3-Quinoline Boric Acid as an Efficient Catalyst for the Direct Amidation of Carboxylic Acids at Room Temperature

doi:10.7503/cjcu20230004

Abstract

Abstract:

3-Quinoline boric acid had been identified as an inexpensive and effective catalyst for the direct dehydrative amide formation of carboxylic acids and amines. The catalyst was applicable to a wide range of carboxylic acids with primary and secondary amines to afford amides in moderate to good yields at room temperature. The catalyst also showed good catalytic activity to some aromatic and heteroaromatic carboxylic acids under higher temperature. This protocol provides a new methodology for the green boron-catalytic amidation under mild conditions.

Key words: Amide bond, Boron catalyst, Catalytic amidation

CLC Number:

O629.72

TrendMD:

HUANG Dingmin, SUN Haotian, WANG Zhenwei, LIU Hao, SU Xianbin. 3-Quinoline Boric Acid as an Efficient Catalyst for the Direct Amidation of Carboxylic Acids at Room Temperature[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(6): 20230004.

Figures/Tables 4

References 36

1	Dunetz J. R.， Magano J.， Weisenburger G. A.， Org. Process Res. Dev.， 2016， 20（2）， 140—177
2	Sabatini M. T.， Boulton L. T.， Sneddon H. F.， Sheppard T. D.， Nat. Catal.， 2019， 2（1）， 10—17
3	Pedrood K.， Bahadorikhalili S.， Lotfi V.， Larijani B.， Mahdavi M.， Mol. Divers.， 2021， 26（2）， 1311—1344
4	Ghose A. K.， Viswanadhan V. N.， Wendoloski J. J.， J. Comb. Chem.， 1999， 1（1）， 55—68
5	Haziq Qureshi M.⁃The Njarðarson Group， The University of Arizona， Top 200 Pharmaceuticals by Retail Sales in 2020（https：//njardarson.lab.arizona.edu/content/top⁃pharmaceuticals⁃poster）
6	Roughley S. D.， Jordan A. M.， J. Med. Chem.， 2011， 54（10）， 3451—3479
7	Cheng L. D.， Study on Direct Acid Amination Catalyzed by Nickel and Titanium Cataly， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao， 2018
	成丽丹. 基于镍和钛类催化剂催化直接酰胺化的反应研究，青岛：青岛科技大学， 2018
8	Benz G.， Comprehensive Organic Syntheses（Ed.： Trost B. M.， Fleming I.，），Pergamon Press， Oxford， 1991， 381—417
9	El⁃Faham A.， Albericio F.， Chem. Rev.， 2011， 111（11）， 6557—6602
10	Walter M.， Besendorf H.， Schnider O.， Helv. Chim. Acta， 1961， 44（6）， 1546—1554
11	Rahman A.， Farocq M. O.， Sci. Nat. Heidelberg， 1954， 41（1）， 15—16
12	Charville H.， Jackson D. A.， Hodges G.， Whiting A.， Wilson M. R.， Eur. J. Org. Chem.， 2011， 2011（30）， 5981—5990
13	March J.， Smith M. B.， Advanced Organic Chemistry（6th Ed.），John Wiley ＆ Sons， Hoboken， 2007， 1841—1842
14	Montalbetti C. A. G. N.， Falque V.， Tetrahedron， 2005， 61（46）， 10827—10852
15	Valeur E.， Bradley M.， Chem. Soc. Rev.， 2009， 38（2）， 606—631
16	Lundberg H.， Tinnis F.， Selander N.， Adolfsson H.， Chem. Soc. Rev.， 2014， 43（8）， 2714—2742
17	Mitchell J. A.， Reid E. E.， J. Am. Chem. Soc.， 1931， 53（5）， 1879—1883
18	Sha W. B.， Huang W. H.， Chem. Bioeng.， 2013， 30（6）， 11—16
	沙文彬，黄文华. 化学与生物工程， 2013， 30（6）， 11—16
19	Schaefer G.， Matthey C.， Bode J. W.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2012， 51（36）， 9173—9175
20	Allen C. L.， Williams J. M. J.， Chem. Soc. Rev.， 2011， 40（7）， 3405—3415
21	Arkhipova M.， Eichel S.， Maas G.， RSC Adv.， 2014， 4（99）， 56506—56517
22	Lundberg H.， Tinnis F.， Adolfsson H.， Chem. Eur. J.， 2012， 18（13）， 3822—3826
23	Allen C. L.， Chhatwal A. R.， Williams J. M. J.， Chem. Commun.， 2012， 48（5）， 666—668
24	Lundberg H.， Adolfsson H.， ACS Catal.， 2015， 5（6）， 3271—3277
25	Todorovic M.， Perrin D. M.， Peptide Sci.， 2020， 112（6）， e24210
26	Ishihara K.， Ohara S.， Yamamoto H.， J. Org. Chem.， 1996， 61（13）， 4196—4197
27	Maki T.， Ishihara K.， Yamamoto H.， Org. Lett.， 2005， 7（22）， 5043—5046
28	Arnold K.， Davies B.， Giles R. L.， Grosjean C.， Smith G. E.， Whiting A.， Adv. Synth. Catal.， 2006， 348（7/8）， 813—820
29	Gernigon N.， Al⁃Zoubi R. M.， Hall D. G.， J. Org. Chem.， 2012， 77（19）， 8386—8400
30	Tam E. K. W.， Rita， Liu L. Y.， Chen A. Q.， Eur. J. Org. Chem.， 2015， 2015（5）， 1100—1107
31	El Dine T. M.， Erb W.， Berhault Y.， Rouden J.， Blanchet J.， J. Org. Chem.， 2015， 80（9）， 4532—4544
32	Sawant D. N.， Bagal D. B.， Ogawa S.， Selvam K.， Saito S.， Org. Lett.， 2018， 20（15）， 4397—4400
33	Al⁃Zoubi R. M.， Marion O.， Hall D. G.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2008， 47（15）， 2876—2879
34	Marcelli T.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2010， 49（38）， 6840—6843
35	Arkhipenko S.， Sabatini M. T.， Batsanov A. S.， Karaluka V.， Sheppard T. D.， Rzepa H. S.， Whiting A.， Chem. Sci.， 2018， 9（4）， 1058—1072
36	Wang C.， Yu H. Z.， Fu Y.， Guo Q. X.， Org. Biomol. Chem.， 2013， 11（13）， 2140—2146

Entry	Catalyst	Isolated yield（%）	Entry	Catalyst	Isolated yield（%）
1	BD⁃1	<10	5	YD	27
2	BD⁃2	40	6	KL⁃1	55
3	BD⁃3	<10	7	KL⁃2	24
4	MD	33	8	KL⁃3	<10

Entry	Catalyst	Isolated yield（%）	Entry	Catalyst	Isolated yield（%）
1	BD⁃1	<10	5	YD	27
2	BD⁃2	40	6	KL⁃1	55
3	BD⁃3	<10	7	KL⁃2	24
4	MD	33	8	KL⁃3	<10

Entry	Solvent ^b	Catalyst loading（%， molar fraction）	Dehydrating agent	Temp.	Time/h	Isolated yield（%）
1	DMF	5	0.4 nm MS	r.t.	24	1
2	THF	5	0.4 nm MS	r.t.	24	25
3	Toluene	5	0.4 nm MS	r.t.	24	26
4	DCM	5	0.4 nm MS	r.t.	24	55
5	DCM	0	0.4 nm MS	r.t.	24	2
6	DCM	2.5	0.4 nm MS	r.t.	24	10
7	DCM	10	0.4 nm MS	r.t.	24	75
8	DCM	10	0.4 nm MS	40 ℃	24	85
9	DCM	10	0.4 nm MS	r.t.	36	78
10	DCM	10	None	r.t.	24	0
11	DCM	10	0.3 nm MS	r.t.	24	35
12	DCM	10	0.5 nm MS	r.t.	24	2
13	DCM	10	MgSO₄	r.t.	24	0
14	DCM	10	CaCl₂	r.t.	24	0

Entry	Solvent ^b	Catalyst loading（%， molar fraction）	Dehydrating agent	Temp.	Time/h	Isolated yield（%）
1	DMF	5	0.4 nm MS	r.t.	24	1
2	THF	5	0.4 nm MS	r.t.	24	25
3	Toluene	5	0.4 nm MS	r.t.	24	26
4	DCM	5	0.4 nm MS	r.t.	24	55
5	DCM	0	0.4 nm MS	r.t.	24	2
6	DCM	2.5	0.4 nm MS	r.t.	24	10
7	DCM	10	0.4 nm MS	r.t.	24	75
8	DCM	10	0.4 nm MS	40 ℃	24	85
9	DCM	10	0.4 nm MS	r.t.	36	78
10	DCM	10	None	r.t.	24	0
11	DCM	10	0.3 nm MS	r.t.	24	35
12	DCM	10	0.5 nm MS	r.t.	24	2
13	DCM	10	MgSO₄	r.t.	24	0
14	DCM	10	CaCl₂	r.t.	24	0

[1]	LI Shijie,YANG Yang,CUI Yingying,SU Xianbin. High Efficient and Green Approach to the Synthesis of Leuprolide in Continuous-flow Microreactor^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(7): 1559.
[2]	LIU Bingtong, ZHUANG Yongliang. Structural Characterization of Peptide Calcium Chelate VGLPNSR-Ca and Its Calcium Absorption Ability in Caco-2 Cell Monolayer [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(8): 1643.
[3]	FAN Jiahui,BIAN Yanan,SU Xianbin. Synthesis of Liraglutide Through Threonine Ligation^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(12): 2679.
[4]	LIU Fei, XIE Qing, LIU Teli, XU Xiaoxia, GUO Xiaoyi, LI Nan, ZHU Hua, YANG Zhi. Radio-synthesis, Quality Control and Micro-PET Imaging of ⁶⁴Cu-DOTA-TATE^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(4): 695.
[5]	CAO Yuhui, ZHANG Juanjuan, WANG Zaiyang, ZHAO Yuanhui. Separation and Identification of Oyster Peptide Modified by Plastein Reaction and Characterization of Peptide-zinc Complexes^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(3): 470.
[6]	GE Weiwei, CHEN Jing, ZONG Liang, LI Jian, SUI Shaohui, WU Weihui, ZHANG Ming, DONG Junjun. Efficient Oxidation of Thiols to Corresponding Disulfides Catalyzed by Hemin^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(6): 1052.
[7]	ZHENG Xi, LIANG Guodong, WANG Chao, LIU Keliang. Construction of Isopeptide Bridge-tethered NHR-trimeric Coiled-coil in MERS-CoV Membrane Fusion Protein^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(9): 1643.
[8]	CHENG Siqi, LIANG Guodong, JIANG Xifeng, WANG Chao, LIU Keliang. Design, Sythesis and Biological Evaluation of Polyphenol-α-helical Peptide Conjugates as Potent HIV-1 Fusion Inhibitors^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(7): 1287.
[9]	LI Xue, LAI Wenqing, JIANG Xifeng, WANG Chao, LIU Keliang. Design, Synthesis and Activity Screening of Isopeptide Bond-tethered N Peptides as HIV-1 Fusion Inhibitors^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(5): 881.
[10]	ZHANG Sha, SHI Weiguo, WANG Chao, CAI Lifeng, ZHENG Baohua, WANG Kun, FENG Siliang, JIA Qiyan, LIU Keliang. Synthesis of Cholesterol Conjugated Non-native Derived Heptad Repeat Sequence Peptides as Potent HIV-1 Fusion Inhibitors^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(12): 2542.
[11]	ZANG Hao, SUN Jiaming, HUANG Xiaoguang, JI Yang, DAI Tingting, GAO Xiaochen, LI Xiaodong, ZHANG Hui. Synthesis and Biological Activity of N-substituted Carnosine Amide Derivatives^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(12): 2567.
[12]	LIANG Guodong, WANG Chao, SHI Weiguo, WANG Kun, JIANG Xifeng, XU Xiaoyu, LIU Keliang. Design, Synthesis and Activity Prescreening of Small Molecule-Peptide Conjugates as HIV-1 Fusion Inhibitors Targeting gp41^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(10): 2100.
[13]	SHEN Qingqing, ZENG Mingyong, ZHAO Yuanhui. Modification of Acaudina Molpadioides Hydrolysates by Plastein Reaction and Preparation of ACE Inhibitory Peptides^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(5): 965.
[14]	WANG Hai-Tao, WANG Wei, CHEN Ming, YUAN Ning, ZHAO Yuan-Hui, MAO Xiang-Zhao. Active Peptide from Acetes Chinensis with Inhibitory Activity on Neuraminidase of Influenza Virus [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(11): 2540.
[15]	LING Yan-Bo, WANG Kun, JIANG Xi-Feng, CAI Li-Feng, LIU Ke-Liang. Design, Synthesis and Activity Evaluation of Novel Bivalent HIV-1 Fusion Inhibitor [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(9): 2102.