Synthesis of Functionalized Heterocycles by Cyclization Reactions of Oxime and Hydrazone 1,4-Dianions

Abstract

Oxime and hydrazone 1,4-dianions can be generated in situ by deprotonation with 2 equivalents of n-butyllithium (n-BuLi) or lithium diisopropylamide (LDA). In this account, the development and synthetic applications of one-pot cyclizations of oxime and hydrazone dianions with various electrophiles are highlighted. These reactions provide an efficient synthesis of functionalized isoxazoles, pyrazoles and other heterocycles.

1 Introduction

2 Cyclization Reactions of Oxime 1,4-Dianions

3 Cyclization Reactions of Hydrazone 1,4-Dianions

4 Conclusion

Key words

cyclization - dianions - oximes - hydrazones - pyrazoles - isoxazoles

References

• For reviews of dianions, see:
• 1a Thompson CM. Dianion Chemistry in Organic Synthesis   CRC Press Inc.; Florida: 1994. 
• 1b Thompson CM. Green D. Tetrahedron  1991,  47:  4223 
• 2 For a review of cyclization reactions of dianions, see: Langer P. Freiberg W. Chem. Rev.  2004,  104:  4125 
• 3a Baraldi PG. Barco A. Benetti S. Pollini GP. Simoni D. Synthesis  1987,  857 
• 3b Mares D. Romagnoli C. Tosi B. Benvegn R. Bruni A. Vicentini CB. Fungal Genet. Biol.  2002,  36:  47 
• 4 Grunanger P. The Chemistry of Heterocyclic Compounds   Part 1, Vol. 49:  Vita-Finzi P. John Wiley; New York: 1991. 
• 5a Bailey TR. Diana GD. Kowalczyk PJ. Akullian V. Eissenstat MA. Cutcliffe D. Mallamo JP. Carabateas PM. Pevear DC. J. Med. Chem.  1992,  35:  4628 
• 5b Dannhardt G. Lambrecht D. Laufer S. Mutschler E. Schweiber J. Arch. Pharm. (Weinheim, Ger.)  1995,  328:  437 
• 6 Eicher T. Hauptmann S. The Chemistry of Heterocycles   2nd Ed.:  Wiley-VCH; Weinheim: 2003. 
• 7a Ruano JLG. Martin MR. Tetrahedron  2005,  61:  4363 
• 7b Ziegler CB. Tetrahedron Lett.  1993,  34:  75 
• 7c Kim HJ. Lee JH. Olmstead MM. Kurth MJ.
  J. Org. Chem.  1992,  57:  6513 
• 7d Moore JE. Davies MW. Goodenough KM. Wybrow RAJ. York M. Johnson CN. Harrity JPA. Tetrahedron  2005,  61:  6707 
• 7e Toker JD. Tremblay MR. Jari IK. Anita DW. Zhou B. Paul WJ. Janda KD. J. Org. Chem.  2005,  70:  7810 
• 7f Ruano JLG. Bercial F. Fraile A. Martin MR. Synlett  2002,  73 
• 8 Beam CF. Dyer MCD. Schwarz RA. Hauser CR. J. Org. Chem.  1970,  35:  1806 
• 9 Sandifer RM. Shaffer LM. Hollinger WM. Reames DC. Beam CF. J. Heterocycl. Chem.  1976,  13:  607 
• 10 Barber GN. Olofson RA. J. Org. Chem.  1978,  43:  3015 
• 11 Nitz TJ. Volkots DL. Aldous DJ. Oglesgy RC. J. Org. Chem.  1994,  59:  5828 
• 12 Strekowski L. Lin SY. J. Heterocycl. Chem.  1997,  34:  1625 
• 13 Yamamoto Y. Morita Y. Kikuchi R. Yokoo E. Ohtsuka K. Katoh M. Heterocycles  1989,  29:  1443 
• 14 Dang TT. Albrecht U. Langer P. Synthesis  2006,  2515 
• 15 Griffiths JS. Beam CF. Hauser CR. J. Chem. Soc. C  1971,  974 
• 16 Jarrar AA. Hussein AQ. Madi AS. J. Heterocycl. Chem.  1990,  27:  257 
• 17a Albrecht U. Gerwien K. Langer P. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  1017 
• 17b Dang TT. Albrecht U. Gerwien K. Siebert M. Langer P. J. Org. Chem.  2006,  71:  2293 
• 18a van Herk T. Brussee J. van den Nieuwendijk AMCH. van der Klein PAM. Ijzerman AP. Stannek C. Burmeister A. Lorenzen A. J. Med. Chem.  2003,  46:  3945 
• 18b Varano F. Catarzi D. Colotta V. Filacchioni G. Galli A. Costagli C. Carlà V. J. Med. Chem.  2002,  45:  1035 
• 18c Pinna GA. Pirisi MA. Mussino J.-M. Murineddu G. Loriga G. Pau A. Grella GE. Farmaco  2003,  58:  749 
• 19a O’Connor JP. Lysz T. Drugs Today  2008,  44:  693 
• 19b Taeuber U. Drugs Exp. Clin. Res.  1990,  16:  7 
• 19c Murray WV. Hadden SK. J. Org. Chem.  1992,  57:  6662 
• 19d Habeeb AG. Praveen PN. Knaus EE.
  J. Med. Chem.  2001,  44:  3039 
• 19e Liu H. Huang X. Shen JM. Luo X. Li M. Xiong B. Chen G. Shen J. Yang Y. Jiang H. Chen K. J. Med. Chem.  2002,  45:  4816 
• 19f Singh SK. Vobbalareddy S. Shivaramakrishna S. Krishnamraju A. Rajjak SA. Casturi SR. Akhila R. Rao YK. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2004,  14:  1683 
• 19g Weber A. Casini A. Heine A. Kuhn D. Sapuran CT. Scozzafava A. Klebe G. J. Med. Chem.  2004,  47:  550 
• 19h Kelsey J. Harris O. Cassin J. Behav. Brain Res.  2009,  203:  304 
• 20 Nicolaou KC. Pratt BA. Arseniyadis S. Wartmann M. O’Brate A. Giannakakou P. ChemMedChem  2006,  1:  41 
• 21a Lamberth C. Heterocycles  2007,  71:  1467 
• 21b Zheng W. Yates SR. Papiernik SK. J. Agric. Food Chem.  2008,  56:  7367 
• 22 Fustero S. Roman R. Sanz-Cervera JF. Simon-Fuentes A. Bueno J. Villanova S. J. Org. Chem.  2008,  73:  8545 
• 23a Humphries PA. Finefield JM. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  2443 
• 23b Ranatunge RR. Augustyniak M. Bandarage UK. Earl RA. Ellis JL. Garvey DS. Janero DR. Letts LG. Martino AM. Murty MG. Richardson SK. Schroeder JD. Shumway MJ. Tam SW. Trocha AM. Young DV. J. Med. Chem.  2004,  47:  2180 
• 23c Hernandez S. Moreno I. Martin RS. Gomez G. Herrero MT. Dominguez E. J. Org. Chem.  2010,  75:  434 
• 24 Yoon J.-Y. Lee S.-g. Shin H. Curr. Org. Chem.  2011,  15:  657 
• 25 Matsumura N. Kunugihara A. Yoneda S. Tetrahedron Lett.  1983,  24:  3239 
• 26 Foote RS. Beam CF. Hauser CR. J. Heterocycl. Chem.  1970,  7:  589 
• 27 Beam CF. Reames DC. Harris CE. Dasher LW. Hollinger WM. Yhealy NL. Sandifer RM. J. Org. Chem.  1975,  40:  514 
• 28a Dang TT. Dang TT. Langer P. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  3591 
• 28b Dang TT. Dang TT. Fischer C. Goerls H. Langer P. Tetrahedron  2008,  64:  2207 
• 28c Dang TT. Dissertation   Rostock University; Germany: 2009. 
• 29 Mazat CL. Beam CF. Hines MA. Synth. Commun.  1990,  20:  253 
• 30 Matsumura N. Kunugihara A. Yoneda S. Tetrahedron Lett.  1984,  25:  4529