Synthesis of 3-Alkyl-4-(chloromethyl)-1-RSO₂-1H-pyrrol-2(5H)-ones, Using a Sequential ATRC/[1,2]-Elimination, from 2,2-Dichloro-N-(2-chloroallyl)-N-RSO₂-amides

Abstract

The preparation of 3-alkyl-4-(chloromethyl)-1-RSO₂-1H-pyrrol-2(5H)-ones was efficiently accomplished through a [1,2]-elimination of γ-lactams derived from the copper(I)-catalysed ATRC of 2,2-dichloro-N-(2-chloroallyl)-N-RSO₂-amides. The two reactions can be integrated into a sequential one-pot process.

Key words

copper - cyclization - elimination - lactams - radical reaction

References

• 1a Rowlands GJ. Tetrahedron  2010,  66:  1593 
• 1b Eckenhoff WT. Pintauer T. Catal. Rev.  2010,  52:  1 
• 1c Clark AJ. Chem. Soc. Rev.  2002,  31:  1 
• 1d Kobrakov KI. Ivanov AV. Chem. Heterocycl. Compd. (Engl. Transl.)  2001,  37:  529 
• 1e Ram RN. Kumar N. Singh N. J. Org. Chem.  2010,  75:  7408 
• 1f Udding JH. Tuijp KCJM. van Zandem MNA. Hiemstra H. Speckamp WN. J. Org. Chem.  1994,  59:  1993 
• 1g Alcaide B. Almendros P. Luna A. Chem. Rev.  2009,  109:  3817 
• 1h Severin K. Curr. Org. Chem.  2006,  10:  217 
• 1i Nagashima H. Itoh K. J. Synth. Org. Chem., Jpn.  1995,  53:  298 
• 2a Pattarozzi M. Roncaglia F. Giangiordano V. Davoli P. Prati F. Ghelfi F. Synthesis  2010,  694 
• 2b Rowlands GJ. Tetrahedron  2009,  65:  8603 
• 3a Motoyama Y. Kamo K. Yuasa A. Nagashima H. Chem. Commun.  2010,  46:  2256 
• 3b McGonacle FI. Brown L. Cooke A. Sutherland A. Org. Biomol. Chem.  2010,  8:  3418 
• 3c Clark AJ. Wilson P. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  4848 
• 3d Bull JA. Hutchings MG. Luján C. Quayle P. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  1356 
• 3e Thommes K. Içli B. Scopelliti R. Severin K. Chem. Eur. J.  2007,  13:  6899 
• 3f Clark AJ. Geden JV. Thom S. J. Org. Chem.  2006,  71:  1471 
• 4a Ghelfi F. Pattarozzi M. Roncaglia F. Giangiordano V. Parsons AF. Synth. Commun.  2010,  40:  1040 
• 4b Bellesia F. Danieli C. De Buyck L. Galeazzi R. Ghelfi F. Mucci A. Orena M. Pagnoni UM. Parsons AF. Roncaglia F. Tetrahedron  2006,  62:  746 
• 4c De Buyck L. Cagnoli R. Ghelfi F. Merighi G. Mucci A. Pagnoni UM. Parsons AF. Synthesis  2004,  1680 
• 4d De Buyck L. Danieli C. Ghelfi F. Pagnoni UM. Parsons AF. Pattarozzi M. Roncaglia F. Tetrahedron  2005,  61:  2871 
• 4e Roncaglia F. Stevens CV. Ghelfi F. Van der Steen M. Pattarozzi M. De Buyck L. Tetrahedron  2009,  65:  1481 
• 4f Cagnoli R. Ghelfi F. Pagnoni UM. Parsons AF. Schenetti L. Tetrahedron  2003,  59:  9951 
• 4g Bryans JS. Chessum NEA. Huther N. Parsons AF. Ghelfi F. Tetrahedron  2003,  59:  6221 
• 4h Ghelfi F. Bellesia F. Forti L. Ghirardini G. Grandi R. Libertini E. Montemaggi MC. Pagnoni UM. Pinetti A. De Buyck L. Parsons AF. Tetrahedron  1999,  55:  5839 
• 4i Masahiko I. Masahiko S. Hitoshi N. Hiroshi K. Hiroshi Y. Pest Manag. Sci.  2004,  60:  981 
• 4j Ishibashi H. Uemura N. Nakatani H. Okazaki M. Sato T. Nakamura N. Ikeda M. J. Org. Chem.  1993,  58:  2360 
• 5a Di Lena F. Matyjaszewski K. Prog. Polym. Sci.  2010,  35:  959 
• 5b Tang W. Kwak Y. Braunecker W. Tsarevsky NV. Coote ML. Matyjaszewski K. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  10702 
• 5c Clark AJ. Battle GM. Hemings AM. Haddlenton DM. Bridge A. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  2003 
• 5d Clark AJ. Filik RP. Thomas GH. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  4885 
• 6a di Lena F. Chai CLL. Polym. Chem.  2010,  1:  922 
• 6b Lin CY. Coote ML. Gennaro A. Matyjaszewski K. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  12762 
• 6c Lucchese B. Humphreys KJ. Lee D.-H. Incarvito CD. Sommer RD. Rheingold AL. Karlin KD. Inorg. Chem.  2004,  43:  5987 
• 6d Navon N. Burg A. Cohen H. van Eldik R. Meyerstein D. Eur. J. Inorg. Chem.  2002,  423 
• 6e Matyjaszewski K. Macromol. Symp.  1998,  1:  105 
• 6f Kochi JK. Angew. Chem. Int. Ed.  1988,  27:  1227 
• 6g Jenkins CL. Kochi JK. J. Am. Chem. Soc.  1972,  94:  856 
• 6h Kochi JK. Science  1967,  155:  415 
• 7a Motoyama Y. Hanada S. Shimamoto N. Nagashima H. Tetrahedron  2006,  62:  2779 
• 7b Iwamatsu S. Matsubara K. Nagashima H. J. Org. Chem.  1999,  64:  9625 
• 7c Benedetti M. Forti L. Ghelfi F. Pagnoni UM. Ronzoni R. Tetrahedron  1997,  53:  14031 
• 7d Curran DP. Tamine J. J. Org. Chem.  1991,  56:  2746 
• 8a Ghelfi F. Pattarozzi M. Roncaglia F. Parsons AF. Felluga F. Pagnoni UM. Valentin E. Mucci A. Bellesia F. Synthesis  2008,  3131 
• 8b Iwamatsu S. Kondo H. Matsubara K. Nagashima H. Tetrahedron  1999,  55:  1687 
• 8c Rachita MA. Slough GA. Tetrahedron Lett.  1993,  34:  6825 
• 9a Motoyama Y. Gondo M. Masuda S. Iwashita Y. Nagashima H. Chem. Lett.  2004,  33:  442 
• 9b Nagashima H. Wakamatsu H. Ozaki N. Ishii T. Watanabe M. Tajima T. Itoh K. J. Org. Chem.  1992,  57:  1682 
• 10a Pattarozzi M. Roncaglia F. Accorsi L. Parsons AF. Ghelfi F. Tetrahedron  2010,  66:  1357 
• 10b Ghelfi F. Stevens C. Laureyn I. Van Meenen E. Rogge TM. De Buyck L. Nikitin KV. Grandi R. Libertini MC. Pagnoni UM. Schenetti L. Tetrahedron  2003,  59:  1147 
• 11a Thommes K. Kiefer G. Scopelliti R. Severin K. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  8115 
• 11b Forti L. Ghelfi F. Levizzani S. Pagnoni UM. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  3233 
• 11c Baldovini N. Bertrand M.-P. Carrière A. Nougurier R. Plancher J.-M. J. Org. Chem.  1996,  61:  3205 
• 12 Ishibashi H. Nakatani H. Iwami S. Sato T. Nakamura N. Ikeda M. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1989,  1767 
• 13 Seijas JA. Vázquez-Tato MP. Castedo L. Estévez RJ. Ónega MG. Ruíz M. Tetrahedron  1992,  48:  1637 
• 14 Casolari R. Felluga F. Frenna V. Ghelfi F. Pagnoni UM. Parsons AF. Spinelli D. Tetrahedron  2011,  67:  408 
• 15a Padmarani K. Kinoshita H. Inomata K. Bull. Chem. Soc. Jpn.  2000,  73:  497 
• 15b Clark AJ. Battle GM. Bridge A. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  1999 
• 16a Muzart J. Tetrahedron  2009,  65:  8313 
• 16b Antonaccio LD. Serpa LMF. Wanderley W. Florio E. An. Acad. Bras. Ciênc.  1972,  44:  419 
• 16c Pizey JS. Synthetic Reagents   Vol. 1:  Wiley; New York: 1974.  p.18-21  
• 16d We deem that elimination follows an E₂H mechanism; for a different view, see: Smith MB. March J. March’s Advanced Organic Chemistry   Wiley; Hoboken: 2007.  p.1495-1496  
• 18a Smith MB. March J. March’s Advanced Organic Chemistry   Wiley; Hoboken: 2007.  p.503 
• 18b Carey FA. Sundberg RJ. Advanced Organic Chemistry. Part A: Structure and Mechanisms   Springer; New York: 2007.  p.417-419  
• 19a Brzozowski Z. Slawiński J. Synth. Commun.  2010,  40:  1639 
• 19b Srinivasan S. Manisankar P. Synth. Commun.  2010,  40:  3538 
• 19c

  Obviously with NMP as reagent/solvent, no pressure build-up was observed.

• 20 Bruckner R. Advanced Organic Chemistry   Harcourt-Academic Press; Burlington: 2002.  p.140 
• 21 The ATRC cyclization of N-allyl-N-Ts-α-monohaloamides is noted, see ref. 11b and: Clark AJ. Filik RP. Haddleton DM. Radigue A. Sanders CJ. Thomas GH. Smith ME. J. Org. Chem.  1999,  64:  8954 
• 22a Schnyder A. Beller M. Mehltretter G. Nsenda T. Studer M. Indolese AF. J. Org. Chem.  2001,  66:  4311 
• 22b Wan Y. Alterman M. Larhed M. Hallberg A.
  J. Comb. Chem.  2003,  5:  82 
• 23 Clark AJ. De Campo F. Deeth RJ. Filik RP. Gatard S. Hunt NA. Lastécouères D. Gerard HT. Verlhac J.-B. Wongtap H. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  2000,  671 
• 24 Moore GGI, and Conway AC. inventors; US  3609187.  ; Chem. Abstr. 1971, 75, 151529
• 25a Whitehead CW. Traverso JJ. J. Am. Chem. Soc.  1958,  80:  2182 
• 25b Patel MC. Livinghouse T. Pagenkopf BL. Org. Synth.  2003,  80:  93 
• 25c Siska DP. Shriver DF. Chem. Mater.  2001,  13:  4698 
• 26 Carlsen HJ. Jørgensen KB. J. Heterocycl. Chem.  1997,  34:  797 

17

A small configuration reversal, unexploitable in practical terms, operated at C3 by MeONa during the functional rearrangement of 3-chloro-4-(chloromethyl)-1-(pyridinyl)- and -1-[(2-pyrimidyl)methyl]pyrrolidin-2-one in MeONa/MeOH.^8a