Download PDF
Synthesis 2011(22): 3569-3580  
DOI: 10.1055/s-0030-1260237
REVIEW
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

The Oxidation of Amides to Imides: A Powerful Synthetic Transformation

Jonathan Sperry*
School of Chemical Sciences, University of Auckland, 23 Symonds Street, Auckland, New Zealand
e-Mail: j.sperry@auckland.ac.nz.;
Further Information

Publication History

Received 1 August 2011
Publication Date:
27 September 2011 (online)

    Permissions and Reprints All articles of this category

Abstract

Despite appearing to be a conceptually simple transformation, the oxidation of amides to imides is far from straightforward, primarily due to the inertness of amides toward electrophilic oxidants. This perspective provides an overview of the development of reaction conditions capable of effecting this oxidation. The application of amide to imide oxidations in the fields of medicinal chemistry and natural product synthesis, as well as the advantages and limitations of the various oxidation conditions, is also discussed.

1 Introduction

2 Oxidation Methods

2.1 Ruthenium Tetroxide

2.2 Persulfates, Peroxides and Peracids

2.3 Aerobic Oxidation

2.4 Electrochemical Oxidation

2.5 Chromium Reagents

2.6 Hypervalent Iodine Reagents

2.7 Selectfluor-Copper Bromide

3 Conclusions

Key words

imide - amide - oxidation - organic synthesis

    References

  • 1a Evans DA. Aldrichimica Acta  1982,  15:  23 
    Google Scholar
  • 1b Evans DA. Shaw JT. Actual. Chim.  2003,  35 ; and references therein
    Google Scholar
  • 1c Sibi MP. Prabagaran N. Ghorpade SG. Jasperse CP. J. Am. Chem. Soc.  2003,  123:  11796 
    Google Scholar
  • 1d Sibi MP. Petrovic G. Zimmerman J. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  2390 
    Google Scholar
  • 1e Vanderwal CD. Jacobsen EN. J. Am. Chem. Soc.  2004,  126:  14724 
    Google Scholar
  • 1f Gandelman M. Jacobsen EN. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  44:  2393 
    Google Scholar
  • 1g Balskus EP. Jacobsen EN. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  6810 
    Google Scholar
  • 1h Inokuma T. Hoashi Y. Takemoto Y. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  9143 
    Google Scholar
  • 1i Yoon UC. Mariano PS. Acc. Chem. Res.  2001,  34:  523 
    Google Scholar
  • 1j Veisi H. Ghorbani-Vaghei R. Tetrahedron  2010,  66:  7445 
    Google Scholar
  • 2a For an overview of the history and current status of thalidomide, see: Palencia G. Rubio C. Custidio-Ramirez V. Paz C. Sotelo J. Epilepsy Res.  2011,  95:  263 ; and references therein
    Google Scholar
  • 2b Berkovic ST. In The Treatment of Epilepsy   Wyllie E. Lea & Febiger; Philadelphia: 1993.  p.547 
    Google Scholar
  • 2c Nakamura K. Kurasawa M. Eur. J. Pharmacol.  2001,  420:  33 ; and references therein
    Google Scholar
  • 2d Rawn DFK. Quade SC. Sun W.-F. Fouguet A. Bélanger A. Smith M. Food Chem.  2008,  109:  790 ; and references therein
    Google Scholar
  • 2e Lawrence J. Patel AB. Brisson JG. Cryogenics  2000,  40:  203 ; and references therein
    Google Scholar
  • For further representative examples of the therapeutic applications of imides, see:
  • 2f Brana MF. Gradillas A. Gomez A. Acero N. Llinares F. Munoz-Mingarrro D. Abradelo C. Rey-Stolle F. Yuste M. Campos J. Gallo MA. Espinosa A. J. Med. Chem.  2004,  47:  2236 
    Google Scholar
  • 2g Sondhi SM. Rani R. Roy P. Agrawal SK. Saxena AK. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2009,  19:  1534 
    Google Scholar
  • 2h Kossakowski J. Jarocka M. Farmaco  2001,  56:  785 
    Google Scholar
  • 2i Hart ME. Chamberlin AR. Walkom C. Sakoff JA. McCluskey A. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2004,  14:  1969 
    Google Scholar
  • 2j Deng L. Yongzhou H. J. Heterocycl. Chem.  2007,  44:  597 
    Google Scholar
  • 2k Deng L.-P. Liu F.-M. Wang H.-Y.
    J. Heterocycl. Chem.  2005,  42:  13 
    Google Scholar
  • 2l Hall IH. Chapman JM. Cocolas GH. J. Pharm. Sci.  1981,  70:  326 
    Google Scholar
  • 2m Voorstad PJ. Chapman JM. Cocolas GH. Wyrick SD. Hall IH. J. Med. Chem.  1985,  28:  9 
    Google Scholar
  • 2n Markell D. Hui J. Narhi L. Lau D. LeBel C. Aparisio D. Lile J. Jing S. Yui D. Chang BS. Pharm. Res.  2001,  18:  1361 
    Google Scholar
  • 2o Le Sann C. Nat. Prod. Rep.  2006,  23:  357 
    Google Scholar
  • 3a Maruyama HB. Suhara Y. Suzuki-Watanabe J. Maeshima Y. Shimizu N. Ogura-Hamada M. Fujimoto H. Takano K. J. Antibiot.  1975,  28:  636 
    Google Scholar
  • 3b Suhara Y. Maruyama HB. Kotoh Y. Miyasaka Y. Yokose K. Shirai H. Takano K. Quitt P. Lanz P. J. Antibiot.  1975,  28:  648 
    Google Scholar
  • 4 Krohn K. Franke C. Jones PG. Aust H.-J. Draeger S. Shultz B. Liebigs Ann. Chem.  1992,  789 
    Google Scholar
  • 5 Bush JA. Long BH. Catino JJ. Bradner WT. Tomita K. J. Antibiot.  1987,  40:  668 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 6a Thirkettle J. Alvarez E. Boyd H. Brown M. Diez E. Hueso J. Elson S. Fulston M. Gershater C. Morata ML. Perez P. Ready S. Sanchez-Puelles JM. Sheridan R. Stefanska A. Warr S. J. Antibiot.  2000,  53:  664 
    Google Scholar
  • 6b Busby DJ. Copley RCB. Hueso JA. Readshaw SA. Rivera A. J. Antibiot.  2000,  53:  670 
    Google Scholar
  • 7 Luesch H. Yoshida WY. Moore RE. Paul VJ. Tetrahedron  2002,  58:  7959 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 8 Stierle AA. Stierle DB. Patacini B. J. Nat. Prod.  2008,  71:  856 
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 9 Ding G. Jiang L. Guo L. Chen X. Zhang H. Che Y. J. Nat. Prod.  2008,  71:  1861 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 10 Pacher T. Raninger A. Lorbeer E. Brecker L. But PP.-H. Greger H. J. Nat. Prod.  2010,  73:  1389 ; and references therein
    CrossrefGoogle Scholar
  • 11a Thompson QE. J. Am. Chem. Soc.  1951,  106:  2708 
    Google Scholar
  • 11b Hurd CD. Prapas AG. J. Org. Chem.  1959,  24:  388 
    Google Scholar
  • Advances in this classical acylation involve treating amides with a variety of different electrophiles. Examples include:
  • 11c N,N-Bis(trimethylsilyl)formamide: Kantlehner W. Fischer P. Kugel W. Möhring E. Bredereck H. Liebigs Ann. Chem.  1978,  512 
    Google Scholar
  • 11d Dimethylacetals of amides: Lin Y.-I. Lang SA. Synthesis  1980,  119 
    Google Scholar
  • 11e Diketene: Yamamoto Y. Onishi S. Azuma Y. Synthesis  1981,  122 
    Google Scholar
  • 11f α,α,α-Trichloromethylcarbonyl compounds: Atanasov I. Petrov I. Ognyanova V. Mollov N. Synth. Commun.  1990,  20:  2083 
    Google Scholar
  • 11g Vinyl esters: Seiller B. Heins D. Bruneau C. Dixneuf PH. Tetrahedron  1995,  51:  10901 
    Google Scholar
  • 11h Aldehydes: Ekoue-Kovi KC. Wolf C. Chem. Eur. J.  2008,  14:  6303 
    Google Scholar
  • 11i Wang L. Fu H. Jiang Y. Zhao Y. Chem. Eur. J.  2008,  14:  10722 
    Google Scholar
  • 11j Wang J. Li J. Xu F. Shen Q. Adv. Synth. Catal.  2009,  351:  1363 
    Google Scholar
  • 11k Seo S. Marks TJ. Org. Lett.  2008,  10:  317 
    Google Scholar
  • 11l Gao J. Wang G.-W. J. Org. Chem.  2008,  73:  2955 
    Google Scholar
  • 12a Ficken GE. Linstead RP. J. Chem. Soc.  1952,  4846 
    Google Scholar
  • 12b Mehta NB. Phillips AP. Lui FF. Brooks RE.
    J. Org. Chem.  1960,  25:  1012 
    Google Scholar
  • 13a Mumm O. Hesse H. Volquartz H. Chem. Ber.  1915,  48:  379 
    Google Scholar
  • 13b Schwarz JSP. J. Org. Chem.  1972,  37:  2906 
    Google Scholar
  • 14 Alper H. Mahatantila CP. J. Am. Chem. Soc.  1984,  106:  2708 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 15a Gledhill AP. McCall CJ. Threadgill MD. J. Org. Chem.  1986,  51:  3196 
    Google Scholar
  • 15b Ochiai M. Inenaga M. Nagao Y. Moriarty RM. Vaid RK. Duncan MP. Tetrahedron Lett.  1988,  29:  6917 
    Google Scholar
  • 15c Suda K. Hino F. Yijima C. Chem. Pharm. Bull.  1985,  33:  882 
    Google Scholar
  • 15d Lucente G. Pinnen F. Sanotti G. Tetrahedron Lett.  1978,  19:  3155 
    Google Scholar
  • 15e Itoh A. Kodama T. Inagaki S. Masaki Y. Chem. Lett.  2000,  542 
    Google Scholar
  • 15f Itoh A. Kodama T. Masaki Y. Inagaki S. Chem. Pharm. Bull.  2006,  54:  1571 
    Google Scholar
  • 15g Huang W. Wang M. Yue H. Synthesis  2008,  1342 
    Google Scholar
  • 16 Schnyder A. Indolese AF. J. Org. Chem.  2002,  67:  594 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 17 Evans DA. Nagorny P. Xu R. Org. Lett.  2006,  8:  5669 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 18a Li X. Danishefsky SJ. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  5446 
    Google Scholar
  • 18b Jones GO. Li X. Hayden AE. Houk KN. Danishefsky SJ. Org. Lett.  2008,  10:  4093 
    Google Scholar
  • 19 Wang F. Liu H. Fu H. Jiang Y. Zhao Y. Adv. Synth. Catal.  2009,  351:  246 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 20a Hudlicky M. Oxidation in Organic Chemistry   American Chemical Society; Washington DC: 1990. 
    Google Scholar
  • 20b Challis BC. Challis JA. In The Chemistry of Amides   Patai S. Zabicky J. Wiley; New York: 1970. 
    Google Scholar
  • 21 Berkowitz L. Rylander PN. J. Am. Chem. Soc.  1958,  80:  6682 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 22 Sheehan JC. Tulis RW. J. Org. Chem.  1974,  39:  2264 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 23 Tangari N. Tortorella V. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1975,  71b 
    Google Scholar
  • 24 Perrone R. Bettoni G. Tortorella V. Synthesis  1976,  598 
    Article in Thieme ConnectGoogle Scholar
  • 25 Yoshifuji S. Arakawa Y. Nitta Y. Chem. Pharm. Bull.  1985,  33:  5042 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 26 Bettoni G. Carbonara G. Franchini C. Tortorella V. Tetrahedron  1981,  37:  4159 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 27 Yoshifuji S. Arakawa Y. Chem. Pharm. Bull.  1989,  37:  3380 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 28 Yoshifuji S. Arakawa Y. Nitta Y. Chem. Pharm. Bull.  1987,  35:  357 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 29 Tanaka K.-I. Yoshifuji S. Nitta Y. Chem. Pharm. Bull.  1987,  35:  364 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 30 Torii S. Inokuchi T. Yukawa T. Chem. Lett.  1984,  1063 
    Google Scholar
  • 31 Yoshifuji S. Matsumoto H. Tanaka K.-I. Nitta Y. Tetrahedron Lett.  1980,  21:  2963 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 32 Yoshifuji S. Tanaka K.-I. Kawai T. Nitta Y. Chem. Pharm. Bull.  1986,  34:  3873 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 33 Yoshifuji S. Tanaka K.-I. Kawai T. Nitta T. Chem. Pharm. Bull.  1985,  33:  5515 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 34 Tanaka K.-I. Sawanishi H. Tetrahedron: Asymmetry  1998,  9:  71 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 35 Tanaka K.-I. Yoshifuji S. Nitta Y. Chem. Pharm. Bull.  1986,  34:  3879 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 36a Hudlický M. Merola JS. Tetrahedron Lett.  1990,  31:  7403 
    Google Scholar
  • 36b Avent AG. Bowler AN. Doyle PM. Marchand CM. Young DW. Tetrahedron Lett.  1992,  33:  1509 
    Google Scholar
  • 36c Hudlický M. J. Fluorine Chem.  1993,  60:  193 
    Google Scholar
  • 37 Chulin AN. Rodionov IL. Baidakova LK. Rodionova LN. Balashova TA. Ivanov VT. J. Pept. Sci.  2005,  11:  175 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 38 Kaname M. Yoshifuji S. Sashida H. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  2786 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 39 Morlacchi F. Losacco V. Tortorella V. J. Heterocycl. Chem.  1979,  16:  297 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 40a Yoshifuji S. Tanaka K.-I. Nitta T. Chem. Pharm. Bull.  1985,  33:  1749 
    Google Scholar
  • 40b Yoshifuji S. Tanaka K.-I. Nitta T. Chem. Pharm. Bull.  1987,  33:  2994 
    Google Scholar
  • 40c Takeuchi Y. Kamezaki M. Kirihara K. Haufe G. Laue K. Shibata N. Chem. Pharm. Bull.  1998,  46:  1062 
    Google Scholar
  • 41 Nevill RC. Angell PT. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  5671 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 42 Tanaka K.-I. Yoshifuji S. Nitta Y. Heterocycles  1986,  24:  2539 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 43 Mori M. Kimura M. Uozumi Y. Ban Y. Tetrahedron Lett.  1985,  26:  5947 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 44a Kaname M. Yoshifuji S. Tetrahedron Lett.  1992,  52:  8103 
    Google Scholar
  • 44b Yoshifuji S. Kaname M. Chem. Pharm. Bull.  1995,  43:  1617 
    Google Scholar
  • 45a Papillon JPN. Taylor RJK. Org. Lett.  2000,  2:  1987 
    Google Scholar
  • 45b Donohoe TJ. Chiu JYK. Thomas RE. Org. Lett.  2007,  9:  421 
    Google Scholar
  • 46a Altomare C. Carotti A. Casini G. Cellamare S. Ferappi M. Gavuzzo E. Mazza F. Pantaleoni G. Giorgi R. J. Med. Chem.  1988,  31:  2153 
    Google Scholar
  • 46b Lin G. Midha KK. Hawes EM. J. Heterocycl. Chem.  1991,  28:  215 
    Google Scholar
  • 46c Yoshifuji S. Kaname M. Chem. Pharm. Bull.  1995,  43:  1302 
    Google Scholar
  • 46d Araya I. Tsubuki T. Saito T. Numata M. Akita H. Chem. Pharm. Bull.  2007,  55:  1039 
    Google Scholar
  • 47 Takeuchi Y. Shiragami T. Kimura K. Suzuki E. Shibata N. Org. Lett.  1999,  1:  1571 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 48a Suzuki E. Shibata N. Enantiomer  2001,  6:  275 
    Google Scholar
  • 48b Osipov SN. Tsouker P. Hennig L. Burger K. Tetrahedron  2004,  60:  271 
    Google Scholar
  • 48c Yamamoto T. Shibata N. Sukeguchi D. Takashima M. Nakamura S. Toru T. Matsunaga N. Hara H. Tanaka M. Obata T. Sasaki T. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2009,  19:  3973 
    Google Scholar
  • 48d Yamamoto T. Suzuki Y. Ito E. Tokunaga E. Shibata N. Org. Lett.  2011,  13:  470 
    Google Scholar
  • 49 Piperno A. Chiacchio U. Iannazzo D. Giofré SV. Romeo G. Romeo R. J. Org. Chem.  2007,  72:  3958 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 50 Needles HL. Whitfield RE. J. Org. Chem.  1966,  31:  341 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 51 Doumaux AR. McKeon JE. Trecker DJ. J. Am. Chem. Soc.  1969,  91:  3991 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 52 Blaschke G. Graute WF. Liebigs Ann. Chem.  1987,  647 
    Google Scholar
  • 53 Murata S. Miura M. Nomaru M. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1987,  1259 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 54 Murahashi SI. Mitani A. Kitao K. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  10245 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 55 Bjørsvik H.-R. Fontana F. Liguori L. Minisci F. Chem. Commun.  2001,  523 
    Google Scholar
  • 56a Nishimura K. Hashimoto Y. Iwasaki S. Chem. Pharm. Bull.  1994,  42:  1157 
    Google Scholar
  • 56b Miyachi H. Koiso Y. Shirai R. Niwayama S. Liu JO. Hashimoto Y. Chem. Pharm. Bull.  1998,  46:  1165 
    Google Scholar
  • 57 Luzzio FA. Zacherl DP. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  2087 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 58 Gramain J.-C. Remuson R. Troin Y. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1976,  194 
    Google Scholar
  • 59 Gramain J.-C. Simonet N. Vermeersch G. Febvay-Garot N. Caplain S. Lablanche-Combier A. Tetrahedron  1982,  38:  539 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 60 Pavlik JW. Tantayanon S. J. Am. Chem. Soc.  1981,  103:  6755 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 61 Nakayama H. Itoh A. Synlett  2008,  675 
    Article in Thieme ConnectGoogle Scholar
  • 62 Tada N. Ban K. Yoshida M. Hirashima S.-I. Miura T. Itoh A. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  6098 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 63a Lock MV. Sagar BF. J. Chem. Soc. B  1966,  690 
    Google Scholar
  • 63b Sagar B. J. Chem. Soc. B  1967,  428 
    Google Scholar
  • 63c Sagar B.
    J. Chem. Soc. B  1967,  1047 
    Google Scholar
  • 63d Riecke A. Schow W. Chem. Ber.  1960,  99:  3238 
    Google Scholar
  • 64 Minisci F. Punta C. Recupero F. Fontana F. Pedulli GF. J. Org. Chem.  2002,  67:  2671 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 65 Wang J.-R. Liu L. Fang Y.-F. Zhang Y. Deng W. Guo Q.-X. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  4647 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 66 Coniglio A. Galli C. Gentili P. Vadalá R. J. Mol. Catal. B: Enzym.  2008,  50:  40 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 67a Drago RS. Riley R. J. Am. Chem. Soc.  1990,  112:  215 
    Google Scholar
  • 67b Patton DE. Drago RS. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1993,  1611 
    Google Scholar
  • 68a Okita M. Wakamatsu T. Ban Y. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1979,  749 
    Google Scholar
  • 68b Okita M. Wakamatsu T. Mori M. Ban Y. Heterocycles  1980,  14:  1089 
    Google Scholar
  • 69 Masui M. Hara S. Ozaki S. Chem. Pharm. Bull.  1986,  34:  975 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 70 Blay G. Cardona L. Garcia B. Garcia CL. Pedro JR. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  8257 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 71 Xu L. Zhang S. Trudell ML. Chem. Commun.  2004,  1668 
    Google Scholar
  • 72 Nicolaou KC. Mathison CJN. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  5992 
    CrossrefGoogle Scholar
  • 73a Gorka Á. Hazai L. Szántay C. Háda V. Szabó L. Szántay C. Heterocycles  2005,  65:  1359 
    Google Scholar
  • 73b Herke K. Hazai L. Hudák MS. Janka Á. Sánta Z. Háda V. Szántay C. Szántay C. ARKIVOC  2009,  (xi):  235 
    Google Scholar
  • 74a Ochiai M. Kajishima D. Sueda T. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  5541 
    Google Scholar
  • 74b Sueda T. Kajishima D. Goto S. J. Org. Chem.  2003,  68:  3307 
    Google Scholar
  • 75 Jin Z. Xu B. Hammond GB. Tetrahedron Lett.  2011,  52:  1956 
    CrossrefGoogle Scholar