Приготовление 6-аминоциклоцепты-2,4-дьен-1-один производные через Трикарбонил (тропон)железо

Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Представлены представительные экспериментальные процедуры по добавлению нуклеофилов амина в трикарбонил (тропон) железу и последующему деметаллированию результирующих комплексов.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

аза-Майкладдукты трикарбонила (тропона) железа синтезируются двумя различными методами. Первичные алифатические амины и циклические вторичные амины участвуют в прямой реакции аза-Майкла с трикарбонилом (тропоном) железом в условиях, свободных от растворителей. Меньше нуклеофильных анилиновых производных и более затрудненных вторичных аминов эффективно добавляют в катионный комплекс тропона, образованного протонацией трикарбонила (тропона)железа. В то время как протокол с использованием катионного комплекса является менее эффективным в целом для доступа к аддукам аза-Майкл, чем прямое, без растворителя дополнение к нейтральному комплексу, он позволяет использовать более широкий спектр нуклеофилов амин. После защиты амин аза-Майкладдукт как tert-butyl карбамат, diene decomplexed от железа трикарбонилов фрагмент при лечении с церия (IV) нитрат аммония, чтобы обеспечить производные 6- аминоциклохепта-2,4-дьен-1-один. Эти продукты могут служить предшественниками различных соединений, содержащих карбоциклическое кольцо, содержащее семь членов. Поскольку деметаллация требует защиты аминкак карбамата, аддуки аза-Майклвторичных аминов не могут быть обезврежены с помощью протокола, описанного здесь.

Introduction

Структурно сложные амины, содержащие карбоциклическое кольцо в семи членах, являются общими для ряда биологически активных молекул. Известные примеры включают тропановые алкалоиды1 и несколько членов Lycopodium2, Daphniphyllum3, и монотерпеноидный индоле алкалоид4 семейства. Однако синтезировать такие соединения зачастую сложнее по сравнению с соединениями аналогичной сложности, содержащими только кольца с пятью или шестью членами. Таким образом, мы стремились разработать новый путь к таким соединениям путем присоединения различных нуклеофилов амин к тропону5. В результате аддукт содержит несколько функциональных ручек для последующей синтетической разработки разнообразных сложных семичленных кольцесодержащих лесов, которые в противном случае было бы труднодоступным.

В то время как предыдущая работа с тропоном6,7 предполагает, что она не подходит для такой трансформации, связанный с этим органометаллический комплекс трикарбонилов (тропон)железо8 (1, Рисунок 1) оказался универсальный синтетический строительный блок, который был использован в синтезеряда натуральных продуктов и сложных молекул 9,10,11,12,13. Кроме того, было показано, что несложная двойная связь трикарбона (тропона) железа ведет себя подобно кетону в реакциях, например, с dienes14,15, тетразины16, оксиды нитрила 17, диазоалканес8,10,и органокопные реагенты11. Таким образом, мы предполагали, что аза-Майкл реакция трикарбонила (тропона) железа обеспечит эффективный вход к синтетически ценным аминатированным производным тропона.

Эйзенштадт ранее сообщал, что после протоации трикарбонила (тропона) железа, в результате катионный комплекс 2 (Рисунок 1) может подвергнуться нуклеофильной атаке анилином или терт-бутиламин для производства аминированных производных тропон железный комплекс. 18 Однако синтетический потенциал этого метода остается нереализованным. Действительно, сообщений о других аминах не поступало, и в докладе Эйзенштадта не было изучено деметаллирование этих продуктов. Мы адаптировали этот протокол, чтобы продемонстрировать добавление широкого спектра амин нуклеофилов.

Мы также описываем метод для прямых аза-Майкл дополнений к трикарбонил (тропон) железа (Рисунок 2), который не требует синтеза катионного комплекса и, как правило, продолжается в более высоких урожаев по сравнению с ранее сообщалось метод. Мы также сообщаем в этом протоколе для деметаллации полученных аддуктов. В целом, этот протокол предусматривает формальные аза-Майкл аддукты тропона в четырех шагах от тропона (и в трех шагах от известного железного комплекса).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Синтез трикарбона (тропона) железа (1)19

  1. В аргоно-атмосферной перчаточной коробке, весят 4,1 г диирон неакарборил в печь сушеные 20 мл флакон. Cap флакон и удалить его из бардачка.
    ВНИМАНИЕ: Длительное хранение диирон неакарбонад приводит к некоторому ухудшению дать триирон dodecacarbonyl и мелко разделенного металлического железа20. Об этом ухудшении свидетельствует наличие черного твердого тела в блестящем оранжевом диироне неакарбонад. Нечистота железа является пирофорной и может воспламеняться при воздействии воздуха. Хранение диирон неакарбонад под аргоном при 2-8 градусах по Цельсию в бутылке, запечатанной электрической лентой, как представляется, сводит к минимуму это ухудшение. Примеси пирофорного железа могут быть уничтожены за счет добавления разбавленной соляной кислоты.
  2. Добавьте высушенную в духовке панель для перемешивания PTFE, 0,5 мл тропона и 10 мл сухого бензола в высушенную в духовке 50 мл круглую нижнюю колбу.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Круглая нижняя колба с 24/40 молотого стеклянного сустава является предпочтительным, так что твердый диирон неакарбонадный может быть добавлен быстро с минимальным разливом (см. Шаг 1.5).
  3. Дега содержимое круглой нижней колбы через три циклов замораживания насоса-оттепели следующим образом.
    1. Погрузите колбу в сухую ледяную ванну, пока содержимое не затвердеет полностью. Затем, с колбой по-прежнему погружены в холодную ванну, эвакуировать колбу под вакуумом в течение 2-3 мин.
    2. Разрешить содержимое оттаивать под статическим вакуумом.
    3. Повторите шаги 1.3.1 и 1.3.2 дважды.
    4. После окончательной оттепели заполните колбу аргоном и накройте колбу резиновой перегородкой. Держите колбу под положительным давлением аргона.
  4. Обложка колба с алюминиевой фольгой и начать энергичный магнитный перемешивания.
  5. Кратко удалите резиновую перегородку и добавьте ранее взвешенный диирон неакарбонад в одну порцию и замените перегородку.
  6. Погрузите колбу в масляную ванну при 55-60 градусах по Цельсию и перемешайте в течение 30 мин.
  7. После 30 минут, удалить колбу из масляной ванны и дать остыть до комнатной температуры.
  8. Изолировать комплекс тропона с помощью глиноземной колонки хроматографии следующим образом.
    1. Упакуйте колонку хроматографии (диаметром 30 мм) с 12 см глинозема (активность II/III) и гексанами.
    2. Pipette сырой реакции смеси непосредственно на глинозем. Промыть колбу небольшим количеством (1-3 мл) гексанов и добавить в верхней части столбца.
    3. Слейте колонку до тех пор, пока растворитель не сравняется с верхней частью глинозема и добавьте 2 см песка.
    4. Вылезайте с гексанами до тех пор, пока сине-зеленая полоса (триирон dodecacarbonyl) не сойдет с колонны.
    5. Elute с 1:1 hexanes:метиленовый хлорид до красно-оранжевого тропона железного комплекса elutes полностью.
    6. Удалите растворитель из красно-оранжевого раствора с помощью роторного испарения, чтобы получить комплекс тропона в виде темно-красного масла, которое затвердевает на стоянии.
      ПРИМЕЧАНИЕ: комплекс тропона, изолированный таким образом, иногда загрязняется парамагнитными, железными примесями, о чем свидетельствуют сильно расширенные пики в спектре 1H NMR. Эти примеси могут быть удалены путем перерастворивания комплекса в метиленовый хлорид и прохождения через короткую вилку глинозема, eluting с 1:1 гексанов: метилен хлорид.

2. Синтез трикарбонила (5-кетоциклохептадинил)железный тетрафтороборат (2)21

  1. Добавьте магнитную панель смешанием PTFE, 432 мг трикарбонила (тропона) железа и 10 мл хлорида метилена в круглую нижнюю колбу 50 мл.
  2. Охладить колбу в ледяной ванне и начать энергичный магнитный перемешивания.
  3. Добавьте 3,2 мл концентрированной серной кислоты.
  4. Энергично перемешать смесь при 0 градусах по Цельсию в течение 30 мин.
  5. К отдельной 100 мл круглой нижней колбы добавьте панель перемешивания PTFE, 2,0 г карбоната натрия и 10 мл метанола.
  6. Охладите колбу, содержащую карбонатную смесь натрия, в ледяной ванне и энергично размешайте ее магнитно.
  7. По завершении 30-минутного периода (шаг 2.4) прекратите магнитное перемешивание. Должны образовываться два слоя.
  8. Используя пипетку Pasteur, перенесите вязкий, коричневый нижний слой в быстро перемешивающуюся карбонатную подвеску натрия.
  9. Перемешать в течение 5 мин, а затем осторожно и медленно добавить 50 мл деионированной воды.
    ВНИМАНИЕ: Энергичные восходящей участвует в этом шаге.
  10. Налейте смесь в 250 мл сепараторной воронки и экстракт с хлоридом метилена (2x 50 мл).
  11. Последовательно мыть комбинированные органические слои с водой (50 мл) и рассолом (50 мл).
  12. Высушите органические слои над ангидруевым сульфатом магния.
  13. Удалите сульфат магния с помощью гравитации или фильтрации вакуума и сконцентрируйте фильтрат с помощью роторного испарения для получения красно-коричневого масла.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол может быть приостановлен на этом этапе.
  14. Добавьте 3 мл уксусного ангидрида в колбу Erlenmeyer 25 мл и охладите ее в ледяной ванне.
  15. Добавьте 1 мл 48% aqueous тетрафторобной кислоты в холодный уксусный ангидрид dropwise.
    ВНИМАНИЕ: Добавление очень экзотермический. Тем не менее, экзотерм легко сдерживается, контролируя температуру и скорость добавления.
  16. В круглую нижнюю колбу 100 мл, погруженную в ледяную ванну, добавьте смесь, полученную от шага 2.15 к маслу, полученному в шаге 2.13.
  17. Агитировать смесь с шпателем из нержавеющей стали в течение 5 мин.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Смесь обычно берет на клейкий консистенции на возбуждение и цвет становится светлее.
  18. Добавьте в смесь 50 мл диэтил-эфира. Соберите в результате бледно-желтый твердых с помощью вакуумной фильтрации с помощью воронки Buchner для получения катионного комплекса в качестве тетрафтороробата соли.

3. Синтез аддука аза-Михаила4: Трикарбонил (2-5-h)-6-((2-фенилэтил)амино)циклохепта-2,4-дьен-1-один

  1. Добавьте в 1-драмовый флакон магнитный перемешивание PTFE, 150 мг трикарбонила (тропона) железа (1и 0,154 мл фенэтиламина. Крышка флакон под воздушной атмосферой и начать магнитное перемешивание.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Фенетиламин будет окислен воздухом при длительном хранении, что приводит к желто-коричневому цвету. Фенетиламин следует дистиллировать перед использованием, если он не бесцветный.
  2. Мониторинг реакции периодически, удалив небольшой (1 капля) aliquot из реакции смеси, растворения в CDCl3, и приобретение 1HMr спектра.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя эта конкретная реакция, как правило, завершена в течение 1 ч, реакция может быть оставлена перемешать на ночь.
  3. При исчезновении сигналов для трикарбона (тропона) железа в спектре 1H NMr (см. Представитель Результаты и Рисунок 3 и Рисунок4), очистить сырой реакции смеси с помощью хроматографии на основных глинозема ( Деятельность II/III) следующим образом.
    1. Упакуйте колонку хроматографии диаметром 30 мм с глиноземом (10-15 см) и гексанами и нанесите сырую реакционную смесь на верхнюю часть колонны.
    2. Выясните колонку с 1:1 гексанов: диэтил либо удалить избыток фенетиламин из колонки. Мониторинг elution с помощью тонкого слоя хроматографии (TLC).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Колонка была проверена с использованием глинозема TLC пластин и 1:1 диэтил эфир: метилен хлорид смеси в качестве мобильной фазы. Если пластины глинозема TLC отсутствуют, можно использовать пластины кремнезема (использовать 5% метанола в хлориде метилена в качестве подвижной фазы).
    3. После того, как избыток амин закончил eluting, изменить eluting растворитель 1:1 диэтил эфир: метилен хлорид, чтобы elute продукта.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Название соединения elutes как желтая полоса.
    4. Комбинат продукт-содержащих фракций (по решению тонкого слоя хроматографии) и удалить растворитель на роторный испаритель для получения очищенного продукта в виде темно-желтого масла.

4. Синтез трикарбоналова (2-5-h)-6-(2-метиланилилино)циклохепта-2,4-дьен-1-один желез (3)

  1. Добавьте панель перемешивания PTFE, 0,021 мл о-толуйдин, и 1,0 мл диэтилового эфира в 1-драм флакон. Начало энергичного магнитного перемешивания.
  2. Аккуратно добавьте в смесь 33 мг катионного комплекса. Разрешить подвеску перемешать в течение 12 ч.
  3. Налейте реакционную смесь в 5 мл деионизированной воды в сепараторной воронке и извлеките aqueous layter с 5 мл этилового ацетата три раза.
  4. Вымойте комбинированные органические слои с 10 мл рассола перед высыхание над ангислойный сульфат натрия.
  5. Удалите сульфат натрия путем фильтрации гравитации и концентрируйте фильтрат через роторное испарение для получения сырого продукта.
  6. Очистите сырой продукт с помощью колонки хроматографии на основных глинозема с помощью градиента 30-50% диэтил-эфира в гексанах для получения чистого продукта в виде желтого твердого тела.

5. Защита амина 4 как терт-бутилкарбамат

  1. Растворите 76 мг амина 4 в 2 мл абсолютного этанола в 25 мл круглой нижней колбы под воздушной атмосферой.
  2. Добавьте 104 мг ди-тер-бут-бутилового дикарбоната, а затем 40 мг твердого бикарбоната натрия в реакционную смесь.
  3. Крышка колбу с резиновой перегородкой и sonicate смеси в течение 1 ч.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эта реакция может быть разрешено работать в одночасье.
  4. Фильтр сырой смеси реакции через кровать диатомовой земли с помощью воронки Buchner. Вымойте диатомационную землю с этанолом, пока не коричневого цвета раствор выходит в нижней части воронки.
  5. Перенесите фильтрат в круглую нижнюю колбу и сосредоточьтесь на вращающемся испарителе. Растворите полученное масло в 2,5 мл хлорида метилена.
  6. Добавьте в раствор 1,3 г кремнезема и удалите хлорид метилена на роторный испаритель до получения тонкого, свободно говорующего вещества.
  7. Упакуйте кремнеземный гель в 10 г картриджа кремнезема для автоматической флэш-хроматографии.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Автоматизированная система очистки была использована в этом протоколе. Тем не менее, обычные флэш-хроматографии с кремнеземом гель также могут быть использованы.
  8. Запустите столбец с помощью градиента, начиная с 90:10 гексан: этилацетат и заканчивая в 20:80 гексан: этил овый ацетат в течение 20 мин. Соберите фракции, содержащие продукт (как показано на основной пик обнаружен на 254 нм поглощения) в круглом дне Колбу. Испарите гексан и этиловый ацетат на роторном испарителе для получения очищенного продукта в виде желтого масла.

6. Синтез терт-бутил (6-оксокиклопхепта-2,4-дьен-1-ил) (2-фенилэтил) карбамат (6)

  1. В 10 мл круглой нижней колбы, растворить 27 мг железного комплекса 5 в 1 мл метанола под атмосферой воздуха и погрузить колбу в ледяную ванну.
  2. Начнись магнитным перемешиванием и добавьте 33 мг церия (IV) нитрата аммония.
  3. После 30 мин, добавить второй 33 мг части церия (IV) нитрата аммония, а затем треть 33 мг часть после дополнительных 30 минут помешивания.
  4. После добавления третьей порции церия (IV) аммиачной селитры разбавить реакционную смесь этиловым ацетатом (5 мл).
  5. Налейте смесь в 30 мл сепараторной воронки, содержащей 5 мл насыщенного ваквого бикарбоната натрия. Разделите слои.
  6. Повторно извлекайте ваквитовый слой с помощью этилового ацетата (2x 5 мл). Высушите комбинированные органические слои над сульфатом натрия.
  7. Удалите сульфат натрия с помощью гравитации или вакуумной фильтрации и сконцентрируйте фильтрат на роторном испарителе.
  8. Растворите сырой продукт в хлориде метилена, добавьте 1,3 г кремнезема и удалите растворитель на вращающемся испарителе.
  9. Упакуйте кремнеземный гель с адсорбемым сырым продуктом в 10 г кремнезема желовый столбец для автоматической флэш-хроматографии.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Автоматизированная система очистки была использована в этом протоколе. Тем не менее, обычные флэш-хроматографии с кремнеземом гель также могут быть использованы.
  10. Запустите столбец с помощью градиента, начиная с 90:10 гексан: этилацетат и заканчивая в 20:80 гексан: этил овый ацетат в течение 20 мин. Соберите фракции, содержащие продукт (как показано на основной пик обнаружен на 254 нм поглощения) в круглом дне Колбу. Испарите гексани и этиловый ацетат на роторном испарителе для получения очищенного продукта в виде бледно-коричневого масла.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Все новые соединения в этом исследовании были охарактеризованы 1H и 13C NMR спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Ранее сообщалось соединений были характерны 1HMr спектроскопии. В этом разделе описаны данные ЯМР для репрезентативных соединений.

1HN-спектр трикарбона (тропона)железа показан на рисунке 3. Протоны лигиNo4-diene дают сигналы на 6,39 промилле (2 H), 3,19 промилле и 2,75 промилле. Протоны от несложной двойной связи появляются на 6,58 и 5,05 промилле.

Прогресс aza-Michaelдополнение контролируется через 1H NMR, наблюдая исчезновение сигналов от несложных двойной связи и характерные изменения в химическом сдвиге двух дальней downfield4-diene протоны от 6,4 пром/ до двух хорошо разделенных сигналов, которые обычно появляются между 5,3 и 6,0 промилле (см. Рисунок 3 и Рисунок4). Кроме того, аддукт aza-Michaelсодержит сигналы, соответствующие двум диастереотопным протонам метилена (примыкающими к кетону внутри кольца с семью членами), которые обычно появляются между 1,5 и 2,5 промилле.

Прямые аза-Майклдобавки к трикарбонил (тропон) железа обычно продолжались в 60-95% урожайности, в зависимости от субстрата амина (см. Обсуждение). Вторичные циклические амины, как правило, дают несколько более высокие урожаи, чем первичные алифатические амины, возможно, из-за большей устойчивости к разложению во время очистки.

1 H NMR данные для катионного комплекса (в CD3CN) показаны на рисунке 5 и имеют семь различных мультит. Следует отметить, что комплекс со временем разлагается в CD3CN. Однако высушенный твердый тетрафтороборатный комплекс может храниться бесконечно в условиях окружающей среды. Рисунок 6 показывает 1H и 13C Данные ЯМР для o-toluidine аддукт 3, подготовленный через катионный комплекс 2 (Рисунок 1), который содержит те же функции, описанные выше для фенетиламин аддукт 4.

Рисунок 7 показывает 1H и 13C NMR спектра терт-бутил карбамат 5. Спектр 1H NMR характеризуется широкими пиками, вызванными медленным вращением карбамата C-N связи относительно временной шкалы ЯМР. Кроме того, наличие терт-бутил карбамат аудна видно из большого синглетного на 1,5 пром от терт-бутилпротонов, а также сигнал ана 154,3 пром в спектре 13C NMR, соответствующий углеродному углероду углерода карбамат группы.

При декомплексации суточна из железа наиболее заметным аспектом спектра 1H NMR (рисунок8)является наличие четырех сигналов между 5,75 и 6,75 пром, соответствующим протонам из несложного суточна.

Figure 1
Рисунок 1 . Синтез 3 из трикарбонилового (тропона) железа через катионный комплекс 2. Трикарбонил (тропоне) железо преобразуется в катионный комплекс 2 в два этапа, за которым последовало нуклеофильные добавления орто-толуйдина в комплекс. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2 . Синтез формального тропона аза-Майкладдук т6. Прямая аза-Майклреакция трикарбонила (тропона) железа и фенетиламина сопровождалась защитой амина и окислительной деметаллированием. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3 . 1 H NMR спектр (растворитель: CDCl3) трикарбонила (тропона) железа 1. Пики на 6,59 промилле и 5,05 промилле соответствуют неcomplexed алькенводорода мвогам, в то время как те 6,39 промилле (2H), 3,19 промилле, и 2,75 промилле возникают из железа комплексных diene. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4 . Спектральные данные для железного комплекса 4. (a ) 1H NMR спектра; (b) 13C Спектр ЯМР (растворитель: CDCl3). Известные пики в спектре 1H NMR включают в себя пики из железа комплексных diene (5,75, 5,48, 3,30 и 3,20 пром) и диастереотема й-метилен протонов (2,30 и 1,70 пром). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5 . 1 H NMR спектр (растворитель: CD3CN) катионного железного комплекса 2. Наиболее заметным отличием от спектра 1H NMR 1 (предшественник до 2)является сигналы, возникающие из диастереотопных протонов (2,85 и 2,23 пром). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 6
Рисунок 6 . Спектральные данные для железного комплекса 3. (a ) 1H NMR спектра; (b) 13C Спектр ЯМР (растворитель: CDCl3). Подобно 1H NMR спектра 4, 1H NMR спектр 3 характеризуется сигналами, вытекающими из железа комплексных diene (5,89, 5,51, 3,53 и 3,30 пром) и диатопической й-метиленовые протоны (2,50 и 2,02 пром/ ). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7 . Спектральные данные для терт-бутилкарбамат 5. (a ) 1H NMR спектра; (b) 13C Спектр ЯМР (растворитель: CDCl3). Сигнал, соответствующий протонам терт-бутыловой группы карбамата, появляется на уровне 1,52 промилле. Многие сигналы также показывают характерное расширение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 8
Рисунок 8 . Спектральные данные для деметаллических diene 6. (a ) 1H NMR спектра; (b) 13C Спектр ЯМР (растворитель: CDCl3). Наиболее заметным аспектом 1H NMR спектра по сравнению с теми из железных комплексов на рисунке 4a, Рисунок 6,и Рисунок 7является то, что все сигналы, соответствующие diene протоны теперь появляются выше 5,75 промилле (6,57, 6,34, 6,10 и 5,99 промилле). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ли растворитель-бесплатный протокол с участием прямого добавления к трикарбонил (тропон) железа(рисунок 2) или косвенный метод использования соответствующего катионного комплекса, как электрофил (Рисунок 1) должен быть использован зависит от амина используемый субстрат. В целом, метод прямого добавления является предпочтительным, поскольку он требует меньше шагов для создания аза-Майкл аддукты из тропона и общие урожаи, как правило, выше. Однако этот более прямой метод, как правило, ограничивается достаточно беспрепятственными первичными алифатическими аминами и циклическими вторичными аминами (например, пиперидином). Менее нуклеофильные субстраты, такие как ариламины или более стерически препятствуют аминов, таких как ациклические вторичные амины или терт-бутиламин, не добавляют непосредственно к трикарбонилу (тропону) железу. С другой стороны, эти субстраты эффективно добавляют всоответствующий катионный комплекс (2 , рисунок 1). Таким образом, два протокола дополняют друг друга в том смысле, что реакция прямого добавления, как правило, более эффективна и более высока, в то время как дополнение к катионному комплексу имеет более широкую область субстрата.

Для прямого добавления к трикарбонилу (тропону) железу, время реакции, как правило, субстрат-зависимых. Некоторые дополнения завершаются в течение нескольких минут, как судить по 1H NMR анализа (например, беспрепятственно первичных аминов), в то время как некоторые из них должны быть оставлены на ночь (например, морфолин). По завершении, избыток амин удаляется с помощью хроматографии над активностью II / III глинозема. Однако для достаточно летучих субстратов амин, избыток амин может быть удален через роторное испарение и сырой материал может быть подвергнут защите в качестве соответствующего карбамата (если это применимо).

Аддукты первичных алифатических аминов должны быть очищены без промедления и должны быть защищены в качестве карбаматов, как только это возможно, как мы, как правило, опытные, что такие аддукты будут ухудшаться с течением времени. Деградация обычно сопровождается изменением цвета с ярко-желтого на оранжево-коричневый. Анализ ЯМР таких частично деградированных образцов показал наличие трикарбонила (тропона) железа, что свидетельствует о том, что произошло устранение амина.

Мы проверили различные известные протоколы для удаления железа трикарбонил группы из diene аза-Майкладдукты22,23,24,25,26, 27. Единственный успешный протокол в наших руках участие окислительного деметаллапослеа через лечение карбамат-защищенных аддуктов с церием (IV) нитрат аммония28. Репрезентативный результат описывается для деметаллации тер-бутил карбамат-защищенного аддука. Тем не менее, бензил карбаматов также могут быть demetallated с помощью этого протокола (никаких других carbamates были рассмотрены). Поскольку третичные амины не могут быть защищены в качестве карбаматов, мы до сих пор не смогли успешно деметаллировать эти субстраты, несмотря на обширные эксперименты, включая попытки временно защитить азот от окисления с помощью количественно протонация его трифтороацетической кислотой.

Этот протокол представляет собой расширение метода сообщил Ийзенштадт18 для добавления аминов в катионный комплекс 2. Однако сообщалось о подотворении комплекса только двумя аминами, и деметаллация комплекса не была описана. В описанной здесь работе более подробно изучена сфера прибавки к катионный комплекс. Кроме того, протокол о прямом добавлении некоторых аминов в трикарбонил (тропон) железо представляет собой более эффективный метод синтеза таких аддуктов амин. Кроме того, успешное деметаллирование комплексов открывает путь для различных последующих реакций для доступа к более сложным молекулярным архитектурам, содержащим карбоциклическое кольцо, рассчитанное на семь членов. Примечательно, что добавление разнообразных нуклеофилов аминс с различными функциональными боковыми цепями потенциально может позволить еще более разнообразный набор реакций вниз по течению. В настоящее время в нашей лаборатории ведется исследование таких недавно открытых синтетических маршрутов к сложным алкалоидным архитектурам.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Благодарность делается донорам Американского химического общества Нефтяной исследовательский фонд за поддержку этого исследования. Мы признаем, Лафайет колледж химии департамента и Лафайет колледж EXCEL ученых программы для финансовой поддержки.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pollini, G. P., Benetti, S., De Risi, C., Zanirato, V. Synthetic Approaches to Enantiomerically Pure 8-Azabicyclo[3.2.1]octane Derivatives. Chemical Reviews. 106, 2434-2454 (2006).
  2. Ma, X., Gang, D. R. The Lycopodium alkaloids. Natural Product Reports. 21, (6), 752 (2004).
  3. Kobayashi, J., Kubota, T. The Daphniphyllum alkaloids. Natural Product Reports. 26, (7), 936-962 (2009).
  4. Leonard, J. Recent progress in the chemistry of monoterpenoid indole alkaloids derived from secologanin. Natural Product Reports. 16, 319-338 (1999).
  5. Huang, Z., Phelan, Z. K., Tritt, R. L., Valent, S. D., Griffith, D. R. Formal aza-Michael additions to tropone: Addition of diverse aryl- and alkylamines to tricarbonyl(tropone)iron and [(C7H7O)Fe(CO)3]BF4. Tetrahedron Letters. 59, (37), 3432-3434 (2018).
  6. Pauson, P. L. Tropones and Tropolones. Chemical Reviews. 55, (1), 9-136 (1955).
  7. Pietra, F. Seven-Membered Conjugated Carbo-and Heterocyclic Compounds and Their Homoconjugated Analogs and Metal Complexes. Synthesis, Biosynthesis, Structure, and Reactivity. Chemical Reviews. 73, (4), 293-364 (1973).
  8. Johnson, B. F. G., Lewis, J., Wege, D. Transition metal carbonyl complexes derived from cycloocta-2,4,6-trienone and cyclohepta-2,4,6-trienone. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1976, 1874-1880 (1976).
  9. Franck-Neumann, M., Brion, F., Martina, D. Friedel-Crafts acylation of tropone-irontricarbonyl. Synthesis of β-thujaplicin and β-dolabrin. Tetrahedron Letters. 19, (50), 5033-5036 (1978).
  10. Saha, M., Bagby, B., Nicholas, K. M. Cobalt-mediated propargylation/annelation: Total synthesis of (±)-cyclocolorenone. Tetrahedron Letters. 27, (8), 915-918 (1986).
  11. Yeh, M. -C. P., Hwu, C. -C., Ueng, C. -H., Lue, H. -L. Michael Addition Reactions of the Highly Functionalized Zinc-Copper Reagents RCu(CN)ZnI to (Tropone)iron Tricarbonyl Promoted by Boron Trifluoride Etherate. Organometallics. 13, (5), 1788-1794 (1994).
  12. Pearson, A. J., Srinivasan, K. Approaches to the synthesis of heptitol derivatives via iron-mediated stereocontrolled functionalization of cycloheptatrienone. The Journal of Organic Chemistry. 57, (14), 3965-3973 (1992).
  13. Soulié, J., Betzer, J. -F., Muller, B., Lallemand, J. -Y. General access to polyhydroxylated nortropane derivatives through hetero diels -alder cycloaddition. Tetrahedron Letters. 36, (52), 9485-9488 (1995).
  14. Rigby, J. H., Ogbu, C. O. Tricarbonyl(tropone)iron as a useful functionalized enone equivalent. Tetrahedron Letters. 31, (24), 3385-3388 (1990).
  15. Franck-Neumann, M., Martina, D. Cycloadditions de la tropone avec le cyclopentadiene synthese d’un intermediaire potentiel par utilisation de complexe metallique. Tetrahedron Letters. 18, (26), 2293-2296 (1977).
  16. Ban, T., Nagai, K., Miyamoto, Y., Harano, K., Yasuda, M., Kanematsu, K. Periselective cycloaddition of tricarbonyliron complexes of seven-membered unsaturated compounds with 1,2,4,5-tetrazine. Masking and activating effects of tricarbonyliron complexes. The Journal of Organic Chemistry. 47, (1), 110-116 (1982).
  17. Bonadeo, M., Gandolfi, R., De Micheli, C. Reactions of nitrile oxides and of 2,5-dimethyl-3,4-diphenylcyclopentadienone with tricarbonyltroponeiron and oxidation of the adducts with cerium(IV). Gazzetta Chimica Italiana. 107, 577-578 (1977).
  18. Eisenstadt, A. The reactivity of cycloheptadienyl-1-one iron tricarbonyl cation towards nucleophilic attack. Journal of Organometallic Chemistry. 113, (2), 147-156 (1976).
  19. Rosenblum, M., Watkins, J. C. Cyclopentannulation reactions with organoiron reagents. Facile construction of functionalized hydroazulenes. Journal of the American Chemical Society. 112, (17), 6316-6322 (1990).
  20. Pearson, A. J. Iron Compounds in Organic Synthesis. Academic Press. San Diego. (1994).
  21. Eisenstadt, A. Fluxional behaviour of protonated substituted troponeiron tricarbonyls. Journal of Organometallic Chemistry. 97, (3), 443-451 (1975).
  22. Shvo, Y., Hazum, E. A Simple Method for the Disengagement of Organic Ligands from Iron Complexes. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 336-337 (1974).
  23. Thompson, D. J. Reaction of tricarbonylcyclohexadieneiron complexes with cupric chloride. Journal of Organometallic Chemistry. 108, (3), 381-383 (1976).
  24. Franck-Neumann, M., Heitz, M. P., Martina, D. Une methode simple de liberation des ligands organiques de leurs complexes de fer carbonyle. Tetrahedron Letters. 24, (15), 1615-1616 (1983).
  25. Birch, A. J., Kelly, L. F., Liepa, A. J. Lateral control of skeletal rearrangement by complexation of thebaine with Fe(CO)3. Tetrahedron Letters. 26, (4), 501-504 (1985).
  26. Ripoche, I., Gelas, J., Grée, D., Grée, R., Troin, Y. A new stereoselective synthesis of chiral optically pure 4-piperidones. Tetrahedron Letters. 36, (37), 6675-6678 (1995).
  27. Williams, I., Kariuki, B. M., Reeves, K., Cox, L. R. Stereoselective Synthesis of 2-Dienyl-Substituted Pyrrolidines Using an η4-Dienetricarbonyliron Complex as the Stereodirecting Element: Elaboration to the Pyrrolizidine Skeleton. Organic Letters. 8, 4389-4392 (2006).
  28. Coquerel, Y., Depres, J. -P., Greene, A. E., Cividino, P., Court, J. Synthesis of Substituted Cycloheptadienes by Catalytic Hydrogenation of Cycloheptatrieneiron Complexes. Synthetic Communications. 31, 1291-1300 (2001).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics