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Chemistry

Cercosporin-Photocatalyzé [4+1]- et [4+2]-Annulations d’Azoalkenes dans des conditions douces

Published: July 17, 2020 doi: 10.3791/60786
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1, 2, 1
1Key Laboratory of Carbohydrate Chemistry and Biotechnology, Ministry of Education, School of Biotechnology, Jiangnan University, 2School of Pharmaceutical Science, Jiangnan University
* These authors contributed equally

Summary

De nouvelles voies pour la synthèse des hétérocycles contenant de l’azote utilisant la cercosporine comme photocatalyste sans métal ont été développées.

Abstract

L’intérêt pour les hétérocycles contenant de l’azote s’est rapidement accru dans la communauté synthétique puisqu’ils sont des motifs importants pour les nouveaux médicaments. Traditionnellement, ils ont été synthétisés par des réactions thermiques de cycloaddition, alors qu’aujourd’hui, la photocatalyse est préférée en raison des conditions douces et efficaces. Avec cette mise au point, une nouvelle méthode photocatalytique pour la synthèse des hétérocycles contenant de l’azote est très souhaitée. Ici, nous rapportons un protocole pour la biosynthèse de la cercosporine, qui pourrait fonctionner comme un photocatalyste sans métal. Nous illustrons ensuite les protocoles de cercosporine-photocatalyzé pour la synthèse des hétérocycles contenant de l’azote 1,2,3-thiadiazoles par l’annulation d’azoalkenes avec KSCN, et la synthèse de 1,4,5,6-tétrahydropyridazines [4+2] par cyclodimerisation des azoalkenes dans des conditions douces, respectivement. En conséquence, il existe un nouveau pont entre la méthode de fermentation microbienne et la synthèse organique d’une manière douce, rentable, respectueuse de l’environnement et durable.

Introduction

Les hétérocycles contenant de l’azote ont attiré beaucoup d’attention puisqu’ils ne sont pas seulement des squelettes importants pour un large éventail de produits naturels présentant des bioactivités, mais aussi les précurseurs synthétiques pour les agrochimiques et les molécules de médicaments1,2. Parmi les différents N-hétérocycles, 1,2,3-thiadiazoles3,,4 et 1,4,5,6-tétrahydropyridazines5,6 sont les molécules les plus importantes, qui sont utilisées comme intermédiaires polyvalents dans la chimie synthétique (Figure 1). N Depuis que la modification de leurs groupes fonctionnels induit toujours des activités pharmacologiques distinctives, des efforts considérables ont été consacrés à l’élaboration de stratégies efficaces pour la synthèse des hétérocycles contenant de l’azote et ils ont été synthétisés principalement par des réactions thermiques de cycloaddition7,8,9,10. Aujourd’hui, pour répondre aux exigences du développement durable et de la chimie verte, la photocatalyse a exercé une grande importance et des avantages11,12,13,14, qui comprend l’efficacité15,16,17,18,19 et l’évitement des réactifs stoichiométriques pour l’activation20,21. Les intermédiaires à quatre unités puissants et polyvalents, azoalkenes (1,2-diaza-1,3-dienes)22,23,2424,25,26,27,28,2928,ont été employés comme précurseurs dans le métal à base de Ru(bpy)3Cl2-photocatalyzé réactions avec une grande efficacité pour l’annulation de l’hydra halogène et ketocarbons30. En outre, il a également été utilisé dans le système sans métal Eosin Y photocatalyzed, mais offrant le produit désiré dans seulement 7% de rendement. Puisque les photocatalyseurs sans métal montrent un grand avantage sur les photocatalyseurs à base de métal de transition, en ce qui concerne le facteur environnemental ainsi que les prix moins chers18,19, il est très important de développer de nouveaux systèmes photocatalytiques sans métal pour la synthèse de N-hétérocycles. N

Cercosporine31,32,33,34,35, hypocrelin36,37,38,39,40, elsinochrome41 et phleichrome42,43 ( Figure2) appartiennent à des pigments perylènequinon (PQP) dans la nature et sont produites par des champignons endophytiques, qui ont été largement étudiés en ce qui concerne leurs propriétés photophysiques et photobiologiques, et appliquées en thérapie photodynamique et diagnostic photophysique, en raison de leur forte absorption dans la région UV-vis et les propriétés uniques de la photosensibilisation36,44,45,46,47. Lors de l’irradiation, ces PQP peuvent être incités à l’état excité, puis générer des espèces actives par le transfert d’énergie (EnT) et le transfert d’électrons (ET)35,38,44,48,49,50,51,52,53,54. Ainsi, nous avons envisagé que ces PQP naturels peuvent être utilisés comme photocatalyseurs « ans métau » pour susciter des réactions organiques, qui ont rarement été étudiées55,56,57,58,59.

Ici, nous rapportons le protocole pour la biosynthèse de la cercosporine à partir de la fermentation liquide, puis l’appliquons comme photocatalyste sans métal pour la réaction d’annulation [4+1] des azoalkenes et du KSCN, ainsi que la cyclodimérisation [4+2] des azoalkenes, qui fournissent respectivement 1,2,3-thiadiazoles et 1,4,5,6- tétrahydropyridazines à haut rendement dans des conditions douces , respectivement (figure 3).

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Protocol

NOTE: α-Halo-N-acyl-hydrazones ont été préparés selon une procédure publiée60. Tous les solvants et autres réactifs chimiques ont été obtenus à partir de sources commerciales sans autre purification. Nous avons d’abord décrit la synthèse de α-Halo-N-acyl-hydrazones et la biosynthèse de la cercosporine comme un photocatalyste sans métal. Ensuite, nous avons illustré les protocoles des réactions cercosporine-photocatalyzées pour la synthèse de 1,2,3-thiadiazoles et 1,4,5,6-tétrahydropyridazines.

ATTENTION : Toute la manipulation doit être effectuée prudemment portant des gants, un manteau de laboratoire et des lunettes. Il est fortement recommandé de lire attentivement le MSDS pour chaque produit chimique et solvant utilisé dans ces réactions et processus de purification. Les produits chimiques peuvent être pesés sur un équilibre sur le banc. Toutes les réactions organiques doivent être installées dans le capot de fumée et le processus de purification doit également être effectué dans un capot de fumée.

1. Préparation de α-Halo-N-acyl-hydrazones

  1. Peser 10 mmol de cétone et 10 mmol d’hydrazine benzoyle dans une fiole.
  2. Ajouter 20 ml de CH3OH à la fiole.
  3. Équipez la fiole d’un bouchon en caoutchouc et d’une barre de remuant.
  4. Injecter 0,25 mL de HCl lentement dans le mélange.
  5. Incuber la fiole dans l’air à température ambiante pendant 4 h.
  6. Recueillir le précipité après réaction par filtration et laver avec de l’acétone.
  7. Sécher le produit sous vide et identifier par RMN.

2. Préparation de la cercosporine

  1. Chargez un flacon à secousses de 3 L avec 1 L de S-7 moyen.
  2. Inoculer la souche productrice de cercosporine56 dans la fiole à secousses.
  3. Culture du mélange dans des conditions légères à 135 r/min, 25 °C pendant 2 semaines.
  4. Soumettre le bouillon de fermentation à la filtration sous vide à l’aide d’une pompe à vide pour obtenir le supernatant et le granulé.
  5. Recueillir le granulé et le sécher dans un séchoir à congélation.
  6. Extraire séparément le granulé et le supernatant avec 3 x 50 mL de dichlorométhane.
  7. Mélanger les phases organiques et laver avec de l’eau 2-3 fois.
  8. Concentrer la phase organique sous vide.
  9. Dissoudre à nouveau le résidu avec du méthanol analytique et filtrer à travers une membrane de microfiltration organique de 0,18 μm.
  10. Purifier la cercosporine à l’aide d’une colonne Sephadex LH-20 et identifier par HPLC.

3. Préparation de 1,2,3-thiadiazoles

  1. Peser l’α-Halo-N-acyl-hydrazone (0,2 mmol, 1,0 eq), 1 mg de cercosporine (0,002 mmol, 0,01 equiv.), 27 mg de tBuOK (1,2 equiv) et 39 mg de KSCN (2 equiv) dans une baignoire Schlenk de 10 mL équipée d’un bouchon en caoutchouc et d’une barre d’agitation.
  2. Purger le tube Schlenk avec O2 trois fois.
  3. Injecter le CH3CN sec (2 ml) dans le tube schlenk.
  4. Soumettre le tube Schlenk à une LED bleue de 5 W à partir du bas pendant 16 h.
  5. Laver avec 4 x 15 mL de solution NaCl saturée et combiner la phase aqueuse.
  6. Ré-extraire la phase aqueuse avec 4 x 15 mL d’acétate d’éthyle.
  7. Combiner la phase organique et sèche avec l’anhydre Na2SO4.
  8. Retirer le solvant à l’un de l’évaporateur à vide.
  9. Purifier le produit 3 par chromatographie de colonne de gel de silice (eluent, pétrole : acétate d’éthyle = 10:1) et identifier par RMN.

4. Préparation de 1,4,5,6-tétrahydropyridazine

  1. Peser l’α-Halo-N-acyl-hydrazone (0,5 mmol), 2,7 mg de cercosporine (0,01 équiv) et 195 mg de Cs2CO3 (1,2 equiv) dans une baignoire Schlenk de 10 mL équipée d’un bouchon en caoutchouc et d’une barre d’agitation.
  2. Purger le tube Schlenk avec N2 trois fois.
  3. Injectez le CH3CN/H2O (10:1, 2 mL) dans le tube de Schlenk.
  4. Soumettre le tube Schlenk à une LED bleue de 5 W à partir du bas pendant 16 h.
  5. Laver avec 4 x 15 mL de solution NaCl saturée et combiner la phase aqueuse.
  6. Ré-extraire la phase aqueuse avec 4 x 15 mL d’acétate d’éthyle.
  7. Combiner la phase organique et sèche avec l’anhydre Na2SO4.
  8. Retirer le solvant à l’un de l’évaporateur à vide.
  9. Purifier le produit 4 par chromatographie de colonne de gel de silice (eluent, pétrole : acétate d’éthyle = 10:1) et identifier par RMN.

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Representative Results

Synthèse de α-Halo-N-acyl-hydrazones: Ils sont synthétisés conformément au Protocole 1.

Synthèse de la cercosporine: Il a été synthétisé et purifié selon le Protocole 2. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 14,82 (s, 2H, ArH), 7,06 (s, 2H, ArH), 5,57 (s, 2H, CH2), 4,20 (s, 6H, 2OCH3), 3,62-3,57 (m, 2H, CH2), 3,42-3,37 (m, 2H, CH2), 2,93-2,88 (m, 2H, CH2), 0,63 (d, 6H, J = 8 Hz, 2CH3) (Figure 4). 13 C RMN (101 MHz, CDCl3):δ ppm 207.0, 181.8, 167,4, 163,4, 152,8, 135,4, 130,6, 127,9, 112,9, 109,3, 108,2, 92,6, 68,1, 61,2, 42,2, 19,3. HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C29H25O10 [M-H]- 533.1448, trouvé 533.1468.

Synthèse de 4-Phényl-1,2,3-thiadiazole (3a): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 3 avec un rendement de 88 %. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 8,66 (s, 1H), 8,07-8,05 (m, 2H), 7,55-7,44 (m, 3H) (figure 5). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 162,9, 130,8, 129,9, 129,4, 129,2, 127,4 (figure 6). HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C8H7N2S [M +H]+ 162.0330, trouvé 163.0349.

Synthèse de 4-(4-Fluorophényl)-1,2,3-thiadiazole (3b): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 3 avec un rendement de 72 %. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 8,60 (s, 1H), 8,09-8,02 (m, 2H), 7,19-7,19 (m, 2H). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 164.3-161.9 (d, JC-F = 240 Hz), 161,3, 133,6, 129,8 (d, JC-F = 9,0 Hz), 127,8 (d, JC-F = 3,0 Hz), 116,7 (d, JC-F = 22,0 Hz). HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C8H6FN2S [M +H]+ 181.0196, trouvé 181.0191.

Synthèse de 4-(4-Chlorophényl)-1,2,3-thiadiazole (3c): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 3 avec un rendement de 87 %. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 8,65 (s, 1H), 8,00 (d, J = 8 Hz, 2H), 7,50 (d, J = 8 Hz, 2H). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 162,6, 135,5, 132,4, 129,4, 128,9, 128,7. HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C8H6ClN2S [M +H]+ 196.9940, trouvé 196.9940.

Synthèse de 4-(4-Bromophényl)-1,2,3-thiadiazole(3d): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 3 avec un rendement de 78 %. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 8,66 (s, 1H), 7,94 (d, J = 8 Hz, 2H), 7,65 (d, J = 8 Hz, 2H). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 161.2, 134.3, 132.7, 130.4, 129.6, 119.1. HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C8H6BrN2S [M +H]+ 240.9435, trouvé 240.9429.

Synthèse de (3,6-Diphényl-5,6-dihydropyridazin-1(4H)-yl)(phényl)méthanone (4a): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 4 avec un rendement de 80%. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 7.84-7.82 (m, 2H), 7.60-7.58 (m, 2H), 7.49-7.44 (m, 3H), 7.33-7.30 (m, 5H), 7,26-7,24 (m, 1H), 7,18 (d, J = 8 Hz, 2H), 6,09 (s, 1H), 2,71-2,67 (m, 1H), 2,43-2,16 (m, 3H) (figure 7).

Synthèse de (3,6-Bis(4-fluorophényl)-5,6-dihydropyridazin-1(4H)-yl)(phényl)méthanone (4b): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 4 avec un rendement de 72 %. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 7,80-7,78 (m, 2H), 7,57-7,55 (m, 2H), 7,52-7,43 (m, 3H), 7,16-7,12 (m, 2H), 7.03-6.97 (m, 4H), 6.05 (s, 1H), 2.69-2.65 (m, 1H), 2.40-2.25 (m, 2H), 2.18-2.13 (m, 1H). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 170.2, 163.4 (d, 1JC-F = 248.1 Hz), 162.0 (d, 1JC-F = 244,1 Hz), 146,0, 135,5 (d, 4JC-F = 3,1 Hz), 135,1, 133,2 (d, 4JC-F = 3,2 Hz), 130,4, 129,9, 127,5, 127,2 (d, 3JC-F = 8,2 Hz), 127,1 (d, 3JC-F = 8,0 Hz), 115,7 (d, 2JC-F = 21,5 Hz), 115,4 (d, 2JC-F = 21,6 Hz), 50,9, 24,0, 18,7. 19 F RMN (376 MHz, CDCl3) (ppm) -111,7, -115,5. HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C23H19F2N2O [M +H]+ 377.1465, trouvé 377.1482.

Synthèse de (3,6-Bis(4-chlorophényl)-5,6-dihydropyridazin-1(4H)-yl)(phényl)méthanone (4c): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 4 avec un rendement de 70%. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 7,78 (d, J = 4 Hz, 2H), 7,50-7,43 (m, 5H), 7,30-7,26 (m, 5H), 7,10 (d, J = 8 Hz, 2H), 6,03 (s, 1H), 2,68-2,63 (m, 1H), 2,39-2,26 (m, 2H), 2,20-2,11 (m, 1H). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 170.2, 145.8, 138.3, 135.4, 135.3, 134,9, 133,2, 130,5, 129,9, 129,0, 128,6, 127,5, 126,9, 126,6, 51,2, 29,7, 19,8, 18,6. HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C23H19Cl2N2O [M +H]+ 409.0874, trouvé 409.0864.

Synthèse de (3,6-Bis(4-bromophényl)-5,6-dihydropyridazin-1(4H)-yl)(phényl)méthanone (4d): Il a été synthétisé et purifié à l’aide du protocole 4 avec un rendement de 82 %. 1 H RMN (400 MHz, CDCl3):δ ppm 7,78 (d, J = 8 Hz, 2H), 7,52-7,40 (m, 9H), 7,04 (d, J = 8 Hz, 2H), 6,01 (s, 1H), 2,67-2,62 (m, 1H), 2,39-2,25 (m, 2H), 2,20-2,11 (m, 1H). 13 C RMN (100 MHz, CDCl3):δ ppm 170.2, 145.9, 138.9, 135.8, 134.8, 132,0, 131,6, 130,5, 129,9, 127,5, 127,2, 126,9, 119,6, 121,2, 51,3, 29,7, 19,8, 18,5. HRMS (ESI-Q-TOF) masse exacte calcd pour C23H19Br2N2O [M +H]+ 498.9845, trouvé 498.9799.

Ces résultats représentatifs démontrent comment les 4-aryl-1,2,3-thiadiazoles et 1,4,5,6-tétrahydropyridazines peuvent être facilement synthétisées par des réactions photocatalytiques catalysées de cercosporine de α-Halo-N-acyl-hydrazone (Figure 8).

4-aryl-1,2,3-thiadiazoles ont été obtenus avec ces conditions: 1 (0,2 mmol), KSCN (0,4 mmol), tBuOK (0,24 mmol), CH3CN (2,0 mL), cercosporine (1 mol%), 5 W BLEU LED, 16 h, à température ambiante sous l’atmosphère O2 (figure 3 et figure 8). La procédure était appropriée pour les substrats portant à la fois des groupes de don d’électrons et d’acceptation d’électrons sur l’anneau de phényl, fournissant les produits désirés avec des rendements modérés à bons.

1,4,5,6-tétrahydropyridazines ont été obtenus avec ces conditions : 1 (0,5 mmol), Cs2CO3 (1,2 equiv) et cercosporine (1 mol%) dans le mélange de MeCN et H2O (10:1) sous l’atmosphère N2 (figure 3 et figure 8). Les produits désirés ont été obtenus en bons à excellents rendements.

Figure 1
Figure 1 : Molécules bioactives avec des motifs n-hétérocycles. Adapté avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Pigments perylènequinonoides représentatifs dans la nature. Adapté avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Synthèse catalysée de cercosporine de 1,2,3-Thiadiazoles et 1,4,5,6- Tétrahydropyridazines. Adapté avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Spectre H-RMNde cercosporine (400 MHz, CDCl3). Réimprimé avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Spectre représentatif 1H-RMN de 3a (400 MHz, CDCl3). Réimprimé avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6
Figure 6 : Spectre représentatif 13C-RMN de 3a (400 MHz, CDCl3). Réimprimé avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 7
Figure 7 : Spectre représentatif 1H-RMN de 4a (400 MHz, CDCl3). Réimprimé avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 8
Figure 8 : Synthèse catalysée de cercosporine de 4-aryl-1,2,3-thiadiazoles et de 1,4,5,6-tétrahydropyridazines. Adapté avec la permission de Zhang Y., Cao Y., Lu L. S., Zhang S. W., Bao W. H., Huang S. P., Rao Y. J. Perylènequinonoid-Catalysed [4+1]-et [4+2]-Annulations of Azoalkenes: Photocatalytic Access to 1, 2, 3-Thiadiazole/1, 4, 5, 6-Tetrahydropyrida Derivativeszine, Journal of Organic Chemistry. 84 (12), 7711-7721, (2019). Copyright (2019) American Chemical Society. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

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Discussion

Les hétérocycles contenant de l’azote sont des motifs importants pour de nombreux nouveaux médicaments et étaient traditionnellement synthétisés par des réactions de cycloaddition thermique. En raison d’un grand intérêt, une nouvelle méthode photocatalytique pour la synthèse de ces composés est fortement souhaitée. Pour tirer parti des excellentes propriétés de photosensibilisation de la cercosporine, nous avons appliqué la cercosporine comme photocatalyste sans métal dans deux catégories de réactions d’annulation pour synthétiser des hétérocycles contenant de l’azote.

Tout d’abord, nous avons signalé le protocole de cercosporine-photocatalyzé [4+1] annulation d’azoalkenes avec KSCN dans des conditions standard: α-halo-N-acyl-hydrazone 1 (0,2 mmol), tBuOK (1 1,2 equiv), KSCN 2 (2 equiv), cercosporine (0,01 équiv), CH3CN sec (2 mL), et les mélanges résultants ont été soumis à 5 W LED bleu pendant 16 h sous une atmosphère O2. KSCN a été fonctionnalisé comme une unité nucléophilique ambident ici. Cercosporine, tBuOK, lumière bleue et O2 étaient tous des conditions préalables à cette réaction. CH3 CN a fourni le meilleur rendement du produit et 0,01 equiv. de cercosporin était le ratio optimisé.

Deuxièmement, nous avons signalé le protocole de cercosporine-photocatalyzé [4+2] annulation des azoalkenes dans des conditions standard: α-halo-N-acyl-hydrazone 1 (0,5 mmol), Cs2CO3 (1,2 equiv), cercosporine (0,01 équiv) (CH3CN/H2O = 10:1) 2 mL, et les mélanges qui en ont résulté ont été soumis à une LED bleue de 5 W pendant 16 h sous une atmosphère N2. Les expériences de contrôle ont été faites pour la réaction [4+2] comme c’était le cas pour la réaction [4+1]. Dans ce protocole, l’ajout d’eau et de Cs2CO3 était essentiel pour l’autocondation de l’α-halo- N-acyl-hydrazone.N Les ratios d’eau et de CO3 Cs2ont également été essentiels pour fournir le meilleur rendement pour le produit.

En résumé, nous avons signalé le protocole de biosynthèse pour la cercosporine, Npuis l’avons appliqué comme photocatalyseur sans métal pour la synthèse de N-hétérocycles 4-aryl-1,2,3-thiadiazoles et 1,4,5,6-tétrahydropyridazines dans des conditions douces, par [4+1] annulation d’azoalkenes avec KSCN et [4+2] annulation d’azoalkenes, respectivement. Ces réactions ont fait usage de led 5 W rentable et pourraient être traitées facilement, qui a fourni une nouvelle application en synthèse. Plus important encore, nous avons construit un pont entre la biosynthèse et la synthèse organique pour la conception de N-hétérocycles d’une manière douce, rentable, respectueuse de l’environnement et durable.

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Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgments

Nous remercions pour le Programme national de R&D (2018YFA0901700), Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grants No. BK20160167), le Plan des Mille Talents (Jeunes Professionnels), les Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales (JUSRP51712B), le Programme national de discipline de première classe de technologie et d’ingénierie de l’industrie légère (LITE2018-14) et la Fondation postdoctorale dans la province du Jiangsu (2018K153C) pour le soutien financier.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2,4'-Dibromoacetophenone ENERGY D0500850050
2'-bromo-4-chloroacetophenone ENERGY A0500400050
2-Bromo-4'-fluoroacetophenone ENERGY A050037-5g
2-Bromoacetophenone ENERGY A0500870050
4-Bromobenzhydrazide ENERGY B0103390010
4-Chlorobenzhydrazide ENERGY D0511130050
4-Fluorobenzhydrazide ENERGY B010461-5g
5 W blue LED PHILIPS 29237328756
Benzoyl hydrazine ENERGY D0500610250
CH2Cl2 SINOPHARM 80047360
CH3CN SINOPHARM S3485101
CH3OH SINOPHARM 100141190
Cs2CO3 ENERGY E060058-25g
Ethyl acetate SINOPHARM 40065986
freeze dryer LABCONCO 7934074
HPLC Agilent 1260 Infinity II
KSCN ENERGY E0104021000
Na2SO4 SINOPHARM 51024461
organic microfiltration membrane SINOPHARM 92412511
S-7 medium Gluose 1g; Fructose 3g; Sucrose 6g; Sodium acetate 1g; Soytone 1g; Phenylalanine 5mg; Sodium benzoate 100mg; 1M KH2P04 buffer ph6.8; Biotin 1mg; Ca(NO3)2 6.5mg; Pyridoxal 1mg; Calcium pantothenate 1mg; Thiamine 1mg; MnCl2 5mg; FeCl3 2mg; Cu(NO3)2 1mg; MgSO4 3.6mg; ZnSO4 2.5mg
Schlenk tub Synthware F891910
sephadex LH-20 column GE 17009001
shaker Lab Tools BSH00847
silica gel ENERGY E011242-1kg
tBuOK ENERGY E0610551000
vacuum bump Greatwall SHB-III
vacuum evaporator

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Chimie Numéro 161 Perylènequinonoïde Cercosporin Photocatalyse 1,2,3-Thiadiazole 1,4,5,6-Tetrahydropyridazine Hétérocycles
Cercosporin-Photocatalyzé [4+1]- et [4+2]-Annulations d’Azoalkenes dans des conditions douces
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Icyishaka, P., Li, C., Lu, L., Bao, W., Li, J., Zhang, Y., Rao, Y. Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-Annulations of Azoalkenes Under Mild Conditions. J. Vis. Exp. (161), e60786, doi:10.3791/60786 (2020).

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