 suggerisce che non sarebbe adatto per una tale trasformazione, il relativo complesso organometallico tricarbonillo(tropone)iron8 (1, Figura 1) ha dimostrato di essere un versatile blocco di costruzione sintetico che è stato utilizzato nella sintesi di una serie di prodotti naturali e molecole complesse9,10,11,12,13. Inoltre, è stato dimostrato che il doppio legame non complesso di tricarbonyl(tropone)iron si comporta in modo simile a un chetone insaturi in reazioni con, ad esempio, dienes14,15, tetrazine16, ossidi di nitrileo 17, diazoalkanes8,10e reagenti organorati11. Così, abbiamo immaginato che una reazione aza-Michael del tricarbonyl(tropone)iron fornirebbe un ingresso efficiente ai derivati dei tropone aminati sinteticamente preziosi.
Eisenstadt aveva riferito in precedenza che, a seguito della protonazione del tricarbonillo(tropone)ferro, il complesso cationico risultante 2 (Figura 1) poteva sottoporsi ad attacchi nucleofili da anilina o tert-butilare per produrre derivati il complesso di ferro tropone. 18 Tuttavia, il potenziale sintetico di questo metodo rimane non realizzato. In effetti, non erano state segnalate aggiunte di altre ammine e la demetallazione di tali prodotti non è stata esaminata nella relazione di Eisenstadt. Abbiamo adattato questo protocollo per dimostrare l’aggiunta di un’ampia varietà di nucleofili di ammina.
Viene inoltre descritto un metodo per le aggiunte dirette di aza-Michaelal tricarbonyl(tropone)iron ( Figura2), che non richiede la sintesi del complesso cationico e generalmente procede in rendimenti più elevati rispetto al metodo precedentemente riportato. Riportiamo anche qui un protocollo per la demetallolazione degli addotti risultanti. Nel complesso, questo protocollo fornisce addotti formali aza-Michael di tropone in quattro passi dal tropone (e tre passi dal noto complesso di ferro).
Protocol
Representative Results
Discussion
L’impiego del protocollo privo di solventi prevede l’aggiunta diretta al tricarbonyl(figura2) o il metodo indiretto che utilizza il corrispondente complesso cazionatico come elettrofilo (Figura 1) dipende dall’ammina substrato utilizzato. In generale, il metodo di addizione diretta è preferibile in quanto richiede meno passaggi per generare gli addotti aza-Michael dal tropone e i rendimenti complessivi sono generalmente più alti. Tuttavia, questo meto…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Il riconoscimento è reso ai donatori dell’American Chemical Society Petroleum Research Fund per il sostegno di questa ricerca. Riconosciamo il Lafayette College Chemistry Department e il programma Lafayette College EXCEL Scholars per il sostegno finanziario.
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).
