Synlett 2010(17): 2649-2653  
DOI: 10.1055/s-0030-1258586
LETTER
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

N-Heterocyclic Carbene Catalyzed Cross Coupling of Aromatic Aldehydes with Baylis-Hillman Bromides: An Easy Access to α-Arylidene-γ-keto Esters

Pankaj Singha, Santosh Singha, Vijai K. Raia,b, Lal Dhar S. Yadav*a
a Green Synthesis Lab, Department of Chemistry, University of Allahabad, Allahabad 211 002, India
Fax: +91(532)2460533; e-Mail: ldsyadav@hotmail.com;
b School of Biotechnology, Shri Mata Vaishno Devi University, Katra, Jammu & Kashmir 182 320, India
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Received 25 July 2010
Publikationsdatum:
23. September 2010 (online)

Abstract

N-Heterocyclic carbene catalyzed carbonyl umpolung reaction of aldehydes with Baylis-Hillman (BH) bromides as activated halides were realized for the first time. This intermolecular cross-coupling reaction features the easily available catalyst and mild reaction conditions to provide α-arylidene- γ-keto esters in excellent yields for a wide range of substrates. Thus, the present work opens up a new aspect of the synthetic utility of BH adducts via the reactivity umpolung of aldehydes.

    References and Notes

  • For reviews, see:
  • 1a Seebach D. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1979,  18:  239 
  • 1b Grasa GA. Singh R. Nolan SP. Synthesis  2004,  971 
  • 1c Dalko PI. Moisan L. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  5138 
  • 1d Vijay N. Santhamma B. Vellalath S. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  5130 
  • 1e Seayad J. List B. Org. Biomol. Chem.  2005,  3:  719 
  • 1f Enders D. Niemeier O. Henseler A. Chem. Rev.  2007,  107:  5606 
  • 1g Marion N. Díez-González S. Nolan SP. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  2988 
  • 1h Nair V. Vellalath S. Babu BP. Chem. Soc. Rev.  2008,  37:  2691 
  • For recent examples on NHC as umpolung catalysts, see:
  • 2a Phillips EM. Wadamoto M. Chan A. Scheidt KA. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  3107 
  • 2b Bode JW. Sohn SS. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  13798 
  • 2c Phillips EM. Reynolds TE. Scheidt KA. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  2416 
  • 2d Seayad J. Patra PK. Zhang Y.-G. Ying JY. Org. Lett.  2008,  10:  953 
  • 2e Wong FT. Patra PK. Seayad J. Zhang Y. Ying JY. Org. Lett.  2008,  10:  2333 
  • 2f He M. Bode JW. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  418 
  • 2g Rommel M. Fukuzumi T. Bode JW. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  17266 
  • 2h He M. Beahm BJ. Bode JW. Org. Lett.  2008,  10:  3817 
  • 2i Maki BE. Scheidt KA. Org. Lett.  2008,  10:  4313 
  • 2j Chan A. Scheidt KA. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  2740 
  • 3a Breslow R. J. Am. Chem. Soc.  1958,  80:  3719 
  • 3b Sheehan J. Hunneman DH. J. Am. Chem. Soc.  1966,  88:  3666 
  • 3c Enders D. Breuer K. Teles JH. Synth. Commun.  1999,  29:  1 
  • 3d Enders D. Kallfass U. Angew. Chem. Int. Ed.  2002,  41:  1743 
  • 3e Enders D. Han J. Tetrahedron  2008,  64:  1637 
  • 3f Ma Y.-J. Wei S.-P. Wu J. Yang F. Liu B. Lan J.-B. Yang S.-Y. You J.-S. Adv. Synth. Catal.  2008,  350:  2645 
  • 3g Zhao H. Foss FW. Breslow R. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  12590 
  • 4a Enders D. Breuer K. Runsink J. Teles JH. Helv. Chim. Acta  1996,  79:  1899 
  • 4b Kerr MS. Read de Alaniz J. Rovis T. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  10298 
  • 4c Kerr MS. Rovis T. Synlett  2003,  1934 
  • 4d Kerr MS. Rovis T. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  8876 
  • 4e Read de Alaniz J. Rovis T. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  6284 
  • 4f Enders D. Han J. Henseler A. Chem. Commun.  2008,  3989 
  • 4g Liu Q. Perreault S. Rovis T. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  14066 
  • 4h Alaniz JR. Kerr MS. Moore JL. Rovis T. J. Org. Chem.  2008,  130:  2033 
  • 4i Cullen SC. Rovis T. Org. Lett.  2008,  10:  3141 
  • 4j Orellana A. Rovis T. Chem. Commun.  2008,  730 
  • 4k Enders D. Han J. Synthesis  2008,  3864 
  • 4l Hirano K. Biju AT. Piel I. Glorius F. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  14190 
  • 4m Biju AT. Wurz NE. Glorius F. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  5970 
  • 5a Hachisu Y. Bode JW. Suzuki K. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  8432 
  • 5b Burstein C. Glorius F. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  6205 
  • 5c Enders D. Niemeier O. Balensiefer T. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  1463 
  • 5d Burstein C. Tschan S. Xie X. Glorius F. Synthesis  2006,  2418 
  • 5e Takikawa H. Hachisu Y. Bode JW. Suzuki K. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  3492 
  • 5f Li Y. Feng Z. You S.-L. Chem. Commun.  2008,  226 
  • 5g Hirano K. Piel I. Glorius F. Adv. Synth. Catal.  2008,  350:  984 
  • 6a He J. Tang S. Liu J. Su Y. Pan X. She X. Tetrahedron  2008,  64:  8797 
  • 6b Yadav LDS. Singh S. Rai VK. Synlett  2010,  240 
  • 7a Liu Y.-K. Li R. Yue L. Li B.-J. Chen Y.-C. Wu Y. Ding L.-S. Org. Lett.  2006,  8:  1521 
  • 7b Yadav LDS. Rai VK. Singh S. Singh P. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  1657 
  • 8 Mattson AE. Zuhl AM. Reynolds TE. Scheidt KA. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  4932 
  • 9a Murry JA. Franz DE. Soheil A. Tillyer RE. Grabowski JJ. Reider PJ. J. Am. Chem. Soc.  2001,  123:  9696 
  • 9b Mennen SM. Gipson JD. Kim YR. Miller SJ. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  1654 
  • 9c Li G.-Q. Dai L.-X. You S.-L. Chem. Commun.  2007,  852 
  • 10a Drewes SE. Emslie ND. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1982,  2079 
  • 10b Roush WR. Brown BB. J. Org. Chem.  1993,  58:  2151 
  • 10c Jenn T. Heissler D. Tetrahedron  1998,  54:  97 
  • 10d Basavaiah D. Rao AJ. Satyanarayana T. Chem. Rev.  2003,  103:  811 
  • 10e Yeo JE. Yang X. Kim HJ. Koo S. Chem. Commun.  2004,  236 
  • 10f Luo S. Wang PG. Cheng J.-P. J. Org. Chem.  2004,  69:  555 
  • 10g Aggarwal VK. Patin A. Tisserand S. Org. Lett.  2005,  7:  2555 
  • 10h Lee KY. Gowrisankar S. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  5387 
  • 10i Wasnaire P. Wiaux M. Touillaux R. Markó IE. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  985 
  • 10j Basavaiah D. Rao KV. Reddy RJ. Chem. Soc. Rev.  2007,  36:  1581 
  • 10k Shi Y.-L. Shi M. Eur. J. Org. Chem.  2007,  2905 
  • 10l Masson G. Housseman C. Zhu J. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  4614 
  • 10m Singh V. Yadav GP. Maulik PR. Batra S. Tetrahedron  2008,  64:  2979 
  • 11a Ribière P. Declerck V. Nédellec Y. Yadav-Bhatnagar N. Martinez J. Lamaty F. Tetrahedron  2006,  62:  10456 
  • 11b Gowrisankar S. Kim SJ. Lee J.-E. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  4419 
  • 11c Lee KY. Lee HS. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  2007 
  • 11d Nag S. Yadav GP. Maulik PR. Batra S. Synthesis  2007,  911 
  • 11e Pathak R. Batra S. Tetrahedron  2007,  63:  9448 
  • 12a Buchholz R. Hoffmann HMR. Helv. Chim. Acta  1991,  74:  1213 
  • 12b Basavaiah D. Hyma RS. Padmaja K. Krishnamacharyulu M. Tetrahedron  1999,  55:  6971 
  • 13a Suzuki Y. Toyota T. Imada F. Sato M. Miyashita A. Chem. Commun.  2003,  1314 
  • 13b Suzuki Y. Toyota T. Miyashita A. Sato M. Chem. Pharm. Bull.  2006,  54:  1653 
  • 14 Miyashita A. Matsuda H. Iijima C. Higashino T. Chem. Pharm. Bull.  1990,  38:  1147 
  • 15 Lin L. Li Y. Du W. Deng WP. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  3571 
  • 16a Yadav LDS. Srivastava VP. Patel R. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  3142 
  • 16b Yadav LDS. Srivastava VP. Patel R. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  5652 
  • 16c Yadav LDS. Patel R. Srivastava VP. Synlett  2008,  1789 
  • 16d Yadav LDS. Awasthi C. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  3801 
  • 16e Yadav LDS. Rai VK. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  2414 
  • 16f Yadav LDS. Rai VK. Singh S. Synlett  2009,  1423 
  • 16g Yadav LDS. Srivastava VP. Patel R. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  1423 
  • 16h Yadav LDS. Patel R. Srivastava VP. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  1335 
  • 16i Yadav LDS. Patel R. Srivastava VP. Synlett  2010,  1047 
  • 17a Ameer F. Drewes SE. Emslie ND. Kaye PT. Mann RL. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1983,  2293 
  • 17b Ameer F. Drewes SE. Houstan-Mcmillan MS. Kaye PT. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1985,  1143 
  • 17c Gowrisankar S. Kim KH. Kim SH. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  6241 
  • 17d Kim SH. Lee SH. Kim KH. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  1696 
  • 17e Kim JM. Kim SH. Lee SH. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  1734 
  • 17f Kim KH. Kim ES. Kim JN. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  5322 
  • 18a Basavaiah D. Bakthadoss M. Pandiaraju S. Chem. Commun.  1998,  1640 
  • 18b Kotti SRSS. Xu X. Li G. Headley AD. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  1427 
  • 18c Bakthadoss M. Sivakumar N. Sivakumar G. Murugan G. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  820 
  • 19a Sa MM. Ramos DM. Fernandes L. Tetrahedron  2006,  62:  11652 
  • 19b Sa MM. Fernandes L. Ferreira M. Bortoluzzi AJ. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  1228 
  • 20a Ballini R. Bosica G. Synlett  1996,  1115 
  • 20b Choudhury PK. Foubelo F. Yus M. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  3581 
  • 20c Ballini R. Marcantoni E. Perella S. J. Org. Chem.  1999,  64:  2954 
  • 20d Reddy GS. Neelakantan P. Iyengary DS. Synth. Commun.  2002,  32:  2601 
  • 20e Ramachandran PV. Garner G. Pratihar D. Org. Lett.  2007,  9:  4753 
  • 20f Paira M. Banerjee B. Jana S. Mandal SK. Roy SC. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  3205 
  • 21 Ballini R. Bosica G. Fiorini D. Giarlo G. Synthesis  2001,  2003 
  • 22 Ballini R. Barboni L. Bosica G. Petrini M. Synlett  2000,  391 
  • 23 Ballini R. Bosica G. Fiorini D. Gil MV. Petrini M. Org. Lett.  2001,  3:  1265 
  • 24a Ballini R. Fiorini D. Palmieri A. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  1245 
  • 24b Ballini R. Barboni L. Bosica G. Fiorini D. Palmieri A. Pure Appl. Chem.  2006,  78:  1857 
  • 24c Ballini R. Palmieri A. Righi P. Tetrahedron  2007,  63:  12099 
25

General Procedure for the Synthesis of α-Arylidene-γ-keto Esters 4
A flame-dried round-bottom flask was charged with benzimidazolium salt 3c (0.25 mmol), aldehyde 1 (1.0 mmol), and THF (5 mL) under positive pressure of nitrogen followed by addition of DBU (0.25 mmol) with a syringe. After stirring for 10 min at r.t., BH bromide 2 (1.0 mmol) was added. The reaction mixture was stirred at r.t. for 12-18 h (Table  [²] ). After completion of the reaction (the disappearance of 2, monitored by TLC), the reaction mixture was concentrated under reduce pressure. The residue was purified by flash column chromatography using hexane-EtOAc as eluent to afford product 4 in 65-85% yield.
Characterization Data of Representative Compounds 4
Compound 4a: IR (film) : νmax = 1714, 1642 cm. ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 3.84 (s, 3 H, OMe), 5.20 (s, 2 H, CH2), 7.57-7.25 (m, 8 Harom, Ph), 7.88-7.80 (m, 2 Harom, Ph), 8.02 (s, 1 H, C = CH). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3/TMS): δ = 40.6, 52.5, 126.1, 127.2, 128.1, 128.9, 129.7, 130.6, 133.4, 135.6, 137.2, 138.5, 166.5, 193.4. MS (EI): m/z = 280 [M+]. Anal. Calcd for C18H16O3: C, 77.12; H, 5.75. Found: 77.44; H, 5.96.
Compound 4c: IR (film): νmax = 1712, 1640 cm. ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 2.30 (s, 3 H, Me), 3.86 (s, 3 H, OMe), 5.14 (s, 2 H, CH2), 7.50-7.19 (m, 5 Harom, Ph), 7.90-7.77 (m, 4 Harom, 4-MePh), 7.96 (s, 1 H, C = CH). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3/TMS): δ = 25.4, 41.5, 53.1, 126.2, 127.1, 127.9, 128.7, 129.4, 130.2, 134.34, 135.41, 138.2, 143.3, 167.3, 193.2.MS (EI): m/z = 294 [M+]. Anal. Calcd for C19H18O3: C, 77.53; H, 6.16. Found: C, 77.86; H, 6.54.
Compound 4d: IR (film): νmax = 1709, 1638 cm. ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 3.80 (s, 3 H, OMe), 3.84 (s, 3 H, OMe), 5.20 (s, 2 H, CH2), 7.55-7.22 (m, 5 Harom, Ph),
7.38-7.28 (m, 2 Harom, 4-MeOPh), 7.86-7.82 (m, 2 Harom,
4-MeOPh), 7.98 (s, 1 H, C = CH). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3/TMS): δ = 40.3, 52.8, 55.1, 114.2, 126.5, 127.5, 128.1, 129.1, 129.8, 130.7, 134.9, 137.6, 165.8, 167.3, 191.2. MS (EI): m/z = 310 [M+]. Anal. Calcd for C19H18O4: C, 73.52; H, 5.85. Found: C, 73.18; H, 5.50.
Compound 4k: IR (film): νmax = 1711, 1636 cm. ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 3.80 (s, 3 H, OMe), 3.83 (s, 3 H, OMe), 5.15 (s, 2 H, CH2), 7.32-7.22 (m, 4 Harom, 4-ClPh), 7.37-7.30 (m, 2 Harom, 4-MeOPh), 7.85-7.80 (m, 2 Harom,
4-MeOPh), 7.98 (s, 1 H, C = CH). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3/TMS): δ = 47.3, 52.4, 55.1, 113.8, 127.5, 128.3, 129.1, 129.9, 130.6, 133.1, 134.1, 137.9, 165.9, 167.6, 192.2. MS (EI): m/z = 344 [M+]. Anal. Calcd for C19H17ClO4: C, 66.19; H, 4.97. Found: C, 66.50; H, 4.79.