Summary

Herstellung von 6-Aminocyclohepta-2,4-dien-1-one Derivaten über Tricarbonyl(Tropon)Eisen

Published: August 12, 2019
doi:

Summary

Repräsentative experimentelle Verfahren zur Zugabe von Aminkernleophilen zu Tricarbonyl(Tropon)Eisen und anschließender Demetallierung der resultierenden Komplexe werden ausführlich vorgestellt.

Abstract

aza-Michael Addukte von Tricarbonyl(Tropon)Eisen werden durch zwei verschiedene Methoden synthetisiert. Primäre aliphatische Amine und zyklische Sekundäraminen nehmen an einer direkten aza-Michael-Reaktion mit Tricarbonyl(Tropon)Eisen unter lösungsmittelfreien Bedingungen teil. Weniger nucleophile Anilinederivate und mehr behinderte sekundäre Amine tragen effizient zum kationischen Troponkomplex bei, der durch Protonierung von Tricarbonyl(Tropon)Eisen gebildet wird. Während das Protokoll, das den kationischen Komplex verwendet, insgesamt weniger effizient für den Zugriff auf die aza-Michael-Addukte ist als die direkte, lösungsmittelfreie Zugabe zum neutralen Komplex, ermöglicht es die Verwendung einer breiteren Palette von Amin-Nucleophilen. Nach dem Schutz des Amins des Aza-Michael-Addukts als tert-Butylcarbamat wird das Diene bei der Behandlung mit Cer(IV) Ammoniumnitrat aus dem Eisentricarbonylfragment dekomplexiert, um Derivate von 6- Aminocyclohepta-2,4-dien-1-one. Diese Produkte können als Vorläufer verschiedener Verbindungen dienen, die einen siebenköpfigen karbozyklischen Ring enthalten. Da die Demetallierung den Schutz des Amins als Carbamat erfordert, können die aza-Michael-Addukte von Sekundäraminen nicht mit dem hier beschriebenen Protokoll dekomplexiert werden.

Introduction

Strukturell komplexe Aumine, die einen siebenköpfigen karbozyklischen Ring enthalten, sind einer Reihe biologisch aktiver Moleküle gemeinsam. Bemerkenswerte Beispiele sind die Tropanalkaloide1 und mehrere Mitglieder des Lycopodium2, Daphniphyllum3, und Monoterpenoid Indol alkaloid4 Familien. Jedoch, solche Verbindungen sind oft schwieriger zu synthetisieren im Vergleich zu Verbindungen von ähnlicher Komplexität, die nur fünf- oder sechsköpfige Ringe. So versuchten wir, einen neuen Weg zu solchen Verbindungen zu entwickeln, indem wir verschiedene Amin-Nucleophile an Tropon5anbringen. Das resultierende Adduktod enthält mehrere funktionelle Griffe für die anschließende synthetische Ausarbeitung an diversen komplexen sieben-köpfigen ringhaltigen Gerüsten, die sonst schwer zugänglich wären.

Während frühere Arbeiten mit Tropon6,7 darauf hindeuten, dass es für eine solche Transformation nicht geeignet wäre, hat sich der verwandte organometallische Komplex Tricarbonyl(Tropon)Eisen8 (1, Abbildung 1) als vielseitige synthetische Baustein, der in der Synthese einer Reihe von natürlichen Produkten und komplexen Molekülen9,10,11,12,13verwendet wurde. Darüber hinaus hat sich die unkomplexe Doppelbindung von Tricarbonyl(Tropon)Eisen in Reaktionen mit z.B. Dienes14,15, Tetrazine16, Nitriloxiden ähnlich verhalten. 17, Diazoalkane8,10, und Organocopper Reagenzien11. So stellten wir uns vor, dass eine aza-Michael-Reaktion von Tricarbonyl(Tropon)Eisen einen effizienten Einstieg in synthetisch wertvolle aminierte Troponderivate bieten würde.

Eisenstadt hatte zuvor berichtet, dass nach der Protonierung von Tricarbonyl(Tropon)Eisen der resultierende kationische Komplex 2 (Abbildung 1) einen nucleophilen Angriff durch Aniin oder Tert-Butylamin erleiden könnte, um aminierte Derivate von troponeisenkomplex. 18 Das synthetische Potenzial dieser Methode bleibt jedoch unrealisiert. Tatsächlich waren keine Zusätze anderer Ader gemeldet worden, und die Demetallierung dieser Produkte wurde im Eisenstadt-Bericht nicht untersucht. Wir haben dieses Protokoll angepasst, um die Zugabe einer Vielzahl von Amin-Nucleophilen zu demonstrieren.

Wir beschreiben auch ein Verfahren für direkte aza-Michael-Zusätze zu Tricarbonyl(Tropon)Eisen (Abbildung 2), das keine Synthese des kationischen Komplexes erfordert und im Allgemeinen in höheren Erträgen im Vergleich zur zuvor gemeldeten Methode vorankommt. Wir berichten hier auch über ein Protokoll zur Demetallierung der resultierenden Addukte. Insgesamt bietet dieses Protokoll formale Aza-Michael-Addukte von Tropon in vier Schritten von Tropon (und drei Schritte vom bekannten Eisenkomplex).

Protocol

1. Synthese von Tricarbonyl(Tropon)Eisen (1)19 In einem Argon-Atmosphären-Handschuhkasten 4,1 g Diiron Nonacarbonyl in eine ofengetrocknete 20 ml Durchstechflasche wiegen. Die Durchstechflasche verkapseln und aus dem Handschuhkarton entfernen.VORSICHT: Längere Lagerung von Diiron Nonacarbonyl führt zu einer gewissen Verschlechterung, um Triiron Dodecacarbonyl und fein geteiltes metallisches Eisen20zu geben. Diese Verschlechterung wird durch das Vorhandensei…

Representative Results

Alle neuartigen Verbindungen in dieser Studie waren durch 1H und 13C NMR-Spektroskopie und hochauflösende Massenspektrometrie gekennzeichnet. Zuvor berichtete Verbindungen wurden durch 1H NMR-Spektroskopie charakterisiert. NMR-Daten für repräsentative Verbindungen werden in diesem Abschnitt beschrieben. Das 1H NMR-Spektrum von Tricarbonyl(Tropon)Eisen ist in Abbildung 3dargestellt. Die Protonendes -diene-Li…

Discussion

Ob das lösungsmittelfreie Protokoll mit direkter Zugabe zu Tricarbonyl(Tropon)Eisen (Abbildung 2) oder das indirekte Verfahren unter Verwendung des entsprechenden kationischen Komplexes als Elektrophil (Abbildung 1) eingesetzt werden soll, hängt vom Amin ab. Substrat verwendet. Im Allgemeinen ist die direkte Additionsmethode vorzuziehen, da sie weniger Schritte erfordert, um die aza-Michael-Addukte aus Tropon zu erzeugen, und die Gesamterträge sind i…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Spender des American Chemical Society Petroleum Research Fund werden für die Unterstützung dieser Forschung anerkannt. Wir würdigen die Lafayette College Chemistry Department und das Lafayette College EXCEL Scholars Programm für finanzielle Unterstützung.

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

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Huang, Z., Phelan, Z. K., Tritt, R. L., Valent, S. D., Guan, Z., He, Y., Weiss, P. S., Griffith, D. R. Preparation of 6-aminocyclohepta-2,4-dien-1-one Derivatives via Tricarbonyl(tropone)iron. J. Vis. Exp. (150), e60050, doi:10.3791/60050 (2019).

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