Напряженные и реакционноспособные функционализированные циклы как многоцелевая платформа для каталитического и фотохимического синтеза N-гетероциклических соединений (промежуточный, этап 2)

Разработан дивергентный диазоподход к алкил-5/4-гидрокси-3H-бензо[e]индол-4/5-карбоксилатам. Реакция 1,3-дикетонов с алкил-2-диазо-3-оксо-3-(2H-азирин-2-ил)пропаноатами, катализируемая Co(acac)3 или Ni(acac)2, приводит к алкил 3-(1H-пиррол-2-ил)-2-диазо-3-оксопропаноатам с хорошими выходами. Последние подвергаются перегруппировке Вольфа с последующей 6π-циклизацией промежуточного кетена с образованием алкил-5-гидрокси-3H-бензо[e]индол-4-карбоксилатов, несущих различные заместители в положениях 1,2,7,8, а также производных метил 4-гидрокси-6H-тиено[2,3-e]индол-5-карбоксилатов и метил 5-гидрокси-7H-бензо[c]карбазол-6-карбоксилата при термолизе или катализе Rh2(OAc)4. Изомерные бензоиндолы, алкил-4-гидрокси-3H-бензо[e]индол-5-карбоксилаты, получены с помощью Вос-защиты пиррольного азота алкил-3-(1H-пиррол-2-ил)-2-диазо-3-оксопропаноатов с последующим внутримолекулярным формальным внедрением карбена в ароматическую связь CH, катализируемым Cu(OTf)2. Гидроксильная группа алкил-5/4-гидрокси-3Н-бензо[е]индол-4/5-карбоксилатов через соответствующие трифлаты позволяет вводить различные заместители в положение 5/4 бензо[е]индолов с помощью реакции кросс-сочетания и даже получать новую гетероциклическую систему, бензо[k]пирроло[2,3-i]фенантридин, посредством тандемной реакции Сузуки/нуклеофильного ацильного замещения. Результаты выполненного исследования были опубликованы: Zanakhov, T. O.; Galenko, E. E.; Novikov, M. S.; Khlebnikov, A. F. Divergent Diazo Approach toward Alkyl 5/4- Hydroxy‑3H‑benzo[e]indole-4/5-carboxylates. J. Org. Chem. 2023, 88, 13191–13204. DOI: 10.1021/acs.joc.3c01413, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.joc.3c01413. 4-Метилиденизоксазол-5(4H)-оны и инамины не дают продуктов гетеро-реакции Дильса-Альдера, а реагируют по реакции циклоприсоединения – ретроэлектроциклизации с образованием 4-(1-аминоаллилиден)изоксазол-5-онов с хорошими выходами, обычно в виде смесей E/Z-изомеров. Реакция замещенных 4-алкилиденизоксазол-5-онов с 2-арилэтинаминами позволяет получить широкий спектр 4-аллилиденизоксазол-5(4Н)-онов, содержащих в качестве заместителей аминогруппы (пирролидино, морфолино или N,N-диэтиламино), арильные группы с электронодонорными или электроноакцепторными заместителями, а также трет-бутильную, 2-тиенильную, стирильную или циклопропильную группы. Выделение продукта обычно не требует хроматографии. На основе DFT-расчетов обсужден механизм реакции и различные сценарии взаимодействия 4-метилиденизоксазол-5(4H)-онов с инаминами. Согласно расчетам, циклизация 4-(1-аминоаллилиден)изоксазол-5-онов с образованием 6H-пирано[3,2-d]изоксазолов энергетически невыгодна. 4-(1-Аминоаллилиден)изоксазол-5-оны в отсутствие катализаторов на основе производных металлов при высоких температурах подвергаются декарбоксилированию, сопровождающемуся циклизацией в 2,3,6-замещенные 4-аминопиридины. В тех случаях, когда замещенная аминогруппа является циклической (пирролидин, морфолин), в конечном аминопиридине она остается неизменной. В то же время 4-(1-аминоаллилиден)изоксазол-5-оны с N,N-диэтиламино-группой дают кроме обычного продукта 4-(N,N-диэтиламино)пиридина, частично деалкилированный продукт, соответствующий 4-(N-этиламино)пиридин. 4-Аминопиридины можно получить непосредственно из 4-метилиденизоксазол-5(4H)-онов и инаминов используя однореакторную процедуру. Результаты выполненного исследования были опубликованы: Galenko, E. E.; Novikov, M. S.; Khlebnikov, A. F. [2 + 2] Cycloaddition/Retro-Electrocyclization/Decarboxylation Reaction Sequence: Access to 4‑Aminopyridines from Methylideneisoxazolones and Ynamines. J. Org. Chem. 2023, 88, 8854–8864. DOI: 10.1021/acs.joc.3c00654, https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.joc.3c00654 . Были разработаны мягкие и быстрые способы получения амидов, ангидридов, эфиров и тиоэфиров 2H-азирин-2-карбоновых кислот, включающие катализируемую FeCl2 изомеризацию 5-хлоризоксазолов в 2H-азирин-2-карбонилхлориды с последующей реакцией с N-, O- или S-нуклеофилами в присутствии орто-замещенного пиридина. В случае легкодоступных хлоризоксазолов и нуклеофилов подходящим основанием является недорогой 2-пиколин. Для достижения максимального выхода продукта ацилирования 2Н-азирин-2-карбонилхлоридами рекомендуется использовать реагент 2-(триметилсилил)пиридин/этилхлорформиат, что зачастую позволяет увеличить выход продуктов ацилирования в 1,5-3 раза. Обсужден механизм ацилирования 2H-азирин-2-карбонилхлоридами. Результаты выполненного исследования были опубликованы: Agafonova A. V., Novikov M. S., Khlebnikov A. F. 5-Chloroisoxazoles: A Versatile Starting Material for the Preparation of Amides, Anhydrides, Esters, and Thioesters of 2H-Azirine-2-carboxylic Acids. Molecules 2023, 28, 275; DOI: 10.3390/molecules28010275, https://www.mdpi.com/1420-3049/28/1/275. Разработан метод синтеза замещенных гибридов изоксазол-оксазол некаталитической реакцией метил-2-диазо-2-(алкил/арил/гетарилизоксазол-5-ил)ацетатов с алкил- и арилцианидами. Согласно DFT расчетам, реакция протекает через промежуточное образование нитрил-илида с последующей его циклизацией по карбонильному кислороду. Установлено, что совершенно иначе протекает реакция акрилонитрила с 2-диазо-2-(изоксазол-5-ил)ацетатом, приводящая к смеси цис- и транс-изомеров циклопропанов, которые, согласно расчетам DFT, являются продуктами циклоприсоединения карбена, термически генерированного из диазосоединения, по двойной связи C=C акрилонитрила. Гетеро-реакция Дильса-Альдера 5-алкоксиоксазольного фрагмента изоксазол-оксазольных гибридов с электронодефицитными алкенами позволяет получать изоксазол-пиридиновые гибриды, хотя и с невысокими выходами. Результаты выполненного исследования были опубликованы: Taishev, A. E.; Galenko, E. E.; Novikov, M. S.; Khlebnikov, A. F. Simple Access to Isoxazole-Containing Heterocyclic Hybrids: Isoxazole/Oxazole and Isoxazole/Pyridine. Russ. J. Gen. Chem. 2023, 93, 1246–1260, DOI: 10.1134/S1070363223050250, https://link.springer.com/article/10.1134/S1070363223050250.