Synthesis 2011(14): 2261-2267  
DOI: 10.1055/s-0030-1260067
SPECIALTOPIC
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

Organocatalytic Application of Ionic Liquids: [bmim][MeSO4] as a Recyclable Organocatalyst in the Multicomponent Reaction for the Preparation of Dihydropyrimidinones and -thiones

Sudipta Raha Roy, Pradeep S. Jadhavar, Kapileswar Seth, Kulin K. Sharma, Asit K. Chakraborti*
Department of Medicinal Chemistry, National Institute of Pharmaceutical Education and Research (NIPER), Sector 67, S. A. S. Nagar 160 062, Punjab, India
Fax: +91(172)2214692; e-Mail: akchakraborti@niper.ac.in;
Further Information

Publication History

Received 28 April 2011
Publication Date:
10 June 2011 (online)

Abstract

The organocatalytic potential of 1-butyl-3-methylimidazolium-based room-temperature ionic liquids has been investigated for the synthesis of dihydropyrimidinones and -thiones by a one-pot multicomponent reaction involving an aldehyde, a β-keto ester or β-diketone, and urea or thiourea in excellent yields in short time. Factors that influence the efficiency of the ionic liquid as a catalyst were examined such as the anion and the imidazolium cation, particularly the influence of C2 substitution in the latter. The ionic liquid can be recovered and reused for five consecutive reactions without significant loss of catalytic efficiency. The applicability of the methodology for large-scale reaction highlights its potential for bulk synthesis.

    References

  • For reviews please see:
  • 1a Dömling A. Chem. Rev.  2006,  106:  17 
  • 1b Zhu J. Bienaymé H. Multicomponent Reactions   Wiley-VCH; Weinheim: 2005. 
  • 1c Wipf P. Stephenson CRJ. Okumura K. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  14694 
  • 2 Potosky J. Drug Discovery Today  2005,  10:  115 
  • 3a Kappe CO. Molecules  1998,  3:  1 
  • 3b Kappe CO. Eur. J. Med. Chem.  2000,  35:  1043 
  • 3c Yarim M. Saraç S. Kiliç FS. Erol K. Farmaco  2003,  58:  17 
  • 3d Kidwai M. Saxena S. Khan MKR. Thukral SS. Eur. J. Med. Chem.  2005,  40:  816 
  • 3e Kumar P. Sankar BR. Nasir G. Baig RB. Chandrashekaran S. Eur. J. Med. Chem.  2009,  44:  4192 
  • 4a Simon C. Constantieux T. Rodriguez J. Eur. J. Org. Chem.  2004,  4957 
  • 4b Dallinger D. Stadler A. Kappe CO. Pure Appl. Chem.  2004,  76:  1017 
  • 4c Kappe CO. Acc. Chem. Res.  2000,  33:  879 
  • 5a Yangyun W. Jipan Y. Haohao Y. Zhiwei M. Ruyu C. Lett. Org. Chem.  2011,  8:  264 
  • 5b Gore S. Baskaran S. Koenig B. Green Chem.  2011,  13:  1009 
  • 5c Pani MS. Arjun M. Sridhar D. Srinivas K. Raviprasad T. Chin. Chem. Lett.  2009,  20:  909 
  • 5d Shobha D. Chari MA. Ahn KH. Chin. Chem. Lett.  2009,  20:  1059 
  • 5e Polshettiwar V. Varma RS. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  7343 
  • 5f Yu Y. Liu C. Luo G. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2007,  17:  3508 
  • 5g Mukhopadhyay C. Datta A. Banik BK. J. Heterocycl. Chem.  2007,  44:  979 
  • 5h Bose AK. Manhas MS. Pednekar S. Ganguly SN. Dang H. He W. Mandadi A. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  1901 
  • 5i Tu S. Fang F. Miao C. Jiang H. Feng Y. Shi D. Wang X. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  6153 
  • 5j Shaabani A. Bazgir A. Teimouri F. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  857 
  • 6a Shen ZL. Xu XP. Ji SJ. J. Org. Chem.  2010,  75:  1162 
  • 6b Tamaddon F. Razmi Z. Jafari AA. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  1187 
  • 7a Litvić M. Večenaj I. Ladišić ZM. Lovrić M. Vinković V. Litvić MF. Tetrahedron  2010,  66:  3463 
  • 7b Sadek KU. Al-Qalaf F. Abdelkhalik MM. Elnagdi MH. J. Heterocycl. Chem.  2010,  47:  284 
  • 7c Prodius D. Macaev F. Mereacre V. Shova S. Lutsenco Y. Styngach E. Ruiz P. Muraviev D. Lipkowski J. Simonov YA. Turta C. Inorg. Chem. Commun.  2009,  12:  642 
  • 7d Chitra S. Pandiarajan K. Tetrahedron Lett.  2009,  50:  2222 
  • 7e Lannou MI. Hélion F. Namy JL. Synlett  2008,  105 
  • 7f Rodríguez-Domínguez JC. Bernardi D. Kirsch G. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  5777 
  • 7g Ahmed N. van Lier JE. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  5407 
  • 7h Cepanec I. Litvić M. Filipan-Litvić M. Grüngold I. Tetrahedron  2007,  63:  11822 
  • 7i Suzuki I. Suzumura Y. Takeda K. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  7861 
  • 7j Cepanec I. Litvić M. Bartolinčić A. Lovrić M. Tetrahedron  2005,  61:  4275 
  • 7k Su W. Li J. Zheng Z. Shen Y. Tetrahedron Lett.  2005,  46:  6037 
  • 7l De S K. Gibbs RA. Synthesis  2005,  1748 
  • 7m Wang Z.-T. Xu L.-W. Xia C.-G. Wang H.-Q. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  7951 
  • 7n Martins MAP. Teixeira MVM. Cunico W. Scapin E. Mayer R. Pereira CMP. Zanatta N. Bonacorso HG. Peppe C. Yuan Y.-F. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  8991 
  • 7o Paraskar AS. Dewkar GK. Sudalai A. Tetrahedron Lett.  2004,  44:  3305 
  • 7p Bose DS. Fatima L. Mereyala HB. J. Org. Chem.  2003,  68:  587 
  • 7q Sabitha G. Reddy GSKK. Reddy KB. Yadav JS. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  6497 
  • 7r Maiti G. Kundu P. Guin C. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  2757 
  • 7s Reddy CV. Mahesh M. Raju PVK. Babu TR. Reddy VVN. Tetrahedron Lett.  2002,  43:  2657 
  • 7t Fu N.-Y. Yuan Y.-F. Cao Z. Wang S.-W. Wang J.-T. Peppe C. Tetrahedron  2002,  58:  4801 
  • 7u Kumar KA. Kasthuraiah M. Reddy S. Reddy CD. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  7873 
  • 7v Dondoni A. Massi A. Sabbatini S. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  4495 
  • 7w Lu J. Bai Y. Wang Z. Yang B. Ma H. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  9075 
  • 7x Steele TG. Coburn CA. Patane MA. Bock MG. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  9315 
  • 8a Ramalingan C. Park S.-J. Lee I.-S. Kwak Y.-W. Tetrahedron  2010,  66:  2987 
  • 8b Abdollahi-Alibeik M. Zaghaghi Z. Chem. Pap.  2009,  63:  97 
  • 8c Suzuki I. Iwata Y. Takeda K. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  3238 
  • 8d Debache A. Amimour M. Belfaitah A. Rhouati S. Carboni B. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  6119 
  • 8e Azizian J. Mirza B. Mojtahedi MM. Abaee MS. Sargordan M. J. Fluorine Chem.  2008,  129:  1083 
  • 8f Ryabukhin SV. Plaskon AS. Ostapchuk EN. Volochnyuk DM. Shishkin OV. Tolmachev AA. J. Fluorine Chem.  2008,  129:  625 
  • 8g Zumpe FL. Flüß M. Schmitz K. Lender A. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  1421 
  • 8h Debache A. Boumoud B. Amimour M. Belfaitah A. Rhouati S. Carboni B. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  5697 
  • 8i Bose DS. Sudharshan M. Chavhan SW. ARKIVOC  2005,  (iii):  228 ; http://www.arkat-usa.org/home
  • 8j Bhosale RS. Bhosale SV. Bhosale SV. Wang T. Zubaidha PK. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  9111 
  • 8k Srinivas KVNS. Das B. Synthesis  2004,  2091 
  • 8l Reddy KR. Reddy ChV. Mahesh M. Raju PVK. Reddy VVN. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  8173 
  • 9a Cheng Q. Wang Q. Xu X. Ruan M. Yao H. Yang X. J. Heterocycl. Chem.  2010,  47:  624 
  • 9b Shobha D. Chari MA. Mano A. Selvan ST. Mukkanti K. Vinu A. Tetrahedron  2009,  65:  10608 
  • 9c Shinde SV. Jadhav WN. Lande MK. Gadekar LS. Arbad BR. Kondre JM. Karade NN. Catal. Lett.  2008,  125:  57 
  • 9d Zendehdel M. Mobinikhaledi A. Asgari A.
    J. Inclusion Phenom. Macrocyclic Chem.  2008,  60:  353 
  • 9e Mahdavinia GH. Sepehrian H. Chin. Chem. Lett.  2008,  19:  1435 
  • 9f Lin HX. Zhao BX. Xu B. Wang XH. Chin. Chem. Lett.  2007,  18:  502 
  • 9g Rafiee E. Jafari H. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2006,  16:  2463 
  • 9h Singh K. Arora D. Singh S. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  4205 
  • 9i Singh V. Sapehiyia V. Srivastava V. Kaur S. Catal. Commun.  2006,  7:  571 
  • 9j Salehi P. Dabiri M. Zolfigol MA. Fard MAB. Tetrahedron Lett.  2003,  44:  2889 
  • 9k Martínez S. Meseguer M. Casas L. Rodríguez E. Molins E. Moreno-Mañas M. Roig A. Sebastián RM. Vallribera A. Tetrahedron  2003,  59:  1553 
  • 9l Bigi F. Carloni S. Frullanti B. Maggi R. Sartori G. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  3465 
  • 10a Pasunootia KK. Chaia H. Jensena CN. Gorityalaa BK. Wanga S. Liu X.-W. Tetrahedron Lett.  2011,  52:  80 
  • 10b Niralwad KS. Sningate BB. Shingare MS. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  3616 
  • 10c Glasnova TN. Tyeb H. Kappe CO. Tetrahedron  2008,  64:  2035 
  • 10d Banik BK. Reddy AT. Datta A. Mukhopadhyay C. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  7392 
  • 10e Manhas MS. Ganguly SN. Mukherjee S. Jain AK. Bose AK. Tetrahedron Lett.  2006,  47:  2423 
  • 10f Kumar D. Sundaree MS. Mishra BG. Chem. Lett.  2006,  35:  1074 
  • 10g Pasha MA. Swamy NR. Jayashankara VP. Indian J. Chem., Sect. B: Org. Chem. Incl. Med. Chem.  2005,  44:  823 
  • 10h Jenner G. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  6195 
  • 10i Bose AK. Pednekar S. Ganguly SN. Chakraborty G. Manhas MS. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  8351 
  • 10j Li JT. Han JF. Yang JH. Li TS. Ultrasound Sonochem.  2003,  10:  119 
  • 11 Tundo P. Anastas P. Black DS. Breen J. Collins T. Memoli S. Miyamoto J. Polyakoff M. Tumas W. Pure Appl. Chem.  2000,  72:  1207 
  • 12 Alfonsi K. Colberg J. Dunn PJ. Fevig T. Jennings S. Johnson TA. Kleine HP. Knight C. Nagy MA. Perry DA. Stefaniak M. Green Chem.  2008,  10:  31 
  • 13 Constable DJC. Gonzalez CJ. Henderson RK. Org. Process Res. Dev.  2007,  11:  133 
  • 14a Organic Synthesis in Water   Grieco PA. Blackie Academic and Professional; London: 1998. 
  • 14b Li CJ. Chang TH. In Organic Reactions in Aqueous Media   Wiley; New York: 1997. 
  • 14c Otto S. Engberts JBFN. Pure Appl. Chem.  2000,  72:  1365 
  • 14d Ribe S. Wipf P. Chem. Commun.  2001,  299 
  • 14e Engberts JBFN. Blandamer MJ. Chem. Commun.  2001,  1701 
  • 14f Otto S. Engberts JBFN. Org. Biomol. Chem.  2003,  1:  2809 
  • 14g Li C.-J. Chem. Rev.  2005,  105:  3095 
  • 14h Narayan S. Muldoon J. Finn MG. Fokin VV. Kolb HC. Sharpless KB. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  3275 
  • 14i Li C.-J. Chen L. Chem. Soc. Rev.  2006,  35:  68 
  • 14j Lindström UM. Andersson F. Angew. Chem. Int. Ed.  2006,  45:  548 
  • 14k Chankeshwara SV. Chakraborti AK. Org. Lett.  2006,  8:  3259 
  • 14l Khatik GL. Kumar R. Chakraborti AK. Org. Lett.  2006,  8:  2433 
  • 14m Chakraborti AK. Rudrawar S. Jadhav KB. Kaur G. Chankeshwara SV. Green Chem.  2007,  9:  1335 
  • 14n Hailes HC. Org. Process Res. Dev.  2007,  11:  114 
  • 14o Organic Reactions in Water   Lindström UM. Blackwell; Oxford: 2007. 
  • 15 Sharma G. Kumar R. Chakraborti AK. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  4269 ; and references therein
  • 16 Parikh N. Kumar D. Raha Roy S. Chakraborti AK. Chem. Commun.  2011,  47:  1797 
  • 17 Earle MJ. Sheldon RA. Pure Appl. Chem.  2000,  72:  1391 
  • 18 Isambert N. Duque MMS. Plaquevent JC. Rodriguez J. Constantieux T. Chem. Soc. Rev.  2011,  40:  1347 
  • 19 Dupont J. Spencer J. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  5296 
  • 20 Ranke J. Stolte S. Störmann R. Arning J. Jastorff B. Chem. Rev.  2007,  107:  2183 
  • 21 Smiglak M. Reichert WM. Holbrey JD. Wilkes JS. Sun L. Thrasher JS. Kirichenko K. Singh S. Katritzky AR. Rogers RD. Chem. Commun.  2006,  2554 
  • 22 Costello DM. Brown LM. Lamberti GA. Green Chem.  2009,  11:  548 
  • 23 Coleman D. Gathergood N. Chem. Soc. Rev.  2010,  39:  600 
  • 24 de Maria PD. Angew. Chem. Int. Ed.  2008,  47:  6960 
  • 25a Sarkar A. Raha Roy S. Chakraborti AK. Chem. Commun.  2011,  47:  4538 
  • 25b Raha Roy S. Chakraborti AK. Org. Lett.  2010,  12:  3866 
  • 25c Chakraborti AK. Raha Roy S. J. Am. Chem. Soc.  2009,  131:  6902 
  • 25d Chakraborti AK. Raha Roy S. Kumar D. Chopra P. Green Chem.  2008,  10:  1111 
  • 26a Legeay JC. Eynde JJV. Bazureau JP. Tetrahedron  2005,  61:  12386 
  • 26b Legeay JC. Eynde JJV. Bazureau JP. Tetrahedron  2008,  64:  5328 
  • 27a Arfan A. Paquin L. Bazureau JP. Russ. J. Org. Chem.  2007,  43:  1058 
  • 27b Gholap AR. Venkatesan K. Thomas D. Lahoti RJ. Srinivasan KV. Green Chem.  2004,  6:  147 
  • 28a Chen X. Peng Y. Catal. Lett.  2008,  122:  310 
  • 28b Ahmad S. Abbas R. Catal. Lett.  2005,  100:  177 
  • 28c Peng J. Deng Y. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  5917 
  • 29a Cho CW. Pham TPT. Jeon YC. Yun YS. Green Chem.  2008,  10:  67 
  • 29b García-Lorenzo A. Tojo E. Tojo J. Teijeira M. Rodríguez-Berrocal FJ. González MP. Martínez-Zorzano VS. Green Chem.  2008,  10:  508 
  • 30 De Souza ROMA. da Penha ET. Milage HMS. Garden SJ. Esteves PM. Eberlin MN. Antunes OAC. Chem. Eur. J.  2009,  15:  9799 
  • 31 Mayer TU. Kapoor TM. Haggarty SJ. King RW. Schreiber SL. Mitchison TJ. Science  1999,  286:  971 
  • 32 Gartner M. Sunder-Plassmann N. Seiler J. Utz M. Vernos I. Surrey T. Giannis A. ChemBioChem  2005,  6:  1173