Fluoroalcohol-mediated reductive iodonio-Claisen rearrangement: Synthesis of complex ortho-substituted-allyl iodoarenesŽ 

Abstract

Reductive iodonio-Claisen rearrangement (RICR) involving λ³-iodanes and allyl or substituted-allyl silanes in fluoroalcohols, such as 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (HFIP) and 2,2,2-trifluoroethanol (TFE), was studied for the synthesis of complex ortho-allyl or substituted-allyl iodoarenes. In comparison to the previously reported condition involving boron trifluoride diethyl etherate, the RICR mediated by fluoroalcohols was found to proceed more effectively. The resulting complex ortho-allyl iodoarenes are useful synthetic intermediates and can be readily converted to various heterocyclic compounds.

Key words： hypervalent iodine; allylation; fluoroalcohol; Claisen rearrangement; heterocycles

Acknowledgements

The start-up funding from The University of Toledo is gratefully acknowledged.

References

1 Stang P J, Zhdankin V V. Organic polyvalent iodine compounds. Chemical Reviews, 1996, 96(3): 1123–1178

2 Zhdankin V V, Stang P J. Recent developments in the chemistry of polyvalent iodine compounds. Chemical Reviews, 2002, 102(7): 2523–2584

3 Zhdankin V V, Stang P J. Chemistry of polyvalent iodine. Chemical Reviews, 2008, 108(12): 5299–5358

4 Ochiai M. Hypervalent halogans and their reactions in organic synthesis. Yakugaku Zasshi. Journal of the Pharmaceutical Society of Japan, 2009, 129(3): 321–334

5 Zhdankin V V. Hypervalent iodine (III) reagents in organic synthesis. ARKIVOC, 2009, 1(1): 1–62

6 Merritt E A, Olofsson B. α-Functionalization of carbonyl compounds using hypervalent iodine reagents. Synthesis (Stuttgart), 2011, 4: 517–538

7 Silva L F Jr, Olofsson B. Hypervalent iodine reagents in the total synthesis of natural products. Natural Product Reports, 2011, 28(10): 1722–1754

8 Duschek A, Kirsch S F. 2‐Iodoxybenzoic acid—a simple oxidant with a dazzling array of potential applications. Angewandte Chemie International Edition, 2011, 50(7): 1524–1552

9 Duschek A, Kirsch S. For an overview of IBX-mediated oxidations. Angewandte Chemie, 2011, 123: 1562–1590

10 Ochiai M, Ito T, Takaoka Y, Masaki Y. Generation of allenyliodinanes and their reductive iodonio-Claisen rearrangement. Journal of the American Chemical Society, 1991, 113(4): 1319–1323

11 Ochiai M, Ito T, Masaki Y. Ipso selectivity in the reductive iodonio-Claisen rearrangement of allenyl(p-methoxyaryl)iodinanes. Journal of the Chemical Society. Chemical Communications, 1992, (1): 15–16

12 Ochiai M, Ito T. Solvent effects on ipso versus ortho selectivity in the reductive iodonio-Claisen rearrangement of allenyl (p-methoxyphenyl) iodane. Journal of Organic Chemistry, 1995, 60(7): 2274–2275

13 Ochiai M, Kida M, Okuyama T. On the mechanism of nucleophilic substitution of allenyl (aryl) iodine (III): Formation of propargyl cation and competition with Sigmatropic rearrangement. Tetrahedron Letters, 1998, 39(34): 6207–6210

14 Gately D A, Luther T A, Norton J R, Miller M M, Anderson O P. Reaction of μ-oxobis [(trifluoromethanesulfonato)(phenyl) iodine (III)] with group 14 propargyl derivatives and a propargyl ether. Journal of Organic Chemistry, 1992, 57(24): 6496–6502

15 Lee K, Kim D Y, Oh D Y. Reaction of allyltrimethylsilane with an aromatic compound using hypervalent organoiodine compound: A new allylation of aromatic compounds. Tetrahedron Letters, 1988, 29(6): 667–668

16 Van De Water R W, Hoarau C, Pettus T R R. Oxidative dearomatization of resorcinol derivatives: Useful conditions leading to valuable cyclohexa-2,5-dienones. Tetrahedron Letters, 2003, 44(27): 5109–5113

17 Zhu J, Germain A R, Porco J A. Synthesis of azaphilones and related molecules by employing cycloisomerization of O-alkynylbenzaldehydes. Angewandte Chemie International, 2004, 43(10): 1239–1243

18 Jia Z, Galvez E, Sebastian R M, Pleixats R, Alvarez-Larena A, Martin E, Vallribera A, Shafir A. An alternative to the classical alpha-arylation: The transfer of an intact 2-iodoaryl from ArI(O₂CCF₃)₂. Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53(42): 11298–11301

19 Khatri H R, Zhu J. Synthesis of complex ortho-allyliodoarenes employing reductive iodonio-Claisen rearrangement. Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany), 2012, 18(39): 12232–12236

20 Nguyen H, Khatri H R, Zhu J. Reductive iodonio-Claisen rearrangement of iodothiophene diacetates with allylsilanes: Formal synthesis of Plavix®. Tetrahedron Letters, 2013, 54(40): 5464–5466

21 Bonnet-Delpon D, Bégué J P, Crousse B. Fluorinated alcohols: A new medium  for  selective and clean reaction.  Synlett,  2004,  (1): 18–29

22 Dohi T, Yamaoka N, Kita Y. Fluoroalcohols: Versatile solvents in hypervalent iodine chemistry and syntheses of diaryliodonium(III) salts. Tetrahedron, 2010, 66(31): 5775–5785

23 Kita Y, Yakura T, Tohma H, Kikuchi K, Tamura Y. A synthetic approach to discorhabdin alkaloids: Hypervalent iodine oxidation of p-substituted phenol derivatives to azacarbocyclic spirodienones. Tetrahedron Letters, 1989, 30(9): 1119–1120

24 Kita Y, Tohma H, Kikuchi K, Inagaki M, Yakura T. Hypervalent iodine oxidation of N-acyltyramines: Synthesis of quinol ethers, spirohexadienones, and hexahydroindol-6-ones. Journal of Organic Chemistry, 1991, 56(1): 435–438

25 Kita Y, Tohma H, Inagaki M, Hatanaka K, Kikuchi K, Yakura T. Hypervalent iodine oxidation of O-silylated phenol derivatives to azacarbocyclic spirodienones; Synthetic approach to the anticancer marine alkaloid, Discorhabdin C. Tetrahedron Letters, 1991, 32(18): 2035–2038

26 Kita Y, Tohma H, Inagaki M, Hatanaka K, Yakura T. Total synthesis of discorhabdin C: A general aza spiro dienone formation from O-silylated phenol derivatives using a hypervalent iodine reagent. Journal of the American Chemical Society, 1992, 114(6): 2175–2180

27 Kita Y, Arisawa M, Gyoten M, Nakajima M, Hamada R, Tohma H, Takada T. Oxidative intramolecular phenolic coupling reaction induced by a hypervalent iodine (III) reagent: Leading to galanthamine-type amaryllidaceae alkaloids. Journal of Organic Chemistry, 1998, 63(19): 6625–6633

28 Tohma H, Harayama Y, Hashizume M, Iwata M, Kiyono Y, Egi M, Kita Y. The first total synthesis of Discorhabdin A. Journal of the American Chemical Society, 2003, 125(37): 11235–11240

29 Kita Y, Tohma H, Hatanaka K, Takada T, Fujita S, Mitoh S, Sakurai H, Oka S. Hypervalent iodine-induced nucleophilic substitution of para-substituted phenol ethers. Generation of cation radicals as reactive intermediates. Journal of the American Chemical Society, 1994, 116(9): 3684–3691

30 Kita Y, Takada T, Mihara S, Whelan B A, Tohma H. Novel and direct nucleophilic sulfenylation and thiocyanation of phenol ethers using a hypervalent iodine (III) reagent. Journal of Organic Chemistry, 1995, 60(22): 7144–7148

31 Dohi T, Ito M, Morimoto K, Minamitsuji Y, Takenaga N, Kita Y. Versatile direct dehydrative approach for diaryliodonium (III) salts in fluoroalcohol media. Chemical Communications, 2007, 40(40): 4152–4154

32 Schadt F L, Bentley T W, Schleyer P R. The SN2-SN1 spectrum. 2. Quantitative treatments of nucleophilic solvent assistance. A Scale of solvent nucleophilicities. Journal of the American Chemical Society, 1976, 98(24): 7667–7675

33 Kuwabe S, Torraca K E, Buchwald S L. Palladium-catalyzed intramolecular C–O bond formation. Journal of the American Chemical Society, 2001, 123(49): 12202–12206

34 Shafir A, Buchwald S L. Highly selective room-temperature copper-catalyzed C−N coupling reactions. Journal of the American Chemical Society, 2006, 128(27): 8742–8743

35 Che C Y, Dormer P G. Synthesis of benzo [b] furans via CuI-catalyzed ring closure. Journal of Organic Chemistry, 2005, 70(17): 6964–6967