Synthesis 2010(17): 2957-2964  
DOI: 10.1055/s-0030-1258161
PAPER
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

Expeditious Synthesis of Functionalized Piperidines by Regioselective Ring Opening of Aziridines by Enals Catalyzed by an N-Heterocyclic Carbene

Santosh Singha, Vijai K. Raia,b, Pankaj Singha, 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 College of Science, Shri Mata Vaishno Devi University, Katra, Jammu & Kashmir 182 320, India
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Received 19 April 2010
Publication Date:
07 July 2010 (online)

Abstract

A novel, expeditious, and diastereoselective synthesis of 2,6-disubstituted piperidin-4-ones is reported. Regioselective ring opening catalyzed by an N-heterocyclic carbene (NHC) of terminal aziridines by enals affords β′-amino α,β-unsaturated ketones, which on intramolecular aza-Michael addition in the presence of potassium carbonate furnish 2,6-disubstituted piperidin-4-ones cis-selectively, in excellent yields (83-95%). The protocol involves carbonyl umpolung reactivity of enals, in which the carbonyl carbon nucleophilically attacks the electrophilic terminal aziridines. The absence of byproduct formation, operational simplicity, the use of ambient temperature, high yields, and regio- and diastereoselectivity are the salient features of this procedure.

    References

  • 1a Baliah V. Chem. Rev.  1983,  83:  379 
  • 1b Findlay JA. In The Alkaloids   Vol. 26:  Brossi A. Academic Press; London: 1985.  p.89 
  • 1c Pinder AR. Nat. Prod. Rep.  1986,  3:  171 
  • 1d Pinder AR. Nat. Prod. Rep.  1987,  4:  527 
  • 1e Pinder AR. Nat. Prod. Rep.  1989,  6:  67 
  • 1f Pinder AR. Nat. Prod. Rep.  1990,  7:  447 
  • 1g Pinder AR. Nat. Prod. Rep.  1992,  9:  491 
  • 1h Angle SR. Breitenbucher J. G. In Natural Products Chemistry: Stereoselective Synthesis   Part J:  Rahman AR. Elsevier; New York: 1995.  p.453 
  • 1i Watson PS. Jiang B. Scott B. Org. Lett.  2000,  2:  3679 
  • 1j Michael JP. Nat. Prod. Rep.  2008,  25:  139 ; and references cited therein
  • 2a Ganellin CR. Spickett RGW. J. Med. Chem.  1965,  8:  619 
  • 2b IsKarev NA. Shadurshkii KS. Farmakol. Toksikol.  1965,  28:  184 
  • 2c Walter S. Kinnard B. William J. Joseph BP. J. Pharm. Sci.  1965,  54:  1025 
  • 2d Georgiev V. Petkova B. Acta Physiol. Pharmacol. Bulg.  1974,  2:  76 
  • 2e Vankov S. Nachnoizsled J. Khim. Farm. Inst.  1974,  9:  231 
  • 2f Ileana B. Dobre V. Duaz NJ. J. Prakt. Chem.  1985,  327:  667 
  • 2g Mobia IG. Soldatendkov AT. Fedorov VO. Ageev EA. Sergeeva ND. Lin S. Stashenko EE. Prostakov NS. Andreeva EI. Khim. Farm. Zh.  1989,  23:  421 
  • 3 Perumal RV. Adiraj M. Shanmugapandiyan P. Indian Drugs  2001,  38:  156 
  • 4a Srinivasan M. Perumal S. Selvaraj S. Chem. Pharm. Bull.  2006,  54:  795 
  • 4b Rameshkumar N. Veena A. Ilavarasan R. Adiraj M. Shanmugapandiyan P. Sridhar SK. Biol. Pharm. Bull.  2003,  26:  188 
  • 5a Numata A. Ibuka T. In The Alkaloids   Vol. 31:  Brossi A. Academic Press; New York: 1987.  p.193 
  • 5b Edwards MW. Daly JW. Myers CW. J. Nat. Prod.  1988,  51:  1188 
  • 5c Grishina GV. Gaidorova EL. Zefirov NS. Chem. Heterocycl. Compd.  1994,  30:  1401 
  • 5d Wang C.-L. Wuorola MA. Org. Prep. Proced. Int.  1992,  24:  585 
  • 6a Kuethe JT. Comins DL. Org. Lett.  1999,  1:  1031 
  • 6b Souers AJ. Ellman JA. J. Org. Chem.  2000,  65:  1222 
  • 6c Amat M. Perez M. Llor N. Bosch J. Lago E. Molins E. Org. Lett.  2001,  3:  611 
  • 6d Harris JM. Padwa A. Org. Lett.  2002,  4:  2029 
  • 6e Hu XE. Kim NK. Ledoussal B. Org. Lett.  2002,  4:  4499 
  • 6f Shu C. Liebeskind LS. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  2878 
  • 6g Legault C. Charette AB. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  6360 
  • 6h Bahia PS. Snaith JS. J. Org. Chem.  2004,  69:  3226 
  • 6i Kim C. Bae HJ. Lee JH. Jeong W. Kim H. Sampath V. Rhee YH. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  14660 
  • 6j Cui L. Peng Y. Zhang L. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  8394 
  • 7a Misra M. Luthra R. Singh KL. Sushil K. Comprehensive Natural Products Chemistry   Vol. 4:  Barton DHR. Nakanishi K. Meth-Cohn O. Pergamon; Oxford: 1999.  p.25 
  • 7b Enantioselective Synthesis of β-Amino Acids   Juaristi E. Wiley-VCH; Weinheim: 1997. 
  • 7c Liu M. Sibi MP. Tetrahedron  2002,  58:  7991 
  • 7d Cardillo G. Tomasini C. Chem. Soc. Rev.  1996,  25:  117 
  • 8a Kleinmann EF. Comprehensive Organic Synthesis   Vol. 2:  Trost BM. Pergamon; New York: 1991.  p.893 
  • 8b The Organic Chemistry of β-Lactams   Georg GI. VCH; Weinheim: 1993. 
  • 9a Abele S. Seebach D. Eur. J. Org. Chem.  2000,  1 
  • 9b Sewald N. Amino Acids  1996,  11:  397 
  • 10a Seebach D. Angew. Chem. Int. Ed.  1979,  18:  239 
  • 10b Enders D. Balensiefer T. Acc. Chem. Res.  2004,  37:  534 
  • 11a Maki BE. Chan A. Scheidt KA. Synthesis  2008,  1306 
  • 11b Enders D. Niemeier O. Henseler A. Chem. Rev.  2007,  107:  5606 
  • 11c Marion N. Díez-González S. Nolan IP. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  2988 
  • 11d Zeitler K. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  7506 
  • 11e Johnson JS. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  1326 
  • 12 Sohn SS. Rosen EL. Bode JW. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  14370 
  • 13 Burstein C. Glorius F. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  6205 
  • 14a Chan A. Scheidt KA. Org. Lett.  2005,  7:  905 
  • 14b He M. Bode JW. Org. Lett.  2005,  7:  3131 
  • 14c He M. Struble JR. Bode JW. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  8418 
  • 14d Nair V. Vellalath S. Poonoth M. Suresh E.
    J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  8736 
  • 14e Burstein C. Tschan S. Xie X. Glorius F. Synthesis  2006,  2418 
  • 14f Chiang P.-C. Kaeobamrung J. Bode JW. J. Am. Chem. Soc.  2007,  129:  3520 
  • 14g Chan A. Scheidt KA.
    J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  2740 
  • 15 Stetter H. Hilboll G. Kuhlmann H. Chem. Ber.  1979,  112:  84 
  • 16a Yadav LDS. Singh S. Rai VK. Synlett  2010,  240 
  • 16b Yadav LDS. Rai VK. Singh S. Singh P. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  1657 
  • 16c Yadav LDS. Rai VK. Singh S. Synlett  2009,  1423 
  • 16d Yadav LDS. Singh S. Rai VK. Green Chem.  2009,  11:  878 
  • 16e Yadav LDS. Yadav S. Rai A. Rai VK. Awasthi C. Tetrahedron  2008,  64:  1420 
  • 16f Yadav LDS. Rai VK. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  5553 
  • 16g Yadav LDS. Rai VK. Synlett  2007,  1227 
  • 16h Yadav LDS. Rai VK. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  395 
  • 17a Liu Y.-K. Li R. Yue L. Li B.-J. Chen Y.-C. Wu Y. Ding L.-S. Org. Lett.  2006,  8:  1521 
  • 17b Sun X. Ye S. Wu J. Eur. J. Org. Chem.  2006,  4787 
  • 17c Wu J. Sun X. Ye S. Sun W. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  4813 
  • 18a Chandrasekhar S. Babu GSK. Reddy ChR. Tetrahedron: Asymmetry  2009,  20:  2216 
  • 18b Chen L.-J. Hou D.-R. Tetrahedron: Asymmetry  2008,  19:  715 
  • 18c Davis FA. Xu H. Zhang J. J. Org. Chem.  2007,  72:  2046 
  • 18d Fustero S. Jimenez D. Moscardo J. Catalan S. Pozo CD. Org. Lett.  2007,  9:  5283