Facile Preparation of (2<em> Z</em>, 4<em> E</em>) - Dienamider ved olefinering af elektron-mangelfulde alkener med allylacetat
Summary
Den rutheniumkatalyserede olefinering af elektron-mangelfulde alkener med allylacetat er beskrevet her. Ved anvendelse af aminocarbonyl som en direkte gruppe har denne eksterne oxidant-fri protokol høj effektivitet og god stereo- og regioselektivitet, idet der åbnes en ny syntetisk vej til ( Z , E ) -butadienskelet.
Abstract
Direkte krydskobling mellem to alkener via vinyl CH-binding aktivering repræsenterer en effektiv strategi for syntesen af butadiener med høj atom og trinøkonomi. Denne funktionalitetsorienterede krydskoblingsreaktion er imidlertid ikke blevet udviklet, da der stadig er begrænsede styrende grupper i praktisk brug. Især kræves en støkiometrisk mængde oxidant sædvanligvis, hvilket producerer en stor mængde affald. På grund af vores interesse for roman 1,3-butadiensyntese beskriver vi den rutheniumkatalyserede olefinering af elektron-mangelfulde alkener ved anvendelse af allylacetat og uden ekstern oxidant. Reaktionen af 2-phenylacrylamid og allylacetat blev valgt som en modelreaktion, og det ønskede dienprodukt blev opnået i 80% isoleret udbytte med god stereoselektivitet ( Z, E / Z, Z = 88:12) under optimale betingelser: Ru ( p -cymen) Cl2] 2 (3 mol%) og AgSbF6 (20 mol%) i DCE ved 110 ºC fEller 16 timer. Med de optimerede katalytiske forhold i hånden blev repræsentative α- og / eller ß- substituerede acrylamider undersøgt, og alle reagerede glat, uanset alifatiske eller aromatiske grupper. Endvidere har forskelligt N- substituerede acrylamider vist sig at være gode substrater. Desuden undersøgte vi reaktiviteten af forskellige allylderivater, hvilket tyder på, at chelationen af acetat oxygen til metallet er afgørende for den katalytiske proces. Deuterium-mærkede eksperimenter blev også udført for at undersøge reaktionsmekanismen. Kun Z- selektive H / D-udvekslinger på acrylamid blev observeret, hvilket angiver en reversibel cyklometaleringshændelse. Derudover blev en kinetisk isotopvirkning (KIE) på 3,2 observeret i den intermolekylære isotopstudie, hvilket tyder på, at det olefiniske CH-metaleringstrin sandsynligvis er involveret i hastighedsbestemmelsestrinnet.
Introduction
Butadiener forekommer almindeligt og findes almindeligvis i mange naturlige produkter, lægemidler og bioaktive molekyler 1 . Kemister har gjort en stor indsats for at udvikle en effektiv, selektiv og praktisk syntetisk metode til syntesen af 1,3-butadiener 2 , 3 . For nylig er der udviklet direkte krydskoblinger mellem to alkener via dobbelt vinylisk CH-bindingsaktivering, hvilket repræsenterer en effektiv strategi for syntesen af butadiener med høj atom og trinøkonomi. Blandt dem har den palladiumkatalyserede krydskobling af to alkener tiltrukket sig meget opmærksomhed, hvilket tilvejebringer ( E, E ) -konfigurerede butadiener via alkenyl-Pd-species 4 , 5 . For eksempel udviklede Liu's gruppe en Pd-katalyseret butadiensyntese ved direkte krydskobling af alkener og allylacetat ( Figur 1 </Strong> og ligning 3 ) 4 . I mellemtiden tilvejebragte den funktionelle gruppeorienterede krydskobling mellem alkener butadiener med fremragende ( Z, E ) -stereoselektivitet på grund af den olefiniske CH-cyklometaleringshændelse, der repræsenterer en komplementær fremgangsmåde 6 . Til dato er nogle ledende grupper, såsom enolater, amider, estere og phosphater, blevet introduceret med succes i krydskoblingen mellem alkener, hvilket tilvejebringer en række værdifulde og funktionaliserede 1,3-butadiener. Den rettede krydskoblingsreaktion er imidlertid ikke blevet udviklet, da der stadig er begrænsede styrende grupper i praktisk anvendelse. Især kræves en støkiometrisk mængde oxidant sædvanligvis for at opretholde den katalytiske cyklus, som frembringer en stor mængde organisk og uorganisk affald. Der er meget begrænsede eksempler ved anvendelse af elektronrige alkener som koblingspartner.
Allylacetat og dets derivater har været dybt iUndersøgt i organiske transformationer som kraftige allylation og olefineringsreagenser, herunder katalytisk krydskobling, Friedel-Crafts-allylation af elektronrige arener og katalytisk CH-aktivering af elektron-mangelfulde arener ( figur 1 og ligning 1 ) 7 . For nylig udviklede Loh-gruppen en rhodium (III) -katalyseret CH-allylation af elektron-mangelfulde alkener med allylacetater, hvilket skabte 1,4-diener ( figur 1 og ligning 2 ) 8 . I mellemtiden rapporterede Kanai-gruppen en dehydrativ direkte CH-allylation med allylalkoholer ved anvendelse af en Co (III) katalysator 9 . Interessant nok afslørede Snaddon og kolleger en ny kooperativ katalysebaseret metode til den direkte asymmetriske a- allation af acykliske estere 10 . For nylig rapporterede Ackermann-koncernen adskillige nye allylation eksempler usinG billige Fe, Co og Mn katalysatorer 11 . Disse rapporter har lavet gennembrud i allylation og olefineringsreaktioner, men dobbeltbinding migration og dårlig regioselektivitet er normalt uundgåelig og er ikke let kontrolleret. Derfor er udvikling af mere effektive og selektive reaktionsmønstre af allylacetater til konstruktion af værdifulde molekyler stadig meget ønskeligt. Med vores interesse for roman 1,3-butadiensyntese via CH-olefinering antog vi, at allylacetat kunne introduceres til den rettede allylation af elektron-mangelfulde alkener, der først leverede 1,4-dien. Derefter kunne den mere termodynamisk stabile 1,3-butadien dannes efter den migrerende isomerisering af CC-dobbeltbindingen 7 , hvilket danner dienproduktet, der ikke kan opnås ved krydskobling under anvendelse af elektronrige alkener, såsom propen, som koblingspartner 6 . Her rapporterer vi en billig Ru (III) -katalyseret olefinisk CH-binding olefinatioN af acrylamider med allylacetater i fravær af nogen oxidant, som åbner en ny syntetisk vej til dannelse af ( Z, E ) -butadiener ( figur 1 og ligning 4 ) 13 .
Protocol
Representative Results
Discussion
[Ru ( p -cymen) Cl2] 2 er en billig, let tilgængelig, luftstabil og meget aktiv Ru-baseret katalysator med fremragende funktionel gruppetolerance, der effektivt virker under milde reaktionsbetingelser for at give CH / CH-koblingsbutadienprodukter. Sølvsalt AgSbF 6 blev anvendt som et additiv, som kan abstrahere kloridet af [Ru ( p -cymen) Cl2] 2 for at danne et kationisk rutheniumkompleks til følgende CH-bindingsaktivering. Imidlertid er kun a- substituerede…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne har intet at afsløre.
Materials
| Allyl Acetate | TCI | A0020 | > 98.0%(GC), 25 mL package |
| Dichloro(p-cymene)ruthenium(II) dimer | TCI | D2751 | > 95.0%(T), 5 g package |
| Silver hexafluoroantimonate | TCI | S0463 | > 97.0%(T), 5 g package |
| 1,2-Dichloroethane | TCI | D0364 | > 99.5%(GC), 500 g package |
| Rotavapor | EYELA | N-1200A | Use to dry solvent |
| Silica gel | Merck | 107734 | Silica gel 60 (0.063-0.2 mm), for column chromatoraphy |
References
- Negishi, E., et al. Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation-Carbonyl Olefination Synergy. Acc Chem Res. 41 (11), 1474-1485 (2008).
- Maryanoff, B. E., Reitz, A. B. The Wittig olefination reaction and modifications involving phosphoryl-stabilized carbanions. Stereochemistry, mechanism, and selected synthetic aspects. Chem Rev. 89 (4), 863-927 (1989).
- Stille, J. K. The Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organotin Reagents with Organic Electrophiles. Angew Chem Int Ed. 25 (6), 508-524 (1986).
- Zhang, Y., Cui, Z., Li, Z., Liu, Z. Q. Pd(II)-Catalyzed Dehydrogenative Olefination of Vinylic C-H Bonds with Allylic Esters: General and Selective Access to Linear 1,3-Butadienes. Org Lett. 14 (7), 1838-1841 (2012).
- Shang, X., Liu, Z. Q. Transition metal-catalyzed Cvinyl-Cvinyl bond formation via double Cvinyl-H bond activation. Chem Soc Rev. 42 (8), 3253-3260 (2013).
- Hu, X. H., Yang, X. F., Loh, T. P. Selective Alkenylation and Hydroalkenylation of Enol Phosphates through Direct C-H Functionalization. Angew Chem Int Ed. 54 (51), 15535-15539 (2015).
- Kong, L., et al. Cobalt (III)-Catalyzed C-C Coupling of Arenes with 7-Oxabenzonorbornadiene and 2-Vinyloxirane via C-H Activation. Org Lett. 18 (15), 3802-3805 (2016).
- Feng, C., Feng, D., Loh, T. P. Rhodium (III)-catalyzed C-H allylation of electron-deficient alkenes with allyl acetates. Chem Commun. 51 (2), 342-345 (2015).
- Suzuki, Y., et al. Dehydrative Direct C-H Allylation with Allylic Alcohols under [Cp*CoIII] Catalysis. Angew Chem Int Ed. 54 (34), 9944-9947 (2015).
- Schwarz, K. J., Amos, J. L., Klein, J. C., Do, D. T., Snaddon, T. N. Uniting C1-Ammonium Enolates and Transition Metal Electrophiles via Cooperative Catalysis: The Direct Asymmetric α-Allylation of Aryl Acetic Acid Esters. J Am Chem Soc. 138 (16), 5214-5217 (2016).
- Zell, D., Bu, Q., Feldt, M., Ackermann, L. Mild C-H/C-C Activation by Z-Selective Cobalt Catalysis. Angew Chem Int Ed. 55 (26), 7408-7412 (2016).
- Li, J., et al. N-Acyl Amino Acid Ligands for Ruthenium(II)-Catalyzed meta-C-H tert-Alkylation with Removable Auxiliaries. J Am Chem Soc. 137 (43), 13894-13901 (2015).
- Li, F., Yu, C., Zhang, J., Zhong, G. Olefination of Electron-Deficient Alkenes with Allyl Acetate: Stereo- and Regioselective Access to (2Z,4E)-Dienamides. Org Lett. 18 (18), 4582-4585 (2016).
- Lehman, J. W. . The student’s lab companion: laboratory techniques for organic chemistry: standard scale and microscale. , (2008).
