C，N -环N -酰基甲亚胺亚胺与异腈的[5 1]环加成反应

Takahiro Soeta,* Kaname Tamura, and Yutaka Ukaji

摘要：异氰化物与C，N-环N-酰基偶氮甲碱亚胺之间的无催化剂[5 1]环加成反应，作为产生新型杂环的“异氰酸酯”已经被开发了。这些反应快速且干净地进行，得到相应的亚氨基-1,3,4-恶二嗪-6-酮衍生物，产率高至极好。多种C，N-环N-酰基偶氮甲碱亚胺和异氰酸酯适用于该反应。

异氰酸酯对于构建具有增加的分子多样性的多功能分子是强有力的，用于药物发现和天然产物合成。^[1]历史上，Lieke在1859年通过氰化银的烷基化作为烯丙基异氰化物合成了异氰化物。^[2]这些化合物几十年来一直保吸引着实验室对他们的好奇心，因为它们强烈的排斥气味阻止了大多数化学家与它们合作。1921年，Passerini用异氰酸酯取得突破，用醛和羧酸合成alpha;-羟基酰胺。^[3] 40年后，Ugi开发了使用醛，胺，羧酸和异氰化物的多组分反应，得到alpha;-氨基酰胺。^[4]Passerini和Ugi反应是有机和药物化学中最重要的多组分反应。^[5]此外，异氰酸酯用作有机金属化学中的双电子给体配体，^[6]以及低聚和聚合。^[7]此外，异氰酸酯的最重要的应用是多功能杂环的合成，^[8]如Barton-Zard和Leusen吡咯合成法，^[9a，9b]以及Fukuyama和Saegusa-Itoh吲哚合成。^[9c，9d]朱等人报道，alpha;-异氰基乙酰胺与醛或亚胺的反应产生相应的恶唑，包括不对称形式。^[10]最近，Chatani及其同事报道了三氯化镓催化的alpha;，beta;-不饱和羰基化合物与异氰化物的[4 1]环加成反应，得到相应的五元杂环，从良好到高产量。^[11]据我们所知，没有异氰酸酯的[5 1]环加成反应的例子来提供六元杂环。在本文中，我们描述了基于异氰化物的亲核加成的新型六元杂环结构的第一个实例。

Passerini和Ugi反应通常需要羧酸，其活化醛或亚胺并捕获腈鎓离子以形成酰氧基化中间体。随后的酰基转移产生相应的alpha;-酰氧基酰胺或alpha; -氨基酰胺。在我们先前的研究中，硅烷醇或硼酸在Passerini型反应中作为羧酸（eq1）。^[12]

在这些反应中，由醛和异氰化物形成的腈中间体被硅或硼原子上的羟基进行分子间捕获，得到相应的产物。我们试图将这一概念扩展到Ugi型反应中的腈基中间体的分子内捕获。因此，如果一个分子含有两个亲电（C = N）和一个潜在的亲核基团（Nu-），则腈中间体的分子内捕集可以容易地相对于分子间实现版本。（eq2）^[13]基于这个假设，我们选择N-酰基偶氮甲碱亚胺作为“异氰酸酯”，^[14]它是扩展的共轭1,3-偶极子并且可以起“1,5-偶极” ^[15]的作用以提供相应的杂环（eq3）。

首先，我们检查了N-酰基偶氮甲碱亚胺是否可以作为1,5-偶极当量，它可以捕获异氰化物作为C1源，得到相应的亚胺-1,3,4-恶二嗪-6-酮衍生物（表1）。

表1：

我们的初步研究开始使用众所周知的C，N-环状N-酰基偶氮甲碱亚胺1a^[16,17]作为1,5-偶极化合物，如表1所示。令我们高兴的是，两个当量的叔丁基异氰化物（2a）在室温下与N-酰基偶氮甲碱亚胺1a在二氯甲烷中干净地反应，得到相应的亚氨基恶二嗪酮衍生物3aa，收率95％（条目1）。令人惊讶的是，我们发现反应进行得很快，1a在室温下10分钟内消耗。在该反应中，一些路易斯酸的活化似乎没有很重要，即，在Mg（OTf）2或Zn（OTf）2存在下，甲亚胺亚胺1a和异氰化物2a的反应得到85％的产物。或者分别为62％（条目2和3）。当反应在-20℃下进行时，在180分钟内完成，得到3aa，产率为83％（条目4）。该反应在极性，环状醚和质子溶剂中顺利进行，以高产率得到3aa（条目1,5-9）。当甲苯用作溶剂时，反应性略低，这可能是由于基材1a的溶解性（条目10）。我们已经发现1.2当量的异氰化物足以以高产率提供产物（条目11），尽管更少的异氰化物当量（1.0当量）也适用于该反应（条目12）。

表2：