Combining the diaza-Diels-Alder reaction and palladium-catalyzed aminations to prepare amino-substituted porphyrins

A strategy to tackle the synthesis of azoporphyrins with unsubstituted terminal meso positions was investigated. It comprised the combination of diaza-Diels–Alder (DADA) reaction of 1,3-dienes with dialkyl azodicarboxylates, decarboxylative hydrolysis of the bis(carbamates), palladium-catalyzed amination of bromoporphyrin precursors, and retro-DADA reactions to release the ultimate targets. The somewhat confused historical results on the DADA reactions of 1,3-cyclohexadiene were clarified, but the hydrolyses yielded extremely air-sensitive amines which decomposed completely in minutes via autooxidation and retro-DADA reaction. With anthracene or 2,3-dimethyl-1,3-butadiene as the diene, the synthesis of azoporphyrin was not achieved but three amino-substituted porphyrins were obtained in moderate yields under mild conditions. The X-ray crystal structures of several of the intermediates and the final aminoanthracene-porphyrin nickel(II) complex were determined.

Studies on the Diels-Alder reaction of maleic anhydride and β-trans-ocimene

The structure of the by-product, obtained in the Diels-Alder condensation of maleic anhydride with β-trans-ocimene followed by distillation of the adduct formed, has been established as 2-isopropylidene-4-methyl-7-carboxy- ,3,3a,6,7,7a-hexahydroindanone (IVa) and the mechanism of its formation from the adduct (II) discussed. Some hitherto unreported reactions of the maleic anhydride adduct (II) and its derivatives are described. These throw light on the stereochemistry of the adduct and derived products.

Total synthesis of the fungal metabolite (+/-)-acremine G: acceleration of a biomimetic Diels-Alder reaction on silica gel

A total synthesis of the bioactive tetracyclic natural product acremine G has been achieved in which a regio- and stereoselective biomimetic Diels-Alder reaction between two readily assembled building blocks, accelerated on a solid support (silica gel), forms the key step. (c) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A biomimetic total synthesis of allomicrophyllone: protective Diels-Alder reaction as a stratagem

A biomimetic total synthesis of bioactive tetracyclic natural product allomicrophyllone has been achieved in which a protective Diels-Alder reaction employing a disposable sacrificial 1,3-diene directs the regioselectivity of the subsequent Dials-Alder reaction. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Reactivity of some tetra substituted furans and thiophenes towards BF3-Et(2)O catalysed Diels-Alder reaction

Some tetra substituted furans and thiophenes were reacted with methyl acrylate under BF3-etherate catalysed Diels-Alder conditions. While the derivatives of furan underwent Diels-Alder reaction in a facile manner, an observation of 2,5-dimethyl-3,4-dianisylthiophene undergoing Diels-Alder reaction with methyl acrylate is remarkable. (C) 1997, Elsevier Science Ltd.

Unprecedented formation of a 14-membered dihydropyran macrocycle via sequential olefin cross metathesis-intramolecular hetero Diels-Alder reaction

Formation of a 2,3-dihydro-4H-pyran containing 14-membered macrocycle by sequential olefin cross metathesis and a highly regiospecific hetero Diels-Alder reaction was observed in the reaction of a hydroxydienone derived from tartaric acid with Grubbs' second generation catalyst. It was found that the free alcohol in the hydroxyenone led to the macrocycle formation, while protection of the hydroxy group formed the ring closing metathesis product. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Advances in organic catalysis: the design of a novel asymmetric, organocatalytic intramolecular Diels Alder reaction

No abstract.

Glass wafers bonding via Diels-Alder reaction at mild temperature

In this paper, we introduced a novel bonding method of glass wafers by Diels-Alder reaction at mild temperature. After standard hydroxylization and aminosilylation, two wafers were modified by 2-furaldehyde and maleic anhydride, respectively. Then they were brought into close contact and tightly held with a clamping fixture. A strong bonding could be achieved by annealing for 5 h at 200 degrees C. Bonding strength is as high as 1.78 MPa and sufficient for most application of microfluidic chips.

DIELS-ALDER REACTION CATALYZED BY RARE-EARTH CHLORIDES

Rare earth chlorides were used to catalyze the synthesis of 2-butoxy-3, 4-dihydro-2H-pyran using equimolar acrolein and vinyl butyl either. The cycloadduct is unstable which undergoes catalytic ring opening oligomerization. The way to stabilize the cyclo adduct has been studied, thus high yields of 90-95% were obtained.

Ionic Liquid Effect on the Reversal of Configuration for the Magnesium(II) and Copper(II) Bis(oxazoline)-Catalysed Enantioselective Diels-Alder Reaction

Ionic liquids have been used to support a range of magnesium-and copper-based bis(oxazoline) complexes for the enantioselective Diels-Alder reaction between N-acryloyloxazolidinone and cyclopentadiene. Compared with reaction performed in dichloromethane or diethyl ether, an enhancement in ee is observed with a large increase in reaction rate. In addition, for non-sterically hindered bis(oxazoline) ligands, that is, phenyl functionalised ligands, a reversal in configuration is found in the ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethanesulfonyl)imide], compared with molecular solvents. Supported ionic liquid phase catalysts have also been developed using surface-modified silica which show good reactivity and enantioselectivity for the case of the magnesium-based bis(oxazoline) complexes. Poor ees and conversion were observed for the analogous copper-based systems. Some drop in ee was found on supporting the catalyst due a drop in the rate of reaction and, therefore, an increase in the contribution from the uncatalysed a chiral reaction.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

(A) Photoregulation of DNA Functions by Cyclic Azobenzene-tethered Oligonucleotides (B) Site-specific Fluorescent Labeling of DNA using Inverse Electron Demand Diels-Alder Reaction between trans-Cyclooctene Derivatives and BODIPY-Tetrazine Adducts

(A) Most azobenzene-based photoswitches require UV light for photoisomerization, which limit their applications in biological systems due to possible photodamage. Cyclic azobenzene derivatives, on the other hand, can undergo cis-trans isomerization when exposed to visible light. A shortened synthetic scheme was developed for the preparation of a building block containing cyclic azobenzene and D-threoninol (cAB-Thr). trans-Cyclic azobenzene was found to thermally isomerize back to the cis-form in a temperature-dependent manner. cAB-Thr was transformed into the corresponding phosphoramidite and subsequently incorporated into oligonucleotides by solid phase synthesis. Melting temperature measurement suggested that incorporation of cis-cAB into oligonucleotides destabilizes DNA duplexes, these findings corroborate with circular dichroism measurement. Finally, Fluorescent Energy Resonance Transfer experiments indicated that trans-cAB can be accommodated in DNA duplexes. (B) Inverse Electron Demand Diels-Alder reactions (IEDDA) between trans-olefins and tetrazines provide a powerful alternative to existing ligation chemistries due to its fast reaction rate, bioorthogonality and mutual orthogonality with other click reactions. In this project, an attempt was pursued to synthesize trans-cyclooctene building blocks for oligonucleotide labeling by reacting with BODIPY-tetrazine. Rel-(1R-4E-pR)-cyclooct-4-enol and rel-(1R,8S,9S,4E)-Bicyclo[6.1.0]non-4-ene-9-ylmethanol were synthesized and then transformed into the corresponding propargyl ether. Subsequent Sonogashira reactions between these propargylated compounds with DMT-protected 5-iododeoxyuridine failed to give the desired products. Finally a methodology was pursued for the synthesis of BODIPY-tetrazine conjugates that will be used in future IEDDA reactions with trans-cyclooctene modified oligonucleotides.

Rapid synthesis of carbohydrate derivatives, including mimetics of c-linked disaccharides and c-Linked aza disaccharides, using the Hetero-Diels−Alder Reaction

In this work we demonstrate the value of performing a Hetero Diels-Alder reaction (HDAR) between Danishefsky’s diene and a range of aldehydes or imines, under microwave irradiation. By using a range of aldehydes and imines, including those derived from carbohydrates, access to functionalised 2,3-dihydro-4H-pyran-4-ones or 2,3-dihydro-4-pyridinones in good to excellent synthetic yields is possible. A particular strength of the methodology is its ability to access mimetics of C-linked disaccharides and C-linked aza disaccharides, targets of current therapeutic interest, in a rapid, convenient and diastereoselective manner. The effect of high pressure on the HDARs involving carbohydrate derived aldehydes and imines is also explored, with enhancement in yields occurring for the aldehyde substrates. Finally, HDARs using carbohydrate derived ketones, enones and enals are described under a range of conditions. Optimum results were obtained under high pressure conditions, with highly functionalized carbohydrate derivatives being afforded, in good yields, in this way.

Towards the total synthesis of colletofragarones: constructing the macrocyclic lactone by high pressure-mediated intramolecular Diels-Alder reaction

We report herein an intramolecular Diels-Alder approach towards the construction of the macrocyclic lactone ring and the perhydrobenzofuran system of the colletofragarones, novel metabolites produced by fungi of the genus Colletotrichum that are responsible for inhibition of germination of the conidia in these species. Crown Copyright (C) 2009 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Convenient route to enantiopure aryl cyclopentanes via Diels-Alder reaction of asymmetric dienes. Total synthesis of (+)-herbertene and (+)-cuparene

A general route for the synthesis of highly substituted aryl cyclopentanes has been developed involving Diels-Alder reaction of asymmetric dienes prepared from (+)-camphoric acid followed by aromatization of the resulting cyclohexene derivatives. Employing this protocol enantiospecific synthesis of (+)-herbertene and (+)-cuparene has been accomplished. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.