Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2005; 1: 5-5 (más artículos en esta revista)

Síntesis de muy allenylsilanes sustituido por alkylidenation de silylketenes

BioMed Central
Stephen P Marsden (spmarsden@leeds.ac.uk) [1], Pascal C Ducept (pducept@lamar.colostate.edu) [2]
[1] Escuela de Química, Universidad de Leeds, Leeds LS2 9JT, UK
[2] Departamento de Química, Imperial College London, Londres SW7 2AY, UK

Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0], que permite el uso irrestricto, la distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que la obra original sea debidamente citada.

Resumen
Antecedentes

Allenylsilanes intermedios son útiles en la síntesis orgánica. Un atractivo, pero poco convergentes método que se usa para su síntesis es la alkylidenation de silylketenes estable. Reacciones hasta el momento se han limitado a la utilización de unsubstituted silylketenes (o equivalentes) con estabilizado o semi-estabilizado sólo ylides. El actual estudio se analizan las reacciones de sustituir ketenes preparado a través de rodio (II) mediada por la reordenación de silylated diazoketones.

Resultados

Un rango de 1,3-disubstituted novela y 1,3,3-trisubstituted allenylsilanes se prepararon utilizando estabilizado y semi-estabilizado ylides. Alkylidenation no estabilizadas con fósforo ylides no era viable, pero el uso de titanio de base methylenating reactivos fue un éxito, lo que permite el acceso a la 1-sustituido allenylsilanes.

Conclusión

Muchos novela allenylsilanes se pueda acceder por alkylidenation de sustituir silylketenes. Es importante destacar que, por primera vez, simple methylenation de silylketenes se ha logrado usando titanio carbenoid basado en reactivos.

Introducción

Allenylsilanes son versátiles intermedios para la síntesis orgánica. [1, 2] Tienen dos modos principales de reactividad: en primer lugar, como los equivalentes de aniones propargil térmica en [3, 4] o ácido Lewis mediada [5, 6] Además de carbonilos, y acetales Imines y, en segundo lugar como tres socios de carbono [3 +2] anulación reacciones. Así, la reacción con aldehídos, [7] imines / iminiums, [7, 8] enones [9 - 11] y nitrosyl cationes [12] conduce a dihydrofurans, dihydropyrroles, cyclopentenes y isoxazoles respectivamente. [13] En la mayoría de los casos es el de silicio Conserva en el producto final y puede ser utilizado como una manija para seguir elaboración sintética.

Entre la infinidad de métodos para preparar allenylsilanes, [1, 14] desconexión es un atractivo para examinar un tipo Wittig alkylidenation de un silylketene, la Figura 1.

Este enfoque convergente potencialmente permite una enorme variación en el patrón de sustitución, tanto en el termini de allenylsilane y, sin embargo, ha sido poco explotado hasta el momento. Ruden primera demostrado que la estabilización de phosphorane carbethoxymethylenetriphenylphosphorane sufrió Wittig condensación con trimethylsilylketene en sub-temperatura ambiente en el alto rendimiento, pero encontró que no estabilizada phosphoranes dado lugar a complejas mezclas de productos. [15] Otros trabajadores más tarde amplió esta química para incluir una gama más amplia Phosphoranes de estabilizado, pero los intentos de promover la reacción con semi-estabilizado ylides como benzylidenetriphenylphosphorane no tuvieron éxito a menos bis (trialkylsilyl) ketenes fueron utilizados como sustratos. [16, 17] Por lo tanto, sólo el 3-sustituidos y 3,3-disubstituted han allenylsilanes Sido visitada hasta el momento por alkylidenation de silylketenes, mientras que ningún informe de la exitosa introducción de la no estabilizado ylide equivalentes se han próxima.

Un segundo obstáculo para la generalización de este enfoque ha sido la escasez de métodos para la preparación de sustituir silylketenes. [18, 19] Métodos basados en la termólisis de siloxyalkynes [20] y de dehydrohalogenation sustituido α-silyl ácidos haloideos [21, 22] han No se encuentra la aplicación general. Recientemente hemos informado de una suave y tolerante grupo funcional sustituido silylketenes enfoque basado en una mediación formal rodio-Wolff reorganización de silylated diazoketones. [23] Relacionado fotolítica enfoques también tienen algunos promesa. [24 - 27] Estos métodos permiten el acceso por primera vez A una amplia gama de sustituir silylketenes que permitirá a la química de estos fascinantes persistente ketenes [18] de estar mejor delimitadas.

En este trabajo se describe la síntesis de 1,3-disubstituted y 1,3,3-trisubstituted allenylsilanes por la condensación de estabilizado y semi-estabilizado ylides con silylketenes sustituido, y el informe, por primera vez, la methylenation de silylketenes a dar 1 -- Sustituido allenylsilanes utilizando una metodología de cálculo de titanio.

Resultados y Discusión

Nuestra investigación se inició con la preparación de sustituir silylketenes 1 como substratos para la alkylidenation química. Esto se llevó a cabo en nuestra informado anteriormente las condiciones de rodio (II) octanoate mediada reorganización de silyl diazoketones 2, [23] que, a su vez, fueron preparados por C-silylation del padre diazoketones 3 con triethylsilyl triflate, [28] Esquema 1, Cuadro 1. Cabe señalar que mientras que el alquil-sustituido silylketenes son relativamente estables y muestran poco descomposición a temperatura ambiente durante varios días, la (hetero)-sustituido silylketenes aromáticas son mucho menos robustos y deben ser utilizados rápidamente o almacenar en un congelador.

Con la necesaria silylketenes en parte, la atención se dirigió a su reacción con la carboethoxy estabilizada phosphoranes 4 y 5. En primer lugar, es de ningún modo que éstos reaccionan de manera eficiente con sustituido silylketenes 1, ya que está bien documentado que nucleófilos silylketenes ataque contra al silicio, [29] es decir, el phosphoranes se aproxima desde el mismo lado del R 1 - Sustituyentes. Dado que en todos los ejemplos anteriores sustituyentes este ha sido un átomo de hidrógeno, la extensión a los sustituyentes voluminosos no se puede dar por sentado. En el caso, sin embargo, nos complace saber que en casi todos los casos los allenylsilanes se formaron en moderado a excelente rendimiento, Esquema 2, el cuadro 2.

Como era de esperar, las reacciones con el más sustituido ylide 4 fueron significativamente más lento que los que tienen los padres ylide 5 (comparar las temperaturas y los tiempos de reacción, las entradas 1, 3 y 5 frente a las entradas de 2, 4 y 6). El aumento de la mayor parte de la estéricos ketene sustituyentes también frena la reacción, en línea con nuestras expectativas, por ejemplo, las reacciones de cyclohexyl-sustituidos ketene 1d (entradas 7 y 8, en comparación con las entradas 1-6). En casi todos los casos, si las reacciones fueron dejados por largos periodos de tiempo más allá del consumo de materias primas, pequeñas cantidades de desilylated allenes se observaron. Con alquil-sustituido ketenes este puede ser evitada con una cuidadosa vigilancia de reacción, pero es inevitable en el (algo lento) reacción de ylie 4 con aromático sustituido ketenes 1e / m, mientras que en el caso de furil y thiophenyl-sustituidos ketenes 1h y 1i, Estos fueron el único o preponderante de los productos de reacción. Parece que la presencia de la (hetero) aril grupo labilises silicio a la división bajo condiciones de la reacción, que refleja la probabilidad silyl grupo que actúe como un electrofuge con la (hetero) aril sustituyentes estabilización incipiente en el carácter aniónico de carbono adyacentes.

Estamos próximos investigó la reacción de silylketenes 1 con otros ylides (Esquema 3]. Agradablemente, ylides estabilizado por alternativas de electrones-como la retirada de los grupos cyano (9), acetato (10) y de benzoilo (11) también fueron utilizados con éxito en la formación de allenylsilane. Asimismo, la semi-estabilizado aromáticos-sustituidos ylides 12 y 13 también dio buenos rendimientos de la allenylsilanes. La incorporación de la 4-bromophenyl grupo del 13 es especialmente interesante ya que el bromuro proporciona un manejador para más functionalisation cualquiera de las allenylsilane o de los productos de su posterior reacción.

Por último, las reacciones de la no estabilizada ylides Ph 3 P = CHSPh, Ph 3 P = CHOMe y Ph 3 P = CH 2 fueron examinados. En todos los casos, la rápida descomposición de la silylketenes a complejas mezclas de productos no identificados, se observó, incluso a temperaturas sub-ambiente. Un posible mecanismo propuesto para la descomposición de unsubstituted silylketenes con reactivos ylides implica deprotonation por la base de reactivos para generar aniones ynolate. Es evidente, ya que esa vía no puede funcionar con el sustituido ketenes otros mecanismos utilizados aquí están en juego, que puede incluir nucleophilic desilylation o ketene oligomerisation iniciado por nucleophilic Además de la ketene grupo carbonilo. Si la antigua vía se están produciendo, a continuación, aumentando el tamaño de los sustituyentes silyl debería retrasar esta vía, pero la reacción de terc-butyldimethylsilyl analógica de 1b con Ph 3 P = CH 2 No se observa también dio allenylsilane producto. La falta de identificación de los productos de estas reacciones se opone a nuevas especulaciones sobre el mecanismo de descomposición en esta etapa.

La confirmación de que no estabilizada ylides como methylenetriphenylphosphorane no eran adecuadas para la reacción asociados con la condensación incluso sustituido silylketenes fue decepcionante, puesto que el 1-sustituido allenylsilanes 19 que se formó por lo tanto son útiles sintéticas intermedias. Nuestra atención, por lo tanto, recurrió a la aplicación de leves (y, concretamente, menos básicas / nucleophilic) methylenating reactivos. Primero investigó el reactivo Lombardo, [30] y se complace de ver que el rendimiento de un modesto allenylsilane 19 ter se obtuvo de esta reacción (Esquema 4].

Aunque la reacción Lombardo tenía varios inconvenientes (incluida la larga preparación de los reactivos y la naturaleza heterogénea de la reacción de mediano), que nos llevó a descuento como una solución a largo plazo para el problema, que nos dio aliento a la pantalla otras de titanio-carbenoid Basado methylenating reactivos. El Petasis reactivo (dimethyltitanocene) [31, 32], fue nuestra próxima elección, y nos complace ver que se otorga a los excelentes rendimientos modestos de la allenylsilanes en reacción con la mayoría de los sustratos ketene examinado (Esquema 5, Cuadro 4].

El bajo rendimiento con fenil-sustituidos ketene 1e es probablemente atribuible a la inestabilidad de la ketene a las elevadas temperaturas de la reacción Petasis. En consonancia con esto, el intento de reacción de heteroaryl-sustituidos ketenes 1h / j no allenylsilane devolver cualquier producto. Nosotros aún no han examinado el uso de la más reactiva Tebbe reactivo que puede funcionar de manera eficaz a temperaturas más bajas y, por tanto, ofrecer una solución a esta limitación actual. Además, será de interés futuro para investigar el cromo basado Takai procedimientos para olefination con mayor alkylidene reactivos, [33] ya que este tiene el potencial de entregar alquil-sustituido allenylsilanes.

En resumen, hemos desarrollado más la reacción de estabilizado y semi-estabilizado ylides con silylketenes para incluir, por primera vez, el carbono-sustituidos silylketenes conduce a un rango de 1,3-disubstituted novela y 1,3,3-trisubstituted allenylsilanes . Además, hemos demostrado por primera vez que el titanio carbenoids puede utilizarse para methylenate silylketenes, proporcionando el primer acceso a la 1-sustituido allenylsilanes de estos sustratos. Dada la amplia gama de útiles química realizadas por allenylsilanes, esperamos que estos nuevos altamente funcionalizado miembros de la clase encontrará amplia utilidad sintética. Nuestros propios estudios sobre su aplicación en la síntesis heterocíclicos será revelada en su momento.

Descripción de material adicional

Material adicional características copias de los espectros de 1 H nmr de silylated diazoketones 2 y silylketenes 1, más 1 Hy 13 C nmr espectros de allenylsilanes 6, 7, y 14 - 19.

Material suplementario
Disposición adicional 1
Experimental detalles
Disposición adicional 2
Los espectros de RMN
3 ficheros adicionales
Los espectros de RMN
Agradecimientos

Reconocemos EPSRC subvención GR/L60135/01 (PCD) y la generosa financiación de la investigación sin restricciones de Pfizer de apoyo financiero.