Synthesis of N-neterocycles via intramolecular reductive cyclizations of nitroalkenes

Abstract

The current work describes a new triethyl phosphite mediated domino reaction of ω-nitro-alkenes which in one step cyclize to the corresponding saturated N-heterocycles. The one-step domino reaction described in this work includes a three-step reaction, a nitroso-ene reaction being coupled with two reduction reactions. A new C-N bond is formed and saturated N-heterocycles are synthesized. The microwave irradiation of the ω-nitroalkenes has been developed as an alternative protocol, having the advantage that the formation of byproducts can be suppressed and the reaction times reduced. The reductive cyclization reaction mediated by triethyl phosphite allows preparation of a series of saturated N-heterocycles such as substituted 3,4-dihydro-2H-1,4-benzoxazines, 1,2,3,4-tetrahydroquinoxalines and 1,2,3,4-tetrahydroquinolines. The newly developed domino reaction can also occur under CO pressure using metal catalysts, allowing the formation of saturated N-heterocycles. Since the reductive cyclizations reported in this work are transition metal-catalyzed domino processes without precedent, they could be of significant interest to the field of synthetic chemistry and ?Life Sciences?.

Als Fazit lässt sich festhalten, dass die hier vorgestellte Arbeit eine neue durch Triethylphosphit vermittelte Dominoreaktion von ω-Nitroalkenen beschreibt, mit deren Hilfe die Cyclisierung zu entsprechenden gesättigten N-Heterocyclen in einem Schritt gelingt. Die einstufige Dominoreaktion umfasst insgesamt drei Reaktionen, und zwar eine Nitroso-En-Reaktion, die mit zwei Reduktionen gekoppelt ist. Eine neue C-N-Bindung wird gebildet und gesättigte N-Heterocyclen werden hergestellt. Die Bestrahlung der ω-Nitroalkene mit Mikrowellen wurde als ein alternatives Reaktionsprotokoll entwickelt. Es hat den Vorteil, dass die Bildung von Nebenprodukten unterdrückt wird und die Reaktionszeiten deutlich verkürzt werden können. Die reduktive, durch Triethylphosphit vermittelte Cyclisierung erlaubt die Herstellung einer Reihe von gesättigten N-Heterocyclen wie substituierten 3,4-Dihydro-2H-1,4-benzoxazinen, 1,2,3,4-Tetrahydrochinoxalinen und 1,2,3,4-Tetrahydro-chinolinen. Die neu entwickelte Dominoreaktion kann auch unter Druck in CO unter Einsatz von Übergangsmetallkatalysatoren ablaufen, was zur Bildung von gesättigten Heterocyclen führt. Da die hier vorgestellten reduktiven Cyclisierungen bislang nicht untersuchte metall-katalysierte Dominoprozesse darstellen, könnten sie großes Interesse im Bereich der synthetischen Chemie und der ?Life Sciences? erregen.