Heck Reaction on Morita-Baylis-Hillman Adducts: Diastereoselective Synthesis of Pyrrolizidinones and Pyrrolizidines

Abstract

An efficient approach to the diastereoselective synthesis of benzylidene-, benzyl-pyrrolizidinones, and pyrrolizidines is described. The sequence is based on a highly stereoselective Heck ­reaction between a hydroxylated pyrrolizidinone, prepared from a Morita-Baylis-Hillman adduct, and a suitable aryl halide, using Nájera’s oxime derived palladacycle as catalyst.

Key words

Morita-Baylis-Hillman - Heck reaction - bicyclic compounds - heterocycles - palladium

References

• 1 Campagn P. Martin OR. In Iminosugars: from Synthesis to Therapeutic Applications   John Wiley and Sons; Chichester: 2007. 
• 2 Barrett AGM. Cook AS. Kamimura A. Chem. Commun.  1998,  2533 
• 3 Baumann K. inventors; WO  2007039286.  ; Chem. Abstr. 2007, 146, 421836
• To some examples concerning the synthesis of pyrrolizi-dinones, see:
• 4a Sukhorukov AY. Lesiv AV. Khomutova YA. Ioffe SL. Tartakovsky VA. Synthesis  2009,  1999 
• 4b Zoute L. Kociok-Kohn G. Frost CG. Org. Lett.  2009,  11:  2491 
• 4c Bootwicha T. Pamichakul D. Kukaharn C. Prabpai S. Kongsaeree P. Tuchinda P. Ruitrakult V. Pohmakotr M. J. Org. Chem.  2009,  74:  3798 
• 4d LeBouc G. Thomassigny C. Greck C. Heterocycles  2008,  75:  2541 
• 4e Kim SH. Kim HG. Choo H. Cha JH. Pae AN. Koh HY. Chung BY. Cho YS. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  6353 
• 4f Coutrot P. Claudel S. Didierjean C. Grison C. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2006,  16:  417 
• For recent reviews concerning pyrrolizidines synthesis, see:
• 5a Ayad T. Genisson Y. Baltas M. Curr. Org. Chem.  2004,  8:  1211 
• 5b Pyne SG. Tang M. Curr. Org. Chem.  2005,  9:  1393 
• 5c Brandi A. Cardona F. Cicchi S. Cordero FM. Goti A. Chem. Eur. J.  2009,  15:  7808 
• 5d Campaign P. Chagnault V. Martin OR. Tetrahedron: Asymmetry  2009,  20:  672 
• 5e Winchester BG. Tetrahedron: Asymmetry  2009,  20:  645 
• 5f D’Alonzo D. Guaragna A. Palumbo G. Curr. Med. Chem.  2009,  16:  473 
• 5g Stocker BL. Dangerfield EM. Win-Mason AL. Haslett GW. Timmer MSM. Eur. J. Org. Chem.  2010,  1615 
• 6a Hua DH. Bensoussan D. Bravo AA. J. Org. Chem.  1989,  54:  5399 
• 6b Kitagawa O. Kikuchi N. Hanano T. Aoki K. Yamazaki T. J. Org. Chem.  1995,  60:  7161 
• 6c Jin JY. Zheng MH. Wu X. Tian GR. Synth. Commun.  2004,  34:  3191 
• 6d Panchaud P. Ollivier C. Renaud P. Zigmantas S. J. Org. Chem.  2004,  69:  2755 
• 6e Dieter RK. Lu K. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  4011 
• 6f Aoyagi AJ. Manabe T. Ohta A. Kurihara T. Pang G.-L. Yuhara T. Tetrahedron  1996,  52:  869 
• 7a Basavaiah D. Reddy BS. Badsara SS. Chem. Rev.  2010,  110:  5447 
• 7b Singh V. Batra S. Tetrahedron  2008,  64:  4511 
• 7c Almeida WP. Coelho F. Quim. Nova  2001,  23:  98 
• For some selected examples concerning mechanistic studies on Morita-Baylis-Hillman reaction, see:
• 8a Santos LS. Pavam CH. Almeida WP. Coelho F. Eberlin MN. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  4330 
• 8b Robiette R. Aggarwal VK. Harvey JN. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  15513 
• 8c Price KE. Broadwater SJ. Walker BJ. McQuade DT. J. Org. Chem.  2005,  70:  3980 
• 8d Roy D. Sunoj RB. Org. Lett.  2007,  9:  4873 
• 8e Amarante GW. Milagre HMS. Vaz BG. Ferreira BRV. Eberlin MN. Coelho F. J. Org. Chem.  2009,  74:  3031 
• 8f Amarante GW. Benassi M. Milagre HMS. Braga ACC. Maseras F. Eberlin MN. Coelho F. Chem. Eur. J.  2010,  15:  12460 
• For some examples related to the use of MBH adducts in the total synthesis of heterocycles and drugs, see:
• 9a Amarante GW. Cavallaro M. Coelho F. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  2597 
• 9b Amarante GW. Benassi M. Pascoal RN. Eberlin MN. Coelho F. Tetrahedron  2010,  66:  4370 
• 9c Amarante GW. Rezende P. Cavallaro M. Coelho F. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  3744 
• 9d Reddy LJ. Fournier JF. Reddy BVS. Corey EJ. Org. Lett.  2005,  7:  2699 
• 9e Mateus CR. Coelho F. J. Braz. Chem. Soc.  2005,  16:  386 
• 9f Porto RS. Coelho F. Synth. Commun.  2004,  34:  3037 
• 9g Dunn PJ. Fournier JF. Hughes ML. Searle PM. Wood AS. Org. Process Res. Dev.  2003,  7:  244 
• 9h Feltrin MA. Almeida WP. Synth. Commun.  2003,  33:  1141 
• 10a Coelho F. Almeida WP. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  937 
• 10b Coelho F. Abella CAM. Diaz G. Almeida WP. Synlett  2006,  435 
• 11a Tanaka K. Sawanishi H. Tetrahedron: Asymmetry  1995,  6:  1641 
• 11b Einhorn J. Einhorn C. Luche JL. Synlett  1991,  37 
• 11c Golebiowski A. Jacobsson U. Jurczak J. Tetrahedron  1987,  43:  3063 ; see also Supporting Information for details
• Theoretical calculations were carried out by one of us (CFT) using the Gaussian 03 program, and the scalar couplings were calculated using a hydrid functional method B3LYP employing the basis functions 6-31G(d,p), cc-pVDZ and EPR-III. See:
• 12a Becke AD. Phys. Rev. At., Mol., Opt. Phys.  1988,  38:  3098 
• 12b Kohn W. Sham LJ. Phys. Rev. A.: At., Mol., Opt. Phys.  1965,  140:  1133 
• 12c Becke AD. J. Chem. Phys.  1993,  98:  5648 
• 13 Seeman JI. Chem. Rev.  1983,  83:  83 
• 14a Basavaiah D. Muthukumaran K. Tetrahedron  1998,  54:  4943 
• 14b Kulkarni BA. Ganesan A. J. Comb. Chem.  1999,  1:  373 
• 14c Detalle J.-F. Riahi A. Steinmetz V. Hénin F. Muzart J. J. Org. Chem.  2004,  69:  6528 
• 14d Perez R. Veronese D. Coelho F. Antunes OAC. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  1325 
• 14e Gowrisankar S. Lee HS. Kim SH. Lee KY. Kim JN. Tetrahedron  2009,  65:  8769 
• 15a Alacid E. Alonso DA. Botella L. Nájera C. Pacheco MC. Chem. Rec.  2006,  6:  117 
• 15b Alonso DA. Botella L. Najera C. Pacheco MC. Synthesis  2004,  1713 
• 15c Botella L. Nájera C. J. Org. Chem.  2005,  70:  4360 
• 16a Ferreira BRV. Pirovani RV. Souza-Filho LG. Coelho F. Tetrahedron  2009,  65:  7712 
• 16b Pirovani RV. Ferreira BRV. Coelho F. Synlett  2009,  2333