The development of metal catalyzed, one-step approaches to alpha-amino acids, pyrroles and alpha-substituted amides

• Main Author: Lu, Yingdong
• Other Authors: Bruce A Arndtsen (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2009
• Subjects: Chemistry - Organic
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=66774

THE DEVELOPMENT OF METAL CATALYZED, ONE-STEP APPROACHES TO α-AMINO ACIDS, PYRROLES AND α-SUBSTITUTED AMIDES The purpose of this research was to develop new, one pot methods to assemble nitrogen-contained biologically relevant products, such as pyrroles, amido acid derivatives, and α-substituted amines/amides. These products are all generated from readily available building blocks, such as imines, acid chlorides, alkynes, and/or carbon monoxide, and often via metal catalysis. Chapter 2 of this thesis describes how α-phenoxyamides can be used in palladium catalyzed carbonylations to form α-amino acid derivatives, instead of the previously reported synthesis with imines/acid chlorides. Notably, these substrates are analogous of the in situ formed N-acyl iminium salts, but more stable, and in the presence of a palladium(0) complex (Pd2dba3) and Lewis acids can undergo carbon-oxygen bond activation to form palladacycles. Coupling this oxidative addition with carbonylation provides a mild, one step, catalytic route to prepare α-amino acid derivatives in high yield. In chapter 3, we show that α-(3-pyridyloxy)amides can directly undergo oxidative react with palladium catalysts, and be employed in the palladium catalyzed carbonylation to form α-amino acid derivatives. Notably, this reaction requires neither acidic nor basic co-catalysts, and is tolerant to various sensitive substituents. Moreover, this carbonylation reaction can be coupled with alkyne trapping and form pyrroles in one step from α-(3-pyridyloxy)amides and alkynes. Chapter 4 describes an alternative route to readily form pyrroles, via the phosphine mediated coupling of α, β-unsaturated imines and acid chlorides. This provides a novel approach to regioselectively assemble of polysubstituted pyrroles from simple starting materials. The application of this method for the synthesis of lukianol A is also described. In chapter 5, our studies f === Le Développement d'Approches en Un Pot, Catalysées par un Métal de Transition pour la Synthèse d'-Acides Aminés, Pyrroles et d'Amides -SubstituésL'objectif de cette recherche était de dévolopper une nouvelle méthode en un pot pour former des produits biologiquement importants contenant un azote, tels que les pyrroles, les dérivés d'acides aminés et les amines/amides α-substitués. Ces produits sont tous générés à partir de produits de départ facilement disponible, tels que les imines, les chlorures d'acides, les alcynes et/ou le monoxide de carbone, et souvent via la catalyse par un métal de transition.Le chapitre 2 de cette thèse décrit comment les α-phenoxyamides peuvent être utilisés dans les carbonylations catalysées par le palladium pour former des dérivés d'α-acides aminés, au lieu de la synthèse, précédemment reportée, avec des imines et des chlorures d'acides. Ces substrats sont similaires aux sels d'iminiums N-acylés formés in situ mais ils ont l'avantage d'être plus stable, et en présence d'un complexe de palladium(0) (Pd2dba3) et d'un acide de Lewis, ils peuvent subir une activation de liaison carbone-oxygène pour former des palladacyles. Le couplage de cette addition oxydante avec la carbonylation fournit un voie douce et en une étape pour préparer des dérivés d'α-acides aminés avec de hauts rendements.Dans le chapitre 3, nous montrons que, sans l'assistance d'acides de Lewis, les α-(3-pyridyloxy)amides peuvent directement subir une addition oxydante avec un catalyseur de palladium et peuvent être employés dans la carbonylation catalysée par le palladium pour former des dérivés d'α-acides aminés. Cette réaction exige aucuns co-catalyseurs acides ou basiques, et elle tolère de nombreux substituents sensibles. De plus, cette réaction de carbonylation peut se coupler à la cycloaddition avec un alcyne pour former des pyrroles en une é