Synthesis 2009(9): 1463-1468  
DOI: 10.1055/s-0028-1088164
PAPER
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

An Environmentally Benign Electrochemical Process for the Reduction of Carboxylic Acid Hydrazides to Amides

Matthias Mentela, Matthias J. Beiera, Rolf Breinbauer*a,b
a Institute of Organic Chemistry, University of Leipzig, Johannisallee 29, 04103 Leipzig, Germany
b Institute of Organic Chemistry, Graz University of Technology, Stremayrgasse 16, 8010 Graz, Austria
Fax: +43(316)8738740; e-Mail: [email protected];
Further Information

Publication History

Received 23 October 2008
Publication Date:
25 March 2009 (online)

Abstract

The transformation of acid hydrazides to primary amides is of certain relevance for the organic synthesis of complex molecules. While existing methods require harsh reaction conditions, we present an electrochemical approach in which monoacylhydrazines are reduced to primary amides in 40-90% yield in a divided electrochemical cell with a tin cathode. This method proved superior to reduction by sodium/mercury or lithium/biphenyl in terms of yield and practicability. Most importantly, the new method is distinguished by its tolerance of aryl halogen and olefinic groups.

    References

  • For an introduction to electroorganic synthesis, see:
  • 1a Torii S. Electroorganic Reduction Synthesis   Vols. 1 and 2:  Kodansha; Tokyo: 2006. 
  • 1b Organic Electrochemistry   4th ed.:  Lund H. Hammerich O. Marcel Dekker; New York: 2001. 
  • 1c Electroorganic Synthesis   Little RD. Weinberg NL. Marcel Dekker; New York: 1991. 
  • 2 Hoormann D. Jörissen J. Pütter H. Chem.-Ing.-Tech.  2005,  77:  1363 
  • For recent reviews, see:
  • 3a Yoshida J.-i. Kataoka K. Horcajada R. Nagaki A. Chem. Rev.  2008,  108:  2265 
  • 3b Sperry JB. Wright DL. Chem. Soc. Rev.  2006,  35:  605 
  • 3c Little RD. Moeller KD. Electrochem. Soc. Interface  2002,  11:  28 
  • 3d Moeller KD. Tetrahedron  2000,  56:  9527 
  • For selected recent examples, see:
  • 3e Barjau J. Königs P. Kataeva O. Waldvogel SR. Synlett  2008,  15:  2309 
  • 3f Xu H.-C. Brandt JD. Moeller KD. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  3868 
  • 3g Tang F. Chen C. Moeller KD. Synthesis  2007,  21:  3411 
  • 3h Wu H. Moeller KD. Org. Lett.  2007,  9:  4599 
  • 3i Malkowsky IM. Griesbach U. Pütter H. Waldvogel SR. Eur. J. Org. Chem.  2006,  4569 
  • 3j Malkowsky IM. Rommel CE. Fröhlich R. Griesbach U. Pütter H. Waldvogel SR. Chem. Eur. J.  2006,  12:  7482 
  • 3k Miller AK. Hughes CC. Kennedy-Smith JJ. Gradl SN. Trauner D. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  17057 
  • 3l Hughes CC. Miller AK. Trauner D. Org. Lett.  2005,  7:  3425 
  • 3m Sperry JB. Wright DL. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  8034 
  • 3n Girard N. Hurvois J.-P. Moinet C. Toupet L. Eur. J. Org. Chem.  2005,  2269 
  • 3o Liu B. Duan S. Sutterer AC. Moeller KD. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  10101 
  • 3p Chai D. Genders D. Weinberg N. Zappi G. Bernasconi E. Lee J. Roletto J. Sogli L. Walker D. Martin CR. Menon V. Zelenay P. Zhang H. Org. Process Res. Dev.  2002,  6:  178 
  • 4a Nad S. Breinbauer R. Synthesis  2005,  20:  3654 
  • 4b Nad S. Breinbauer R. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  2297 ; Angew. Chem. 2004, 116, 2347
  • 4c Mentel M. Breinbauer R. Eur. J. Org. Chem.  2007,  4283 
  • 5 For an example, see: Kadow JF. Vyas DM. Doyle TW. Tetrahedron Lett.  1989,  30:  3299 
  • 6 Ing HR. Manske RHF. J. Chem. Soc.  1926,  2348 
  • 7 Chan WC. Bycroft BW. Evans DJ. White PD. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1995,  2209 
  • 8 Bycroft BW. Chan WC. Chhabra SR. Hone ND. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1993,  778 
  • 9a Feuer H. Bachman GB. White EH. J. Am. Chem. Soc.  1951,  73:  4716 
  • 9b Ainsworth C. J. Am. Chem. Soc.  1954,  76:  5774 
  • 9c Hinman RL. J. Am. Chem. Soc.  1957,  22:  148 
  • 9d Cagnoli R. Ghelfi F. Pagnoni UM. Parsons AF. Schenetti L. Tetrahedron  2003,  59:  9951 
  • 10 Pérez Luna A. Ceschi M.-A. Bonin M. Micouin L. Husson H.-P. J. Org. Chem.  2002,  67:  3522 
  • 11 Guerra FM. Mish MR. Carreira EM. Org. Lett.  2000,  2:  4265 
  • 12a Kemp DS. Sidell MD. Shortridge TJ. J. Org. Chem.  1979,  44:  4473 
  • 12b Mellor JM. Smith NM. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1984,  2927 
  • 12c Jacobi PA. Martinelli MJ. Polanc S. J. Am. Chem. Soc.  1984,  106:  5594 
  • 12d Gilchrist TL. Hughes D. Wasson R. Tetrahedron Lett.  1987,  28:  1573 
  • 12e Meng Q. Hesse M. Synlett  1990,  148 
  • 12f Koohang A. Stanchina CL. Coates RM. Tetrahedron  1999,  55:  9669 
  • 12g Wasserman HH. Matsuyama H. Robinson RP. Tetrahedron  2002,  58:  7177 
  • 13a Vedejs E. Meier GP. Tetrahedron Lett.  1979,  43:  4185 
  • 13b Denmark SE. Nicaise O. Edwards JP. J. Org. Chem.  1990,  55:  6219 
  • 13c Brimble MA. Heathcock CH. J. Org. Chem.  1993,  58:  5261 
  • 13d Enders D. Tiebes J. De Kimpe N. Keppens M. Stevens C. Smagghe G. Betz O. J. Org. Chem.  1993,  58:  4881 
  • 13e Enders D. Leriverend C. Tetrahedron: Asymmetry  1997,  8:  2787 
  • 14 Atkinson RS. Edwards PJ. Thomson GA. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1994,  3209 
  • 15a Atkinson RS. Kelly BJ. Williams J. Tetrahedron  1992,  48:  7713 
  • 15b Burk MJ. Feaster JE. J. Am. Chem. Soc.  1992,  114:  6266 
  • 15c Burk MJ. Martinez JP. Feaster JE. Cosford N. Tetrahedron  1994,  50:  4399 
  • 15d Sturino CF. Fallis AG. J. Am. Chem. Soc.  1994,  116:  7447 
  • 15e Overman LE. Rogers BN. Tellew JE. Trenkle WC. J. Am. Chem. Soc.  1997,  119:  7159 
  • 15f Kobayashi S. Hirabayashi R. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  6942 
  • 15g Enders D. Funabiki K. Org. Lett.  2001,  3:  1575 
  • 15h Ding H. Friestad GK. Org. Lett.  2004,  6:  637 
  • 15i Friestad GK. Eur. J. Org. Chem.  2005,  3157 
  • 16 Souppe J. Danon L. Namy JL. Kagan HB. J. Organomet. Chem.  1983,  250:  227 
  • 17 Horner L. Jordan M. Liebigs Ann. Chem.  1978,  1505 
  • 18 Vera J. Martinez-Ortiz F. Ripoll A. Electrochim. Acta  1986,  31:  1231 
  • 19 Chauveau A. Martens T. Bonin M. Micouin L. Husson H.-P. Synthesis  2002,  1885 
  • 20 Laboratory Techniques in Electroanalytical Chemistry   2nd ed.:  Kissinger PT. Heineman WR. Marcel Dekker; New York: 1996. 
  • 21a Kelber C. Ber. Dtsch. Chem. Ges.  1921,  54:  2255 
  • 21b Kämmerer H. Horner L. Beck H. Chem. Ber.  1958,  91:  1376 
  • 22 Desai KG. Desai KR. Molbank  2006,  M477 
  • 23 Butler RN. Hanniffy JM. Stephens JC. Burke LA. J. Org. Chem.  2008,  73:  1354 
  • 24 Bowman WR. Forshaw JA. Hall KP. Kitchin JP. Mott AW. Tetrahedron  1996,  52:  3961 
  • 25 Bernhardt PV. Chin P. Richardson DR. J. Biol. Inorg. Chem.  2001,  6:  801 
  • 26 Zhang X. Breslav M. Grimm J. Guan K. Huang A. Liu F. Maryanoff CA. Palmer D. Patel M. Qian Y. Shaw C. Sorgi K. Stefanick S. Xu D. J. Org. Chem.  2002,  67:  9471 
  • 27 Katritzky AR. Wang M. Zhang S. ARKIVOC  2001,  (ix):  19 
  • 28 McElvain SM. Starn RE. J. Am. Chem. Soc.  1955,  77:  4571 
  • 29 Breslau R. Anderson MO. Rivera F. Jimenez A. Haddad T. Axon JR. Tetrahedron  2002,  58:  5513 
  • 30 Al Jammaz I. Al-Otaibi B. Okarvi S. Amartey J. J. Labelled Compd. Radiopharm.  2006,  49:  125 
  • 31 Taylor EC. Hinkle JS. J. Org. Chem.  1987,  52:  4107 
  • 32 Peng Y. Song G. J. Chem. Res.  2003,  768 
  • 33 Milić DR. Opsenica DM. Adnaević B. Šolaja BA. Molecules  2000,  5:  118 
  • 34 Kuang L. Zhou J. Chen S. Ding K. Synthesis  2007,  3129 
  • 35 Owston NA. Parker AJ. Williams JMJ. Org. Lett.  2007,  9:  73 
  • 36 Kergomard A. Renard MF. Agric. Biol. Chem.  1986,  50:  2913 
  • 37 Bonne D. Dekhane M. Zhu J. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  6926 
  • 38 Shaikh NS. Junge K. Beller M. Org. Lett.  2007,  9:  5429