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Keywords:

  • cycloaddition;
  • homogeneous catalysis;
  • isoxazoles;
  • nitrogen heterocycles;
  • water

Abstract

Base-catalysed condensation reactions of nitroacetic esters with dipolarophiles to give isoxazole derivatives proceed faster, and often with higher yields, in the presence of water than in organic solvents such as chloroform. Kinetic profiles show that induction times are greatly reduced when the reaction is performed “in water” or “on water”. Any specificity of the base related to H-bonding ability observed in chloroform is lost in water: all bases either organic or inorganic give the same result that is simply depending on concentration. A 0.1 molar ratio of base to nucleophile gives the best conversion, whereas addition of one equivalent of base or strong acid prevents the reaction from occurring. These results fit into a reaction sequence in which reversible addition to a dipolarophile is followed by acid-catalysed irreversible dehydration of the cycloadduct. This is a remarkable example of a condensation reaction occurring in water because of irreversible acid-catalysed water elimination. The reaction has been successfully applied to dipolarophiles containing a wide variety of functional groups, including carboxylic acids and ammonium salts, under mild conditions. This new click-style reaction is expected to be compatible with biological environments.

La condensazione tra nitroacetati e dipolarofili a derivati isossazolici con catalisi basica è più veloce e spesso dà rese migliori in presenza di acqua che in solventi organici come il clorofomio. Il tempo di induzione della reazione è ridotto sensibilmente quando la reazione è condotta in sistemi acquosi sia omogenei che eterogenei, come mostrato dai profili cinetici. La specificità della base legata alla sua capacità di formare legami ad idrogeno, osservata nella reazione condotta in cloroformio, scompare nella reazione condotta in acqua. In questo solvente ogni base, sia organica che inorganica, porta agli stessi risultati a parità di concentrazione. I migliori risultati si ottengono con un rapporto molare base/dipolarofilo di 0.1, mentre la reazione non procede per aggiunta di 1 equiv di base, né in presenza di acido forte. Questi risultati sono spiegabili con un pre-equilibrio di cicloaddizione fra nitronato o acido nitronico e dipolarofilo, seguito da eliminazione irreversibile di acqua con catalisi acida. Si tratta di un notevole esempio di condensazione in ambiente acquoso, in virtù dell′eliminazione irreversibile di acqua catalizzata da acidi. Il processo è stato applicato con successo a dipolarofili recanti i più svariati gruppi funzionali, tra cui il carbossilico e l′ammonico. Perciò, tenuto conto delle miti condizioni richieste, si può pensare di utilizzare la condensazione tra esteri nitroacetici e dipolarofili come un nuovo ed efficiente processo di trasformazione molecolare compatibile con sistemi biologici.