N-силілімін трифторопірувату в асиметричному синтезі похідних трифтороаланіну

Aim. To develop a preparative method for the synthesis of N-trimethylsilylimine of trifluoropyruvate, and study its interaction with acetone under organocatalytic conditions.Results and discussion. A simple preparative approach to the first representative of N-silylimines of trifluoropyruvate was developed based on the interaction of triphenylphosphinimide and trifluoropyruvic acid methyl ester by the aza-Wittig reaction. It was found that the addition of acetone to N-silylimine occurred in the presence of L- or D-proline and led to the formation of enantiomerically enriched α-amino-γ-oxocarboxylates. The hydrolysis of the ester function resulted in (R)-α-trifluoromethyl aminocarboxylic acid, and the cyclocondensation with isocyanates or 2,5-dimethoxytetrahydrofuran yielded nitrogen-containing heterocycles containing pyrimidine or pyrrolizine nuclei.Experimental part. The synthetic procedures for the N-silylimine of trifluoropyruvate and its reaction with acetone are provided, along with the transformations of obtained α-amino-γ-oxocarboxylates (hydrolysis, cyclocondensations with isocyanates and 2,5-dimethoxytetrahydrofuran). The structures of the compounds synthesized were proven by 1H, 13C, 19F NMR spectroscopy methods, as well as by the elemental analysis.Conclusions. A convenient method for the synthesis of N-silylimine of trifluoropyruvate has been developed. Using the example of the Mannich reaction with acetone, it has been demonstrated that N-silylimine of trifluoropyruvate is a convenient substrate for the synthesis of optically active 3,3,3-trifluoroalanine derivatives.Мета. Розробити препаративний метод синтезу N-триметилсиліліміну трифторопірувату та дослідити закономірності його взаємодії з ацетоном в органокаталітичних умовах.Результати та їх обговорення. Розроблено простий препаративний підхід до першого представника N-силілімінів трифторопірувату, який полягає у взаємодії трифенілфосфініміду і метилового естеру трифторопіровиноградної кис-лоти за схемою реакції аза-Віттіга. Виявлено, що приєднання ацетону до N-силіліміну відбувається в присутності L- або D-проліну і призводить до утворення енантіомерно збагачених α-аміно-γ-оксокарбоксилатів. Гідролізом естерної функції останніх одержано (R)-α-трифторометиламінокарбонову кислоту, а циклоконденсацією з ізоціанатами та2,5-диметокситетрагідрофураном синтезовано нітрогеновмісні гетероцикли, що містять піримідинове або піролізинове ядро.Експериментальна частина. Наведено експериментальні методики синтезу N-силіліміну трифторопірувату, продуктів його реакції з ацетоном, а також перетворення отриманих α-аміно-γ-оксокарбоксилатів (гідроліз, циклоконденсації з ізоціанатами та 2,5-диметокситетрагідрофураном). Структури усіх отриманих сполук доведено методами ЯМР наядрах 1H, 13C і 19F, а також елементним аналізом.Висновки. Розроблено зручний метод синтезу N-силіліміну трифторопірувату. На прикладі реакції Манніха з ацетоном продемонстровано, що N-силілімін трифторопірувату є зручним субстратом для синтезу оптично активних похідних3,3,3-трифтороаланіну

Реакції дикетону Куксона з галогенідами калію в середовищі поліфосфорної кислоти

Aim. To study the rearrangement of Cookson’s diketone by the action of potassium halides under conditions of polyphosphoric acid catalysis.Results and discussion. Chemical behaviour of Cookson’s diketone (CS-trishomocubane-8,11-dione) in the reactions with potassium halides (KCl, KBr, KI) in the polyphosphoric acid (PPA) medium have been studied. When treated with the KI/PPA mixture Cookson’s diketone undergoes reduction leading to tetracyclo[6.3.0.0.4,11.05,9]undecane-2,7-dione. The use of KBr instead of KI leads to formal addition of HBr to the cyclobutane ring of CS-trishomocubane-8,11-dione and gives 3-bromotetracyclo[6.3.0.04,11.05,9]undecane-2,7-dione. The general scheme of the cycle opening mechanism has been proposed. In the case of using the KCl/PPA mixture the reaction does not occur.Experimental part. The structure and composition of compounds were proved by the methods of 1H and 13C NMR-spectroscopy, and also X-ray diffraction analysis. Elemental analysis was performed for the compounds obtained.Conclusions. It has been shown that hydrohalic acids generated in situ under the reaction conditions do not induce the rearrangement of Cookson’s diketone to the D3-trishomocubane system. The cyclobutane ring opening and reduction take place instead. Received: 12.12.2019Revised: 10.01.2020Accepted: 27.02.2020Цель. Исследовать перегруппировку дикетонов Куксона под действием галогенидов калия в условиях катализа полифосфорной кислотой.Результаты и их обсуждение. Изучено химическое поведение дикетона Куксона (CS-трисгомокубан-8,11-диона) в реакции с галогенидами калия (KCl, KBr, KI) в среде полифосфорной кислоты (PPA). При обработке йодидом калия в среде полифосфорной кислоты дикетон Куксона вступает в реакцию восстановления, которая приводит к образованию тетрацикло[6.3.0.0.4,11.05,9]ундекан-2,7-диона. Использование KBr вместо KI приводит к формальному присоединению HBr по циклобутановому кольцу CS-трисгомокубан-8,11-диона, в результате чего образуется 3-бромтетрацикло [6.3.0.04,11.05,9]ундекан-2,7-дион. Предложена общая схема механизма раскрытия цикла. В случае использования системы KCl/PPA реакция не происходит.Экспериментальная часть. Структура и состав соединений были подтверждены методами 1Н и 13С ЯМР-спектроскопии, а также рентгеноструктурным анализом. Проведен элементный анализ полученных соединений.Выводы. Показано, что галогеноводородные кислоты, образующиеся in situ при смешивании галогенидов калия и полифосфорной кислоты, вместо перегруппировки дикетона Куксона в производные D3-трисгомокубана приводzт к восстановлению каркаса с раскрытием циклобутанового фрагмента. Received: 12.12.2019Revised: 10.01.2020Accepted: 27.02.2020Мета. Дослідити перегрупування дикетону Куксона під дією галогенідів калію в умовах каталізу поліфосфорною кислотою.Результати та їх обговорення. Вивчено хімічну поведінку дикетону Куксона (CS-трисгомокубан-8,11-діону) в реакції з галогенідами калію (KCl, KBr, KI) в середовищі поліфосфорної кислоти (PPA). При обробці йодидом калію в середовищі поліфосфорної кислоти дикетон Куксона вступає в реакцію відновлення, яка приводить до утворення тетрацикло[6.3.0.0.4,11.05,9]ундекан-2,7-діону. Використання KBr замість KI приводить до формального приєднання HBr до циклобутанового кільця CS-трисгомокубан-8,11-діону, в результаті чого утворюється 3-бромтетрацикло[6.3.0.04,11.05,9]ундекан-2,7-діон. Запропоновано загальну схему механізму розкриття циклу. У випадку використання системи KCl/PPA реакція не відбувається.Експериментальна частина. Структуру та склад сполук було доведено методами 1Н та 13С ЯМР-спектроскопії, а також рентгеноструктурним аналізом. Проведено елементний аналіз одержаних сполук.Висновки. Показано, що галогеноводневі кислоти, що утворюються in situ при змішуванні галогенідів калію та поліфосфорної кислоти, замість перегрупування дикетону Куксона в похідні D3-трисгомокубану спричиняють відновлення каркасу з розкриттям циклобутанового фрагмента. Received: 12.12.2019Revised: 10.01.2020Accepted: 27.02.202

Синтез функціоналізованих диметилфосфіноїл циклопропанів і циклобутанів

A simple preparative approach to a series of functionalized dimethylphosphinoyl-containing cyclopropanes and cyclobutanes has been developed; it is based on cyclocondensation of dimethylphosphinoyl acetonitrile with 1,2- and 1,3-dibromoalkanes. Synthetic procedures for obtaining nitriles, amines and carboxylic acids containing in their structure small saturated cyclic rings of cyclopropane or cyclobutane and a dimethylphosphine oxide fragment, which are popular in drug design, have been developed.Розроблено зручний препаративний підхід до ряду функціоналізованих диметилфосфіноїлвмісних циклопропанів і циклобутанів, основою якого є циклоконденсація диметилфосфіноїлацетонітрилу з 1,2- та 1,3-дибромоалканами. Розроблено синтетичні процедури для одержання нітрилів, амінів і карбонових кислот, які поєднують у своїй структурі популярні в drug-дизайні малі насичені циклічні системи циклопропану або циклобутану і диметилфосфіноксидний фрагмент

Z,E-Isomerism in a Series of Substituted Iminophosphonates: Quantum Chemical Research

Esters of iminophosphonic acids (iminophosphonates, or IPs), including a fragment, >P(=O)-C=N, can be easily functionalized, for instance to aminophosphonic acids with a wide range of biological activity. Depending on the character of the substitution, the Z- or E-configuration is favorable for IPs, which in turn can influence the stereochemistry of the products of chemical transformations of IPs. While the Z,E-isomerism in IPs has been thoroughly studied by NMR spectroscopy, the factors stabilizing a definite isomer are still not clear. In the current work, density functional theory (DFT, using M06-2X functional) and ab initio spin-component–scaled second-order Møller–Plesset perturbation theory (SCS-MP2) calculations were carried out for a broad series of IPs. The calculations reproduce well a subtle balance between the preferred Z-configuration inherent for C-trifluoromethyl substituted IPs and the E-form, which is more stable for C-alkyl- or aryl-substituted IPs. The predicted trend of changing activation energy values agrees well with the recently determined experimental ΔG≠298 magnitudes. Depending on the substitution in the aromatic moiety, the Z/E-isomerization of N-aryl-substituted IPs proceeds via two types of close-in energy transition states. Not a single main factor but a combination of various contributions should be considered in order to explain the Z/E-isomerization equilibrium for different IPs