CC BY
13
Раздел 02.00.03
Органическая химия
УДК 547.38+544.47 DOI: 10.17122/bcj-2019-2-30-32
М. Г. Игнатишина (асп.), А. Р. Сулейманова (студ.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
Pd/Cu-КАТАЛИЗИРУЕМЫЙ СИНТЕЗ (2£)-2-БЕНЗИЛИДЕНДЕЦ-3-ИНАЛЯ
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: [email protected]
M. G. Ignatishina, A. R. Suleimanova, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
Pd/Cu-CATALYZED SYNTHESIS OF (2^)-2-BENZYLIDENEDEO-3-YNAL
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
На основе Pd/Cu-катализируемого алкинили-рования (22)-2-бром-3-фенилпроп-2-еналя осуществлен стереоселективный синтез (2Е)-2-бен-зилидендец-3-иналя, перспективного предшественника некоторых регуляторов роста растений и хромофоров. Исходный (2Z)-2-бром-3-фенил-проп-2-еналь получен бромированием доступного коричного альдегида молекулярным бромом с последующим дегидробромированием под действием триэтиламина. Его кросс-сочетание с окт-1-ином в присутствии каталитической системы Pd(PPh3)2Cl2/CuI и диизопропиламина в качестве основания в ацетонитриле при комнатной температуре с высоким выходом (73%) дает целевой (2Е)-2-бензилидендец-3-иналь.
Ключевые слова: (2Е)-2-бензилидендец-3-иналь; енины; коричный альдегид; кросс-соче-
Based on Pd/Cu-catalyzed alkynylation of (2Z)-2-bromo-3-phenylprop-2-enal a stereoselective synthesis of (2£)-2-benzylidenedec-3-ynal, a promising precursor of some plant growth regulators and chromophores, is realized. The initial (2Z)-2-bromo-3-phenylprop-2-enal was prepared by bromination available cinnamal-dehyde with molecular bromine, followed by dehydrobromination with triethylamine. Its cross-coupling with oct-1-yne in the presence of a Pd(PPh3)2Cl2/CuI catalytic system and diisopro-pylamine as a base in acetonitrile at room temperature gives the desired (2£)-2-benzy-lidenedec-3-ynal in a high yield (73%).
Key words: (2£)-2-benzylidenedec-3-ynal; cinnamaldehyde; cross-coupling; enynes.
Функционально замещенные сопряженные ениновые соединения широко распространены в природе, обладают различным фармакологическим действием (в том числе противораковым) и используются для получения лекарственных субстанций, феромонов и других практически значимых соединений 1-5. Биологическая активность енинов зависит от изомерной чистоты, в связи с чем особое внимание уделяется разработке стереонаправленных методов их синтеза. В настоящее время для получения подобных ненасыщенных соединений наиболее часто применяют металлокатализи-руемое кросс-сочетание винилгалогенидов с металлорганическими соединениями 6-9 и ал-кинами (реакция Соногашира) 10-12.
Дата поступления 27.03.19
Нами осуществлен стереонаправленный синтез (2Е)-2-бензилидендец-3-иналя (1) — перспективного предшественника некоторых хромофоров и регуляторов роста растений 13'14. Основной проблемой при получении подобных структур является стереоселективное создание С5р2-С5р-связи в присутствии весьма реакционноспособной альдегидной группы. Бромирование доступного коричного альдегида 2 молекулярным бромом и последующее де-гидробромирование под действием триэтила-мина дает смесь (E)- и ^)-изомеров 2-бром-3-фенилпроп-2-еналя (по данным ЯМР и ХМС). Быстрая изомеризация при комнатной температуре приводит к исключительному образованию более термодинамически устойчивого (Z)-изомера 3. Кросс-сочетание последнего с окт-
1-ином в присутствии каталитической системы Рё(РРЬ3)2С12/Си1 и диизопропил-амина в качестве основания в ацетонитриле при комнатной температуре с высоким выходом (73%) дает целевой (2£)-2-бензилидендец-3-иналь (1). Для успешного протекания реакции критичными являются тип Рё-катализатора и основания (схема 1). Применение более объемных лигандов [Р(о-То1)3, ХРЬо8, ВШАР] сильно замедляет скорость реакции, а использование других аминов (Е13К, пиперидин, ди-изопропил- этиламин) приводит к снижению выхода целевого продукта. Реакция протекает с высокой стереоселективностью, изомерная чистота енина 1 превышает 99%.
Структура и стереохимическая чистота полученных соединений была подтверждена высокоэффективным ГЖХ-анализом, данными ЯМР-спектроскопии и хромато-масс-спект-рометрии.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н и С записаны в СЭС13 на приборе АУ-500 [500.13 (1Н) МГц и 125.76 МГц (13С)]. Химические сдвиги в спектрах ЯМР 1Н измеряли относительно ТМС, в спектрах ЯМР 13С относительно сигнала растворителя (5С 77.00 м.д.). Хромато-масс-спектраль-ный анализ проводили на приборе ОСМБ-ОР2010Б БЫшаёги (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33— 500 Да). Использовали капиллярную колонку НР-1МБ (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 300 оС, температура ионизационной камеры 200 оС. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 300 оС со скоростью 10 оС/мин, затем при 300 оС в течение 15 мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин).
(2Z)-2-брoм-3-фенилпрoп-2-еналь (3). К раствору 1.0 г (7.56 ммоль) коричного альдегида 2 в 10 мл дихлорметана при 0 оС медленно по каплям добавляли 1.55 г (9.7 ммоль) Вг2 и перешивали в течение 15 мин. Затем к реакционной смеси добавляли 1.31 г (12.9
ммоль) триэтиламина и перемешивали 30 мин при комнатной температуре. Реакционную смесь промывали раствором Na2S2O3, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали перекристаллизацией в гексане. Выход 1.30 г (81%), светло-желтые кристаллы. Спектр ЯМР 1H, 5, м. д.: 7.46-7.52 м (3Н, СНаром ), 7.90 с (1Н, C3H), 7.99-8.02 м (2Н, СНаром ), 9.34 с (1Н, С1Н). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 124.23 (С2), 128.76 (2СНаром ), 130.94
(2CHаром.), 131.59 (CHаром.), 132.89 (Cаром.),
149.20 (С3), 187.06 (С1). Масс-спектр, m/z (IomH, %): 212(26) и 210(26) [М]+, 211(43), 209(45), 131(28), 103(100), 102(72), 78(41), 77(75), 76(29), 51(49), 50(28).
(2£)-2-бензилидендец-3-иналь (1). К суспензии 0.15 г (0.71 ммоль) винилбромида 3.8 мг (0.043 ммоль) CuI, 15 мг (0.021 ммоль) Pd(PPh3)2Cl2 в 1 мл ацетонитрила прибавили 0.086 г (0.78 ммоль) окт-1-ина и 0.216 г (2.13 ммоль) диизопропиламина. Реакционную смесь перемешивали 5 ч при комнатной температуре в атмосфере аргона и обрабатывали этилацетатом (3 мл) и водой (3 мл). Органический слой отделяли, водный слой экстрагировали этилацетатом (3x2 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором NH4Cl, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан— этилацетат, 95:5). Выход 0.125 г (73%), маслообразное вещество. Спектр ЯМР !H, 5, м. д.: 0.90 т (3Н, С10Н3, J 7 Гц), 1.28-1.36 м (4Н, СН2), 1.46-1.52 м (2Н, СН2), 1.64-1.70 м (2Н, СН2), 2.56 т (2Н, С5Н2, J 7 Гц), 7.42 с (1Н, СЫРЬ), 7.43-7.46 м (3Н, CH^ ), 8.08-8.11 м (2Н, CH^ ), 9.55 с (1Н, C!H). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 14.01 (С10), 20.03 (С5), 22.52 (С9), 28.31 (С^), 28.66 (С^), 31.33 (С8), 74.29 (С3), 100.54 (С4), 123.45 (С2), 128.61 ^ОТаром.), 130.37 ^ОТаром.), 131.28 (С^ром.), 134.21 (Саром.), 151.00 (OHPh), 191.82 (С1). Масс-спектр, m/z (IomH, %): 240(10) [М]+, 170(15), 169 (100), 155(15), 141(67), 139(17), 128(27), 115(49), 91(21), 41(20).
O
1. Br2, CH2Cl2
2. Et3N
O
-C6H
6H13
Pd(PPh3)2a2 CuI, CH3CN
O
C6H13
Схема 1
3
Литература
1. Mejia E.J., Magranet L.B., De Voogd N.J., TenDyke K., Qiu D., Shen Y.Y., Zhou Z., Crews P. Structures and Cytotoxic Evaluation of New and Known Acyclic Ene-Ynes from an American Samoa Petrosia sp. Sponge // J. Nat. Prod.— 2013.- V.76, №3.- Pp.425-432.
2. Nussbaumer P., Leitner I., Mraz K., Stutz A. Synthesis and Structure-Activity Relationships of Side-Chain-Substituted Analogs of the Allylamine Antimycotic Terbinafine Lacking the Central Amino Function // J. Med. Chem.-1995.- V.38.- Pp.1831-1836.
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Emyshaeva N.V., Zorin V.V. Synthesis of (4E,6Z)-Hexadeca-4,6-dien-1-ol and Its Acetate - Components of The Sex Pheromone of Stathmopoda masinissa // Chemistry of Natural Compounds.- 2015.- T.51, №1.- C.127-129.
4. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев P.H., Зорин B.B. Синтез этил-(4£)-тридец-4-ен-6-иноата // ЖОХ.- 2013.- T.83, №1.- С.156-157.
5. Nicolaou K.C., Dai W.-M. Chemistry and Biology of the Enediyne Anticancer Antibiotics // Angew. Chem. Int. Ed.- 1991.- V.30, №11.- Pp.1387-1416.
6. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More / Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M. N.-Y.: Wiley-VCH, 2014.- 1576 p.
7. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Зорин B.B. Альтернативный синтез альверина // ЖОрХ.- 2017.- T.53, №6.- С.818-820.
8. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.B. Fe-Катализируемый синтез флунаризина и его (г)-изомера // ЖОХ.- 2016.- T.86, №8.-
C.1395-1398.
9. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. Fe-Catalyzed Synthesis of (13Z)-Eicos-13-en-10-one, the Main Sex Pheromone Component of Carposina niponensis // Chem. Nat. Compd.-2017.- T.53, №1.- C.128-131.
10. Chinchilla R., Najera C. The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry // Chem. Rev.- 2007.-V.107.- Pp.874-922.
11. Negishi E.I., Anastasia L. Palladium-Catalyzed Alkynylation // Chem. Rev.- 2003.- V.103.-Pp.1979-2018.
12. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Абдулли-на Э.А., Зорин B.B. Pd-катализируемый синтез 2-алкинилпроизводных 19 ß, 28-эпокси- 18а-оле-ан-1-ен-3-она // ЖОрХ.- 2017.- T.53, №11.-С.1668-1672.
13. Пат. № 2016160246 JP. Qs cinnamic acid analog and gravitropism modifier / Fujii Y., Wasano N., Tamura N., Shindo M., Matsumoto K. // https: //worldwide. espacenet. com.- 2016.
14. Pahadi N.K., Camacho D.H., Nakamura I., Yamamoto Y. Palladium-Catalyzed Dimerization of Conjugated Diynes: Synthesis of (E)-1,2-Divinyldiethynylethenes Having Donor and Acceptor Chromophores at the Terminus of Alkyne // J. Org. Chem.- 2006.- V.71, №3.-Pp.1152-1155.
References
1. Mejia E.J., Magranet L.B., De Voogd N.J., TenDyke K., Qiu D., Shen Y.Y., Zhou Z., Crews P. [Structures and Cytotoxic Evaluation of New and Known Acyclic Ene-Ynes from an American Samoa Petrosia sp. Sponge]. J. Nat. Prod., 2013, vol.76, no.3, pp.425-432. doi: 10.1021/np3008446.
2. Nussbaumer P., Leitner I., Mraz K., Stutz A. [Synthesis and Structure-Activity Relationships of Side-Chain-Substituted Analogs of the Allylamine Antimycotic Terbinafine Lacking the Central Amino Function]. J. Med. Chem., 1995, vol.38, pp.1831-1836. doi:10.1021/j m00010a029.
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Emyshaeva N.V., Zorin V.V. [Synthesis of (4E,6Z)-Hexadeca-4,6-dien-1-ol and Its Acetate — Components of The Sex Pheromone of Stathmopoda masinissa]. Chemistry of Natural Compounds, 2015, vol. 51, no. 1, pp.127-129. doi: 10.1007/s10600-015-1217-8.
4. Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. [Synthesis of ethyl-(4E)-tridec-4-ene-6-ynoate]. Russian Journal of General Chemistry, 2013, vol.83, no. 1, pp.148-149. doi: 10.1134/S1070363213010313.
5. Nicolaou K.C., Dai W.M. [Chemistry and Biology of the Enediyne Anticancer Antibiotics]. Angew. Chem. Int. Ed, 1991, vol.30, no.11, pp.1387-1416. doi: 10.1002/anie.199113873.
6. [Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More]. Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M. N.-Y., Wiley-VCH, 2014, 1576 p.
7. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Alternative synthesis of alverine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.6, pp.832835. doi:10.1134/S1070428017060045.
8. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Fe-catalyzed synthesis of flunarizine and its (Z)-isomer]. Russian Journal of General Chemistry, 2016, vol.86, no.8, pp.1969-1972. doi: 10.1134/S 107036321608034X.
9. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed synthesis of (13Z)-eicos-13-en-10-one, the main sex pheromone component of Carposina niponensis]. Chem. Nat. Compd., 2017, vol.53, no.1, pp. 128-131. doi: 10. 1007/s10600-017-1925-3.
10. Chinchilla R., Najera C. [The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry]. Chem. Rev., 2007, vol.107, pp. 874-922. doi: 10.1021/cr050992x.
11. Negishi E.I., Anastasia L. [Palladium-Catalyzed Alkynylation]. Chem. Rev., 2003, vol.103, pp. 1979-2018. doi:10.1021/cr020377i.
12. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Abdullina E.A., Zorin V.V. [Pd-catalyzed synthesis of 2-alkynyl derivatives of 190,28-epoxy-18a-olean-1-en-3-one]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.11, pp. 1705-1709. doi: 10.1134/S1070428017110173.
13. Fujii Y., Wasano N., Tamura N., Shindo M., Matsumoto K. [Cis cinnamic acid analog and gravitro-pism modifier]. Patent JP no.2016160246, 2016.
14. Pahadi N. K., Camacho D. H., Nakamura I., Yamamo-to Y. [Palladium-Catalyzed Dimerization of Conjugated Diynes: Synthesis of (E)-1,2-Divinyldiethynyl-ethenes Having Donor and Acceptor Chromophores at the Terminus of Alkyne]. J. Org. Chem., 2006, vol.71, no.3, pp. 1152-1155. doi: 10.1021/jo052262v.
