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Eisen-vermittelte diastereoselektive Spiroanellierung zum Spiro[1 2 3 4-tetrahydrochinolin-4 1-cyclohexan]-System und eine neuartige Umlagerung zu 2 3-Dihydroindol-Derivaten.

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der reinen Enantiomere (+)-1 und (-)-2 liRt sich aus den
gemessenen Drehwerten und den gaschromatographisch
bestimmten Enantiomerenverhaltnissen zu [aID= + 72
(CHCl,) bzw. -71 (CHCl,) berechnen.
2
(a1
I
IT
+-
I
20
*-
(365). + 1.95 (309), -8.0 (202). - 'H-NMR- und "C-NMR-Spektren (CDCI,)
entsprechen den fur ( k ) - l angegebenen 1121.
Eingegangen am 26. Juli 1989 [Z 34681
[l] R. G r k S-ynfhesis1Y89. 341, zit. Lit.
(21 A. Monpert, Dissertation. Universite de Rennes 1983, siehe [I].
[3] N. W. Alcock. D. H. G. Crout, C. M. Henderson, S. E. Thomas, 1 Chem.
Soc. Chem. Coniniun. 1988. 746.
[4] M. Franck-Neumdnn. D. Martina, M. Heitz, J. Organomel. Chem. 301
(1986) 61.
[ 5 ] H. Gerlach. Helv. Chim. A c f a 68 (1985) 1815; ibid. Sf (1968) 1587.
[6] (+)-3: Gelbe PlIttchen aus Diethylether. Einkristall rnit 0.5 x 0.4 x
0.2 mm', monoklin. Raumgruppe PL,, a = 6.262(2), b = 6.804(2),
c = 21.828(6) A, j = 90.79(2)", V = 925.6(8) A', eb.. = 1.450 gcm-'. Enraf-Nonius-CAD4-Diffraktometer, Mo,.-Strahlung, Graphit-Monochromator, (20-co)-Abtastung mit 20 I 60". 2825 unabhingige Reflex. davon 2475 rnit I > 3 o(l). Strukturlosung: Direkte Methoden (Programm
SHELX86, C. Sheldrick. Gottingen 1986). Verfeinerung mit Full-MatrixLeast-Squares-Methode f i r 314 Parameter (Programm SHELX76. G.
Sheldrick, Gottingen 1976), alle Nicht-H-Atome anisotrop und alle HAtome isotrop mil festem C-H = 1.09 8, verfeinert. R = 0.040 (R. =
0.037. w = a 2 ( FJ i ) - maximale Restelektronendichte 0.36 e k'.
minimale Restelektronendichte 0.79 e k'.Weitere Einzelheiten zur Kristallstrukturuntersuchung konnen beim Direktor des Cambridge Crystallographic Data Centre, University Chemical Laboratory. Lensfield Road,
GB-Cambridge CB2 IEW, unter Angabe des vollstindigen Zeitschnftenzitats angefordert werden.
[7] M. Brossi, C. Ganter. Helv. Chim. Acfu 71 (1988) 848; M. G. Adlington.
M. Orfanopoulos, J. L. Fry. Tetrahedron L e f t . 1976, 2955; D. N. Kursanov. Z. N. Parnes, N. M. Loim. Synthesis 1974, 633.
[8] K. Ehrlich. G . F. Emerson. 1 Am. Chem. Soc. 94 (1972) 2464.
[9] W. A. Konig, Nachr. Chem. Techn. Lab. 37 (1989) 471, zit. Lit.
[lo] Die Herstellung erfolgte analog zu der von perpentyliertem rr-Cyclodextrin
191.
(111 Aufgenommen rnit einem Spektropolarimeter JASCO 3600.Fur die Messungen danken wir Prof. Dr. G. Snafike (Bochum).
1121 C. M. Adams. G. Cerioni, A. Hafner, H. Kalchhauser. W. von Philipsborn.
A. Schwenk. Helv. Chim. Acfa 71 (1988) 1116.
-
-
I
I
1
10
0
f Iminl
Abb. 2. a) Bestimmung des Enantiomereniiberschusses der Proben von (+)-1
und ( - ) - 2 . b) Zum Vergleich Chromatogramme von ( k ) - l und (+)-2 (50mGlaskapillanlule rnit Perpentyl-y-cyclodextrinbelegt. h i 80 "C mit Wasserstoff (1 bar) als Trigergas).
Wenn man davon ausgeht, daR sich bei der ionischen Hydrierung und bei der saurekatalysierten Isomerisierung der
Anordnungssinn des organischen Liganden nicht andert, so
kann aus der bekannten absoluten Konfiguration des Esters
(+)-3 der (3R)-Chiralitatssinn fur (-)-2 und der (2S,3R)Chiralitatssinn fur (+)-1, wie f i r die Zeichnung der Formeln
zugrundegelegt, abgeleitet werden.
Es war von besonderem Interesse, die Circulardichroismus(CD)-Spektren der Komplexe 1 und 2 aufzunehmenr'll.
Der Isopren-Komplex (+)-1 zeigt bei 365 und 309 nm, der
Komplex (-)-2 bei 320 und 245 nm zwei Cotton-Effekte rnit
entgegengesetztem Vorzeichen, die vermutlich (vgl. [31) auf
dissymrnetrisch gestorte Eisen-d -P d-Uberglnge zuriickzufiihren sind. Bei ca. 205 nm zeigen beide Komplexe einen
stark negativen Cotton-Effekt, der d -P x*-Ubergangen zugeschrieben werden kann.
Experirnentelles
2: Durch eine Liisung von 1.007 g (2.49 mmol) (+)-3 und 1.00 mL (730 mg,
6.3 mmol) Et,SiH in 30 mL CH,CI, wird unter N, bei -78 "C ca. 5 min BF,Gas geleitet. Nach 2 h Riihren bei -78 "C werden 20 mL 2 N KOH zugegeben,
und nach dem Aufwirmen wird das Gemisch zweimdl mi1 20 mL CH,CI,
extrahiert. Die organischen Phasen werden mit H,O gewaschen, iiber eine 5 cm
dicke Schicht Kieselgel filtriert und eingedampft: 475 mg (91 %) ( - ) - 2 und
(+)-1 im Verhaltnis 91 : 9 (GC). Durch Chromatographie an Kieselgel mit Pentan erhllt man reines (-)-2, Kp = 60"C/10 Torr; OI.[ = -68 (c = 1.0,
CHC1,). - UV (CH,CN): E (L[nrn]) = 13000 (240, Schulter). - CD (CH,CN):
A~,..(A[nml) = -0.88 (320). +2.2 (245), -7 (206). - 'H-NMR (300 MHz,
CDCI,):6=1.33(d.J=6.8H~,3H),1.61
(d,J=4.4Hz,lH), 1.74(~,1H),
2.14 (d, J = 2.3 Hz. IH), 2.53 (d, J = 4.4 Hz, lH), 3.06 (qd, J = 6.8, 2.3 Hz,
1 H). - "C-NMR (75.5 MHz, CDCIJ: b = 15.0(q). 50.2(t), 52.3(t), 73.2(d),
103.9(s). 211.0(s). 211.5(s), 212.0(s).
1: Die gelbe Losung von 175mg (0.83 mmol) (-)-2 in 2 m L 85proz. H,SO,
wird nach 5 min bei 25 "C rnit 20 mL H,O verdiinnt und nveimal rnit 30 mL
Pentan extrahiert. Riickstand der organischen Phasen: 95 mg ( 5 5 % ) (+)-1
(nach G C rein), Kp = 60 T / 1 0 Torr; [.ID = +63 (c = 0.9, CHCI,). - UV
(CH,CN): x,.(1[nm]) = 2100 (285). CD (CHJN): A&,, (1[nm]) = -0.37
~
Angew. Chem. 101 (1989) Nr. 12
0 VCH
Eisen-vermittelte diastereoselektive Spiroanellierung
zum Spiro[l,2,3,4-tetrahydrochinolin-4,1'cyclohexanj-System und eine neuartige Umlagerung
zu 2,3-Dihydroindol-Derivaten **
Van Hans-Joachim Knolker*, Roland Boese
und Konrad Hartmann
Die Nutzung von Eisen-Dien-Komplexen in der Heterocyclen-Synthese eroffnete kiirzlich einen vielseitigen Zugang zu
Carbazol-Derivatenr']. Dieses Konzept haben wir nun auf
die Synthese anderer Stickstoffheterocyclen erweitert. Statt
wie bisher oxidativ wurde jetzt via nucleophiler Substitution
cyclisiert. Damit lassen sich die C-C- und die C-N-Bindung
in einer Eintopfreaktion schlieRen und so stereoselektiv Spirocyclen aufbauen.
Die in jiingster Zeit aus marinen Quellen isolierten DiscorhabdinerZ1und Prianosine['I zeichnen sich durch ihre hohe
cytotoxische und antimikrobielle AktivitZt aus. Das erst
kurzlich beschriebene Discorhabdin DL4]weist auch in vivo
1'1
["I
Dr. H.-J. Knolker, DipLChem. K. Hartmann
Institut fur Organische Chemie der Universitit
Schneiderberg 1 9 , D-3000 Hannover 1
Dr. R. Boese
Institut fiir Anorganische Chemie der Universitlt-Gesamthohschule
Universitdtsstrak 5-7, D4300 Essen 1
Ubergangsmetall-Dien-Komplexe in der Organischen Synthese, 3. Mitteilung. Diese Arbeit wurde von der Volkswagen-Stiftung und der Deutschen
Forschungsgemeinschaft gefordert. Wir danken Dr. Y. Wraj, Gesellschaft
fur Biotechnologische Forschung, Braunschweig-Stiickheim, fur die "Cund die 2D-NMR-Spektren und Dr. K.-H. Ce$, BASF AG, Ludwigshafen, fur Pentacarbonyleisen. 2. Mitteilung: [I b].
Verlagsgesellscha$fmbH. 0-6940 Weinhelm. 1Y89
~
W44-R249/89/1212-174S$OZ.SO/O
1745
eine starke Antitumor-Aktivitat auf. Ihnen gemeinsam ist
eine Spiro[l,2,3,4-tetrahydrochinolin-4,1’-cyclohexan]-Substruktur. Wir berichten hier iiber einen Eisen-vermittelten
diastercoselektiven Zugang zu diesem Ringsystem.
Die Addition von Nucleophilen an Tricarbonyl(q5-1-alkyl-4-mcthoxycyclohexadieny1ium)eisen-Ionen ermoglicht
den stereokontrollierten Aufbau quartarer Zentren[’]. Wir
konnten kiirzlich zeigen, daR Eisen-komplexierte Cyclohexadienyliurn-Ionen als milde Elektrophile zur Reaktion rnit
hochsubstituierten. elektronenreichen und damit oxidationsempfindlichen Arylaminen hervorragend geeignet sindill.
Mit den Eisen-Komplex-Salzen 4 gelang es uns nun, diese
elektrophile Substitution an aromatischen Systemen zur diastereoselektiven Erneugung quartarer Kohlenstoffatome zu
nutzen. Die Kombination dieser Reaktion rnit der sich in
situ anschlienenden nucleophilen Substitution der Abgangsgruppe in der Seitenkette von 4 ergibt eine neue Methode zur
Spiroanellierung.
Der Eisen-Komplex 2 ist aus p-Methoxyphenylessigsaure
I in vier Stufen lcicht zuganglich
Verbindung 2 wird durch
0-Funktionalisierung (3) und Hydrid-Abstraktion in die
Komplex-Salze 4 iiberfiihrt. Die Spiroanellierung rnit p-Anisidin 5 a liefert diastereoselektiv das Spiro[l,2,3,4-tetrahydrochinolin-4,1‘-cyclohexan]-Derivat6a (Schema 1). Sogar
Griinden der Stabilitat des Salzes das Hexafluorophosphat
verwendet werden (4a,c,d). Der Weg uber die p-Nitrobenzoat-Derivate 3f und 4f erwies sich iiber alle drei Schritte
(2 + 3 -B 4 + 6a) als der rnit den besten Ausbeuten.
Die Struktur von 6 a folgt aus spektroskopischen Daten
(‘H-, 13C- und COSY-NMR-Spektren) sowie einer Rontgenstrukturanalyse (Abb. l)17]. Diese ergab, daR der ArylP
6
Abb. 1 . Struktur von 6 a im Kristall [7]. Ausgewahltc Bindungslangen [A]:
Fe-Cl1 2.096(3), Fe-C12 2.054(4). Fe-C13 2.099(3), Fe-C14 2.1 16(4). C4-C11
1.529(5). Cll-C12 1.432(6). C12-CI3 1.412(6). C13-CI4 1.437(6), C14-Cl5
1.516(6). C4-Cl5 1.561(6).
Ring beziiglich der Cyclohexadien-Ringebene anti zur Fe(CO),-Gruppe eingetreten 1st. Dies 1aRt sich durch den
stereodirigierenden EinfluB der Fe(CO),-Gruppe (antiSelektivitat) erklaren. Mit den Aminen 5b-5e wird bei der
Spiroanellierung die gleiche Diastereoselektivitit wie rnit 5 a
beobachtet (Schema 2, Tabelle 2). Hier wurde die Stereoche-
OH
OH
2
1
OCH,
03
I
’1
\1
1PF;I
CH,CN
OR
OR
3
12*
4
8 X
OCH,
R”
0
5
4f
OCH,
OCH3
P;
H
I
c”‘rni
6a
Scheina 1. DIBAH
=
I)iisobutylaluminiumydrid, B = Base.
R’
R’
rnit dem Methylether-Denvat 4a findet die Cyclisierung zu
6a noch statt. Zur systematischen Optimierung der Spiroanellierung wurden mehrere Abgangsgruppen in der Seitenkette getestet (Tabelle 1). Hierbei muRte in einigen Fallen aus
Tabellr I. Variation der Fluchtgruppe R im Komplex-Salz 4 und Ergebnisse
dcr Spirocyclirirrung zu 6a.
R
3, Ausb. [Yo]
4, Ausb. [%]
6 ~ Ausb.
,
3d, Y8 [6]
4a 69 (PF,) (61
4b, 77
4c, 27 (PF, )
4d. 74 (PF,) [6]
3e, 80
3f, 98
4e. 80
4f, 92
20
53
54
68
53
80
[%I
~~
(‘H
r H,IO?
4 CH,(C,H,)SO,
c H,CO
Ct,CO
4-N02(C,,H,)C0
1146
3a, 96 [h]
3b, 94
3c. 87
C
VCH Verlugs~escllrchuftmhH, 0.6940 Weinhrim, 19x9
6
7
Schema 2.
mie durch Vergleich der ‘H- und I3C-NMR-Spektren von
6b-6e rnit denen von 6a sichergestellt. Des weiteren verdeutlicht die Synthese von 6d, daR die Reaktion rnit 3,4-disubstituierten Anilinen regiospezifisch ist.
Die Komplexe 6 a-6d konnen mit Trimethylamin-Noxid[’] zu 7 entmetalliert werden (Schema 2, Tabelle 2). Die
Ausbeuten dieser Reaktion sind stark von den Reaktionsbedingungen (Solvens, Temperatur, Reaktionszeit) abhangig.
Auf eine Optimierung der einzelnen Ausbeuten wurde aber
verzichtet, d a der Metall-Komplex 6 und sein freier Ligand
7 jeweils den gleichen R,-Wert aufweisen; alle Entmetallie0044-824Y/89/1212-1746S 02 SOjO
Angrti Chem 101 (1989) N r 12
Tabelle 2. Ausbeuten an den Spirocyclen 6 und ihrer Demetallierung zu 7/8.
5
R1
R2
R3
6, Ausb. [Yo]
7/8, Ausb. [%]
5a
5b
Sc
Sd
5e
H
H
H
H
CH,
H
H
H
CH,
H
OCH,
H
CH,
CH,
H
6a.80
6b, 55
6c, 58
6d, 53
6e, 48
7a, 66
7b, 47
7c, 48
7d, 58
8, 68
rungen wurden daher unter Standardbedingungen durchgefiihrt (10 Aquiv. Me,NO, Me,CO, 56"C, 2-5 h).
Saure Hydrolyse der 2-Methoxydien-Einheit in 7 a zum
korrespondierenden Enon liefert ein vielversprechendes
Substrat fur stereoselektive Michael-Additionen. Die Rekomplexierung des freien Liganden 7a (Nonacarbonyldieisen, THF, 67 " c ) fiihrt ausschlieJ3lich wieder zum antikonfigurierten Komplex 6a.
Bei der Entmetallierung von 6e tritt eine neuartige Umlagerung unter Ringverengung und Aromatisierung zum Dihydroindol-Derivat 8 ein-(Schema 3, Tabelle 2). Dyese Reak-
OCH,
OCH,
9
0
I
I
CHJ
6e
I
Q ? y J 8
OCH,
CH3
Schema 3
tion verlauft uber den freien Liganden 7e, der bei der
Chromatographie an Kieselgel zu 8 oxidiert wird. Die Struktur von 8 wurde aus spektroskopischen Daten abgeleitet
('H-, I3C-, COLOC- und in~ers-'H-'~C-korrelierteNMRSpektren). Die Triebkraft fur diese Umlagerung ist sicherlich
in der Aromatisierung des Cyclohexadien-Ringes zu sehen.
Der EinfluB des Substitutionsmusters der Arylamin-Komponente und der Mechanismus dieser oxidativen Umlagerung
werden zur Zeit untersucht.
Eingegdngen am 30. Juni 1989 [Z 34181
CAS-Registry-Nummern:
2,75969-38-9; 3 a , 75969-40-3;3b, 123774-94-7; 3c. 123774-95-8,3d,75969.390; 3e. 123774-96-9; 31, 123774-97-0; 4a, 75978-76-6; 4b, 123751-42-8; 4c,
123751-44-0; 4d, 75969-42-5; 4e, 123751-46-2; 4f, 123774-99-2; Sa, 104-94-9;
Sb, 62-53-3; Sc, 106-49-0; 5d, 95-64-7; 5e, 100-61-8; 6a, 123775-00-8; 6b,
123775-01-9; 6c, 123775-02-0; 6d, 123775-03-1; 6e. 123775-04-2; 7 a , 12375136-0; 7b, 123751-37-1; 7c, 123751-38-2; 7d, 123751-39-3; 8, 123751-40-6.
[l] a) H.-J. Knolker, M. Bauermeister, D. Blaser, R. Boese. L-B. Pannek.
Angrw. Chem. 101 (1989) 225; A n g w . Chem. In!. Ed. Erin(. 28 (1989) 223;
b) H.-J. Knolker, M. Bauermeister, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1989,
1468.
[2] N. B. Perry, J. W. Blunt, M. H. G. Munro, Telrahedron 44 (198X) 1727.
[3] J.-E Cheng, Y Ohizumi, M. R. Walchli, H. Nakamura, Y. Hirata, T. Sasaki,
J. Kobayashi, J Orp. Chem. 53 (198X) 4621.
Angen. Chem 101 (1989) Nr. 12
(3
[4] N. B. Perry, J. W. Blunt, M . H. G. Munro. T. Higa. R. Sakai, J. Org. Ciirm.
53 (1988) 4127.
[5] A. J. Pearson, Acc. Chem. Res. 13 (1980) 463; in G. Wilkinson, F. G. A.
Stone, E. W. Abel (Hrsg.): Comprehensive Orgunometullir Chemisrr-v, 611.8.
Pergamon, Oxford 1982, Kap. 58, S. 939.
[6] A J. Pearson. M . Chandler, J. Chem. Soc. Prrkm Trans. 1 1980, 2238.
[7] 6 a : orthorhonibisch, PnuZ,, a = 14.416(1), h = 12.530(1), c = 9.852(1) A,
01 = fi = y = 90G, V = 1779.5(2) .k3, Z = 4, eb,, = 1.466 gcm-',
{I =
8.7 cm '; Mo,,-Strahlung (Graphit-Monochromator); 3" c 2 0 5 5 0 ;
3156 unabhlngige Reflexe. davon 2999 mit Fo 2 4a(F). R = 0.043,
R, = 0.056. Weitere Einzelheiten zur Kristallstrukturuntersuchungkonnen
beim Fachinformationszentrum Karlsruhe, Gesellschaft fur wissenschaftlich-technische Information mbH, D-7514 Eggenstein-Leopoldshafen 2.
unter Angabe der Hinterlegungsnummer CSD-54049, der Autoren und des
Zeitschriftenzitats angefordert werden.
[XI Y Shvo. E. Hazum, J. Chern. Soc Chrm Commun. 1974. 336.
~
Ein Oxoeisenporphyrinat mit hiiherwertigem Eisen :
Bildung durch losungsmittelabhangige Protonierung
eines Peroxoeisen(rr1)-porphyrinat-Derivats **
Von Dominique Mandon, Ruyrnond Weiss *,
Michaela Franke, Eckhavd Bill und Aijired X.nautwein *
Die Umwandlung von molekularem Sauerstoff durch
Cytochrom-P450-Monooxygenasen in ein Intermediat mit
aktivem Sauerstoff (,,Oxenoid") ist aus chemischer Sicht
noch immer wenig verstanden ['I. Allgemein akzeptiert wird
jedoch folgende Arbeitshypothese: Durch Reduktion des
Disauerstoffaddukts yon Cytochrom P450 bildet sich eine
Peroxoeisen(r~~)-Spezies,
die durch Protonierung und heterolytische 0-0-Bindungsspaltung eine Ir-radikalkationische
Oxoeisen(rv)-porphyrinat-Spezies ergibt, die dem gut charakterisierten Zustand I der Meerrettichperoxidase (HRP 1)
ahnelt. Dieses Oxoeisen(rv)-porphyrinat-n-Radikalkationist
gegenwiirtig der vielversprechendste Kandidat fur das Intermediat mit aktivem S a u e r ~ t o f f [ ~ -Bisher
~ l . sind aber weder
die Bildung des Peroxoeisen(Ii1)-Intermediats von Cytochrom P450 noch seine Umwandlung in das Oxoeisen(rv)Radikalkation beobachtet worden. Die chemischen Eigenschaften der bekannten synthetischen Peroxoeisenporphyrinate sind folglich von besonderem Interesse[' -81. Wir
haben kiirzlich gezeigt, daJ3 das ,,Lattenzaun"(picket fence)Peroxoeisen(Ir1)-porphyrinat 1 (Schema 1) mit Kohlendioxid
zu einem Oxoeisen(rv)-porphyrinat reagiert (vgl. 5 in
Schema 2), wahrscheinlich durch homolytische 0-0-Bindungsspaltung eines Eisen(n1)-peroxycarbonat-Intermed i a t ~ [ ~ - " ]Khenkin
.
und Shteinrnann['21haben vorgeschlagen, daB die Reaktion eines Acylierungsmittels mit einem
Peroxoeisen(nr)-porphyrinat in Toluol/Acetonitril zu einem
Acylperoxoeisen(I1I)-porphyrinat fiihrt, das durch heterolytische 0-0-Bindungsspaltung in ein Oxoeisen(1v)-porphyrinat-x-Radikalkation zerfallt. Wir haben jetzt die Protonierung des Lattenzaun-Peroxoeisen(i~~)-porphyrinats1
(Schema 1) mit dem Tetrafluoroborsaure-DiethyletherAddukt untersucht und berichten hier uber die Chakkterisierung der durch diese stark losungsmittelabhangige Reaktion erhaltenen Spezies.
[*] Prof'. Dr. R. Weiss, Dr. D. Mandon
Laboratoire de Cristallochimie et de Chimie Structurale
(U.R.A. CNRS 424)
lnstitut Le Bel, Universite Louis Pasteur
4, rue Blaise Pascal, F-67070 Strasbourg Cedex (Frankreich)
Prof. Dr. A. X. Trautwein, DipLPhys. M. Franke, Dr. E. Bill
Institut fur Physik der Medizinischen Universitlt
Ratzeburger Allee 160, D-2400 Lubwk
[**I Diese Arbeit wurde vom Centre National de la Recherche Scientifique und
der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefordert. R. K (Alexander-vonHumboldt-Preistrlger) dankt der A,-v.-Humboldt-Stiftung fur finanzielle
Unterstutzung.
VCH Verlagsgrselischu~mbH, 0-6940 Wernherm, 1989
0044-8249189j1212-1747$02.50/0
1747
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