Halodiazoacetater: en studie av stabilitet og reaktivitet

Abstract

Halodiazoacetater har nylig blitt anvendt i tre rhodium(II)-katalyserte reaksjonsveier, og har vist seg som en interessant gruppe diazoforbindelser fra et syntetisk perspektiv. Halodiazoacetatenes termiske stabilitet er lav og i denne oppgaven har deres termiske egenskaper blitt undersøkt med en metode basert på 13C-NMR, utviklet for å følge den termiske dekomponeringsreaksjonen til forbindelsene. Betydelige forskjeller i den termiske stabiliteten til klor-, brom- og joddiazoacetat har blitt avdekket ved å beregne deres halveringstider i løsning. For å belyse hvilke faktorer som påvirker stabiliteten til forbindelsene, har reaksjonsbetingelsene for den termiske dekomponeringsreaksjonen for etylbromdiazoacetat blitt undersøkt ved å variere betingelser som startkonsentrasjon, temperatur, løsningsmiddel og tilsetning av additiver. Flere av de undersøkte betingelsene viste seg å påvirke dekomponeringshastigheten i betydelig grad, og dette inkluderer temperatur, løsningsmiddel og tilsetning av additiver. Reaktiviteten til halodiazoacetatene overfor en serie egnede substrater ble videre studert under termiske og katalytiske betingelser. Syklopropanering av styrenderivater ble undersøkt for etylklordiazoacetat og etylbromdiazoacetat under termiske betingelser, men ga lavere utbytter og diastereomere overskudd i de dannede syklopropanene sammenliknet med korresponderende rhodium(II)-katalyserte reaksjoner. Videre ble en rekke substrater med ulike funksjonelle grupper undersøkt i reaksjoner med etylbromdiazoacetat. Hovedresultatet fra dette arbeidet var oppdagelsen av reaksjonen mellom etylbromdiazoacetat og indol, der en ringekspansjon inntraff og ga et etylkinolin-3-karboksylat som produkt. Reaksjonen ble studert for en rekke indolderivater og en serie 2,4-usubstituerte kinolin-3-karboksylater ble isolert i gode utbytter.

The recent application of ethyl halodiazoacetates in three rhodium(II)-catalyzed reaction pathways has established them as a synthetically interesting class of diazo compounds. The thermal stability of the halodiazoacetates is low and this thesis aims to study their thermal properties with a method based on 13C-NMR, developed to follow their rate of thermal decomposition. The study revealed significant differences in thermal stability of ethyl chloro-, bromo- and iododiazoacetate, by calculation of their halflives in solution. An investigation of the conditions under which the thermal decomposition takes place has been undertaken, in order to shed light on factors that influence the stability of the compounds, by varying reaction parameters such as initial concentration, temperature, solvent and the presence of additives. Several parameters were found to significantly influence the rate of decomposition of the compounds, including temperature, solvent and the presence of additives. In continuation, the reactivity of the halodiazoacetates towards a series of selected substrates was studied under thermal and catalytic conditions. In the cyclopropanation of styrene derivatives with ethyl chloro- and bromodiazoacetate, the reactions afforded lower yields and diastereomeric ratios of the produced cyclopropanes compared to those of the corresponding rhodium(II)-catalyzed reactions. A series of substrates with different functional groups were then investigated in their reactions with ethyl bromodiazoacetate. The most significant outcome of this study was that, in the reaction of ethyl bromodiazoacetate and indole, a ring expansion of indole occurred to produce ethyl quinoline-3-carboxylate. This reaction was investigated for a series of indole derivatives, resulting in the isolation of 2,4-unsubstituted, ethyl quinoline-3-carboxylates, in good to excellent yields.