Крёнке синтез пиридина - Kröhnke pyridine synthesis
Крёнке синтез пиридина | |
---|---|
Названный в честь | Фриц Крёнке |
Тип реакции | Реакция образования кольца |
Идентификаторы | |
RSC ID онтологии | RXNO: 0000420 |
В Крёнке синтез пиридина реакция в органический синтез между солями метилкетона α-пиридиния и α, β-ненасыщенными карбонильными соединениями, используемыми для создания высоко функционализированных пиридины. Пиридины широко встречаются в природных и синтетических продуктах, поэтому пути их синтеза вызывают большой интерес. Метод назван в честь доктора Фрица Крёнке.
Развитие реакции
Открытие
В своей работе на Гиссенский университет Крёнке наблюдал конденсацию метилового эфира α-пиридиния. кетон соли 1 с α, β-ненасыщенный карбонил соединения 2 через Реакция Майкла при лечении с ацетат аммония дать 2,4,6-тризамещенный пиридины с высокими выходами в мягких условиях реакции.[1] Предлагаемые промежуточные соединения, 1,5-дикарбонильное соединение 3, не были изолированы.[2] С момента своего открытия синтез Крёнке широко применяется для получения производных ди-, три- и тетрапиридина, демонстрируя ряд преимуществ перед родственными реакциями, такими как Синтез пиридина Ганча.

Механизм
Механизм синтеза пиридина Крёнке начинается с енолизация метилкетона α-пиридиния 4 с последующим 1,4-присоединением к α, β-ненасыщенному кетону 5 сформировать Майкл аддукт 6, который немедленно таутомеризуется в 1,5-дикарбонил 7. Добавление аммиака к 7 с последующим обезвоживанием через 8 генерирует я добываю средний 9.,[3][4] Затем иминное промежуточное соединение депротонируют до енамин 10 и циклизуется с карбонилом с образованием промежуточного 11. В пиридиний затем катион удаляется с образованием гидроксидиенамина 12. Ароматизация 12 за счет последующей потери воды образует желаемый пиридин гетероцикл 13.

Синтез реагентов и условия реакции
Исходные материалы для синтеза Крёнке часто легко получить, что обеспечивает удобство и широкие возможности метода. Получение солей метилкетона α-пиридиния может быть легко достигнуто обработкой соответствующего α-бромметилкетона пиридином. Α, β-ненасыщенные кетоны часто коммерчески доступны или могут быть получены с использованием ряда известных методов. Кроме того, Базы Манниха также может использоваться как Майкл акцептор для схемы, дальнейшее разнообразие исходных материалов, которые могут быть включены в схему Крёнке.[5]
Условия реакции для синтеза Крёнке обычно просты, и реакции часто протекают с высокими выходами при температурах реакции, как правило, не превышающих 140 ° C.[6] Синтез Крёнке обычно проводят либо в ледяная уксусная кислота или метанол, но это также можно проводить в водных условиях, а в последнее время и в условиях отсутствия растворителя.
Также было показано, что 1,3-дикарбонильные соединения являются жизнеспособными исходными материалами вместо солей метилкетона α-пиридиния.[7] Например, лечение 1,3-дикетоном 14 с основанием в этаноле, затем ацетатом аммония, уксусной кислотой, соответствующим еноном и кислотой Льюиса дает 3-ацилтриарилпиридины в форме 15. Эти ацилпиридин являются привлекательными промежуточными продуктами, поскольку они имеют электрофильный ручка, которая позволяет включить в молекулу дополнительную функциональность. Это позволяет напрямую конструировать сложные полиарильные системы, привлекательный метод для библиотечного синтеза мишеней лекарственных средств, содержащих функционализированные пиридиновые фрагменты.

Преимущества перед другими методами
Синтез Крёнке для получения пиридинов обладает рядом кратких преимуществ перед другими методами. В отличие от синтеза Ганча,[8] метод Крёнке не требует окисление для получения желаемого продукта, поскольку метилкетон α-пиридиния уже имеет правильную степень окисления.
Еще одно преимущество синтеза Крёнке - его высокая атомная экономика. Например, Синтез чичибабина требуется 2 эквивалента ненасыщенного исходного материала.[9] Кроме того, побочными продуктами синтеза Крёнке являются вода и пиридин, что упрощает процессы обработки и очистки. В отличие от сопоставимых методов синтеза пиридина, синтез Крекне выгоден тем, что является высокоэффективным синтезом в одном горшке, что в конечном итоге позволяет сократить пути синтеза и еще больше упрощает каталогизацию комбинаторной библиотеки.
Объем и ограничения
Широкие возможности синтеза пиридина Крёнке сделали его особенно полезным для синтеза полиарильных систем, включая пиридил, тиенил, и фуранил фрагменты. Метод допускает использование широкого набора арильных заместителей как в метилкетоновом фрагменте α-пиридиния, так и в α, β-ненасыщенных карбонильных соединениях и, таким образом, может использоваться для создания широкого каталога полиарильных систем. Кроме того, хорошо переносятся как электроноакцепторные группы, так и электронодонорные группы на входящих арильных заместителях. В синтезе Крёнке также можно использовать алкильные и винильные заместители, что дает также выход от умеренного до хорошего.[10] Благодаря своей широкой области применения метод Крёнке нашел широкое применение для синтеза бипиридины (16), терпиридины (17), кватерпиридины (18) и даже до септипиридинов (19) как показано ниже.[11]

Вариации и комбинаторные исследования
Метод Крёнке представляет собой синтез триарилпиридинов без использования растворителей, который протекает через гомосопряжение двух диарилзамещенных α, β-ненасыщенных карбонильных соединений.[12] Эта стратегия предлагает простые средства для получения пиридниларильных систем, которые являются важными фрагментами многих полезных каркасов лекарственных средств.

В 1992 году Робинсон и его сотрудники разработали аналогичный синтез пиридина с использованием енаминов. нитрилы как один из трехуглеродных фрагментов вместо метилкетона α-пиридиния.[13] Это улучшение увеличивает реакционную способность системы и позволяет образовывать полностью замещенные пиридины, тогда как использование метилкетона α-пиридиния требует, чтобы 3- или 5-положение полученного пиридина было незамещенным. Конденсация Крёнке енаминнитрила 20 с enone 21 получил конденсированный пиридин 22.

Механизм этой реакции типа Крёнке, вероятно, протекает через винилогичную цианамид 23 который подвергается устранению синильная кислота, депротонирование с образованием енамина 24 и циклизация образовывать промежуточные 25, который затем дегидратируется с образованием желаемого пиридинового продукта.

Чистый метод Крёнке в одной емкости в водной среде дает 4’-арил-2,2 ’: 6’, 2 ’’ - терпиридины.[14] Реакция арила альдегид 26 с двумя эквивалентами 2-ацетилпиридина (27) приводили к терпиридинам вида 28.

В дополнение к вариациям исходного метода, ряд комбинаторных исследований с использованием синтеза Крёнке и его вариаций был использован для синтеза обширных библиотек высокофункциональных пиридинов. Янда и его сотрудники использовали общую схему реакции Крёнке для создания библиотеки из 220 соединений.[15] Различные метилкетоны 29 и альдегиды 30 были связаны через альдольная конденсация дать enones формы 31. Затем эти соединения реагировали с различными метилкетонами α-пиридиния. 32 с получением желаемого три-замещенного пиридина 33.

В 2009 году Ту и его коллеги разработали комбинаторную стратегию с тремя фрагментами и одним горшком для разработки 3-цианотерпиридинов. 34и 1-амино-2-ацилтерпиридины 35.[16] Эти комбинаторные варианты реакции Крёнке обеспечивают эффективную стратегию синтеза полиарилпиридиновых каркасов. Эта методика также была бы полезна для биологические анализы и скрининговые эксперименты.

Синтетические приложения к лигандам и биологически активным молекулам
Методология Крёнке также использовалась для создания ряда интересных металлсвязывающих лигандов, поскольку полипиридильные комплексы, такие как бипиридин (bipy) широко используются в качестве лигандов. Синтез Крёнке был использован для получения семейства лигандов N, S-типа на основе тетрагидрохинолина.[17] 2-тиофенилацетофенон (36) реагировал с газообразным йодом и пиридином с количественным выходом с образованием ацилметилпиридиния йодида. 37. Реакция с хиральным циклическим α, β-ненасыщенным кетоном, полученным из 2 - (+) - карена, давала желаемый лиганд N, S-типа. 38.

Новые хиральные P, N-лиганды были получены с использованием метода Крёнке.[18] ацилкетоновая соль α-пиридиния 39 был подвергнут циклизации производным пинокарвона 40 с образованием пиридина 41. Бензильное положение 41 было метилировано, и последующая реакция SnAr с дифенилфосфид калия генерировать лиганд 42.

Реакция Крёнке также использовалась для синтеза ряда биологически активных соединений в дополнение к соединениям, внесенным в каталог комбинаторных исследований. Келли и его коллеги разработали маршрут к цикло-2,2 ′: 4 ′, 4 ′ ′: 2 ′ ′, 2 ′ ′ ′: 4 ′ ′ ′, 4 ′ ′ ′ ′: 2 ′ ′ ′ ′, 2 ′ ′ ′ ′ ′: 4 ′ ′ ′ ′ ′, 4-сексипиридин с использованием реакции Крёнке в качестве ключевого макроциклизация шаг.[19] Полипиридиновый комплекс 43 лечился с N-бромсукцинимид во влажном тетрагидрофуран с последующим пиридином с образованием соли ацилметилпиридиния 44 который затем может пройти макроциклизацию в стандартных условиях с получением желаемого продукта. 45. Метод Крёнке в этом синтезе имел решающее значение из-за неудач других методов циклизации, таких как Муфта Glaser или же Муфта Ульмана.

Другим применением синтеза пиридина Крёнке было получение ряда 2,4,6-тризамещенных пиридинов, которые были исследованы как потенциальные топоизомераза 1 ингибиторы.[20] 2-ацетилтиофен (46) лечился йод и пиридин с образованием α-пиридиния ацилкетона 47. Реакция с акцептором Михаэля 48 в стандартных условиях получил функционализированный пиридин 49 с общей доходностью 60%.

В конечном счете, синтез пиридина Кронке предлагает простой и простой подход к синтезу широкого спектра функционализированных пиридинов и полиарильных систем. Методология Крёнке была применена к ряду стратегий в отношении интересных лигандов и биологически значимых молекул. Кроме того, реакция Крёнке и ее варианты предлагают ряд преимуществ по сравнению с методами, альтернативными синтезу пиридина, от однореакторных вариантов без органических растворителей до высокой атомной экономии.
Смотрите также
- Синтез пиридина Ганча
- Синтез Гаттермана – Скиты
- Синтез пиридина чичибабина
- Перегруппировка Чамисана-Денштедта
- Циклизация Беннемана
Рекомендации
- ^ Zecher, W .; Крёнке, Ф. Бер. 1961, 94, 690-697.
- ^ Kröhnke, F .; Zecher, W. Angewandte Chemie International Edition на английском языке, 1962 г., том 1, страницы 626–632. Дои:10.1002 / anie.196206261
- ^ Potts, K. T .; Cipullo, M. J .; Ralli, P .; Theodoridis, G. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3584-3586.
- ^ Kelly, T. R .; Ли, Ю. Дж .; Mears, R. J. J. Org. Chem. 1997, 62, 2774-2781
- ^ Kröhnke, F .; Zecher, W .; Энгью. Chem. 1963, 75, 189
- ^ Крёнке, Ф. Синтез. 1976, 1, 1-24
- ^ Rehberg, R.W .; Kröhnke, F. Justus Liebigs Ann. Хим. 1968, 91, 717
- ^ Hantzsch, A. (1881). "Condensationprodukte aus Aldehydammoniak und Ketonartigen Verbindungen". Chemische Berichte 14 (2): 1637
- ^ Чичибабин, А.Е. Дж. Практ. Chem. 1924, 107, 122
- ^ Курти Ласло, Барбара Чако. Стратегические применения названных реакций в органическом синтезе. Elsevier Inc .: Берлингтон, Массачусетс.
- ^ Kröhnke, F .; Kröck, F. W .; Chem Ber. 1971, 104, 1645
- ^ Адиб, М .; Tahermansouri, H .; Колоогани, С. А .; Mohammadi, B .; Биджанзадей, Х. Р. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 5957-5960.
- ^ Робинсон и др. al. J. Org. Chem. 1992, 57, 7352
- ^ Вт, С .; Jia, R .; Jiang, B .; Zhang, J .; Zhang, Y .; Yao, C .; Джи, С. Тетраэдр, 2007, 63, 381-388
- ^ Janda, K. D .; Wirsching, P .; Fujimori, T. J. Comb. Chem.2003, 5, 625-631
- ^ Вт, С .; Jiang, B .; Hao, W .; Ван, X .; Shi, F. J. Comb. Chem. 2009, 11, 846-850
- ^ Chelucci, G. et al. J. Mol. Катал. A: Химия, 2003, 191, 1-8.
- ^ Андрей В. Малков, Марко Белла, Ирена Г. Стара, П. Коковски "Модульные P, N-лиганды пиридинового типа, полученные из монотерпенов: применение в асимметричном присоединении Хека" Tetrahedron Lett. 2001, 42, 3045-3048. Дои:10.1016 / S0040-4039 (01) 00369-0
- ^ Kelly, T. J. Org. Chem. 1997, 62, 2774-2781
- ^ Ли, Э.-С. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 1333-1337