Cationic Ir(I)-Catalyzed sp^³ C-H Bond Alkenylation of Ureas with Alkynes for the Synthesis of 2,3-Disubstituted Indoles

Abstract

Secondary sp^³ C-H bond activation of ureas was achieved by a cationic Ir(I)-JOSIPHOS catalyst. Regioselective C-H bond cleavage adjacent to the nitrogen atom in N-benzylureas and an N-allyl urea possessing a 2-alkynylphenyl group, and subsequent intramolecular reaction with an alkyne along with double-bond isomerization provided 2,3-disubstituted indoles.

Key words

C-H bond activation - directing group - indoles - iridium - ureas

References and Notes

• 1 Murai S. Kakiuchi F. Sekine S. Tanaka Y. Kamatani A. Sonoda M. Chatani N. Nature (London)  1993,  366:  529 
• For recent reviews, see:
• 2a Handbook of C-H Transformations   Dyker G. Wiley-VCH; Weinheim: 2005. 
• 2b Alberico D. Scott ME. Lautens M. Chem. Rev.  2007,  107:  174 
• 2c Davies HML. Manning JR. Nature (London)  2008,  451:  417 
• 2d Kakiuchi F. Kochi T. Synthesis  2008,  3013 
• 2e Kitamura T. Eur. J. Org. Chem.  2009,  1111 
• 2f Giri R. Shi B.-F. Engle KM. Maugel N. Yu J.-Q. Chem. Soc. Rev.  2009,  38:  3242 
• 2g Colby DA. Bergman RG. Ellman JA. Chem. Rev.  2010,  110:  624 
• 2h Lyons TM. Sanford MS. Chem. Rev.  2010,  110:  1147 
• 2i C-H Activation   Yu J.-Q. Shi Z. Springer; Berlin: 2010. 
• For selected examples, see:
• 3a Tokunaga Y. Sakakura T. Tanaka M. J. Mol. Catal.  1989,  56:  305 
• 3b Sakaguchi S. Kubo T. Ishii Y. Angew. Chem. Int. Ed.  2001,  40:  2534 
• 3c Li Z. Li C.-J. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  11810 
• 3d Zaitsev VG. Shabashov D. Daugulis O. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  13154 
• 3e Giri R. Maugel N. Li J.-J. Wang D.-H. Breazzano SP. Saunders LB. Yu J.-Q. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  3510 
• 3f Lafrance M. Gorelsky SI. Fagnou K. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  14570 
• 3g Chaumontet M. Piccardi R. Audic N. Hitce J. Peglion J.-L. Baudoin O. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  15157 
• 3h Tsuchikama K. Kasagawa M. Endo K. Shibata T. Org. Lett.  2009,  11:  1821 
• 4a Ishii Y. Chatani N. Kakiuchi F. Murai S. Organometallics  1997,  16:  3615 
• 4b Jun C.-H. Hwang D.-C. Na S.-J. Chem. Commun.  1998,  1405 
• 4c Chatani N. Asaumi T. Yorimitsu S. Ikeda T. Kakiuchi F. Murai S. J. Am. Chem. Soc.  2001,  123:  10935 
• 4d DoBoef B. Pastine SJ. Sames D. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  6556 
• 4e Pastine S. Gribkov DV. Sames D. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  14220 
• Indole synthesis initiated by transition-metal-catalyzed sp^² C-H bond activation:
• 5a Stuart DR. Bertrand-Laperle M. Burgess KMN. Fagnou K. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  16474 
• 5b Wurtz S. Rakshit S. Neumann JJ. Droge T. Glorius F. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  7230 
• 5c Shi Z. Zhang C. Li S. Pan D. Ding S. Cui Y. Jiao N. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  4572 
• 5d Stuart DR. Alsabeh P. Kuhn M. Fagnou K. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  18326 
• 5e Huestis MP. Chan L. Stuart DR. Fagnou K. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  1338 
• 5f Chen J. Pang Q. Sun Y. Li X. J. Org. Chem.  2011,  76:  3523 
• 6a Tsuchikama K. Kasagawa M. Hashimoto Y. Endo K. Shibata T. J. Organomet. Chem.  2008,  693:  3939 
• 6b Tsuchikama K. Hashimoto Y. Endo K. Shibata T. Adv. Synth. Catal.  2009,  351:  2850 
• 6c Tsuchikama K. Kasagawa M. Endo K. Shibata T. Synlett  2010,  97 
• 7a Shimada T. Nakamura I. Yamamoto Y. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  10546 
• 7b Nakamura I. Sato Y. Konta S. Terada M. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  2075 
• Removal of the N,N-diethylcarboxyamide group from the N-protected indoles:
• 10a Comins DL. Stroud ED. Tetrahedron Lett.  1986,  27:  1869 
• 10b Castells J. Tram Y. Diez A. Rublralta M. Tetrahedron  1991,  47:  7911 

8

When a methoxy group was installed at the para position, the reaction gave a complex mixture.

9

Dehydrogenation from diethylurea group is a possible hydrogen source.