CC BY
52
УДК 547.269.1 + 547.305.1 + 547.326 + 547.596.4
(Я,Я)- И (Я,5)-МЕНТЕН-3-ОЛЫ В РЕАКЦИИ СУЛЬФИДИРОВАНИЯ И ПЕРЕГРУППИРОВКЕ КЛЯЙЗЕНА
© Э. Р. Латыпова2, В. С. Тухватшин2*, Р. Р. Муслухов1,
М. П. Яковлева1, Н. К. Ляпина1, Р. Ф. Талипов2, Г. Ю. Ишмуратов1,2
1 Институт органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.
Тел./факс: +7 (347) 235 60 66.
Е-таіІ: insect@anrb. ги 2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
Тел./факс: +7 (347) 272 67 78.
Е-таіІ: vadimtukhvatshin@yandex. ги
Изучены сульфидирование и перегруппировка Кляйзена Д,К)- и (R,S)-ментен-3-олов и стереохимия продуктов реакций.
Ключевые слова: Д,К)- и Д^)-ментен-3-олы, перегруппировка Кляйзена, реакция суль-фидирования, реакционная способность, синтез.
Ранее нами исследовано химическое поведение легко доступного из /-ментола (1) [1] (Я)-4-ментен-3-она (2) и показано, что в сравнении с обычными циклическими енонами последний характеризуется значительно меньшей реакционной способностью в 1,4-присоединении металлоорганических реагентов, инертностью в реакциях Михаэля и пиразолинообразования [2], тогда как в процессе озонолиза он проявляет более высокую активность в сравнении с другими циклическими а,Р-ненасыщенными кетонами [3].
С целью получения новых потенциально биологически и фармакологически активных [4-5] серу- и кислородсодержащих производных монотер-пенового ряда с более широким синтетическим потенциалом нами выполнено гидридное восстановление циклического енона 2 по методу [6] до смеси (93 : 7, по данным ГЖХ, ЯМР 1Н и 13С) (ЯД)- и (Я,5)-диастереомерных ментен-3-олов (За—Ь).
Дальнейшие трансформации аллильных моно-терпеновых спиртов За и ЗЬ заключались в вовлечении в реакцию сульфидирования и перегруппировку Кляйзена.
Нами установлено, что ментенолы За и ЗЬ в реакции с н-гексилмеркаптаном в условиях катализа хлористым цинком (но не хлоридом алюминия) ведут себя подобно (+)-цис-вербенолу и (-)-карвеолу [7]: протекает замещение гидроксильной группы на сульфидную функцию с сохранением исходной конфигурации асимметрического центра и образованием соответствующей смеси (93 : 7, по данным ГЖХ, ЯМР 1Н и 13С) (ЯД)- и (Я,5)-диастереомерных сульфидов (4а-Ь). В отличие от н-гексилмеркаптана, н-гексадецилмеркаптан проявил инертность в реакции с енолами За-Ь в присутствии как хлорида цинка, так и хлорида алюминия.
Перегруппировка Кляйзена ментенолов За и ЗЬ, напротив, протекает с полным обращением конфигурации гидроксилсодержащего асимметрического центра [8] с образованием смеси (93 : 7, по данным ГЖХ) (Д,Д)-стереоизомера эфира (5) и его (5Д)-диастереомера, первый из которых выделен в индивидуальном виде колоночной хроматографией.
Стереохимия енолов За-Ь, продуктов реакции сульфидирования 4а-Ь и перегруппировки Кляйзе-на 5 подтверждена данными ЯМР-спектроскопии.
Хотя эоо-циклическая двойная связь спиртов За-Ь приводит к уплощению цикла и изменению величин характеристичных протон-протонных КССВ, тем не менее, наличие в углеродных спектрах набора сигналов обоих стереоизомеров в соотношении 93 : 7 позволяет провести цис/транс стереоизомерное отнесение сигналов спектров ЯМР. В спектре ЯМР 13С продукта восстановления, кроме сигналов преобладающего стереоизомера (цис-ментенола За), имеется набор сигналов с более слабопольными химическими сдвигами атомов цикла (на 1-4 м.д.), которые относятся к транс-(1£,5Я)-стереоизомеру ЗЬ. В спектре ЯМР 1Н спиртов За-Ь величины КССВ протонов при С1 и С6 V составляют 8.4 Гц и 5.3 Гц также указывают на экваториальную ориентацию гидроксильной функции, соответствующей цис-стереоизомеру За, в то время как для транс-изомера ЗЬ величины КССВ протонов при С1 и С6 V составляют 5.4 Гц и 4.0 Гц. В спектрах ЯМР 13С продукта перегруппировки Кляй-зена 5 более сильнопольные сигналы атомов углерода цикла, а также метильной группы (21.77 м. д.) при С5 атоме углерода указывают на аксиальную ориентацию заместителя при С1 атоме, в то время как более слабопольные величины химических сдвигов атомов углерода цикла преобладающего стереомера сульфида 4а соответствуют экваториальной ориентации заместителя при атоме С .
* автор, ответственный за переписку
ISSN 1998-4812 Вестник Башкирского университета. 2009. Т. 14. №2
359
3a + 3b
1. CH3C(OEt)3 , AcOH
2. SiO2 ( 65%)
CH2CO2Et
5
Экспериментальная часть
ИК-спектры записывали на приборе IR Prestige-21 Shimadzu в тонком слое. Спектры ЯМР получены на спектрометре Bruker AM-300 (рабочая частота 300.13 МГц для ЯМР 'Н и 75.47 МГц для ЯМР 13С) в CDCl3, внутренний стандарт - ТМС. Анализ спектров ЯМР 1Н и 13С и отнесение сигналов проводили с использованием методов двумерной корреляционной спектроскопии COSY (C-Н). Масс-спектры соединений сняты на приборе Shi-madzu LCMS 2010 EV в условиях ХИАД при энергии электронов 20 эВ с регистрацией положительных и отрицательных ионов. Жидкая подвижная фаза: метанол при скорости потока носителя
0.03 мл/мин. Хроматографический анализ проводили на приборах Chrom-5 [длина колонки 1.2 м, неподвижная фаза - силикон SE-30 (5%) на Chro-maton N-AW-DMCS (0.16-0.20 мм), рабочая температура 50-300 °С] и на хроматографе GC-9A “Shimadzu” [кварцевая капиллярная колонка длиной 25 м, неподвижная фаза - OV-101, рабочая температура 80-260 °С]; газ-носитель - гелий. Оптическое вращение измерено на поляриметре Perkin-Elmer 241-MC. Колоночная хроматография выполнена на силикагеле L (60-200 мкм) марки “Lancaster” (England). Анализ ТСХ проводили на пластинах марки “Sorbfil” (Россия). Для хроматографии использовали петролейный эфир (ПЭ) с т. кип. 70-100 °С. Растворители сушили по стандартным методикам; Et2O перед реакцией перегоняли над диизобутилалюминийгидридом. /-(-)-ментол 1 выделен из эфирного масла перечной мяты по методике [9] [т. пл. 42-43 °С, [a]D20 -49.5° (с 20, EtOH)].
(Д)-4-ментен-3-он 2 [т. кип 86-88 °С (12 мм.рт.ст.), [а]с25 -67.5° (с 5.3, СНС13)] синтезирован из /-(-)-ментола 1 по методике [1].
(1Я,5Я)- и (1Я,55)-2-Изопропил-5-метилцикло-гекс-2-ен-1-олы (За-Ь). К раствору 3.00 г (19.7 ммоль) енона 2 в 220 мл абс. Е1:20 добавляли при перемешивании (0 °С) 3.75 г (98.7 ммоль) литийалюми-нийгидрида в 100 мл абсолютированного Е120. Через 30 мин к реакционной смеси при 0 °С добавляли по каплям 50 мл 0.1 н раствора Н2Б04, затем постепенно нагревали ее до комнатной температуры и оставляли на ночь. Далее органическую фазу отделяли, водную - экстрагировали Е120 (3x50 мл). Объединяли экстракт с органической фазой, промывали насыщенным раствором ЫаС1, сушили Ыа2804 и упаривали. Получили 2.94 г (98%) спирта З. [а]с20 -31.5° (с 0.6, ЕЮН) (ср. лит. [4]), 0.55 (ПЭ :
Би*0Ме, 2:1). ИК-спектр (V, см-1): 1040 (С-0), 1664 (С=С), 3346 (О-Н). Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д.: 0.82 д (3Н, Н3СС5Н, V = 7.0 Гц), 1.15 и 1.19 оба д (6Н, (Н3С)2СН, V = 6.7 Гц), 1.52 ддд (1Н, НаС6,
V = 11.3 Гц, V = 8.4 Гц, V = 2.0 Гц), 1.62-1.70 м (1Н, НеС6), 1.62-1.75 м (1Н, НеС4) 1.98-2.06 м (1Н, НС5), 2.18-2.20 м (1Н, НС4), 2.95 с (1Н, (Н3С)2СН,
V = 6.7 Гц), 4.57 дд (1Н, НаС\ V = 8.4 Гц, V = 5.3 Гц), 4.80 уш. с (1Н, ОН), 5.48 дд (1Н, НС3, V = 5.4 Гц,
V = 4.7 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 23.07 к (СН3С5Н), 21.80 и 22.58 оба к ((Н3С)2СН), 29.16 д (С5), 29.18 д ((Н3С)2СН), 34.25(34.97) т (Н2С4), 42.25(44.31) т (С6), 67.53(71.36) д (С1), 120.26 (122.36) д (С3), 145.89 с (С2).
(4Я,6К)- и (4Я,65)-6-Гексатио-1-изопропил-4-метилциклогексены (4а-Ь). К раствору 0.30 г
(2.0 ммоль) спирта За-Ь в 5 мл абс. СН2С12 добавляли при комнатной температуре и перемешивании 0.30 г (2.5 ммоль) н-гексилмеркаптана в 5 мл СН2С12 и 0.03 г ZnC12. Через 8 часов к реакционной смеси прилили 20 мл дистиллированной воды и экстрагировали СН2С12 (3x30 мл), сушили МgS04 и упаривали. Получили 0.39 г (80%) сульфида 4. 0.77 (ПЭ : ЭА, 2:1). ИК-спектр (V, см-1): 725 (С-8-С), 810 (С-8), 1635 (С=С). Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д.: 0.82 и 0.91 оба д (6Н, (НзС)2СН, V = 6.8 Гц), 0.96 т (3Н, Н3С6', V = 6.7 Гц), 0.98 д (3Н, Н3СС4Н, V = 7.0 Гц), 1.25-1.35 м (2Н, Н2С4'), 1.35-1.48 м (1Н, НаС6), 1.52-1.73 м (6Н, Н2С2', Н2С3', Н2С5'), 1.90-2.05 м (1Н, НС5), 1.91 ддд (1Н, НаС2, V = 12.8 Гц, V = 1.4 Гц,
V = 1.4 Гц), 2.30-2.45 м (1Н, (Н3С)2СН), 2.30-2.50 м (1Н, НеС6), 2.40-2.62 м (1Н, НеС2), 2.42-2.63 м (2Н, Н2СГ), 3.26 дд (1Н, НаС1, V = 7.9 Гц, V = 4.2 Гц), 5.50 д (1Н, НС3, V = 2.6 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 13.92 к (С6'), 20.74 и 23.51 оба к ((Н3С)2СН), 21.77 т (С5'), 22.95 т (Н3СС4Н), 28.79 т (С3'), 29.49 д ((Н3С)2СН), 29.60 т (С4'), 29.71 д (С5), 29.94 т (С2'), 32.60 т (С1'), 34.06 т (С4), 41.12 (38.19) т (С6), 45.08 (44.25) д (С1), 121.92(121.27) д (С3), 143.12 с (С2). Масс-спектр (ХИАД, 20 эВ), ш/2: 255 (М+), 239 ([М-СН3]+), 169 ([М-С6Н13]+), 137([М-БС6Н13)+].
Этил [(1Л,5Л)-2-изопропил-5-метилцикло-
гексен-2-ен-1-ил] ацетат (5). Смесь, состоящую из 0.50 г (3.3 ммоль) спирта За,Ь, 0.80 г (4.9 ммоль) триэтилортоацетата и 0.02 мл ледяной уксусной кислоты перемешивали в течение 6 ч при 110 °С Далее реакционную массу охлаждали до 60 °С и вакуумировали (10 мм.рт.ст.). Остаток хроматографировали (8Ю2, ПЭ). Выделили 0.32 г (65%) эфира непредельной кислоты 5. [а]с20 +6.2° (с 4.3,
СН2С12), К 0.52 (ПЭ : ЭА, 2:1). ИК-спектр (V, см-1): 1635 (С=С), 1734 (О=С-0). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 0.97, 1.03 оба д (6Н, (Н3С)2СН, V = 6.9 Гц), 1.08 д
(3Н, Н3СС5'Н, J = 6.7 Гц), 1.26 к (3Н, CH3CH2O2C,
J = 6.9 Гц), 1.52-1.65 м (1H, НаС6'), 1.75-1.88 м
(1Н, НаС4), 1.95-2.10 м (1Н, НеС4'), 1.95-2.10 м
(1Н, НеС6'), 2.16-2.30 м (1Н, НС5'), 2.60-2.78 м
(1Н, (Н3С)2СН), 2.60-2.88 м (2Н, Н2С2), 2.67-2.80 м (1Н, НС1'), 4.16 к (2Н, СН3СШ02С, J = 6.9 Гц), 5.48 дд (1Н, НС3', J = 5.4 Гц, J = 4.7 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8с, м.д.: 14.27 к (СН3СН202С), 22.01 к (Н3СС5'Н), 21.22 и 22.76 оба к ((Н3С)2СН), 28.64 д ((Н3С)2СН), 29.64 д (С5'), 35.27 д (С1'), 34.36 т (С4'), 39.17 т (С2), 39.37 т (С6'), 60.17 т (СН3СН202С), 119.83 д (С3'), 144.33 с (С2'), 173.39 с. (С1). Масс-спектр (ХИАД, 20 эВ), m/z: 225 (М+), 197
([М-СН2СН3]+), 180 ([М-С3Н7]+), 137 ([М-СН2С02С2Н5)+].
ЛИТЕРАТУРА
1. Chen W., Xiao J. // Tetrahedron Letters. 2001. V. 42. P. 2897-2899.
2. Ишмуратов Г. Ю., Латыпова Э. Р., Харисов Р. Я., Муслу-хов Р. Р., Баннова А. В., Талипов Р. Ф., Толстиков Г. А. // Журнал органической химии. 2008. T. 44. С. 663-666.
3. Ишмуратов Г. Ю., Латыпова Э. Р., Баннова А. В., Харисов Р. Я., Талипов Р. Ф., Толстиков Г. А. // Журнал органической химии. 2008. Т. 44. С. 143-144.
4. Vakulenko I. A., Startseva V. A., Nikitina L. E., Lisovskaja S. А., Glushko N. I., Frolova L. L., Kuckin A. V. // International Conference «Organic Chemistry since Butlerov and Beilstein until present». St. Petersburg, 2006. P. 415.
5. Sirazieva E. V, Startseva V. A., Nikitina L. E., Lisovskaja S. А., Glushko N. I. // International Conference «Organic Chemistry since Butlerov and Beilstein until present». St. Petersburg, 2006. P. 447.
6. Katsuhara J., Yamasaki Н., Yamamoto N. // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1970. V. 43. P. 1584-1585.
7. Кузнецов И. В., Старцева В. А., Никитина Л. Е. // Тез. докл. VI-го Всероссийского научного семинара с молодежной научной школой «Химия и медицина». Уфа, 2007. С. 179.
8. Srikrishna A., Vijaykumar D. // Journal of the American Chemical Society, Perkin Trans 1. 2000. Р. 2583-2589.
9. Лазурьевский Г. В., Терентьев И. В., Шамшурин А. А. Практические работы по химии природных соединений. М.: Высшая школа, 1966. -191 с.
Поступила в редакцию 25.05.2009 г. После доработки — 01.06.2009 г.
