PL230863B1

PL230863B1 - Sposób wytwarzania 1-(N-acyloamino) alkilosulfonów

Info

Publication number: PL230863B1
Application number: PL405284A
Authority: PL
Inventors: Jakub ADAMEK; Jakub Adamek; Roman Mazurkiewicz; Agnieszka Październiok-Holewa; Mirosława Grymel; Anna Kuźnik; Katarzyna Zielińska
Original assignee: Politechnika Slaska; Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2018-12-31
Also published as: PL405284A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nowy sposób wytwarzania 1 -(/V-acyloamino)alkilosulfonów o wzorze 4 zwanych także amidosulfonami. Jak wykazały badania wielu autorów 1-(/V-acyloamino)alkilosulfony są wygodnymi w stosowaniu, wysoce reaktywnymi czynnikami α-amidoalkilującymi.¹·¹² Szczególnymi ich zaletami, w porównaniu z wieloma innymi dotąd stosowanymi czynnikami amidoalkilującymi, jest ich krystaliczna postać umożliwiająca łatwe oczyszczenie, stabilność, a także, w odpowiednich warunkach, wysoka reaktywność względem czynników nukleofilowych. Wśrodowisku zasadowym, na skutek eliminacji kwasu arylosulfinowego, związki te przekształcają się w reaktywne M-acyloiminy, które energicznie reagują, wewnątrz- lub międzycząsteczkowo, z różnego rodzaju heteronukleofilami, C-nukleofilami lub czynnikami redukującymi. Traktowanie 1-(/V-acyloamino)alkilosulfonów kwasami Lewisa takimi, jak np. SnCk lub TiCk powoduje powstanie bardzo reaktywnych kationów N- acyloiminiowych.¹

Potencjalnie szeroki zakres wykorzystania 1-(/V-acyloamino)alkilosulfonów w syntezie organicznej, a zwłaszcza w syntezie asymetrycznej, został rozpoznany stosunkowo niedawno.¹ Dotychczas związki te stosowano m.in. jako substraty w amidoalkilowaniu nukleofili tlenowych, siarkowych, azotowych, fosforowych, a także węglowych¹¹¹ (amidoalkilowanie anionów enolanowych do związków β-aminokarbonylowych, alkenów do 4/-/-1,3-oksazyn, związków aromatycznych i heteroaromatycznych w rekacjach typu Tscherniaka-Einhorna lub Picteta-Spenglera, związków metaloorganicznych), a także do otrzymywania M-Cbz-a-amidostannanów.¹²

W literaturze chemicznej opisano dotychczas kilka metod syntezy 1-(/V-acyloamino)alkilosulfonów. Najczęściej stosuje się metodę opisaną po raz pierwszy w 1964 przez Engbertsa i Stratinga,¹³polegającą na trójskładnikowej kondensacji pierwszorzędowego amidu, karbaminianu, O- lub S-tiokarbaminianu, ditiokarbaminianu, karbamidów lub tiokarbamidów z aldehydami i sulfinianem sodu pokazaną na schemacie 1.¹³¹⁸

X O

A _ + A

R¹^NHR² R³ H hco₂h,

H₂O, MeOH + R⁴SO₂Na -------X SO₂R⁴

A

R¹ N R³

R²

R¹ = Alk, Ar, OR, SR. NR₂; R² = H, Alk; R³ = H, Alk, Ar;

R⁴ = Alk, Ar; X = O lub S; 60-95%

Schemat 1

Zasadniczym ograniczeniem opisanej powyżej metody jest możliwość syntezy jedynie stosunkowo prostych strukturalnie amidosulfonów. Różnorodność podstawników R³ w pozycji a jest tu limitowana dostępnością aldehydów o odpowiedniej strukturze. Wadą tej metody jest również konieczność stosowania stężonego kwasu mrówkowego, zapewniającego odpowiednie pH środowiska reakcyjnego oraz długi czas reakcji, który można skrócić podwyższając temperaturę do 70°C.¹⁹

1-(/V-Acyloamino)alkilosulfony można również otrzymać na drodze utlenienia odpowiednich sulfidów za pomocą mCPBA, H2O2 lub KMnO4 w środowisku kwaśnym.^{20 22} Wykorzystanie tej metody ograniczone jest dostępnością odpowiednich sulfidów, a ponadto wiąże się z koniecznością zastosowania dużej ilości agresywnych czynników utleniających oraz skomplikowanym przerobem mieszaniny poreakcyjnej.

Pozostałe metody otrzymywania tych związków, jak np. podstawienie chloru w M-acylo-a-chloroglicynach odpowiednim sulfinianem, czy też przegrupowanie azydków α-sulfonyloacylowych mają ograniczone zastosowanie.^{1 2324}

Sposób według wynalazku polega na rozpuszczeniu w temperaturze pokojowej N-(1-metoksyalkilo)amidu o wzorze 2 i tetrafluoroboranu trifenylofosfoniowego, korzystnie w chlorku metylenu, chloroformie lub acetonitrylu, a następnie odparowaniu rozpuszczalników i wysuszeniu powstałej w tych warunkach soli 1-(/V-acyloamino)alkilotrifenylofosfoniowej o wzorze 3, co pokazano na schemacie 2. Ponowne jej rozpuszczenie, korzystnie w chlorku metylenu, chloroformie lub acetonitrylu i kontaktowanie z p-toluenosulfinianem sodu lub benzenosulfinianem sodu, korzystnie w temperaturze pokojowej, korzystnie w czasie 2 godzin, prowadzi do otrzymywania 1 (A/-acyloamino)alkilosulfonu o wzorze 4 z dobrą lub bardzo dobrą wydajnością.

PL 230 863 Β1 o COęH .

ii i ² MeOH/zasada^ R^N^R³ -2e, -2H⁺, -CO₂*

R²1

O OMe

1

Ri N R³

R²

PPh₃-HX_t

O PPh₃X^u

A Λ

R¹^N R³

R²

R⁴SO₂Na

O SO₂R⁴

A Λ „

R¹ N R³

R²

4

R¹ = alkil (C_rC₄), alkoksyl (C_rC₇), aryl

R² = H alkil

R³ = alkil (C_rC₁₄), aryl

R⁴ = aryl

X = BF₄, Br

Zanieczyszczenie uzyskanego produktu trifenylofosfiną łatwo usuwano przez krystalizację.

A/-(1-Alkoksyalkilo)amidy o wzorze 2, będące surowcem w metodzie według wynalazku, są łatwe do otrzymania, między innymi z odpowiednich, dostępnych handlowo M-acylo-a-aminokwasów o wzorze 1 przez elektrochemiczne dekarboksylatywne α-metoksylowanie metodą Hofer-Moesta pokazane na schemacie 2.^{25 28} Można je otrzymać również w łatwy sposób przez elektrochemiczne a-alkoksylowanie M-monopodstawionych lub A/,/V-dipodstawionych amidów oraz laktamów, a także analogicznych karbaminianów lub uretanów.^{29 :30} Tak więc, metoda według wynalazku w znaczny sposób rozszerza bazę surowców, która może być wykorzystana w syntezie 1-(/V-acyloamino)alkilosulfonów, a tym samym - bibliotekę potencjalnie możliwych do uzyskania struktur. Metoda według wynalazku charakteryzuje się krótkim czasem i łagodnymi warunkami reakcji, co wiąże się z małym zużyciem energii, a ponadto bardzo prostą procedurą przerobu mieszaniny poreakcyjnej i dobrymi lub bardzo dobrymi wydajnościami.

Wynalazek objaśniono przykładami 1-12; produkty przeprowadzonych przykładowych syntez przedstawiono wzorami 4a-k:

Przykład 1

Do kolby gruszkowej wprowadzono /V-(1-metoksyetylo)piwaloamid (159.2 mg, 1 mmol), CHCh (2 cm³) i PPH3-HBF4 (350.1 mg, 1 mmol) całość wymieszano i pozostawiono na 15-20 minut na mieszadle magnetycznym. Następnie odparowano rozpuszczalnik, a uzyskaną pozostałość suszono pod obniżonym ciśnieniem przez 1 h. Do tak utworzonej pozostałości wprowadzono CHCh (2 cm³) i p-toluenosulfinian sodu (178.2 mg, 1 mmol). Całość mieszano na mieszadle magnetycznym przez 2 h. Następnie odsączono osad, a z przesączu odparowano rozpuszczalnik. Po krystalizacji osadu z octanu etylu otrzymano 255.1 mg oczekiwanego produktu 4a o t.t. 146.5-147.5°C z wydajnością 90%.

Przykład 2

Postępując jak w przykładzie 1 z /V-(1-metoksyetylo)piwaloamidu (159.2 mg, 1 mmol), PPh3-HBr (343.2 mg, 1 mmol) orazp-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol), po 72 h reakcji otrzymano 215.4 mg oczekiwanego produktu 4a o t.t. 146.5-147.5°C z wydajnością 76%.

Przykład 3

Postępując jak w przykładzie 1 z /V-(1-metoksyetylo)piwaloamidu (159.2 mg, 1 mmol) i benzenosulfinianu sodu (164.2 mg, 1 mmol) otrzymano 220.9 mg oczekiwanego produktu 4b o t.t. 145.5-147°C z wydajnością 82%.

Przykład 4

Postępując jak w przykładzie 1 z /V-(1-metoksyetylo)acetamidu (117.1 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 219.6 mg oczekiwanego produktu 4c o t.t. 125-1126.5°C z wydajnością 82%.

Przykład 5

Postępując jak w przykładzie 1 z /V-(1-metoksyetylo)benzamidu (179.2 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 192.4 mg oczekiwanego produktu 4d o t.t. 126-127.5°C z wydajnością 82%.

Przykład 6

Postępując jak w przykładzie 1 z 5-metoksy-2-pirolidynonu (115.1 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 179.5 mg oczekiwanego produktu 4e o t.t. 149-150°C z wydajnością 75%.

PL 230 863 Β1

Przykład 7

Postępując jak w przykładzie 1 z 5-metoksy-2-pirolidynonu (115.1 mg, 1 mmol) i benzenosulfinianu sodu (164.2 mg, 1 mmol) otrzymano 202.8 mg oczekiwanego produktu 4f o t.t. 138-139°C z wydajnością 90%.

Przykład 8

Postępując jak w przykładzie 1 z /V-(1-metoksy-3-metylobutylo)karbaminianu benzylu (251.3 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 292.9 mg oczekiwanego produktu 4g o t.t. 128.5-130°C z wydajnością 78%.

Przykład 9

Postępując jak w przykładzie 1 z /V-(1-metoksy-3-terf-butoksykarbonylopropylo)karbaminianu benzylu (323.4 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 371.4 mg oczekiwanego produktu 4h o t.t. 136-137°C z wydajnością 83%.

Przykład 10

Do kolby gruszkowej wprowadzono /V-[2-(4-benzyloksyfenylo)-1-metoksyetylo]karbaminian benzylu (1 mmol, 391.5 mg). CHCh (2 cm³) i PPh3-HBF4 (1 mmol, 350.1 mg) całość wymieszano i pozostawiono na 15-20 minut na mieszadle magnetycznym. Następnie odparowano rozpuszczalnik a uzyskaną pozostałość suszono pod obniżonym ciśnieniem przez 1 h. Do tak utworzonej pozostałości wprowadzono CHCh (2 cm³) i p-toluenosulfinian sodu (1 mmol, 178.2 mg). Całość mieszano na mieszadle magnetycznym przez 3 h. Uzyskaną zawiesinę ogrzano do wrzenia pod chłodnicą zwrotną a następnie osad odsączono na gorąco, a z przesączu odparowano rozpuszczalnik. Po krystalizacji osadu z acetonitrylu otrzymano 391.9 mg oczekiwanego produktu 4i o t.t. 148.5-149°C z wydajnością 76%.

Przykład 11

Postępując jak w przykładzie 10 z /V-(2-karbamoilo-1-metoksyetylo)karbaminianu benzylu (252.3 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 297.4 mg oczekiwanego produktu 4j o t.t. 126.5-127°C z wydajnością 79%.

Przykład 12

Postępując jak w przykładzie 10 z /V-[fenylo(metoksymetylo)]karbaminianu benzylu (271.3 mg, 1 mmol) i p-toluenosulfinianu sodu (178.2 mg, 1 mmol) otrzymano 267.6 mg oczekiwanego produktu 4k o t.t. 158.5-159°C z wydajnością 75%.

Literatura

[1] M. Petrini, Chem. Rev„ 105, 3949 (2005).

[2] Y. Wu, W. He, Y. Liu, P. Liu, S. Zhang, Org. Lett., 14. 704 (2012).

[3] K. M. Johnson, M. S. Rattley, F. Sladojevich, D. M. Barber, M. G. Nunez, A. M. Goldys, D. J. Dixon, Org. Lett., 14, 2492 (2012).

[4] T. Urushima, H. Ishikawa, Y. Hayashi, Chem. Eur. J„ 17, 8273 (2011).

[5] O. Marianacci, G. Micheletti, L. Bernardi, F. Fini, M. Fochi. D. Pettersen, V. Sgarzani, A. Ricci, Chem. Eur. J„ 13, 8338 (2007).

[6] J. Song, H. W. Shih, L. Deng, Org. Lett., 9, 603 (2007).

[7] P. Thirupathi, L. N. Neupane, K.-H. Lee, Tetrahedron 67, 7301 (2011).

[8] M. G. Pizzuti, A. J. Minnaard, B. L. Feringa, J. Org. Chem., 73, 940 (2008).

[9] A. Klepacz, A. Zwierzak, Tetrahedron Lett., 43, 1079 (2002).

[10] S. T. Kadam, P. Thirupathi, S. S. Kim, Tetrahedron, 65, 10383 (2009).

[11] A. Giardina, T. Mecozzi, M. Petrini, J. Org. Chem., 65, 8277 (2000).

[12] T. Mita, Y. Higuchi, Y. Sato, Org Lett., 13, 2354 (2011).

[13] J. B. F. N. Engberts, J. Strating, Red. Trav. Chim. Pays-Bas, 83, 733 (1964).

[14] J. B. F. N. Engberts, J. Strating, Red. Trav. Chim. Pays-Bas, 84, 942 (1965).

[15] J. B. F. N. Engberts, T. Olijnsma, J. Strating, Red. Trav. Chim. Pays-Bas, 85, 1211 (1966).

[16] T. Olijnsma, J. B. F. N. Engberts, J. Strating, Red. Trav. Chim. Pays-Bas, 86, 463 (1967).

[17] H. Meijer, R. M. Tel, J. Strating, J. B. F. N. Engberts, Red. Trav. Chim. Pays-Bas, 92, 72 (1973).

[18] J. Morton, A. Rahim, E. R. H. Walker, Tetrahedron Lett., 23, 4123 (1982).

[19] W. H. Pearson, A. C. Lindbeck, J. W. Kampf, J. Am. Chem. Soc., 115, 2622 (1993).

[20] A. M. van Leusen, G. J. M. Boerma, R. B. Helmholdt, H. Siderius, J. Strating, Tetrahedron Lett., 13, 2367 (1972).

[21] F. Weygand, W. Steglich, Chem. Ber., 98, 487 (1965).

[22] K. Klaup, D. Grimm, G. Prossel, LiebigsAnn. Chem., 539 (1974).

PL 230 863 Β1

[23] D. Matthies, Synthesis, 53 (1978).

[24] S. Paikt, E. H. White, Tetrahedron 52, 5303 (1996).

[25] R. P. Linstead, B. R. Shephard, B. C. L. Weedon, J. Chem. Soc., 2854 (1951).

[26] Y. Matsumura, G. N. Wanyoike, O. Onomura, T. Maki, Electrochim. Acta, 48, 2957 (2003).

[27] T. Tajima, H. Kurihara, T. Fuchigami, J. Am. Chem. Soc., 129, 6680 (2007).

[28] R. Mazurkiewicz, J. Adamek, A. Październiok-Holewa, K. Zielińska, W. Simka, A. Gajos, K. Szymura, J. Org. Chem., 77, 1952 (2012).

[29] M. Finkelstein, S. D. Rosę, Tetrahedron, 28, 4497 (1972).

[30] T. Shono, H. Hamaguchi, Y. Matsumura, J. Am. Chem. Soc., 97, 4264 (1975).

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania 1-(/V-acyloamino)alkilosulfonów o wzorze 4, w którym R¹ = alkil (Ci-C4), alkoksyl (C1-C7), aryl; R² = H, alkil; R³ = alkil (Ci-Ci4), aryl; R⁴ = aryl, z A/-(1-metoksyalkilo) amidów o wzorze 2, w którym R¹ = alkil (Ci-C4), alkoksyl (C1-C7), aryl; R² = H, alkil; R³ = alkil (Ci-Ci4), aryl, znamienny tym, że /V-(1-metoksyalkilo)amidy o wzorze 2, w którym R¹ = alkil (Ci-C4), alkoksyl (C1-C7), aryl; R² = H, alkil; R³ = alkil (Ci-Ci4), aryl, kontaktuje się z solami trifenylofosfoniowymi, korzystnie tetrafluoroboranem lub bromkiem, w rozpuszczalnikach organicznych, korzystnie w chloroformie, chlorku metylenu lub acetonitrylu, a następnie z solami kwasów arylosulfinowych, korzystnie benzenosulfinianem lub p-toluenosulfinianem sodu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z roztworu uzyskanego po skontaktowaniu N-(1-metoksyalkilo)amidu o wzorze 2, w którym R¹ = alkil (Ci-C4), alkoksyl (C1-C7), aryl; R² = H, alkil; R³ = alkil (Ci-Ci4), aryl, z solami trifenylofosfoniowymi, korzystnie tetrafluoroboranem lub bromkiem, w rozpuszczalnikach organicznych, korzystnie w chloroformie, chlorku metylenu lub acetonitrylu, odparowuje się składniki lotne pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie pozostałość kontaktuje się z solami kwasów arylosulfinowych, korzystnie benzenosulfinianem lub p-toluenosulfinianem sodu, w rozpuszczalnikach organicznych, korzystnie w chloroformie, chlorku metylenu lub acetonitrylu.