Mg- and Zn-Mediated Synthesis of Heterocycles in Solution and on the Solid Phase
Episode von Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06 von Ludwig-Maximilians-Universität München · 24. September 2000
This work has focussed on the preparation of functionalized heterocyclic organometallics. In
the first part, functionalized zinc derivatives were used due to their high functional group
tolerance. Thus various thymine derivatives have been prepared both in solution and on the
solid phase.
Alternatively, a new route to functionalized heterocyclic Grignard reagents was developed
using a low-temperature halogen-magnesium exchange. Ester, amide and nitrile functions are
tolerated and the resulting organomagnesium derivatives could be reacted with various
electrophiles.
Finally, we have attempted to perform low-temperature cross-coupling reactions using these
functionalized Grignard reagents.
5.1- Synthesis of thymine derivatives
Zincated thymine derivative 2 was prepared by zinc insertion from the corresponding bromide
4, readily available in four steps from uracil. Negishi cross-coupling reactions were then
performed using zinc reagent 2 and various aryl iodides.
N
N
O
O
Bn
Bn
4
Br HN
N
H
O
O
N
N
O
O
Bn
Bn
2
ZnBr
Ar - I
Pd(dba)2 (2.5 mol %)
N
N
O
O
tfp (5 mol %)
THF, 25 °C, 12 h
Bn
Bn
Ar
3a-j: 62-95 %
THF, 0 °C
Zn*
Scheme 67. Preparation of thymine derivatives 3a-j using a Negishi cross-coupling reaction.
Resin-attached aryl iodides were also suitable substrates and solid phase synthesis of thymine
derivatives could be performed with high HPLC-purities (89-93 %).
X
O I
N
N
O
O
Bn
Bn
X = O, NH
R
8 (10 equiv)
N
N
O
O
Pd(dba)2 (5 mol %)
tfp (10 mol %)
THF, 25 °C, 48 h
Bn
Bn
R = CO2H, CONH2
ZnBr
2) TFA
1)
89-93 % HPLC purity
Scheme 68. Solid phase synthesis of thymine derivatives.
5.2- Synthesis of functionalized heterocyclic derivatives using a low
temperature halogen-magnesium exchange
• Synthesis of pyridine derivatives
Functionalized pyridinyl Grignard reagents were prepared using a low temperature iodinemagnesium
exchange and trapped with electrophiles. Functional groups such as ester, amide
or nitrile functions are tolerated in this process.
N
I
FG 1) i-PrMgBr
-40 °C
2) E+ N
E
FG
50-92 %
FG = Br, CONR2, CN, CO2R etc.
Scheme 69. Preparation of functionalised pyridines using a low temperature iodine-magnesium
exchange.
The bromine-magnesium exchange is less general than the iodine magnesium-exchange and
electron withdrawing groups are often necessary to accelerate the exchange reaction.
However, 2-bromo and 3-bromopyridine were suitable substrates due to the π deficient
character of these heterocycles.
N
Br
1) i-PrMgBr
THF, rt, 6 h
2) E+ N
E
72-75 %
Scheme 70. Preparation of pyridine derivatives using a bromine-magnesium exchange.
• Synthesis of thiazole and thiophene derivatives
A low temperature bromine-magnesium exchange was then used in the synthesis of
functionalized thiazole and thiophene derivatives.
N S
Br
OEt
O Br
1) i-PrMgBr
THF, -78 °C
N S
Br
OEt
O E 2) E+
S Br Br
CO2Et
1) i-PrMgBr
-40 °C, 0.5 h
2)
S Br
CO2Et
1) i-PrMgBr
-40 °C, 0.5 h
2) E+ S E E
CO2Et
S Br
Br
EtO2C
1) i-PrMgBr
-40 °C, 0.5 h
2) E+ S E
Br
EtO2C
58-81 %
68-88 %
74 % 62-71 % Br
CuCN cat.
Scheme 71. Preparation of thiazole and thiophene derivatives using a bromine-magnesium exchange.
• Synthesis of dihydrobenzofurans and tetrahydrobenzazepines
An access to dihydrobenzofurans, benzolactams and tetrahydrobenzazepines was developed
using arylmagnesium reagents bearing an o-chloromethyl group.
Cl
MgBr
CO2Et
Br
83 %
CuCN 2 LiCl cat. .
Cl
CO2Et
RNH2
reflux, 24 h
K2CO3, THF N
CO2Et
R
Cl
I
1) i-PrMgBr (1.0 equiv)
THF -10 °C, 1.5 h
2) RCHO, -10 °C, 1 h
then reflux, 12 h
O
R
55-94 %
54-75 %
X = H, CO2Me
NPh
X
1) i-PrMgBr (1.0 equiv)
THF -10 °C, 1.5 h
2) PhN=C=O
O
X = H, 96 %
X = CO2Me, 75 %
Scheme 72. Preparation of dihydrobenzofurans and tetrahydrobenzazepines using a low temperature
iodine-magnesium exchange.
• Low-temperature halogen-magnesium exchange on the solid phase
The low-temperature halogen-magnesium exchange could also be performed on the solid
phase using an excess of i-PrMgBr and was applied to the synthesis of various thiophene
derivatives.
2) E+
1) i-PrMgBr (10 equiv)
THF, -40 °C
3) TFA
S
E
O
HO
S
O
O Br
83-99 % HPLC-purity
Scheme 73. Solid phase synthesis of thiophene derivatives using a low temperature brominemagnesium
exchange.
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Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06
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