Synthesis and some transformations of alkyl N-(2-aryl-3-nitro-1,1,1-trifluoropropan-2-yl)carbamates

Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2014. – Т. 12, вип. 4 (48) ISSN 2308-8303 УДК 547.495.1+547.412.12+547.415.1 СИНТЕЗ ТА ДЕЯКІ ПЕРЕТВОРЕННЯ АЛКІЛ N-(2-АРИЛ-3-НІТРО1,1,1-ТРИФТОРОПРОПАН-2-ІЛ)КАРБАМАТІВ В.М.Ткачук1, Н.В.Мельниченко1, К.В.Ковальчук1, В.А.Сукач1, М.В.Вовк1, В.Г.Ненайденко2 Інститут органічної хімії НАН України 02660, м. Київ, вул. Мурманська, 5. E-mail: 2 Московський державний університет ім. М.В.Ломоносова 1 Ключові слова: 2,2,2-трифтороетиліденкарбамати; N-(3-нітро-1,1,1-трифторопропан-2-іл) карбамати, N-(3-аміно-1,1,1-трифторопропан-2-іл)карбамати; 4-трифторометилімідазолідин2-они; 3,3,3-трифторопропан-1,2-діаміни Робота присвячена отриманню та дослідженню перетворень нових поліфункціональних фторовмісних синтез-блоків – алкіл N-(3-нітро-1,1,1-трифторопропан-2-іл)карбаматів. Для їх одержання запропонована каталізована триетиламіном реакція аза-Генрі 2,2,2-трифтороетиліденкарбаматів із нітрометаном. Структура синтезованих сполук надійно доведена комплексом спектральних методів, серед яких найбільш доказовими є спектри ЯМР 13С, в яких новоутворений стереогенний атом вуглецю фіксується у вигляді квартету при 63 м.ч. Показано, що при дії на алкіл N-(3-нітро-1,1,1-трифторопропан2-іл)карбамати борогідриду натрію в присутності еквімолярної кількості NiCl2.6H2O відбувається селективне відновлення нітрогрупи і утворення відповідних алкіл N-(3-амінопропан-2-іл)карбаматів. Наявність в їх структурі аміногрупи суттєво позначається на хімічних зсувах діастереотопних метиленових протонів, які в спектрах ЯМР 1Н зміщені в область сильного поля приблизно на 2 м.ч. порівняно з нітропохідними. Алкіл N-(3-амінопропан-2-іл)карбамати при кип’ятінні в толуолі в присутності ДБУ піддаються внутрішньомолекулярній циклоконденсації в 4-трифторометилімідазолідин-2-они. В свою чергу, при обробці трет-бутил N-(3-амінопропан-2-іл)карбаматів хлороводнем у діоксані спостерігається легке зняття захисної Boc-групи і утворення 3,3,3-трифторопропан-1,2-діамінів. SYNTHESIS AND SOME TRANSFORMATIONS OF ALKYL N-(2-ARYL-3-NITRO-1,1,1-TRIFLUOROPROPAN2-YL)CARBAMATES V.M.Tkachuk, N.V.Mel’nichenko, K.V.Koval’chuk, V.A.Sukach, M.V.Vovk, V.G.Nenaidenko Key words: 2,2,2-trifluoroethylidecarbamates; N-(3-nitro-1,1,1-trifluoropropan-2-yl)carbamates; N-(3-amino1,1,1-trifluoropropan-2-yl)carbamates; 4-trifluoromethylimidazolidin-2-ones; 3,3,3-trifluoropropan-1,2-diamines The paper is devoted to preparation and study of the transformations of novel multifunctional fluorinated synthetic building blocks – alkyl N-(3-nitro-1,1,1-trifluoropropan-2-yl) carbamates. In order to obtain them in high yields the aza-Henry reaction of 2,2,2-trifluoroethylidencarbamates with nitromethane catalyzed by triethylamine has been proposed. The structure of the compounds obtained has been confirmed by spectral methods. Essential elements of the structure corroboration are 13C NMR spectra, in which a signal of the newly formed stereogenic carbon atom is found as a quartet at 63 ppm. It has been shown that the interaction of sodium borohydride with alkyl N-(3-nitro-1,1,1. trifluoropropan-2-yl)carbamates in the presence of the equimolar amount of NiCl2 6H2O leads to selective reduction of the nitro group and formation of the corresponding alkyl N-(3-aminopropan-2-yl)carbamates. The presence of amino group in their structure considerably affects the chemical shifts of diastereotopic methylene protons. Their signals in the 1H NMR spectra are upfield (about 2 ppm difference in comparison with nitro derivatives). Alkyl N-(3-aminopropan2-yl)carbamates in refluxing toluene in the presence of DBU were easily transformed into 4-trifluorometylimidazolidyn2-ones by intramolecular cyclization. In its turn, tert-butyl N-(3-aminopropan-2-yl)carbamates when treating with hydrogen chloride in dioxane readily gave 3,3,3-trifluoropropan-1,2-diamines through Boc protecting group cleavage. СИНТЕЗ И НЕКОТОРЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЛКИЛ N-(2-АРИЛ-3-НИТРО-1,1,1-ТРИФТОРОПРОПАН-2-ИЛ) КАРБАМАТОВ В.М.Ткачук, Н.В.Мельниченко, К.В.Ковальчук, В.А.Сукач, М.В.Вовк, В.Г.Ненайденко Ключевые слова: 2,2,2-трифтороэтилиденкарбаматы; N-(3-нитро-1,1,1-трифторопропан-2-ил)карбаматы; N-(3-амино-1,1,1-трифторопропан-2-ил)карбаматы; 4-трифторометилимидазолидин-2-оны; 3,3,3-трифторопропан-1,2-диамины Работа посвящена получению и исследованию преобразований новых полифункциональных фторсо-держащих синтез-блоков – алкил N-(3-нитро-1,1,1-трифторопропан-2-ил)карбаматов. Для их получения предложена катализируемая триэтиламином реакция аза-Генри 2,2,2-трифтороэтилиденкарбаматов с нитрометаном. Строение синтезированных соединений надежно подтверждено комплексом спектральных методов, среди которых наиболее доказательными являются спектры ЯМР 13С, в которых новообразованный стереогенный атом углерода фиксируется в виде квартета при 63 м.д. Показано, что при воздействии на алкил N-(3-нитро-1,1,1-трифторопропан-2-ил)карбаматы боргидрида натрия в присутствии эквимолярного количества NiCl2.6H2O происходит селективное восстановление нитрогруппы и образование соответствующих алкил N-(3-аминопропан-2-ил)карбаматов. Наличие в их структуре аминогруппы существенно сказывается на химических сдвигах диастереотопных метиленовых протонов, которые в спектрах ЯМР 1Н смещены в область сильного поля примерно на 2 м.д. по сравнению с нитропроизводными. N-(3-Аминопропан-2-ил)карбаматы при кипячении в толуоле в присутствии ДБУ подвергаются внутримолекулярной циклизации в 4-трифторометилимидазолидин-2-оны. В свою очередь, при обработке трет-бутил (3-аминопропан-2-ил)карбаматов хлористым водородом в диоксане происходит легкое снятие защитной Boc-группы и образование 3,3,3-трифторопропан-1,2-диаминов. 71 ISSN 2308-8303 Journal of Organic and Pharmaceutical Chemistry. – 2014. – Vol. 12, Iss. 4 (48) Приєднання нітроалканів до іміносполук, відоме під назвою реакції аза-Генрі або нітро-Манніха, є ефективним варіантом одержання β-нітроамінів – важливих субстратів тонкого органічного синтезу [1-5]. В останні два десятиліття предметом особливої уваги дослідників стали їх α-фтороалкіловмісні аналоги – унікальні синтетичні блоки для побудови різноманітних типів фторованих аміносполук [6-8]. Описані в літературі підходи до їх отримання зазвичай базуються на приєднанні аміносполук до 3,3,3-трифторо-1-нітропропену (реакція аза-Міхаеля) [9-13]. Нещодавно з’явились перші повідомлення про можливість використання для цієї цілі реакції аза-Генрі за участю фтороалкілованих іміносполук, зокрема, N-заміщених трифторометилальдімінів [14] та фтороалкіл-α,β-ненасичених N-трет-бутилсульфінілкетімінів [15]. В цьому контексті введення в реакцію аза-Генрі нових трифторометиловмісних іміносполук видається важливою синтетичною задачею. В ролі модельних об’єктів дослідження нами були обрані алкіл 1-арил-2,2,2-трифтороетиліден- R = Me, Ar = 4-FC6H4 (a), 4-MeC6H4 (б); R = Et, Ar = Ph (в), 4-FC6H4 (г), 4-MeOC6H4 (д); R = t-Bu, Ar = Ph (е), 4-MeC6H4 (є). Схема 1 карбамати 1а-є [16-17] – оригінальні азометинові системи, висока (...truncated)