Nouvelle mCthode de synthhse de pyrroles sous micro-ondes

BOUALEM OUSSAID ET BERNARD GARRIGUES

Laboratoire AMPERES-EP-52, Utziversitt Pard Sabatiet; 118 Route de Narbontze, 31062 Torilouse Cedex, France

MOHAMMED SOUFIAOUI Utliversitt Mohatntned Y Faculte' des Scietzces, Rabat, Averrue lbn Batouta, Rcrbat, Maroc

R e p le 20 mars 1994

BOUALEM OUSSAID, BERNARD GARRIGUES et MOHAMMED SOUFIAOUI. Can. J. Chem. 72,2483 (1994). La dkshydrogknation de pyrrolidines effectute en presence de dioxyde de manganbse, sous irradiation micro-ondes, permet de

prCparer dans des conditions douces, des pyrroles substituCs.

BOUALEM OUSSAID, BERNARD GARRIGUES, and MOHAMMED SOUFIAOUI. Can. J. Chem. 72,2483 (1994). The dehydrogenation of pyrrolidines by manganese dioxide, under microwave irradiation, provides a mild method for the

preparation of substituted pyrroles.

Introduction Depuis leur dkcouverte, les dCrivCs pyrroliques ont pris une

grande extension. Ces molCcules prCsentent des propriCtCs phy- tosanitaires (1-3) ou pharmacologiques (4-7) importantes. Le noyau pyrrole se trouve incorporC a de nombreux produits naturels trks importants, tels que les pigments biliaires (8) ou les porphyrines (9).

De nombreuses mCthodes de synthkse de dCrivCs pyrroliques sont dCcrites dans la littCrature. On retiendra, parmi les plus connues, les mCthodes de Hantzsch (10, 1 I), de Knorr (12, 13), de Paal-Knorr (14, 15), ou celles faisant intervenir des ylures de nitriles (16), des acCtylCniques (17), des vinylazirines (18), des furanes (19). Les dCrivCs pyrroliques disubstituks, uniquement en positions 3 et 4, sont d'un accks difficile. On peut les prC- parer 2 partir du succinate d'Cthyle (20-22), du tosylmethyl isonitrile (23-25) ou enfin par retro Diels-Alder (26-28).

La synthkse de pyrrole partir de pyrrolidine n'a CtC CtudiCe que dans deux cas dans la littkrature. La photolyse de pyrro- lidines en prksence de benzophCnone, comme accepteur d'hydrogkne, conduit au pyrrole correspondant (29). Le 1,2,5- triphenylpyrrole a pu &tre obtenu par dCshydrogCnation de la pyrrolidine de depart, au reflux du p-cymkne, et en prCsence de chloranil (30). Nous proposons dans cette Ctude une nouvelle mCthode de synthkse de composCs pyrroliques, par oxydation avec du dioxyde de mangankse, sous irradiation micro-ondes.

Partie Experimentale Gtntralitts

Points du fusion, non corrigCs en capillaires (appareil Tottoli, Biichi). Spectres IR : en suspension dans le Nujol ou sous forme de film, entre lames CaF2, enregistrks sur un spectrombtre Perkin-Elmer 257. Spectres de RMN 'H : dCplacements chimiques en ppm par rap- port au TMS; constantes de couplage en Hz; appareil Bruker AC 250. Les analyses Cltn?entaires ont CtC effectuCes par le service de microanalyse de 1'Ecole Nationale SupCrieure de Chimie de Toulouse. En outre, les chromatographies analytiques sont effectuCes sur plaque de silice Riedel-de-Haen ref. 37333.

Au cours de ce travail, nous avons utilisC comme four domestique ii micro-ondes (multimode) le Brandt ME 210 B ii la puissance maxi- mum de 850 W, utilisation du plateau tournant et de petits Erlenmeyers de Pyrex de 25 mL.

ont CtC prCparCs par debenzylation (31) de la pyrrolidine obtenue d'aprbs la IittCrature (32,33); l e par reduction par LiAIH4 de lc ; lf par traitement j. la soude (26) de lc ; l g aprbs mCthylation (34) de lc ; llr aprbs debenzylation (31) puis mCthylation (34) de la pyrrolidine prC- parCe d'aprbs la reference 32; l i d'aprbs la 1ittCrature (33) et enfin lj par action du ditosylate sur le.

Conzposts 2a-2j MCthode gCnCrale : 0,01 mol de la- l j est solubilisCe dans 20 mL de

dichloromCthane. On rajoute ii cette solution 0,05 mol de dioxyde de manganbse et 3 g de silice. La suspension est tvaporCe ii sec, puis, irradiCe sous micro-ondes; le produit recherchC est obtenue aprbs trois lavages avec 100 mL de dichloromCthane aprbs avoir CtC soniquC chaque fois 5 min au bac ii ultrasons. Aprbs filtration, le solvant est CvaporC et le produit isolC aprbs sCparation sur une colonne de silice avec un rendement de 58-96% (tableau 1).

2a : Parambtres comparables au produit commercial (F = 62°C (35)).

2b : IR (entre lames) : 1703 (C=O) cm-l. RMN I H comparable aux donnCes de la 1ittCrature (36).

2c : F = 143°C (litt. (22) F 151-152°C). RMN 'H comparable aux donnCes de la 1ittCrature (22). IR (KBr) : 3160 cm-' (NH), 1740 (c=o) cm-'.

2d : F = 247°C (litt. (23) F243-245°C). RMN 'H (CDC13) : 7,34 (s, 2H, yr.); 3,69 (s, 6H, CH3). IR (KBr) : 3148 cm-' (NH), 1732 (C=O) P cm- .

2e : F = 50-52°C. RMN 'H (CDC13) : 6,51 (s, 2H, CH); 4,48 (s, 4H, CH2); 3 3 4 (s, 3H, CH3); 3,40 (s, 2H, OH). Analyses C7HllN02, MM = 141,08. Calc. : C 5939; H 7,79; N 9.92; tr. : C 60,19; H 7,9 1; N 10,17.

2f: F > 300 (litt. (25) F > 300). IR (KBr) : 3172 cm-I (NH); 1589 (C=O) cm-'. RMN I H (CDC13) : 12,13 (s, lH, NH); 7,60 (d, 2H, 3 ~ = 2,9, CH).

2g : F : 43°C. IR (KBr) : 1736 (C=O) cm-l. RMN 'H (CDC13) : 7,13 (s, 2H, CH); 4,25 (q, 4H, 3 ~ = 7,2, CH,); 3,63 (s, 3H, CH3N); 1,30 (t, 6H, 3 ~ = 7,2, CH3). Analyses CllHI5NO4, MM = 225,23. Calc. : C 58,65; H 6.71; N 6,21; tr. : C 58,49; H 6,51; N 6,40.

2k : F: 79°C. IR (KBr) : 1728 (C=O) cm-'. RMN 'H (CDC13) : 7,57-7,50(m,2H,Ar); 7,2%7,40(m,4H,Ar); 6,65 (d, 1 H , 4 ~ = 2 , 3 , CH-Ph); 3,78 (s, 3H, CH30); 3,65 (s, 3H, CH3N). Analyses C13H13N02, MM = 215,23. Calc. : C 72,53; H 6,08; N 6,50; tr. : C 72,6 1 ; H 6,24; N 6,66.

2i : F : 84OC. IR (KBr) : 1658 (C=O) cm-'. RMN 'H (CDC13) : 7,5%7,20 (m, 11H); 6,65 (d, lH, 4~ = 2,7, CH-Ph); 5 1 3 (s, 2H, CH?);

Composts 1 l a l j 2,27 (s, 3H, CH3). Analyses Cl9HI7NO, MM = 275,33. Calc. :-c Les pyrrolidines l a et l b sont des produits commerciaux; l c et I d 82,87; H 6,22; N 5,08; tr. : C 82,67; H 6,43; N 5,27.

2j : IR (entre lames) : 1640 (C=O) cm-l. RMN 'H (CDC13) : 6,54 1. Auteur ii qui adresser toute correspondance. (s, 2H, CH); 4,25 (s, 4H, CH,); 3,68-3,53 (m, 15H, CH3 et CH2). RMN

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CAN. I. CHEM. VOL. 72, 1994

TABLEAU I. Pyrroles prCparCs

DurCe d'irradiation Rdt (puissance 850 W)

ComposC R ' R' R" R' (%I en minutes

H H C0,Et C0,Me CH20H CO,H C0,Et C0,Me COMe

onor I CH-,

H H CO'Et C0,Me CH,OH CO,H C0,Et Ph Ph

'ono I CH-,

R3 R3 xR4 Mn021Si021 + 850 W13-7 min ' Rdt: 58-96%

M"' R2 I R2 ,

R' R1

I3c { ' H I : 157,O (s, C=N); 125,3 (s, C2, C5, pyr.); 120,7 (s, C3, C4, pyr.); 70,4 (s, CH2); 69,5 (s, CH2); 60,6 (s, CH2); 35,9 (s, CH3). Spec- trographie de masse (Ionisation chimique I NH3) : [MH'] = 250 (I00 %). Analyses CI3Hl9N3O2, MM = 249,30. Calc. : C 62,22; H 7,68; N 16,85; tr. : C 62,52; H 7,58; N 16,7 1.

Resultats Nous avons CtC amenCs B rCaliser la synthkse des composCs

pyrroliques 2a-2j a partir des pyrrolidines la- l j (SchCma 1, Tableau 1). Les produits de dCpart sont, soit des produits com- merciaux, soit des produits dCjh dCcrits dans la littirature, ou obtenus par dibenzylation (31) suivie dans certains cas d'une methylation (34).

Depuis environ 8 ans de nombreuses publications sont con- sacrCes a l'utilisation de fours micro-ondes en chimie, et les fours domestiques sont en passe de devenir un outil courant de laboratoire. On retiendra les cinq mises au point (37-41). L'util- isation des micro-ondes a CtC Ctendue Cgalement B la chimie hCterocyclique (42-44).

Nous avons pu accCder en quelques minutes (3-7), dans un four 2i micro-ondes commercial, aux dCrivCs pyrroliques atten- dus. Aprks imprkgnation de la pyrrolidine de dCpart sur un sup- port de silice, par dCshydrogCnation effectuCe en prCsence de cinq equivalents de dioxyde de mangankse, on obtient les com- posCs pyrroliques 2a-2j. La structure des composCs obtenus a CtC confirmCe par RMN, IR, analyse ClCmentaire ou spectrogra- phie de masse pour 2j.

Sauf dans le cas de 2b, les composCs obtenus ne prCsentent pas de substituants sur les carbones en a de l'azote. De telles molCcules sont susceptibles de se polymCriser par voie Clectro- ~ h i m i ~ u e . ~

Le macrocycle 2 j est le premier exemple de macrocycle pyr- rolique disubstituC en positions 3 et 4.

Les composCs ont pu &tre obtenus avec un excellent rende-

2. F. Soulet, P.L. Fabre, P. Castan, B. Oussaid et B. Garriques. A paraitre.

ment (58-96%) bien supCrieur i celui existant dans la littCrature et qui fait appel a la photodeshydrogCnation de pyrrolidines (30-50%).

La rCaction d'oxydation par Mn02 peut Ctre rCalisCe par chauffage classique au reflux du tolukne. Dans le cas de 2a la rCaction est terminCe aprks 5 h de chauffage avec un rendement de 71% alors que sous micro-ondes il est de 96% aprks seule- ment 3 min d'irradiation.

Cette augmentation du rendement sous micro-ondes rCsulte du moindre sCjour des produits B haute tempkrature, mais aussi de l'absence de surchauffe Cvitant les phCnomknes de dCcompo- sition locale.

En conclusion, nous prksentons dans ce travail une nouvelle mCthode de synthkse de pyrroles qui sont obtenus par action du dioxyde de mangankse sur les pyrrolidines. L'activation sous micro-ondes dans un four domestique implique un bref chauff- age, Cvite l'utilisation de solvant et conduit a de bons rende- ments.

Remerciement

Nous remercions A. Colomer pour l'enregistrement des spec- tres IR.

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