Synlett 2012(6): 938-942  
DOI: 10.1055/s-0031-1290602
LETTER
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

Palladium-Catalyzed Benzylic Cross-Couplings of Pyridine N-Oxides

Wenpeng Mai*, Jinwei Yuan, Zhicheng Li, Liangru Yang, Yongmei Xiao, Pu Mao, Lingbo Qu
Chemistry and Chemical Engineering School, Henan University of Technology, Zhengzhou Henan 450001, P. R. of China
Fax: +86(371)67756715; e-Mail: wpmai@yahoo.com.cn;
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Received 19 December 2011
Publication Date:
02 March 2012 (online)

Abstract

Palladium-catalyzed C-H couplings (C SP ³ -C SP ² ) of pyridine N-oxides with benzyl chloride derivatives is reported. It provides a novel and easy process for the synthesis of 2-benzylpyridine derivatives through benzylic cross-couplings of pyridine N-oxides.

    References and Notes

  • 1a Daugulis O. Do H.-Q. Shabashov D. Acc. Chem. Res.  2009,  42:  1074 
  • 1b Yu J.-Q. Giri R. Chen X. Org. Biomol. Chem.  2006,  4:  4041 
  • 1c Alberico D. Scott ME. Lautens M. Chem. Rev.  2007,  107:  174 
  • 1d Chen X. Engle K.-M. Wang D.-H. Yu J.-Q. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  5094 
  • 1e Li C.-J. Acc. Chem. Res.  2009,  42:  335 
  • 1f Kakiuchi F. Kochi T. Synthesis  2008,  3013 
  • 1g Seregin IV. Gevorgyan V. Chem. Soc. Rev.  2007,  36:  1173 
  • 1h Ranjit S. Liu X. Chem. Eur. J.  2010,  17:  1105 
  • 1i Kirchberg S. Tani S. Ueda K. Yamaguchi J. Studer A. Itami K. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  2387 
  • 1j Han W. Mayer P. Ofial AR. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  2178 
  • 1k Pintori DG. Greaney MF. J. Am. Chem. Soc.  2011,  133:  1209 
  • 1l Wang GW. Yuan TT. Li DD. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  1380 
  • 1m Li H. Liu J. Sun CL. Li BJ. Shi ZJ. Org. Lett.  2011,  13:  276 
  • 1n Ciana CL. Phipps RJ. Brandt JR. Meyer FM. Gaunt MJ. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  458 
  • 1o Kitahara M. Umeda N. Hirano K. Satoh T. Miura M. J. Am. Chem. Soc.  2011,  133:  2160 
  • 2a Join B. Yamamoto T. Itami K. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  3644 
  • 2b Zaitsev VG. Shabashov D. Daugulis O. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  13154 
  • 2c Beck EM. Grimster NP. Hatlev R. Gaunt MJ. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  2528 
  • 2d Campeau L.-C. Staurt DR. Leclerc J.-P. Bertrand-Laperle M. Villemure E. Sun H.-Y. Lasserre S. Guimond N. Lecavallier M. Fagnou K. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  3291 
  • 2e Chen X. Goodhue CE. Yu JQ. J. Am. Chem. Soc.  2006,  128:  12634 
  • 2f Scarborough CC. McDonald RI. Hartmann C. Sazama T. Bergant A. Stahl SS. J. Org. Chem.  2009,  65:  914 
  • 2g Wang Z. Li KZ. Zhao DB. Lan JB. You JS. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  5365 
  • 2h Bugaut X. Glorius F. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  7479 
  • 2i Xi PH. Yang F. Qin S. Zhao DB. Lan JB. Gao G. Hu CW. You JS. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  1822 
  • 3a Hwang SJ. Kim HJ. Chang S. Org. Lett.  2009,  11:  4588 
  • 3b Hwang SJ. Cho SH. Chang S. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  16158 
  • 3c Mukai T. Hirano K. Satoh T. Miura M. Org. Lett.  2010,  12:  1360 
  • 3d Lapointe D. Fagnou K. Org. Lett.  2009,  11:  4160 
  • 3e Verrier C. Hoarau C. Marsais F. Org. Biomol. Chem.  2009,  7:  647 
  • 4 Zhang YH. Shi BF. Yu JQ. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  6097 
  • 5a Ackermann L. Novak P. Vicente R. Hofmann N. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  6045 
  • 5b Ackermann L. Novák P. Org. Lett.  2009,  11:  4966 
  • 6a Baglev MC. Glover C. Merritt EA. Synlett  2007,  2459 
  • 6b Nicolaou KC. Scarpelli R. Bollbuck B. Werschkun B. Pereira MMA. Wartmann M. Altmann KH. Zaharevitz D. Gussio R. Giannakakou P. Chem. Biol.  2000,  7:  593 
  • 6c Quiroga J. Trilleras J. Insuasty B. Abonia R. Nogueras M. Marchal A. Cobo J. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  1107 
  • 6d Nolan EM. Jaworski J. Okamoto KI. Hayashi Y. Sheng M. Lippard SJ. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  16812 
  • 6e Oliva B. Miller K. Caggiano N. O’Neill AJ. Guny GD. Hoemann MZ. Hauske JR. Chopra I. Antimicrob. Agents Chemother.  2003,  47:  458 
  • 6f Baxter PNW. Lehn JM. Fischer J. Youinou MT. Angew. Chem. Int. Ed.  1994,  106:  2432 
  • 6g Lehn JM. Science  2002,  295:  2400 
  • 7a Burton PM. Morris JA. Org. Lett.  2010,  12:  5359 
  • 7b Rizk T. Bilodeau EJ.-F. Beauchemin AM. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  8325 
  • 7c Ohmiva H. Yorimitsu H. Oshima K. Chem. Lett.  2004,  33:  1240 
  • 7d Mousseau JJ. Larivée A. Charette AB. Org. Lett.  2008,  10:  1614 
  • 8 Shang R. Yang ZW. Wang Y. Zhang SL. Liu L. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  14391 
  • 9 Niwa T. Yorimitsu H. Oshima K. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  2643 
  • 10 Duez S. Steib AK. Manolikakes SM. Knochel P. Angew. Chem. Int. Ed.  2011,  50:  7686 
  • 11a Campeau LC. Rousseaux S. Fagnou K. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  18020 
  • 11b Cho SH. Hwang SJ. Chang S. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  9254 
  • 11c Ackermann L. Fenner S. Chem. Commun.  2011,  47:  430 
  • 11d Duric S. Tzschucke CC. Org. Lett.  2011,  13:  2310 
  • 11e Seiple IB. Su S. Rodriguez RA. Gianatassio R. Fujiwara Y. Sobel AL. Baran PS. J. Am. Chem. Soc.  2010,  132:  13194 
  • 11f Fujiwara Y. Domingo V. Seiple IB. Gianatassio R. Bel MD. Baran PS. J. Am. Chem. Soc.  2011,  133:  3292 
  • 12 Campeau LC. Schipper DJ. Fagnou K. J. Am. Chem. Soc.  2008,  130:  3266 
  • 13 Mai WP. Yuan JW. Li ZC. Sun GC. Qu LB. Synlett  2012,  23:  145 
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General Procedure: An 50-mL vial was charged with magnetic stir bar, pyridine N-oxide (1a; 1.5 mmol), benzyl chloride (2a; 1.0 mmol), Pd(OAc)2 (0.05 mmol), t-Bu3P-HBF4 (0.1 mmol), K2CO3 (2.0 mmol), followed by anhyd toluene (3 mL). After stirring at 110 ˚C for 16 h, the reaction mixture was filtered through Celite (washed with MeOH and CH2Cl2). The combined organic phase was then evaporated under reduced pressure and the isolated yield was obtained by flash chromatography column on silica gel (gradient eluent of MeOH in CH2Cl2: 1-5%).
2-Benzylpyridine N -Oxide (3aa): yellow solid. ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 8.32 (d, J = 2.8 Hz, 1 H), 7.33-7.40 (m, 2 H), 7.28-7.31 (m, 3 H), 6.95-7.19 (m, 2 H), 6.93-6.95 (m, 1 H), 4.28 (s, 2 H). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 151.9, 139.4, 136.2, 129.7, 128.8, 127.1, 125.8, 125.6, 123.6, 36.5. MS (ESI): m/z = 186.0 [M + 1]+. HRMS (ESI): m/z [M + H]+ calcd for C12H12NO+: 186.0919; found: 186.0913.
2-(2-Methylbenzyl)pyridine N -Oxide (3ab): ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 8.32 (d, J = 6.4 Hz, 1 H), 7.10-7.27 (m, 6 H), 6.71 (d, J = 7.2 Hz, 1 H), 4.25 (s, 2 H), 2.19 (s, 3 H). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 151.3, 139.4, 137.2, 134.4, 130.6, 127.5, 126.5, 125.7, 125.9, 125.1, 123.4, 34.4, 19.3. HRMS (ESI): m/z [M + H]+ calcd for C13H14NO+: 200.1075; found: 200.1073.
2-(4-Fluorobenzyl)pyridine N -Oxide (3ac): pale yellow solid. ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 8.35 (d, J = 5.2 Hz, 1 H), 7.19-7.28 (m, 4 H), 6.99-7.07 (m, 3 H), 4.26 (s, 2 H). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 163.2, 160.7, 151.6, 149.5, 131.9, 131.2, 125.7, 123.7, 123.9, 115.8, 35.8. HRMS (ESI): m/z [M+H]+ calcd for C12H11FNO+: 204.0825; found: 204.0827.
2-(3-Trifluoromethylbenzyl)pyridine N -Oxide (3ad): ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 8.28-8.30 (m, 1 H), 7.44-7.55 (m, 4 H), 7.18-7.21 (m, 2 H), 7.00-7.03 (m, 1 H), 4.32 (s, 2 H). ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 150.8, 139.6, 137.3, 137.1, 133.0, 131.2, 130.9, 128.6, 129.3, 126.2, 126.17, 126.13, 126.1, 125.9, 125.7, 125.4, 124.1, 123.99, 123.95, 123.91, 122.66, 36.4. HRMS (ESI): m/z [M + H]+ calcd for C13H11F3NO+: 254.0793; found: 254.0796.