CC BY
26
УДК 547.915
В. З. Васиков, В. В. Лоза, Ф. А. Гималова, М. С. Мифтахов
Подход к С1-гомологизации пантолактона
Институт органической химии УНЦ РАН 450054, г. Уфа, пр. Октября, 71; факс: (347) 235-60-66; e-mail: [email protected]
Взаимодействием полученного восстановлением метоксиметилового эфира пантолактона г-Ви2Д1Н лактола с литийпроизводным 2-триметилсилил-1,3-дитиана синтезирован базисный кетендитио-ацеталь — 2-(4-гидрокси-3,3-диметил-2-метокси-метилоксибутен-1-илиден)-1,3-дитиан. Изучены Н+ и Ag+-промотируемые реакции алкоголиза последнего в МеОН. Показано образование в зависимости от условий реакции смеси частично деблокированных при С2 кетендитиоацета-лей и конечного сполна гидролизованного с отщеплением С2-оксифункции метилового эфира 5-гидрокси-4,4-диметилпентен-2-овой кислоты.
Ключевые слова: пантолактон, 2-триметилси-лил-1,3-дитиан, кетендитиоацеталь, реакции ацетализации.
Коммерчески доступный в обеих энантио-мерных формах 2-гидрокси-3,3-диметилбута-нолид (пантолактон) широко используется в направленном синтезе как хиральное исходное, в особенности, при конструировании структур а,«-бифункциональных гем-диме-тилсодержащих блок-синтонов 1-5.
С целью С1-гомологизации пантолактона с формальным внедрением метилена по С1—С2-связи и выхода к соответствующим ^-оксиэфи-рам в данной работе мы изучили реакции полученного из лактона (1) 6 МОМ-эфира лактола (2) с литийпроизводным 2-триметилсилил-1,3-дитиана (3) 7.
Ка известно, реагент 3 гладко превращает альегиды и кетоны в кетендитиоацетали 8, которые затем могут быть трансформированы в дитиокетали сложных эфиров 9. В соответствии с вышесказанным, мы исходя из рацемического пантолактона, запланировали получение производного кетендитиоацеталя и затем реализацию ключевого перехода (4) в орто-эфир (5) с латентной карбоксифункцией. При эксперименте реакция лактола 2 c in situ генерируемым из 2-триметилсилил-1,3-дитиа-на и n-BuLi литийпроизводным 3, гладко и с высоким выходом привела к ожидаемому ациклическому кетендитиоацеталю 4.
Однако попытки превращения 4^5 в стандартных условиях ацетализации виниловых эфиров не удались. Так, в среде безводного MeOH при катализе пиридиний-р-толуол-сульфонатом (PPTS), а также ^-толуол- (TSA) и камфорсульфокислотами (CSA), имело место образование соединений (6—8) в примерно равных долях с суммарным выходом 90% (табл. 1). При использовании увлажненного MeOH и катализе р-TSA через 4 ч соотношение 6, 7 и 8 составляет 4:5:1; катализ CSA через 2 ч дает соотношение 7 и 8, равное 1:1, а через 48 ч обнаружено только соединение 8. Гидролиз 4 действием эквивалентных количеств AgNO3 в МеОН согласно 10 дает соедине-
OH
1. MeOCH2Cl, i-Pr2EtN,
ClCH2CH2Cl, 55oC
O 2. i-Bu2AlH, CH2Cl2, -78oC
O
П
OMOM -S
OH
Ï 3
THF, -0oC
4
OMOM
2
OH 1
MeOH
H+
OH
OMOM S^
MeO s
5
Дата поступления 10.03.07
2
1
s
s
4
MeOH, 200C
cat.: PPTS, p-TSA, CSA или 1 экв. AgNO3
CH2Cl2, PPTS
+ OH
OMe
O
200C
,O S. 9
ние 8. Проведение реакции в СН2С12 и катализе с РРТБ позволяет получить соединение (9) с выходом 73%.
Таким образом, протекание на стадии аце-тализации 4 нежелательной побочной реакции ^-элиминирования алкоксила представляется серьезным аргументом в пользу поиска альтернативных вариантов гомологизации 1. В этой связи отметим также, что в литературе мы не обнаружили прецедентов получения подобных 5 дитиоацеталей сложных эфиров Н+-ка-тализируемым алкоголизом соответствующих ^-алкоксикетендитиоацеталей. В то же время для у-алкоксикетендитиоацеталей описаны успешные примеры внутри- и межмолекулярного алкоголиза с образованием ожидаемых смешанных ортоэфиров 11 12.
Экспериментальная часть
ИК-спектры получены на спектрофотометре иИ-20 в тонком слое. Спектры ЯМР *Н
и
13
С записаны на спектрометре Вгикег АМ-300 (рабочая частота 300 МГц для и 75.47 МГц для 13С) в CDC13, внутренний стандарт — ТМС. Для ТСХ анализа применяли хроматографические пластинки 8Ии£о1.
4,4-Диметил-2-гидрокси-3-метоксиметил-окситетрагидрофуран (2). К раствору 0.18 г (1 ммоль) МОМ-эфира пантолактона в 5 мл безводного СН2С12 в атмосфере аргона при —78 оС добавили при перемешивании по каплям раствор 0.5 мл (2 ммоль) 73%-го диизобутил-алюминийгидрида в 2 мл СН2С12. Массу перемешивали при той же температуре в течение 2 ч, избыток г-Ви2А1Н разложили 0.3 мл Н2О, при перемешивании температуру массы доводили до комнатной, СН2С12 упарили в вакууме, остаток экстрагировали метанолом. После упаривания метанольных экстрактов остатки воды удаляли азеотропной отгонкой с бензолом. Полученный лактол 2 представляет собой бесцветную вязкую массу, выход 0.18 г (98%). ИК-спектр, см-1: 1040, 1435, 2930, 3400. Основной диастереомер. Спектр ЯМР *Н, CDC13, 8, м.д.: 1.04 с и 1.07 с (6Н, гем-СН3), 3.38 с (3Н, ОШ3), 3.52 м (1Н, ОН), 3.62 с (2Н, ОСН2), 3.8 д (1Н, ОС3Н, ] 8.4 Гц), 4.71 с (2Н, ОСН2О), 5.28 д (1Н, ОС2Н, ] 3.1 Гц). Минорный диастереомер. Спектр ЯМР *Н, CDC13, 8, м.д.: 1.07 с и 1.1 с (6Н, гем-СН3), 3.41 с (3Н, ОСН3), 3.52 м (1Н, ОН), 3.61 с (2Н, ОСН2), 3.72 д (1Н, ОС3Н, ] 8.1 Гц), с (2Н, ОСН2О), 5.13 д (1Н, ОС2НО, ] 4.2 Гц).
Алкоголиз соединения 4
Таблица 1
Условия реакции (растворитель, катализатор), 20 °С Время реакции Продукты реакции, (соотношение) Выход, %
МеОН (безвод.), PPTS (p-TSA, CSA) 72 ч 6, 7, 8 (1:1:1) 90
МеОН (влаж.), p-TSA 4 ч 6, 7, 8 (4:5:1) 80
МеОН (влаж.), CSA 2 ч 7, 8 (1:1) 60
МеОН (влаж.), CSA 48 ч 8 75
МеОН-МеСЫ, 1 экв. AgNO3 6 ч 8 52
СН2С12, PPTS 12 ч 9 73
8
2-(4-Гидрокси-3,3-диметил-2-метоксиме-тилокси-1-бутилиден)-1,3-дитиан (4) В атмосфере аргона к раствору 1.1 г (5.7 ммоль) 2-три-метилсилил-1,3-дитиана в 10 мл безводного ТГФ при 0 оС добавили в течение 5 мин 2.85 мл (5.7 ммоль) 2Ы раствора н-бутиллития в гекса-не. Реакционную массу перемешивали при этой температуре 15 мин и затем при 0 оС в течение 5 мин добавляли по каплям к раствору 1.0 г (5.7 ммоль) лактола 2 в 5 мл безводного ТГФ. После перемешивания в течение 12 ч в реакционную массу добавили 10 мл насыщенного раствора ЫН4С1, водный слой экстрагировали ЕШАс (3 х 20 мл), объединенные органические экстракты сушили №2Б04, раствор упарили в вакууме. После очистки остатка на БЮ2 получили 1.50 г (95%) 4 в виде масла. ИК-спектр см-1: 1040, 1435, 2930, 3400. Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 0.88 с (3Н, СН3), 0.91 с (3Н, СН3), 2.10-2.20 м (2Н, СН2-дити-ана), 2.80-3.00 м (4Н, 2БСН2), 3.46 с (3Н, ОСН3), 3.30-3.40 м (2Н, СН20 Гц), 4.50 д (1Н, 0СН20, ] 7.84 Гц), 4.63 д (1Н, 0СН20, ] 6.29 Гц), 4.51 д (1Н, С2'-Н, ] 9.75 Гц), 5.82 д (1Н, Сг-Н, ] 9.75 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 24.42 (СН3), 24.50 (СН3), 26.23 (СН2-дитиана), 29.23 (БСН2), 30.10 (БСН2), 39.69 (С3'), 55.63 (0СН3), 70.54 (С4'), 81.50 (С2'), 94.33 (0СН20), 128.50 (С1'), 134.05 (Б-С-Б). Найдено %: С 51.90; Н 7.96; Б 22.50. С12Н22О3Б2. Вычислено %: С 51.76; Н 7.91; Б 23.03.
Взаимодействие соединения 4 с метанолом. 1) К раствору 0.1 г (0.34 ммоль) 4 в 4 мл растворителя (безвод. Ме0Н, увлаж. МеОН, СН2С12) добавили 2-3 мг катализатора (или 1 экв. AgN03) и реакционную массу перемешивали при 20 0С (табл. 1). В реакционную массу добавили 10 мг №НС03, раствор упаривали и продукты очищали колоночной хроматографией на БЮ2.
2-(4-Гидрокси-3,3-диметил-2-метокси-1-бутилиден)-1,3-дитиан (6). ИК-спектр см-1: 1115, 1470, 2955, 3450. Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 0.83 с (3Н, СН3), 0.86 с (3Н, СН3), 2.10-2.20 м (2Н, СН2-дитиана), 2.8-3.0 м (4Н, 2БСН2), 3.27 с (3Н, ОСН3), 3.40 м (2Н, СН20), 4.12 д (1Н, СН0Ме, ] 9.63 Гц), 5.80 д (1Н, =СН, ] 9.63 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 18.94 (СН3), 21.99 (СН3), 24.56 (СН2-дитиана), 29.23 (БСН2), 29.79 (БСН2), 39.52 (С3'), 56.52 (0СН3), 71.63 (СН20), 83.50 (С2'), 128.66 (С1'), 133.92 (С2).
2-(2,4-Дигидрокси-3,3-диметил-1-бути-лиден)-1,3-дитиан (7). ИК-спектр см-1: 1065,
1640, 2900, 2935, 3400. Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.:
0.93.с (3Н, CH3), 0.98 с (3H, CH3), 1.94 м (1Н, ОН), 2.20 кв (2H, SCH2, J 6.0 Гц), 2.55 т (2H, SCH2, J 7.0 Гц), 2.82-2.95 м (4H, Ш2-ди-тиана), 3.38 м (1H) и 3.50 д.д (1H, CH2O, J 3.6 и 11.6 Гц), 3.96 д (1H, OCH, J 11.0 Гц), 5.95 д (1H, =CH, J 11.0 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 21.64 (СН3), 22.50 (СН3), 25.06 (СН2-дитиана), 29.76 (SCH2), 30.46 (SCH2), 39.74 (C3'), 70.85 (CH2O), 84.50 (C2'), 128.28 (С1'), 133.28 (С2).
Метиловый эфир 5-гидрокси-4,4-диме-тил-2-пентеновой кислоты (8). ИК-спектр см-1: 1675, 2900, 3400. Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 1.10 с (6Н, 2CH3), 3.45 м (2Н, OCH2), 3.72 с (3Н, OCH3), 5.86 д (1H, =CH, J 16.04 Гц), 6.97 д (1H, =CH, J 16.04 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 23.04 (2 СН3), 40.15 (С4), 51.55 (OCH3), 70.83 (С5), 119.37 (С2), 155.30 (С3), 167.30 (С1). Найдено %: С 61.05; H 8.70. С8Н14О3. Вычислено %: С 60.74; Н 8.86.
4-(1,3-Дитиан-1-метилиден)-5,5-диметил-1,3-диоксан (9). ИК-спектр, см-1: 1115, 1470, 2955, 3450. Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 0.70 с (3Н, CH3), 1.10 с (3Н, CH3), 2.15 м (2H, Ш2-дитиа-на), 2.8-3.0 м (4H, 2SCH2), 3.40 д (1H, CH2O, J 11.1 Гц), 3.62 д.д (1H, CH2O, J 11.1 и 0.80 Гц), 4.34 д (1H, C4-H, J 8.80 Гц), 4.70 д (1H, J 6.30 Гц) и 5.08 д (1H, ОСН2О, J 6.30 Гц), 5.86 д (1H, =CH, J 8.80 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8, м.д.: 18.94 (СН3), 21.99 (СН3), 24.56 (CH2-дитиана), 29.23 (SCH2), 29.79 (SCH2), 34.74 (С5), 78.01 (С6), 81.02 (С4), 93.78 (ОСН2О), 126.45 (С1'), 133.92 (С2-дитиана). Найдено %: С 53.92; Н 7.56, S 26.53. СцН18О^2. Вычислено %: С 53.66; Н 7.31, S 26.01.
Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям и Совета по грантам Президента РФ (проект МК-9515.2006.3).
Литература
1. Bestmann H. J., Schrober R. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl.- 1985.- V. 24.- P. 790.
2. Fischer G. C., Turakhia R. H., Morrow C. J. // J. Org. Chem.- 1972.- V. 37.- P. 1926.
3. Poll T., Sobczak A., Hartmann H., Heimchen G. // Tetrahedron Lett.- 1985.-V. 26.-P.3095.
4. Shiima I., Shibata J., Ibuka R., Mukaiyama T. // Bull. Chem. Soc. Jpn.- 2001.- V. 74.- P. 113.
5. Klar U., Rohr B., Kuczynski, Schwede W., Berger M., Scuballa W., Buchmann B. // Synthesis.- 2005.- № 2.- P. 301.
6. Акбутина Е. А., Садретдинов И. Ф., Васильева Е. В., Мифтахов М. С. // ЖОрХ.- 2001.Т. 37.- C. 733.
7. Jones P. F., Lappent M. F. // J. Chem. Soc. Chem. Commun.— 1972.— P. 526.
8. Kolb M. // Synthesis.- 1990.- № 3.- P. 171.
9. Sato T., Suzuki K., Morimoto M., Akiyama C., Ochiai T., Takeychi K., Matsumoto T., Suzuki Z. // J. Am. Chem. Soc.- 1998.- V. 120.-P. 11633.
10. Kruse C. G., Broekhof N. L., Wijsman A., Van der Gen A. // Tetrahedron Lett.- 1977.- P. 885.
11. Mikolajczyk M., Grzejszczak S., Zatorski A., Mlotkowska B., Gross H., Costisella B. // Tetrahedron.- 1978.- V. 34.- P. 3081.
12. Suzuki K., Tomooka K., Katayama E., Matsumoto T., Tsuchihashi H. // J. Am. Chem. Soc.- 1986.- V. 108.- P. 5221.
