Un protocole en deux étapes pour Umpolung fonctionnalisation de cétones par espèce de Enolonium

Résumé

Un protocole d’un pot de deux étapes pour l’umpolung d’énolates de cétone enolonium espèces et addition d’un nucléophile sur la position α est décrit. Nucléophiles notamment chlorure, azoture, dérivés azolés, allyl-silanes et composés aromatiques.

Résumé

Α-fonctionnalisation des cétones via umpolung des énolates de réactifs d’iode hypervalent est un concept important en chimie organique de synthèse. Récemment, nous avons mis au point une stratégie en deux étapes pour la cétone énolate umpolung qui a permis le développement de méthodes pour la chloration et azidation amination utilisant les dérivés azolés. En outre, nous avons développé des réactions arylation et d’allylation formant liaison C-C. Au cœur de ces méthodes est la préparation de l’espèce enolonium intermédiaires et très réactif avant l’addition d’un réactif nucléophile. Cette stratégie est donc penser à la préparation et l’utilisation des énolates de métal dans la chimie de synthèse classique. Cette stratégie permet l’utilisation de nucléophiles qui seraient incompatibles avec les réactifs d’iode hypervalent fortement oxydant. Dans cet article, nous présentons un protocole détaillé pour la chloration, azidation, N-heteroarylation, arylation et allylation. Les produits comprennent des motifs répandus en produits actifs en médecine. Cet article d’autres aidera grandement dans l’utilisation de ces méthodes.

Introduction

Énolates sont nucléophiles de carbone classiques en chimie organique et parmi les plus couramment utilisées. Umpolung des énolates de créer enolonium électrophile espèces permet de précieux moyens alternatifs pour produire les cétones α-fonctionnalisés ainsi que pour permettre de nouvelles réactions n’est pas possibles via classique d’énolates chimie. Espèces de Enolonium ont été proposés comme intermédiaires dans nombreuses réactions, en particuliers réactions impliquant des réactifs d’iode hypervalent. Ces réactions incluent α-halogénation, oxygénation et amination¹ ainsi que les autres réactions^2,3,4,5.

Cependant, les portées de ces réactions étaient toujours limitées par la nature transitoire des espèces réactives d’enolonium. Ce déplacement requis tout nucléophile d’être présents dans le mélange réactionnel lors de la réaction des énolates carbonyle avec le réactif d’iode hypervalent fortement oxydant. Ainsi, n’importe quel nucléophile sujette à l’oxydation, telles que les composés aromatiques riches électron (hétérocycles) et alcènes, ne pouvait servir.

L’année dernière, nous avons surmonté ces limitations en développant des conditions dans lesquelles l’espèce d’enolonium est formé comme un intermédiaire discret en une seule étape, suivi par l’addition du nucléophile dans un second temps. Ce protocole permet non seulement le type classique de fonctionnalisation par exemple chloration⁶, mais aussi l’utilisation des nucléophiles carbone oxydables, comme allylsilanes^6,8, énolates^{1,6, 7}et électrons des composés aromatiques riches⁹, aboutissant à la formation de la liaison C-C. La méthode allylation se prête à la formation de centres quaternaires et tertiaires. La méthode arylation de cétone constitue officiellement fonctionnalisation de C-H de l’aromatique composé sans la nécessité d’un dirigeant du groupe⁹. Récemment, nous avons rapporté l’adjonction de dérivés azolés et les azotures¹⁰ comme bien¹¹. La présentation détaillée du protocole devrait aider à l’introduction de ces méthodes dans la boîte à outils au jour le jour du chimiste organique synthétique.

Protocole

1. préparation de l’espèce Enolonium

ATTENTION : Avant d’effectuer le protocole, consulter la FS pour tous les réactifs et solvants.

Remarque : Tous les nouveaux réactifs ont été utilisés comme provenant de la source commerciale. Si l’éthérate de trifluorure de bore a été conservé, il distiller avant utilisation.

1. Dans un endroit sec à fond ballon équipé d’une cloison et un aimant pour agitateur magnétique rond, ajouter le réactif de Koser (1,5 équiv.) et rincer le ballon avec azote ou argon.
2. Ajouter dichlorométhane sèche pour obtenir une suspension de concentration formelle de 0,234 mol/L.
3. Cool la suspension à-78 ° C à l’aide d’un bain de glace carbonique/acétone ou un bain d’instrument/acétone doigt froid.
4. Ajouter soignée BF₃OEt₂ (1,5 équiv.) lentement.
5. Réchauffer le mélange hétérogène à la température ambiante jusqu'à la formation de la solution jaune. En général, cela se passe au sein de 5 min.
6. Refroidir la solution à-78 ° C.
7. La solution refroidie, ajouter le triméthylsilyl-enolether (1 équivalent, 0.313 mol/L) dans du dichlorométhane sèche goutte à goutte plus 2-10 min (en fonction de l’échelle). Après que l’addition d’éther d’énol silylé est terminée, la formation de l’espèce d’enolonium est terminée.
   Remarque : Vous pouvez laisser la solution d’enolonium espèces à-78 ° C pendant au moins 30 min sans perte de rendement. L’espèce enolonium est stable pendant cette période comme indiqué par le rapporté NMR studies⁶.

2. la fonctionnalisation des espèces Enolonium

1. Chloration avec l’anion chlorure
   1. Ajouter à la solution ainsi préparée des espèces enolonium chlorure de benzyle-diméthyl-décylammonium (2.0 équiv., 1,25 mol/L) dans du dichlorométhane sèche d’une manière sage de goutte. Ajouter cette solution à un rythme tel que la température reste inférieure à-55 ° C. 0,5-2 mmol échelle, ajout de plus de 5 min est satisfaisante.
   2. Laissez le mélange réactionnel à-78 ° C pendant 5 min.
   3. Retirer le bain de refroidissement et laisser le mélange réactionnel à température ambiante.
   4. Laissez la réaction à température ambiante pendant 20 min.
   5. Ajouter de l’eau au mélange réactionnel (la moitié du volume de dichlorométhane utilisé dans la préparation de l’espèce enolonium).
   6. Extrait trois fois avec du dichlorométhane. En général, utiliser 2 ou 3 fois le volume réactionnel dans chaque extraction 0,5-2 mmol à petite échelle.
   7. Laver les couches organiques combinés deux fois avec de la saumure. En général, utilisez le même volume d’eau glycolée comme le volume réactionnel combinée.
   8. Sec avec du sulfate de sodium anhydre pendant 30 min.
   9. Filtrer sur le sulfate de sodium (par exemple, par le biais d’une fiche de Célite).
   10. Éliminer le solvant sur un évaporateur rotatif à pression réduite et 40 ° C.
   11. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice utilisant éluants hexane et l’acétate d’éthyle pour vous permettre, après élimination des solvants, pure cétone α-azido correspondante.
       Note : À l’échelle de 0,5 mmol à 2 mmol de triméthylsilyle énolate, effectuer par chromatographie sur colonne sur une colonne de verre de 2 cm de diamètre à l’aide de gel de silice standard 60 à 15 cm de hauteur (longueur). Le volume devra être modifié pour les autres échelles.
2. Azidation avec TMS-azoture
   ATTENTION :-Azotures organiques en général sont explosifs et il faut veiller à la manipulation et la préparation des produits. TMS-azoture est toxique. Consulter FS avant utilisation.
   1. Ajouter à la solution ainsi préparée des espèces d’enolonium à-78 ° C azidotrimethylsilane soignée (2.5 équiv.) d’une manière goutte à goutte. Ajouter cette solution à un taux afin que la température reste inférieure à-55 ° C. 0,5-2 mmol échelle, ajout pendant 2-3 min est satisfaisante.
   2. Remuer le mélange réactionnel pendant 15 min à-78 ° C.
   3. Faites chauffer le mélange réactionnel à-55 ° C et laisser à cette température pendant 2 à 3 h.
   4. Ajouter de l’eau au mélange réactionnel (la moitié du volume de dichlorométhane utilisé dans la préparation de l’espèce enolonium).
   5. Extrait trois fois avec du dichlorométhane. En général, utiliser 2 ou 3 fois le volume réactionnel dans chaque extraction 0,5-2 mmol à petite échelle.
   6. Laver les couches organiques combinés deux fois avec de la saumure. En général, utilisez le même volume d’eau glycolée comme le volume réactionnel combinée.
   7. Sécher les extraits avec sulfate de sodium anhydre pendant 30 min.
   8. Filtrer sur le sulfate de sodium.
   9. Éliminer le solvant sur un évaporateur rotatif à pression réduite et 40 ° C.
   10. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice utilisant éluants hexane et l’acétate d’éthyle pour vous permettre, après élimination des solvants, pure cétone α-azido correspondante.
3. Réaction avec les dérivés azolés
   1. La solution ainsi préparée des espèces d’enolonium à-78 ° C Ajouter azole (4 à 5 équivalent, 1 mol/L) dissous dans 5 mL de dichlorométhane dans un mode goutte à goutte. 0,5-2 mmol échelle, ajout de plus de 5 min est satisfaisante.
      Remarque : Dans le cas des azoles peu solubles tels que tétrazole, utilisez l’acétonitrile à une concentration de 0,5 mol/L au lieu de dichlorométhane. Ajouter cette solution à un taux afin que la température reste inférieure à-55 ° C.
   2. Remuer le mélange réactionnel pendant 15 min à-78 ° C.
   3. Faites chauffer le mélange réactionnel à-55 ° C et laisser à cette température pendant 4 à 8 h.
   4. Ajouter de l’eau au mélange réactionnel (la moitié du volume de solvants organiques utilisés dans la préparation de l’espèce enolonium).
   5. Extrait trois fois avec du dichlorométhane. En général, utiliser 2 ou 3 fois le volume réactionnel dans chaque extraction 0,5-2 mmol à petite échelle.
   6. Laver les couches organiques combinés deux fois avec de la saumure. En général, utilisez le même volume d’eau glycolée comme le volume réactionnel combinée.
   7. Sécher les extraits avec sulfate de sodium anhydre pendant 30 min.
   8. Filtrer sur le sulfate de sodium.
   9. Éliminer le solvant sur un évaporateur rotatif à pression réduite et 40 ° C.
   10. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice utilisant éluants hexane et l’acétate d’éthyle pour vous permettre, après élimination des solvants, pure cétone α-azole correspondante.
4. Allylation, crotylation, cinnamylation et prénylation utilisant allyl-silanes
   1. Ajouter allyle soignée, crotyle-, cinnamyl-, ou prényl-triméthylsilane (2 équiv.) lentement à-78 ° C. Ajouter cette solution à un taux afin que la température reste inférieure à-55 ° C. Un 0,5-2 mmol échelle, ajout pendant 2-3 min est satisfaisante.
   2. Remuer le mélange réactionnel pendant 10 min à-78 ° C.
   3. Laissez le mélange réactionnel se réchauffe lentement à température ambiante en enlevant le bain de refroidissement. Laissez la réaction à température ambiante pendant 20 min.
   4. Ajouter de l’eau au mélange réactionnel (la moitié du volume de dichlorométhane utilisé dans la préparation de l’espèce enolonium).
   5. Extrait trois fois avec du dichlorométhane. En général, utiliser 2 ou 3 fois le volume réactionnel dans chaque extraction 0,5-2 mmol à petite échelle.
   6. Laver les couches organiques combinés deux fois avec de la saumure. En général, utilisez le même volume d’eau glycolée comme le volume réactionnel combinée.
   7. Sécher les extraits avec sulfate de sodium anhydre pendant 30 min.
   8. Filtrer sur le sulfate de sodium.
   9. Éliminer le solvant sur un évaporateur rotatif à pression réduite et 40 ° C.
   10. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice utilisant éluants hexane et l’acétate d’éthyle pour vous permettre, après élimination des solvants, le pur produit de α-allyl correspondant.
5. Arylation
   Remarque : Pour arylation, utilisez 3 équivalents de BF₃OEt₂ lors de la préparation de l’espèce enolonium afin d’éviter la tosylation des espèces enolonium comme une réaction secondaire importante. En général, il faut seulement 1,6 équivalent du substrat aromatique. Toutefois, si le substrat aromatique est un pyrane, thiophène ou pyrrole, les meilleurs résultats sont obtenus en utilisant 5 équivalents du substrat aromatique.
   1. À la solution de prêt enolonium espèces ajouter une solution de substrat aromatique dans du dichlorométhane sèche (1.6 équiv., 0,5 mol/L) d’une manière goutte à goutte. Ajouter cette solution à un taux afin que la température reste inférieure à-55 ° C. 0,5-2 mmol échelle, ajout pendant 5-10 min est satisfaisante.
   2. Après que l’ajout du substrat aromatique est terminée, augmenter la température du mélange à-55 ° C et laisser le mélange à cette température pendant 20 min.
   3. Ajouter de l’eau au mélange réactionnel (la moitié du volume de dichlorométhane utilisé dans la préparation de l’espèce enolonium).
   4. Extrait trois fois avec du dichlorométhane. En général, utiliser 2 ou 3 fois le volume réactionnel dans chaque extraction 0,5-2 mmol à petite échelle.
   5. Laver les couches organiques combinés deux fois avec de la saumure. En général, utilisez le même volume d’eau glycolée comme le volume réactionnel combinée.
   6. Sécher les extraits avec sulfate de sodium anhydre pendant 30 min.
   7. Filtrer sur le sulfate de sodium.
   8. Éliminer le solvant sur un évaporateur rotatif à pression réduite et 40 ° C.
   9. Purifier le produit brut par chromatographie sur gel de silice utilisant éluants hexane et l’acétate d’éthyle pour vous permettre, après élimination des solvants, pure cétone α-accès correspondante.

Résultats

Résultats représentatifs, réalisés selon le protocole, sont donnés à la Figure 1 et sont discutés dans la section « discussion ». Notamment, une très large gamme de différents corps cétoniques peut être utilisée avec succès dans la réaction pour donner les produits avec de bons rendements, comme on le voit dans l' azidation¹¹. Le champ d’application de la réaction pour introduire des azoles en position α des cétones comprend la majeure...

Discussion

Le succès de la préparation des enolonium espèces de TMS-énolates dépend de plusieurs facteurs. La réaction de côté majeur à l’étape de préparation est le couplage homo des matières premières par la réaction d’une molécule d’espèces enolonium formé avec une molécule de TMS-énolate. Ainsi, l’exigence de conditions de la réaction est d’éviter cette dimérisation de garantir une réaction rapide du réactif iode hypervalent activés acide Lewis avec TMS-énolique supplémentaire par rapport au taux de dimérisation. Ceci est réali...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Chlorotriméthylsilane, 98+ %	Alfa Aesar	A13651	TMS-Cl
Étherate de diéthyle de trifluorure de bore, 98+ %	Alfa Aesar	A15275	BF3*Et2O
2-Methylindole, 98+ %	Alfa Aesar	A10764	2-Me-indole
Hydroxy(tosyloxy) iodobenzène, 97 %	Réactif	Alfa Aesar	L15701
Acétophénone, >98 %	Merck	800028
solution de n-butyllithium 1,6 M dans des hexanes	Aldrich	186171	nBuLi
BIS(ISOPROPYL)AMINE	Apollo	OR1090	DIPA
Azoture de triméthylsilyle, 94 %	Alfa Aesar	L00173	TMS-N3