Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


[2+5]-Циклоприсоединение 2-арилиден-3-диазосукцинимидов к нитрилам — новый путь к конденсированным азепинам

Работа №126277

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

химия

Объем работы65
Год сдачи2021
Стоимость5600 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
30
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 5
1 Обзор литературы 8
1.1 Формальное [3+2]-циклоприсоединение диазокарбонильных соединений и
нитрилов, приводящее к оксазолам 8
1.2 Механизм образования оксазолов 15
1.3 Реакции диазокарбонильных соединений с нитрилами, приводящие не к
оксазолам 17
Заключение 23
2 Экспериментальная часть 24
2.1 Синтез исходных соединений 24
2.1.1 Синтез (С)-3-арилиден-4-диазопирролидин-2,5-дионов 25
2.2 Синтез бензазепинов 2 и малеимидконденсированных инданов 75 25
2.3 Реакция с метилцианоацетатом 33
2.4 Встречный синтез соединения 76 34
2.5 Восстановление бензазепинов 2 34
3 Обсуждение результатов 36
3.1 Синтез исходных диазосоединений 36
3.2 Определение оптимальных условий проведения реакции 39
3.3 Получение продуктов взаимодействия диазосоединений с нитрилами и
определение границ применимости метода 40
3.4 Обсуждение возможного механизма реакции 45
3.5 Исследование возможных путей постмодификации полученных продуктов 47
Выводы 48
Благодарности 49
Список литературы 50
Приложения 58

2-Арилиден-3-диазосукцинимиды ((E)-3 -арилиден-4-диазопирролидин-2,5-дионы) 1 представляют собой практически неисследованный класс винилдиазокарбонильных соединений, обладающих большим синтетическим потенциалом и интригующими химическими свойствами. Впервые об этом классе и его взаимодействии с циклическими дисульфидами сообщила группа М. Хамагучи (M. Hamaguchi) в 1998 году [1]. К сожалению, данная работа не получила дальнейшего развития, и новых сведений о реакционной способности этих соединений не появлялось вплоть до 2020 года, когда Д. Лаха (D. Laha) и Р. Г. Бхат (R. G. Bhat) сообщили о получении диастереморно чистых спироциклических оксиранов в результате реакции рассматриваемых диазогетероциклических соединений 1 и альдегидов при катализе гексафторантимонатом серебра (Схема 1, а) [2]. К этому времени в нашей научной группе уже был разработан простой и эффективный способ получения данных диазосоединений, и в течение второго полугодия 2020 года были изучены характерные для диазокарбонильных соединений реакции формального внедрения в связи X-H (X = R'S, R'O, R'COO, R'NH) (Схема 1, b) [3]. Наряду с этим соединения 1 продемонстрировали и довольно редкие свойства, в частности, образование спиропирановых производных при взаимодействии с тетрагидрофураном (формальное внедрение в связь С-О) в присутствии эспиноата родия (Rh2(esp)2) (Схема 1, с) [4].

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР


1. В рамках данной работы, на примере взаимодействия с нитрилами продемонстрирована уникальная реакционная способность (Е)-3-бензилиден-2- диазосукцинимидов, которые в отличие от большинства диазокарбонильных соединений в результате рассматриваемого взаимодействия приводят к получению бензазепинов, а не оксазолов.
2. На основе обнаруженного превращения разработан новый подход к синтезу бензазепинов, характеризующийся хорошими выходами продуктов, широким разнообразием субстратов и простотой получения исходных соединений. Применимость разработанной методики продемонстрирована в синтезе ряда бензазепинов.
3. Выявлены закономерности влияния периферических заместителей в диазосубстрате. Относительно нейтральные в отношении электронных эффектов заместители (Hal, Alk) позволяют достичь наибольших выходов целевых продуктов. Заместители, обладающие сильными электронным эффектами, влияя на реактивность диазосубстрата и ход реакции в целом, приводят к снижению выхода бензазепинов, и в крайнем случае — к полному изменению пути реакции. Высокая толерантность реакции в отношении стерической загруженности нитрилов дополнительно обогащает структурное разнообразие получаемых продуктов.
4. Продемонстрирована возможность частичного восстановления полученных бензазепинов до дигидробензо[е]пирролоазепин-1,3-дионов с умеренными выходами.
5. На основе литературных данных и экспериментальных наблюдений предложен механизм реакции, включающий образование нитрил-илида, 1,7-электроциклизацию и [1,5]-Н-сдвиг в качестве ключевых стадий процесса.



1. Hamaguchi, M.; Misumi, T.; Oshima, T. Reaction of vinylcarbenoids with cyclic disulfides: Formation of 1,3-insertion products as well as 1,1-insertion products. Tetrahedron Lett. 1998, 39 (39), 7113-7116.
2. Laha, D.; Bhat, R. G. Silver-Catalyzed Epoxidation of Aldehydes Using Donor-/ Acceptor-type Vinyl Diazosuccinimides to Access Spiro-Pyrrolidinedioneoxiranes. Asian J. Org. Chem. 2020, 9 (6), 918-921.
3. Chupakhin, E.; Gecht, M.; Ivanov, A.; Kantin, G.; Dar’in, D.; Krasavin, M. (E)-3- Arylidene-4-diazopyrrolidine-2,5-diones: Preparation and Use in RhII-Catalyzed X-H Insertion Reactions towards Novel, Medicinally Important Michael Acceptors. Synthesis 2021, 53 (07), 1292-1300.
4. Dar’in, D.; Kantin, G.; Bakulina, O.; Inyutina, A.; Chupakhin, E.; Krasavin, M. Spirocyclizations Involving Oxonium Ylides Derived from Cyclic a-Diazocarbonyl Compounds: An Entry into 6-Oxa-2-azaspiro[4.5]decane Scaffold. J. Org. Chem. 2020, 85 (23), 15586-15599.
5. Evans, B. E.; Rittle, K. E.; Bock, M. G.; DiPardo, R. M.; Freidinger, R. M.; Whitter, W. L.; Lundell, G. F.; Veber, D. F.; Anderson, P. S.; Chang, R. S. L.; Lotti, V. J.; Cerino, D. J.; Chen, T. B.; Kling, P. J.; Kunkel, K. A.; Springer, J. P.; Hirshfield, J. Methods for drug discovery: development of potent, selective, orally effective cholecystokinin antagonists. J. Med. Chem. 1988, 31 (12), 2235-2246.
6. Jigar, H. S.; Rama, M. H.; Hari, N. P. Pharmacological and Biological Activities of Benzazepines: An Overview. Curr. Bioact. Compd. 2015, 11 (3), 170-188.
7. Gay, C. M.; Zhou, Y.; Lee, J. J.; Tang, X. M.; Lu, W.; Wistuba, II; Ferrarotto, R.; Gibbons, D. L.; Glisson, B. S.; Kies, M. S.; Simon, G. R.; Heymach, J. V.; Tsao, A. S. A Phase II Trial of Alisertib (MLN8237) in Salvage Malignant Mesothelioma. Oncologist 2020, 25 (10), e1457-e1463.
8. Albrecht, B. K.; Gehling, V. S.; Hewitt, M. C.; Vaswani, R. G.; Cote, A.; Leblanc, Y.; Nasveschuk, C. G.; Bellon, S.; Bergeron, L.; Campbell, R.; Cantone, N.; Cooper, M. R.; Cummings, R. T.; Jayaram, H.; Joshi, S.; Mertz, J. A.; Neiss, A.; Normant, E.; O’Meara, M.; Pardo, E.; Poy, F.; Sandy, P.; Supko, J.; Sims, R. J.; Harmange, J.-C.; Taylor, A. M.; Audia, J. E. Identification of a Benzoisoxazoloazepine Inhibitor (CPI-0610) of the Bromodomain and Extra-Terminal (BET) Family as a Candidate for Human Clinical Trials. J. Med. Chem. 2016, 59 (4), 1330-1339.
9. Gentile, I.; Zappulo, E.; Buonomo, A. R.; Maraolo, A. E.; Borgia, G. Beclabuvir for the treatment of hepatitis C. Expert Opin. Investig. Drugs 2015, 24 (8), 1111-21.
10. Sramek, J. J.; Frackiewicz, E. J.; Cutler, N. R. Review of the acetylcholinesterase inhibitor galanthamine. Expert Opin. Investig. Drugs 2000, 9 (10), 2393-402.
11. Ford, A.; Miel, H.; Ring, A.; Slattery, C. N.; Maguire, A. R.; McKervey, M. A. Modern Organic Synthesis with a-Diazocarbonyl Compounds. Chem. Rev. 2015, 115 (18), 9981¬10080.
12. Solovyev, I.; Eremeyeva, M.; Zhukovsky, D.; Dar'in, D.; Krasavin, M. Cyclic diazo compounds in the construction of spirocyclic scaffolds. Tetrahedron Lett. 2021, 62, 152671.
13. Qiu, D.; Wang, J., Recent Developments of Diazo Compounds in Organic Synthesis. Chapter 9: Vinyl Diazoacetate Transformations. World Scientific (Europe): 2020; p 584.
14. Huisgen, R.; Konig, H.; Binsch, G.; Sturm, H. J. 1.3-Dipolare Additionen der Ketocarbene. Angew. Chem. 1961, 73 (11), 368-371.
15. Huisgen, R.; Sturm, H. J.; Binsch, G. 1.3-Dipolare Cycloadditionen, VII. 1.3- Additionen des athoxycarbonyl-carbens an Nitrile. Chem. Ber. 1964, 97 (10), 2864-2867.
16. Doyle, M. P.; Oppenhuizen, M.; Elliott, R. C.; Boelkins, M. R. Lewis acid- promoted 1,3-dipolar addition reactions of diazocarbonyl compounds. A general synthesis of oxazoles. Tetrahedron Lett. 1978, 19 (26), 2247-2250.
17. Doyle, M. P.; Buhro, W. E.; Davidson, J. G.; Elliott, R. C.; Hoekstra, J. W.; Oppenhuizen, M. Lewis acid promoted reactions of diazocarbonyl compounds. 3. Synthesis of oxazoles from nitriles through intermediate 0-imidatoalkenediazonium salts. J. Org. Chem. 1980, 45 (18), 3657-3664.
18. Toshikazu, I.; Tsuyoshi, Y.; Makoto, K.; Shyuji, N.; Hiroyuki, N. The Acid- catalyzed Decomposition of Diazo Carbonyl Compounds. II. Synthesis of 2- or 5-Heteroatom- substituted Oxazoles. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984, 57 (9), 2450-2455.
19. Kumaraswamy, G.; Gangadhar, M. A Metal-Free, Organo Lewis Acid Catalyzed Synthesis of Highly Substituted Oxazoles. ChemistrySelect 2019, 4 (31), 8973-8977.
20. Flowers, W. T.; Holt, G.; McCleery, P. P. Competition between oxazolium and sulphonium salt formation in the acid-induced interaction of 2-diazoacetophenones with diaryl sulphides in acetonitrile. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1979, (0), 1485-1489.
21. Chen, J.; Li, Z.; Suleman, M.; Wang, Z.; Lu, P.; Wang, Y. TfOH-promoted synthesis of 4,5-dihydrooxazolo[5,4-c]isoquinolines via formal [3 + 2] cycloaddition of 4- diazoisoquinolin-3-one and benzonitriles. Org. Biomol. Chem. 2020, 18 (38), 7671-7676.
22. Huisgen, R.; Binsch, G.; Ghosez, L. 1.3-Dipolare Cycloadditionen, VII. Abfangen der Ketocarben-Zwischenstufe bei der Thermolyse von Diazoketonen. Chem. Ber. 1964, 97 (9), 2628-2639.
23. Komendantov, M. I.; Novinskii, V. N.; Bekmukhametov, R. R. J. Org. Chem. USSR 1973, (9), 431.
24. Moniotte, P. G.; Hubert, A. J.; Teyssie, P. The role of copper(I) complexes in the selective formation of oxazoles from unsaturated nitriles and diazoesters. J. Organomet. Chem. 1975, 88 (1), 115-120.
25. Katuzi, K.; Hajime, Y.; Tamejiro, H.; Hitosi, N. Substitution on Carbenoid Carbon of a-Halocyclopropyllithium. A Novel Stereoselective Synthesis of Geminally Substituted Cyclopropanes. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1977, 50 (8), 2158-2160.
26. Armstrong, R. K. Decomposition of Ethyl Diazoacetate by a п-Allylic Palladium Chloride Complex. J. Org. Chem. 1966, 31 (2), 618-620.
27. Austeri, M.; Rix, D.; Zeghida, W.; Lacour, J. CpRu-Catalyzed O-H Insertion and Condensation Reactions of a-Diazocarbonyl Compounds. Org. Lett. 2011, 13 (6), 1394-1397.
28. Loy, N. S. Y.; Choi, S.; Kim, S.; Park, C.-M. The synthesis of pyrroles and oxazoles based on gold a-imino carbene complexes. Chem. Commun. 2016, 52 (46), 7336-7339.
29. Doyle, M. P. Electrophilic metal carbenes as reaction intermediates in catalytic reactions. Acc. Chem. Res. 1986, 19 (11), 348-356.
30. Hubert, A. J.; Noels, A. F.; Anciaux, A. J.; TeyssiE, P. Rhodium(II) Carboxylates: Novel Highly Efficient Catalysts for the Cyclopropanation of Alkenes with Alkyl Diazoacetates. Synthesis 1976, 1976 (09), 600-602.
31. Doyle, M. P. Catalytic methods for metal carbene transformations. Chem. Rev. 1986, 86 (5), 919-939.
32. Connell, R. D.; Tebbe, M.; Gangloff, A. R.; Helquist, P.; Akermark, B. Rhodium- catalyzed heterocycloaddition route to 1,3-oxazoles as building blocks in natural products synthesis. Tetrahedron 1993, 49 (25), 5445-5459.
33. Doyle, K. J.; Moody, C. J. Diazo-sulfones and -nitriles in oxazole synthesis; three step preparation of a bis-oxazole. Tetrahedron Lett. 1992, 33 (50), 7769-7770.
34. Yoo, S.-K. Synthesis of poly-oxazole systems found in marine metabolites. Tetrahedron Lett. 1992, 33 (16), 2159-2162.
35. Doyle, K. J.; Moody, C. J. The rhodium carbenoid route to oxazoles. Synthesis of 4-functionalised oxazoles; Three step preparation of a bis-oxazole. Tetrahedron 1994, 50 (12), 3761-3772.
36. Sakharov, P. A.; Novikov, M. S.; Khlebnikov, A. F. 2-Diazoacetyl-2H-azirines: Source of a Variety of 2H-Azirine Building Blocks with Orthogonal and Domino Reactivity. J. Org. Chem. 2018, 83 (15), 8304-8314.
37. Fan, C.; He, X.; Zuo, Y.; Shang, Y. Synthesis of oxazole and furan derivatives via Rh2(OAc)4-catalyzed C=X bond insertion of cyclic 2-diazo-1,3-diketones with nitriles and arylacetylenes. Synth. Commun. 2018, 48 (21), 2782-2792.
38. Kantin, G.; Dar'in, D.; Krasavin, M. RhII-Catalyzed Cycloaddition of a-Diazo Homophthalimides and Nitriles Delivers Oxazolo[5,4-c]isoquinolin-5(4H)-one Scaffold. Eur. J. Org. Chem. 2018, 2018 (35), 4857-4859.
39. Guranova, N.; Kantin, G.; Dar'in, D.; Krasavin, M. Diazo Glutaconimides: an Unexplored Type of Heterocyclic a-Diazocarbonyl Compounds Conveniently Evolved into Pyridine-2,6(1H,3H)-diones and Oxazolo[5,4-b]pyridin-5(4H)-ones. Eur. J. Org. Chem. 2021, 2021 (4), 623-631.
40. Gecht, M.; Kantin, G.; Dar'in, D.; Krasavin, M. A novel approach to biologically relevant oxazolo[5,4-d]pyrimidine-5,7-diones via readily available diazobarbituric acid derivatives. Tetrahedron Lett. 2019, 60 (44), 151120.
41. Ye, T.; McKervey, M. A. Organic Synthesis with .alpha.-Diazo Carbonyl Compounds. Chem. Rev. 1994, 94 (4), 1091-1160.
42. Ibata, T.; Fukushima, K. Formation and Reaction of Acyl Substituted Nitrile Ylide through the Rh2(OAc)4-Catalyzed Reaction of a-Diazocarbonyl Compounds with Benzonitrile. Chem. Lett. 1992, 21 (11), 2197-2200.
43. Cotton, F. A.; Murillo, C. A.; Walton, R. A., Multiple Bonds between Metal Atoms. 3 ed.; Springer-Verlag New York: 2005.
44. Zhang, H.-Z.; Zhao, Z.-L.; Zhou, C.-H. Recent advance in oxazole-based medicinal chemistry. Eur. J. Med. Chem. 2018, 144, 444-492.
45. Jin, Z. Muscarine, imidazole, oxazole, and thiazole alkaloids. Natural Product Reports 2011, 28 (6), 1143-1191.
46. Lonzi, G.; Lopez, L. A. Regioselective Synthesis of Functionalized Pyrroles via Gold(I)-Catalyzed [3+2] Cycloaddition of Stabilized Vinyl Diazo Derivatives and Nitriles. Adv. Synth. Catal. 2013, 355 (10), 1948-1954.
47. Rochais, C.; Sopkova-de Oliveira Santos, J.; Dallemagne, P.; Rault, S. Synthesis of Novel Pyrazolopyrrolizinones as Prospective Anticancer Agents. ChemInform 2007, 38.
48. Mohanan, K.; Martin, A. R.; Toupet, L.; Smietana, M.; Vasseur, J.-J. Three- Component Reaction Using the Bestmann-Ohira Reagent: A Regioselective Synthesis of Phosphonyl Pyrazole Rings. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49 (18), 3196-3199.
49. Kuruba, B. K.; Vasanthkumar, S.; Emmanuvel, L. Cu(OTf)2-catalyzed synthesis of highly substituted 1-methoxy imidazoles via (3 + 2) cycloaddition between imino carbenoids and nitriles. Synth. Commun. 2016, 46 (9), 799-804.
50. Li, H.; Wu, X.; Hao, W.; Li, H.; Zhao, Y.; Wang, Y.; Lian, P.; Zheng, Y.; Bao, X.; Wan, X. [3 + 2] Cycloaddition of Nitrile Ylides with Diazonium Salts: Copper-Catalyzed One- Pot Synthesis of Fully Substituted 1,2,4-Triazoles. Org. Lett. 2018, 20 (17), 5224-5227.
51. Medvedev, J. J.; Efimov, I. V.; Shafran, Y. M.; Suslonov, V. V.; Bakulev, V. A.; Nikolaev, V. A. Rh(II)-mediated domino [4 + 1]-annulation of a-cyanothioacetamides using diazoesters: A new entry for the synthesis of multisubstituted thiophenes. Beilstein J Org Chem 2017, 13, 2569-2576.
52. Yamagata, K.; Akizuki, K.; Yamazaki, M. Synthesis of 1,3-Oxazines and Furo[2,3- b]pyrans by reaction of 2-amino-4,5-dihydro-3-furancarbonitriles with dibenzoyldiazomethanes. Journal fur Praktische Chemie/Chemiker-Zeitung 1998, 340 (1), 51-57.
53. Yamagata, K.; Ohkubo, K.; Yamazaki, M. Synthesis of 1,4-oxathiocins and 1,3- oxazines by the reactions of 2-amino-4,5-dihydro-3-thiophenecarbonitriles with dibenzoyldiazomethane. Liebigs Annalen 1995, 1995 (1), 187-190.
54. Padwa, A.; Precedo, L.; Semones, M. A. Model Studies Directed toward the Total Synthesis of (±)-Ribasine. A Tandem Cyclization-Cycloaddition Route Leading to the Core Skeleton. J. Org. Chem. 1999, 64 (11), 4079-4088.
55. Zhang, B.; Li, B.; Zhang, X.; Fan, X. Synthesis of Naphthoquinolizinones through Rh(III)-Catalyzed Double C(sp2)-H Bond Carbenoid Insertion and Annulation of 2-Aryl-3- cyanopyridines with a-Diazo Carbonyl Compounds. Org. Lett. 2017, 19 (9), 2294-2297.
56. Yashin, N. V.; Tikhomirova, N. E.; Sedenkova, K. N.; Vasilenko, D. A.; Grishin, Y. K.; Kuznetsova, T. S.; Averina, E. B. Novel synthetic approach to non-natural conformationally rigid spiro-linked amino acids. Russ. Chem. Bull. 2019, 68 (3), 547-551.
57. Yao, X.; Shan, X.; Zu, L. Divergent Coupling of 2-Carbonyl-anilines and Diazo-cyclopentanones: Asymmetric Total Synthesis of (+)-Leucomidine A. Org. Lett. 2018, 20 (20), 6498-6501.
58. Huang, Q.; Dong, H.; Li, B.; Hu, W.; Wang, Y. Rhodium catalyzed direct C3- ethoxycarbonylmethylation of imidazo[1,2-a]pyridines with ethyl diazoacetate. Tetrahedron 2020, 76 (10), 130998.
59. Kitamura, M.; Nishimura, T.; Otsuka, K.; Shimooka, H.; Okauchi, T. Rh(II)- catalyzed formal [3+3] cycloaddition of diazonaphthoquinones and propargyl alcohols: Synthesis of 2,3-dihydronaphtho-1,4-dioxin derivatives. Tetrahedron Lett. 2020, 61 (20), 151853.
60. Kumar, R.; Nair, D.; Namboothiri, I. N. N. Reactions of vinyl sulfone with a-diazo- 0-ketosulfone and Bestmann-Ohira reagent for the regioselective synthesis of highly functionalized pyrazoles. Tetrahedron 2014, 70 (9), 1794-1799.
61. Kim, C. H.; Jang, K. P.; Choi, S. Y.; Chung, Y. K.; Lee, E. A Carbonyl Ylide Cycloaddition Approach to Platensimycin. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47 (21), 4009-4011.
62. Mehta, N. B.; Phillips, A. P.; Lui, F. F.; Brooks, R. E. Maleamic and Citraconamic Acids, Methyl Esters, and Imides. J. Org. Chem. 1960, 25 (6), 1012-1015.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.