Summary

Utarbeidelse av N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamides N- tosyl-1,2,3-triazoles og påfølgende konvertering til erstattet Phthalans og fenetylaminer

Published: January 03, 2018
doi:

Summary

Representant eksperimentelle prosedyrer for syntese av N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamides og påfølgende konvertering til phthalan og phenethylamine derivater er presentert i detalj.

Abstract

Nedbryting av N– tosyl-1,2,3-triazoles med rhodium(II) acetate dimer i nærvær av alkoholer danner syntetisk allsidig N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamides, som reagerer under en rekke forhold råd til nyttig N– og Oinneholder forbindelser. Acid-katalysert tillegg av alkoholer eller thiols til N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide inneholder phthalans gir tilgang til ketals og thioketals, henholdsvis. Selektiv reduksjon av vinylgruppe i N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide inneholder phthalans via hydrogenering gir den tilsvarende phthalan i god avkastning, mens reduksjon med natrium bis (2-methoxyethoxy) aluminumhydride genererer en Ring åpnet phenethylamine analog. Fordi N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide funksjonsgruppe er syntetisk allsidig, men ofte hydrolytically ustabil, denne protokollen understreker sentrale teknikker i forbereder, håndtere og reagere disse sentrale virkemidler underlag i flere nyttig transformasjoner.

Introduction

Rhodium (II)-azavinyl carbenoids har nylig dukket opp som en svært allsidig reaktive mellomliggende vei til mange verdifulle produkter. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 særlig mange romanen bruk av disse mellomprodukter for produksjon av heterocycles10 har gitt kjemikere med ny og effektiv syntetisk strategier. Mot dette formål, vår gruppe startet utviklingen av en ny protokoll for syntese av phthalans11 som vil utnytte siste fremskritt i den inter- og intramolekylære tillegg av oksygen-baserte nucleophiles til Rh (II)-azavinyl carbenoids avledet fra N-sulfonyl-1,2,3-triazoles. 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 vår tilnærming har en enkel to-trinns protokoll for å konvertere terminal alkynes som 1 til N-sulfonyl-1,2,3-triazoles 2 bærer en hengende alkohol (figur 1). Deretter en Rh II-katalysert denitrogenation / 1,3-OH innsetting kaskade 2 inneholder phthalans 3 har en reaktiv N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide funksjonsgruppe.

Siden N-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide moiety er en potensielt allsidig, men relativt underexplored N– og O-som inneholder synthon,16,17,18, 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 vi ble interessert i å studere reaktivitet av smeltet enol-Eter/ene-sulfonamide systemet under en rekke forhold (figur 2). Etter screening ulike redusere protokoller, to metoder ble identifisert som førte til stabile phthalan og/eller phenethylamine inneholder produkter (figur 2, 3 → 4/5). Først, det ble oppdaget at en standard hydrogenering n-(2-alkoxyvinyl) sulfonamide 3a med katalytisk palladium på karbon (Pd/C) selektivt reduserer C = C bånd å gi phthalan 4. Alternativt gir behandling av 3a med natrium bis (2-methoxyethoxy) aluminium hydrid i diethyl Eter/toluen unikt substituerte phenethylamine avledede 5. Vi tror at begge disse transformasjoner er verdifull, som de føre til klasser med potensielle biologiske aktivitet inkludert neuroactive egenskaper som oppstår fra innebygde phenethylamine og ved 4, metall-chelation via den cis– orientert N– og O-atomer.

Mens han etterforsker syre forfremmet tillegg utnytte rikt C = C bånd 3a, det ble funnet at behandlingen av denne sammensatte med katalytiske trimethylsilyl chloride i nærvær av alkoholer eller en thiol gitt ketals 6a-c og thioketal 6e, henholdsvis, mens beholder bisyklisk phthalan rammen. Alternativt, røring 3a i en 1:1 eddiksyre/vann løsning gir stabil hemiketal 6 d.

Protocol

1. syntese av N -Tosyl Triazole 2a: (2-(1-tosyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl) fenyl) metanol Legge til en 3 x 10 mm PTFE magnetic røre bar, 139 mg 2-ethynylbenzyl alkohol og 20 mg av copper(I) thiophenecarboxylate (CuTC) i en ovn-tørket 2-5 mL mikrobølgeovn medisinglass og forsegle ampullen sikkert med septum cap og crimper. På grunn av rask oppvarming av mikrobølgeovn, alltid bruk en ny medisinglass og cap som er fri for feil og hetten er sikker og riktig montert. Fjerne luft fra am…

Representative Results

Alle forbindelser i denne studien var preget av 1H og 13C NMR spektroskopi og electrospray ionization massespektrometri (ESI-MS) å bekrefte produktstrukturen og vurdere renhet. Nøkkeldata for representant forbindelser er beskrevet i denne delen. Spektraldata er i god avtale med triazole oppbygning 2a (Figur 3). I 1vises H-NMR spekter av 2a<…

Discussion

Triazoles 2a-b rent kan fås via en Cu (I)-katalysert azide-alkyne [3 + 2] cycloaddition (CuAAC) bruker CuTC som katalysator. Spesielt genereres triazole 2a mest effektivt ved høy temperatur via en standard reflux i kloroform 3t eller oppvarming 100 ° c i 15 min i en mikrobølgeovn reaktor (Merk at kan variere avhengig av mikrobølgeovn effektivitet); triazole 2b forberedes imidlertid mest effektivt via en CuAAC ved romtemperatur. Derfor må innsats tas å identifisere…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble finansiert av Hamilton College og Edward og Virginia Taylor Fund for Student/avdeling forskning i kjemi.

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).

Play Video

Cite This 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