The Synthesis and Applications of Heterocyclic Boronic Acids

Abstract

Boronic acids are valued by organic chemists for their important role in the synthesis of biphenyls via a palladium(0) catalysed cross-coupling reaction with aryl halides (Suzuki reaction). Despite their synthetic utility and known biological activities heterocyclic boronic acids feature less frequently often due to difficulties in their synthesis. This paper provides an overview of the synthesis and applications of a range of heterocyclic boronic acids.

1 Introduction

2 Nitrogen Heterocycles

2.1 Pyridinylboronic Acids

2.1 1 2-Pyridinylboronic Acid

2.1 2 3- and 4-Pyridinylboronic Acid

2.2 Pyrrolylboronic Acids

2.2.1 Pyrrole-2-boronic Acid

2.2.2 Pyrrole-3-boronic Acid

2.3 Indolylboronic Acids

2.3.1 Indol-2-ylboronic Acid

2.3.2 Indol-3-ylboronic Acid

2.3.3 5/6/7-Indolylboronic Acid

2.4 Imidazolylboronic Acids

2.5 Quinolinylboronic Acids

2.6 Pyrimidinylboronic Acids

3 Sulfur Heterocycles

3.1 Thienylboronic Acids

3.1.1 2-Thienylboronic Acid

3.1.2 3-Thienylboronic Acids

3.2 Benzothiophenylboronic Acids

4 Oxygen Heterocycles

4.1 Furylboronic Acids

4.1.1 2-Furylboronic Acid

4.1.2 3-Furylboronic Acid

4.2 Benzofuranylboronic Acids

5 Conclusions

Suzuki reaction - heterocyclic boronic acids - palladium(0) catalysed cross-coupling - trialkylboranes - lithium-halogen exchange

References

<A NAME="RE07802SS-1">1</A> Miyaura N. Yanagi T. Suzuki A. Synth. Commun.  1981,  11:  513 

<A NAME="RE07802SS-2">2</A> Miyaura N. Suzuki A. Chem. Rev.  1995,  95:  2457 

<A NAME="RE07802SS-3">3</A> Stanforth SP. Tetrahedron  1998,  54:  263 

<A NAME="RE07802SS-4">4</A> Suzuki A. J. Organomet. Chem.  1999,  576:  147 

<A NAME="RE07802SS-5">5</A> Darses S. Jeffery T. Genet J.-P. Brayer J.-L. Demoute J.-P. Tetrahedron Lett.  1996,  37:  3857 

<A NAME="RE07802SS-6">6</A> Willis DM. Strongin RM. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  6271 

<A NAME="RE07802SS-7">7</A> Manickam G. Schluter AD. Synthesis  2000,  442 

<A NAME="RE07802SS-8">8</A> Goodby JW. Hird M. Lewis RA. Toyne KJ. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1996,  2719 

<A NAME="RE07802SS-9">9</A> Maes BU. Lemiere GLF. Dommisse R. Augustyns K. Haemers A. Tetrahedron  2000,  56:  1777 

<A NAME="RE07802SS-10">10</A> Ren D. McClelland RA. Can. J. Chem.  1998,  76:  78 

<A NAME="RE07802SS-11">11</A> Adams J. Elliott PJ. Oncogene  2000,  19:  6687 

<A NAME="RE07802SS-12">12</A> Groviak MP. Am. J. of Therapeutics  2001,  8:  321 

<A NAME="RE07802SS-13">13</A> Westmark PR. Smith BD. J. Am. Chem. Soc.  1994,  116:  9343 

<A NAME="RE07802SS-14">14</A> Weston GS. Blazquez F. Baquero F. Shoichet BK. J. Med. Chem.  1998,  41:  4577 

<A NAME="RE07802SS-15">15</A> James TD. Sandanayake K. Iguchi R. Shinkai S. J. Am. Chem. Soc.  1995,  117:  8982 

<A NAME="RE07802SS-16">16</A>

Products for Suzuki Coupling Aldrich ChemFiles 2001, 1

<A NAME="RE07802SS-17">17</A> Carboni B. Pourbaix C. Carreaux F. Deleuze H. Maillard B. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  7979 

<A NAME="RE07802SS-18">18</A> Tois J. Franzen R. Aitio O. Laakso I. Huuskonen J. Taskinen J. Comb. Chem. High Throughput Screening  2001,  4:  521 

<A NAME="RE07802SS-19">19</A> Chamoin S. Houldsworth S. Kruse CG. Bakker I. Snieckus V. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  4179 

<A NAME="RE07802SS-20">20</A> Piettre SR. Baltzer S. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  1197 

<A NAME="RE07802SS-21">21</A> Arimori S. Hartley JH. Bell ML. Oh CS. James TD. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  10291 

<A NAME="RE07802SS-22">22</A> Minato A. Tamao K. Hayashi T. Suzuki K. Kumada M. Tetrahedron Lett.  1981,  22:  5319 

<A NAME="RE07802SS-23">23</A> Morris GA. Nguyen ST. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  2093 

<A NAME="RE07802SS-24">24</A> Filippini L. Gusmeroli M. Riva R. Tetrahedron Lett.  1992,  33:  1755 

<A NAME="RE07802SS-25">25</A> Alvarez A. Guzman A. Ruiz A. Velarde E. J. Org. Chem.  1992,  57:  1653 

<A NAME="RE07802SS-26">26</A> Lohse O. Thevenin P. Waldvogel E. Synlett  1999,  45 

<A NAME="RE07802SS-27">27</A> Stavenuiter J. Hamzink M. Van der Hulst R. Zomer G. Westra G. Kriek E. Heterocycles  1987,  26:  2711 

<A NAME="RE07802SS-28">28</A> Cai D. Larsen RD. Reider PJ. Tetrahedron Lett.  2002,  43:  4285 

<A NAME="RE07802SS-29">29</A> Bouillon A. Lancelot JC. Collot V. Bovy PR. Rault S. Tetrahedron  2002,  58:  2885 

<A NAME="RE07802SS-30">30</A> Yang Y. Martin AR. Heterocycles  1992,  34:  1395 

<A NAME="RE07802SS-31">31</A> Mikhailov BM. Kozminskaya TK. Izv. Akad. Nauk. USSR  1959,  76 

<A NAME="RE07802SS-32">32</A> Ishikura M. Mano T. Oda I. Terashima M. Heterocycles  1984,  22:  2471 

<A NAME="RE07802SS-33">33</A> Wakabayashi S. Sugihara Y. Takakura K. Murata S. Tomoika H. Ohnishi S. Tatsumi K. J. Org. Chem.  1999,  64:  6999 

<A NAME="RE07802SS-34">34</A> Murafuji T. Mouri R. Sugihara Y. Takakura K. Mikata Y. Tano S. Tetrahedron  1996,  52:  13933 

<A NAME="RE07802SS-35">35</A> Toyota S. Oki M. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1992,  65:  1832 

<A NAME="RE07802SS-36">36</A> Ishikura M. Kamada M. Ohta T. Terashima M. Heterocycles  1984,  22:  2475 

<A NAME="RE07802SS-37">37</A> Guiles JW. Johnson SG. Murray WV. J. Org. Chem.  1996,  61:  5169 

<A NAME="RE07802SS-38">38</A> Fischer FC. Havinga E. Recueil  1965,  84:  439 

<A NAME="RE07802SS-39">39</A> Fischer FC. Havinga E. Recueil  1974,  93:  21 

<A NAME="RE07802SS-40">40</A> Mohler LK. Czarnik AW. J. Am. Chem. Soc.  1993,  115:  2998 

<A NAME="RE07802SS-41">41</A> Lamothe M. Pauwels PJ. Belliard K. Schambel P. Halazy S. J. Med. Chem.  1997,  40:  3542 

<A NAME="RE07802SS-42">42</A> Albers WA. Canters GW. Reedijk J. Tetrahedron  1995,  51:  3895 

<A NAME="RE07802SS-43">43</A> Coudret C. Synth. Commun.  1996,  26:  3543 

<A NAME="RE07802SS-44">44</A> Oh-e T. Miyaura N. Suzuki A. J. Org. Chem.  1993,  58:  2201 

<A NAME="RE07802SS-45">45</A> Cai D. Hughes DL. Verhoeven TR. Tetrahedron Lett.  1996,  37:  2537 

<A NAME="RE07802SS-46">46</A> Trecourt F. Breton G. Bonnet V. Mongin F. Marsais F. Queguiner G. Tetrahedron  2000,  56:  1349 

<A NAME="RE07802SS-47">47</A> Pandey G. Bagul TD. Trusar D. Sahoo AK. J. Org. Chem.  1998,  760 

<A NAME="RE07802SS-48">48</A> Bouillon A. Lancelot JC. Collot V. Bovy PR. Rault S. Tetrahedron  2002,  58:  3323 

<A NAME="RE07802SS-49">49</A> Achab S. Guyot M. Potier P. Tetrahedron Lett.  1993,  34:  2127 

<A NAME="RE07802SS-50">50</A> Trecourt F. Queguiner G. J. Chem. Res., Miniprint  1982,  3:  912 

<A NAME="RE07802SS-51">51</A> Gribble GW. Saulnier MG. Heterocycles  1993,  35:  151 

<A NAME="RE07802SS-52">52</A> Radinov R. Haimova M. Simova E. Synthesis  1986,  886 

<A NAME="RE07802SS-53">53</A> Bouillon A. Lancelot JC. Collot V. Bovy PR. Rault S. Tetrahedron  2002,  58:  4369 

<A NAME="RE07802SS-54">54</A> Mallet M. Marsais F. Branger G. Queguiner G. J. Organomet. Chem.  1990,  382:  319 

<A NAME="RE07802SS-55">55</A> Marsais F. Pineau P. Nivolliers F. Turck A. Godard A. Queguiner G. J. Org. Chem.  1992,  52:  565 

<A NAME="RE07802SS-56">56</A> Matteson DS. Tetrahedron  1989,  45:  1859 

<A NAME="RE07802SS-57">57</A> Mongin F. Queguiner G. Tetrahedron  2001,  57:  4059 

<A NAME="RE07802SS-58">58</A> Queguiner G. J. Heterocycl. Chem.  2000,  37:  615 

<A NAME="RE07802SS-59">59</A> Martina S. Enkelmann V. Wegner G. Schluter A.-D. Synthesis  1991,  613 

<A NAME="RE07802SS-60">60</A> Alvarez A. Guzman A. Ruiz A. Velande E. Muchowski JM. J. Org. Chem.  1992,  57:  1653 

<A NAME="RE07802SS-61">61</A> Greib JG. Ketcha DM. Synth. Commun.  1995,  25:  2145 

<A NAME="RE07802SS-62">62</A> Grehn L. Ragnarsson U. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.  1984,  23:  296 ; Angew. Chem. 1984, 96, 291

<A NAME="RE07802SS-63">63</A> Rawal VH. Cava MP. Tetrahedron Lett.  1985,  26:  6141 

<A NAME="RE07802SS-64">64</A> Martina S. Schluter A.-D. Macromolecules  1992,  25:  3607 

<A NAME="RE07802SS-65">65</A> Johnson CN. Stemp G. Anand N. Stephen SC. Gallagher T. Synlett  1998,  1025 

<A NAME="RE07802SS-66">66</A> Furstner A. Grabowski J. Lehmann CW. J. Org. Chem.  1999,  64:  8275 

<A NAME="RE07802SS-67">67</A> Gharepure M. Stoller A. Bellamy F. Firnau G. Snieckus V. Synthesis  1991,  1079 

<A NAME="RE07802SS-68">68</A> Hasan I. Marinelli ER. Lin L.-CC. Fowler FW. Levy AB. J. Org. Chem.  1981,  46:  157 

<A NAME="RE07802SS-69">69</A> Bray BL. Mathies PH. Naef R. Solas DR. Tidwell TT. Artis DR. Muchowski JM. J. Org. Chem.  1990,  55:  6317 

<A NAME="RE07802SS-70">70</A> Nagai Y. Kobayashi K. Toi H. Aoyama Y. Bull. Chem. Soc. Jpn.  1993,  66:  2965 

<A NAME="RE07802SS-71">71</A> Conway SC. Gribble GW. Heterocycles  1990,  30:  627 

<A NAME="RE07802SS-72">72</A> Zheng Q. Yang Y. Martin AR. Heterocycles  1994,  37:  1761 

<A NAME="RE07802SS-73">73</A> Ishikura M. Agata I. Katagiri N. J. Heterocycl. Chem.  1999,  36:  873 

<A NAME="RE07802SS-74">74</A> Saulnier MG. Gribble GW. J. Org. Chem.  1982,  47:  757 

<A NAME="RE07802SS-75">75</A> Kawasaki I. Katsuma H. Nakayama Y. Yamashita M. Ohta S. Heterocycles  1998,  48:  1887 

<A NAME="RE07802SS-76">76</A> Carbonnelle A.-C. Zamora EG. Beugelmans R. Roussi G. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  4467 

<A NAME="RE07802SS-77">77</A> Moyer MP. Shiurba JF. Rapoport H. J. Org. Chem.  1986,  51:  5106 

<A NAME="RE07802SS-78">78</A> Ishikura M. Hino A. Yaginuma T. Agata I. Katagiri N. Tetrahedron  2000,  56:  193 

<A NAME="RE07802SS-79">79</A> Merlic CA. McInnes DM. You Y. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  6787 

<A NAME="RE07802SS-80">80</A> Merlic CA. McInnes DM. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  7661 

<A NAME="RE07802SS-81">81</A> Claridge TDW. Long JM. Brown JM. Hibbs D. Hursthouse MB. Tetrahedron  1997,  53:  4035 

<A NAME="RE07802SS-82">82</A> Schlosser MJ. Organometal. Chem.  1967,  8:  9 

<A NAME="RE07802SS-83">83</A> Hoerrner RS. Askin D. Volante RP. Reider PJ. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  3455 

<A NAME="RE07802SS-84">84</A> Zheng Q. Yang Y. Martin AR. Tetrahedron Lett.  1993,  34:  2235 

<A NAME="RE07802SS-85">85</A> Breuer SW. Thorpe FG. Tetrahedron Lett.  1974,  371 

<A NAME="RE07802SS-86">86</A> Yang Y. Martin AR. Nelson DL. Regan J. Heterocycles  1992,  34:  1169 

<A NAME="RE07802SS-87">87</A> Yang Y. Martin AR. Heterocycles  1992,  34:  1395 

<A NAME="RE07802SS-88">88</A> Horenstein BA. Zabinski RF. Schramm VL. Tetrahedron Lett.  1993,  34:  7213 

<A NAME="RE07802SS-89">89</A> Evans GB. Furneaux RH. Gainsford GJ. Schramm VL. Tyler PC. Tetrahedron  2000,  56:  3053 

<A NAME="RE07802SS-90">90</A> Letsinger RL. Dandagaonker SH. J. Am. Chem. Soc.  1959,  81:  498 

<A NAME="RE07802SS-91">91</A> Marsais F. Godard A. Queguiner G. J. Heterocycl. Chem.  1989,  26:  1589 

<A NAME="RE07802SS-92">92</A> Green L. Chauder B. Snieckus V. J. Heterocycl. Chem.  1999,  36:  1453 

<A NAME="RE07802SS-93">93</A> Liao TK. Podrebarac EG. Cheng CC. J. Am. Chem. Soc.  1964,  86:  1869 

<A NAME="RE07802SS-94">94</A> Hilbert GE. Jansen EF. J. Am. Chem. Soc.  1934,  56:  134 

<A NAME="RE07802SS-95">95</A> Langley BW. J. Am. Chem. Soc.  1956,  78:  2136 

<A NAME="RE07802SS-96">96</A> Gronowitz S. Hornfeldt A.-B. Kristjansson V. Musil T. Chem. Scr.  1986,  26:  305 

<A NAME="RE07802SS-97">97</A> Peters D. Hornfeldt A.-B. Gronowitz S. J. Heterocycl. Chem.  1990,  27:  2165 

<A NAME="RE07802SS-98">98</A> Wellmar U. Hornfeldt A.-B. Gronowitz S. J. Heterocycl. Chem.  1995,  32:  1159 

<A NAME="RE07802SS-99">99</A> Wellmar U. Hornfeldt A.-B. Gronowitz S. J. Heterocycl. Chem.  1996,  33:  409 

<A NAME="RE07802SS-100">100</A> Piettre SR. Andre C. Chanal M.-C. Ducep J.-B. Lesur B. Piriou F. Raboisson P. Rondeau J.-M. Schelcher C. Zimmerman P. Ganzhorn AJ. J. Med. Chem.  1997,  40:  4208 

<A NAME="RE07802SS-101">101</A> Handbook of Conducting Polymers   Skotheim TA. Marcel Dekker; New York: 1986. 

<A NAME="RE07802SS-102">102</A> Cullen KE. Sharp JT. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1995,  2565 

<A NAME="RE07802SS-103">103</A> Kabalka GW. Sastry U. Sastry KAR. Knapp FK. Srivastava PC. J. Organomet. Chem.  1983,  259:  269 

<A NAME="RE07802SS-104">104</A> Murata M. Watanabe S. Masuda Y. J. Org. Chem.  1997,  62:  6458 

<A NAME="RE07802SS-105">105</A> Murata M. Oyama T. Watanbe S. Masuda Y. J. Org. Chem.  2000,  65:  164 

<A NAME="RE07802SS-106">106</A> Andrieu-Malapel B. Merour J.-Y. Tetrahedron  1998,  54:  11079 

<A NAME="RE07802SS-107">107</A> Haddach M. McCarthy JR. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  3109 

<A NAME="RE07802SS-108">108</A> Hark RR. Hauze DB. Petrovskaia O. Joullie MM. Tetrahedron Lett.  1994,  43:  7719 

<A NAME="RE07802SS-109">109</A> Gronowitz S. Peters D. Heterocycles  1990,  30:  645 

<A NAME="RE07802SS-110">110</A> Gronowitz S. Bobosik V. Lawitz K. Chem. Scr.  1984,  23:  120 

<A NAME="RE07802SS-111">111</A> Gronowitz S. Cederlund B. Hornfeldt A.-B. Chem. Scr.  1974,  5:  217 

<A NAME="RE07802SS-112">112</A> Ritter SK. Noftle RE. Chem. Mater.  1992,  58:  7026 

<A NAME="RE07802SS-113">113</A> Moses P. Gronowitz S. Arkiv. Kemi  1961,  18:  119 

<A NAME="RE07802SS-114">114</A> Wu X. Chen T.-A. Zhu L. Rieke RD. Tetrahedron Lett.  1994,  35:  3673 

<A NAME="RE07802SS-115">115</A> Lawesson S.-O. Arkiv Kemi  1957,  11:  387 

<A NAME="RE07802SS-116">116</A> Yang Y. Hornfeldt A.-B. Gronowitz S. Chem. Scr.  1988,  28:  275 

<A NAME="RE07802SS-117">117</A> Carpita A. Rossi R. Gazz. Chim. Ital.  1985,  115:  575 

<A NAME="RE07802SS-118">118</A> Zhang Y. Hornfeldt A.-B. Gronowitz S. J. Heterocycl. Chem.  1995,  32:  435 

<A NAME="RE07802SS-119">119</A> Malm J. Rehn B. Hornfeldt A.-B. Gronowitz S. J. Heterocycl. Chem.  1994,  31:  11 

<A NAME="RE07802SS-120">120</A> Courvalin P. J. Antimicrob. Chemother.  1996,  37:  855 

<A NAME="RE07802SS-121">121</A> Dickenson RP. Iddon B. J. Chem. Soc. (C)  1970,  1926 

<A NAME="RE07802SS-122">122</A> Cambie RC. Craw PA. Stone MJ. J. Nat. Prod.  1988,  51:  293 

<A NAME="RE07802SS-123">123</A> Hirsch S. Kashman Y. J. Nat. Prod.  1988,  51:  1243 

<A NAME="RE07802SS-124">124</A> Eberbach W. Laber N. Bussenius J. Fritz H. Rihs G. Chem. Ber.  1993,  126:  975 ; and references cited therein

<A NAME="RE07802SS-125">125</A> Roques BP. Florentin D. Callanquin M. J. Heterocycl. Chem.  1975,  12:  195 

<A NAME="RE07802SS-126">126</A> Florentin D. Fournie-Zaluski MC. Callanquin M. Roques BP. J. Heterocycl. Chem.  1976,  13:  1265 

<A NAME="RE07802SS-127">127</A> Song ZZ. Ho MS. Wong HNC. J. Org. Chem.  1994,  59:  3917 

<A NAME="RE07802SS-128">128</A> Green L. Chauder B. Snieckus V. J. Heterocycl. Chem.  1999,  36:  1453 

<A NAME="RE07802SS-129">129</A> Leznoff CC. Wong JY. Can. J. Chem.  1973,  51:  3756 

<A NAME="RE07802SS-130">130</A> Leznoff CC. Sywanyk W. J. Org. Chem.  1977,  42:  3203 

<A NAME="RE07802SS-131">131</A> Ito C. Furukawa H. Chem. Pharm. Bull.  1990,  38:  1548 

<A NAME="RE07802SS-132">132</A> Knolker H.-J. Frohner W. Tetrahedron Lett.  1996,  37:  9183 

<A NAME="RE07802SS-133">133</A> Soos T. Timari G. Hajos G. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  8607 

<A NAME="RE07802SS-134">134</A> Rohrkasten R. Konrad M. Methoden der Organischen Chemie, Houben-Weyl   E6b:  Kreher RP. Thieme; Stuttgart: 1994.  p.94