CC BY
63
УДК 547.223+547.26’11+547.596.2
РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К СИНТЕЗУ ОПТИЧЕСКИ ЧИСТОГО (ЗД£)-ДИПРИОНИЛАЦЕТАТА ИЗ L-МЕНТОЛА
© М. П. Яковлева1*, Э. Ф. Хасанова1, В. А. Выдрина1,
Н. М. Ишмуратова1, Р. Ф. Талипов2, Г. Ю. Ишмуратов1
IИнститут органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 7I.
Тел./факс: +7 (347) 235 60 бб.
2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
Тел./факс: +7 (347) 222 6I 05.
E-mail: insect@anrb. ru
На основе хемо- и стереоселективных трансформаций производных L-ментола предложены два новых подхода к синтезу I-бром-3S-метилундекана и I-бром-4S-метилдодекана — ключевых синтонов в синтезе (S,S,S^)-диприонилацетата — полового феромона хвойных пилильщиков родов Diprion и Neodiprion.
Ключевые слова: L-ментол, 3R-диметилоктан-бS-олид (ментолактон), I-бром-3S-метилундекан, I-бром-4S-метилдодекан, (S,S,S^)-диприонилацетат, феромон, синтез.
Оптически активный 25'-ацетокси-35',75'-
диметилпентадекан [(^Д^-диприонилацетат] (1) является наиболее предпочтительным аттрактантом для многих видов хвойных пилильщиков родов Біргіоп и Нео^ргіоп [1]. Все существующие схемы синтеза оптически чистого (5',5',5)-1 основываются на конвергентном подходе [1, 2].
Ретросинтетический анализ и литературные данные показывают, что наиболее оптимальными являются синтезы на основе двух пар хиральных синтонов: 2 и 3 [3] или 4 и 5 [4]. Однако в них в качестве исходного субстрата для получения оптически чистых строительных блоков 3 и 5 использовался дорогой и малодоступный (^)-пулегон.
Нами разработано два подхода к синтезу 1-бром-35-метилундекана (3) и 1-бром-45-метил-додекана (5) в виде единственных энантиомеров из относительно дешевого хирального сырья -^-ментола (6) после превращения, согласно [5], в 3^-диметилоктан-б5'-олид (ментолактон) (7).
Трансформации последнего в целевые бромиды 3 и 5 проведена через общий промежуточный 2,65'-диметилтетрадекан-3-он (11).
В первом из подходов к кетону 11 лактон 7 в четыре стадии ранее разработанным нами методом [6] превращен в гидроксикеталь 8, который после окисления в соответствующий альдегид 9 олефи-нировали по Виттигу с образованием (1)-олефина 10 с выходом 86% (содержание основного стереоизомера 78%, по данным ГЖХ и ЯМР). Образующийся непредельный кеталь 10 подвергнут каталитическому гидрированию и последующей кислотной обработке с выходом на кетон 11.
Другой подход состоял в низкотемпературном восстановлении лактона 7 диизобутилалюминий-гидридом (Б1ВАН) и олефинировании н-гексилидентрифенилфосфораном промежуточного алюмината лактола, сопровождающемся частичным восстановлением ментолактона 7 в диол 14, что снижало выход целевого непредельного спирта 13 до 58%. Гидрирование полученного (I)-ненасыщенного спирта 13 привело к его предельному аналогу - 15, окисленному по Кори в изопро-пилкетон 11.
* автор, ответственный за переписку
[ 5 ]
ОН
О
ОН
РСС
6
7
9
15
11
3
1-Ви2А1Н
(СН2)7Ме [ 4 ] ОН
При дальнейшем построении углеродного скелета ключевых соединений 3 и 5 использовано ре-гиоспецифичное окисление кетона 11 по Байеру-Виллигеру в изопропиловый эфир 16. Омыление последнего до кислоты 17 и вовлечение ее в реакцию Хунсдиккера, согласно [3], позволяют получить ключевое соединение 3. Бромид 5 синтезирован через промежуточный спирт 18 - продукт гид-ридного восстановления сложного эфира 16.
Полученные хиральные синтоны 3 и 5 могут быть использованы для введения асимметрического С-7 центра в молекулу (5',5',5)-1 [3, 4].
Таким образом, на основе хемо- и стереосе-лективных трансформаций производных £-(-)-ментола предложены два новых подхода к синтезу 1 -бром-35-метилундекана и 1 -бром-45-метилдодекана -ключевых синтонов в синтезе (5',5',5)-диприонил-ацетата.
Экспериментальная часть
ИК-спектры записаны на приборе ИЯ-20 в тонком слое. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре «Вгакег АМ-300» (рабочая частота 300.13 МГц для ПМР и 75.47 МГц для ЯМР13С) в СБС13 и СбБб. За внутренний стандарт приняли значение сигналов в ПМР - примеси протонов в дейтерированном растворителе 5 7.27 м.д. для СБС13 и 7.25 м.д. для СбБб, а в ЯМР 13С - средний сигнал СБС13 5 77.00 м.д и 128.00 м.д. для СбБб. Оптическое вращение измерено на поляриметре Регкіп Б1шег-241-МС. ГЖХ-анализы проводили на приборе «СЬгош-5» [неподвижная фаза - 8Е-30 (5%) на хроматоне К-ЛШ-БМС8 (0.1б-0.20 мм), длина колонки 1.2 м, рабочая температура 50-300 оС] и на приборе ОС-9Л «8Ышаё2и» [неподвижная фаза ПЭГ-20М: кварцевая капиллярная колонка длиной 25 м, диаметром 0.2 мм, рабочая температура 30-220 оС]; газ-носитель - гелий.
6,6-Этилендиокси-3й,7-диметилоктаналь (9). К суспензии 1.12 г (5.1 ммоль) пиридинийхлорхро-мата в 15 мл сухого СН2С12 при перемешивании (20 оС, Лг) прибавляли раствор 0.70 г (3.3 ммоль) б,б-этилендиокси-3Л,7-диметилоктан-1-ола 6, полученного из £-(-)-ментола 4 согласно методике, приведенной в работе [б], в 9 мл сухого СН2С12, перемешивали 2 ч, разбавляли 20 мл Е1:20 и фильтровали через слой 8і02. Осадок на фильтре промывали 50 мл Е120, фильтрат упарили и получили 0.б8 г (98%) альдегида 9, который без очистки использовали на следующей стадии. ИК-спектр (КВг, V, см-1): 2730, 1725 (С=0), 1190, 1105, 1085, 1040 (С-0).
3,3-Этилендиокси-2,6й-диметилтетрадец-8-ен (10). К суспензии 1.бб г (3.9 ммоль) Ме(СН2)5РРЬ3Вг в 10 мл абс. ТГФ (-70 оС, Лг) добавляли по каплям б.2 мл (4.1 ммоль) 0.б7 М раствора п-ВиЬі в гексане и выдерживали 1 час при комнатной температуре, охлаждали до -70 оС и по каплям добавляли раствор 0.б7 г (3.3 ммоль) альдегида 9 в 4 мл абс. ТГФ. Выдерживали (-75 оС, 15 мин; 20 оС, 48 ч), реакционную массу выливали
в 15 мл замороженной воды, экстрагировали Е1:2О (3 х 30 мл), сушили MgSO4, отфильтровывали и упаривали. Остаток разбавляли гексаном и фильтровали через слой А12О3. Получили 0.80 г (86%) олефина 10. ИК-спектр (КВг, V, см-1): 1640 (С=С). Спектр ПМР (С6Б6, 5, м.д.): 0.92 (м, Н-1, СН3-2, СН3-6, Н-14, 12Н), 1.40 (м, Н-2-Н-6, Н-11-Н-13, 13Н), 2.00 (м, Н-7, Н-10, 4Н), 4.10 (м, -СН2-СН2-, 4Н), 5.40 (м, Н-8, Н-9, 2Н).
2,65-Диметилтетрадекан-3-он (11) а. 3.50 г (12.4 ммоль) непредельного кеталя 10 гидрировали в 95 мл ТГФ в присутствии 4.8 ммоль 10%-ного Рё/С при комнатной температуре в течение 24 ч. Реакционную смесь отфильтровали и упаривали. Остаток растворяли в смеси, состоящей из 100 мл ацетона и 0.35 мл Н2О, последовательно добавляли 0.23 г Ру и 0.57 г TsOH. Реакционную смесь кипятили 2 ч, затем упаривали в вакууме, остаток растворяли в 100 мл Е1:2О и последовательно промывали насыщенными растворами №Н4С1, №НСО3 и ЫаС1, сушили над №^О4, отфильтровывали и упаривали. Получили 2.50 г (84%) кетона 11, [а]с21 +2.10 (с 2.9, СНС13). ИК-спектр (КВг, V, см-1): 1717 (С=О). Спектр ПМР (СБС13, 5, м.д.): 0.84 (м, СН3-6, Н-14, 6Н), 1.02 (м, Н-1, СН3-2, 6Н), 1.25 (м, Н-5, Н-7+Н-13, 16Н), 1.95 (м, Н-6, 1Н), 2.40 (м, СН2СО, 1Н), 2.58 (м, СНСО, 1Н).
б. К суспензии 4.16 г (19 ммоль) РСС в 10 мл сухого СН2С12 при комнатной температуре прикапывали раствор 3.00 г (12.4 ммоль) спирта 15 в 6 мл СН2С12. Выдерживали 2 ч при перемешивании. Реакционную смесь разбавляли 10 мл Е12О, отфильтровали через слой А12О3 и упаривали. Получили 2.90 г (96%) кето-на 11, идентичного полученному методом а.
2,6й-диметилтетрадец-8-ен-35-ол (13) и 3Й,7-диметил-1,65-октандиол (14). К суспензии 5.74 г (13.4 ммоль) [Ме(СН2)5РРЬ3]Вг в 32 мл абс. ТГФ (-70 оС, Аг) добавляли по каплям 12.3 мл 1.17 М раствора (14.5 ммоль) и-ВиЫ в гексане и выдерживали 1 час при комнатной температуре, затем охлаждали до -70 оС, последовательно добавляли по каплям раствор 2.00 г (11.5 ммоль) лактона (5) в 8 мл абс. ТГФ и 9.5 мл (38.0 ммоль) 73%-ного раствора Б1ВАН в толуоле. Реакционную смесь выдерживали (-70 оС, 1 ч; 20 оС, 16 ч), обрабатывали 38 мл охлажденной Н2О, и фильтровали через фильтр Шотта. Фильтрат сушили №^О4, отфильтровывали и упаривали. Остаток разбавляли МТБЭ и фильтровали через слой S1O2 (5 см). После хроматографирования на S1O2 (ПЭ-МТБЭ, 2:1) получено 1.60 г (58%) непредельного спирта 13 и 0.96 г (38%) диола 14.
2,6 Я - диметилтетрадец-8-ен-3 S - ол (13).
= 0.77 (ПЭ-МТБЭ, 2:1). [а]с24 -15.8 (с 1.01, СНС13). ИК-спектр (КВг, V, см-1): 3500-3200 (ОН), 1645 (С=С). Спектр ПМР (СБС13, 5, м.д., 7/Гц): 0.90 (м, Н-1, СН3-2, СН3-6, Н-14, 12 Н), 1.44 (м, Н-2, Н-4-Н-6, Н-11-Н-13, 12Н), 2.00 (м, Н-7, Н-10, 4Н), 3.33 (м, Н-3, 1Н), 5.18 (с, ОН, 1Н), 5.42 (м, Н-9, Н-10, 2Н).
3й,7-диметил-1,65-октандиол (14). 0.10
(ПЭ - этилацетат = 7:3). [а]с20 -10.3 (с 2.43, СНС13). Параметры ИК, ПМР и ЯМР-спектров идентичны полученным ранее [7].
2,68-Диметилтетрадекан-38-ол (15). 3.30 г (13.8 ммоль) непредельного спирта (14) гидрировали в 105 мл абс. ТГФ в присутствии 5.3 ммоль 10%-ного Рё/С в течение 24 ч. Реакционную смесь отфильтровали и фильтрат упаривали. Получили 3.00 г (91%) спирта 15. ИК-спектр (КВг, V, см-1): 35003200 (ОН). Спектр ПМР (СБС13, 5, м.д.): 0.90 (м, Н-1, СН3С-2, СН3С-б, Н-14, 12Н), 1.2б (м, Н-4, Н-5, Н-7+Н-13, 18Н), 1.48 и 1.бб (м, Н-б, Н-2, 2Н), 3.30 (уш.с ОН, 1Н), 3.48 (м, Н-3, 1Н). Спектр ЯМР 13С (СНС13, 5, м.д.):14.13 (к, С-14), 1б.99, 19.01 (оба к, С-1, СН3-2), 19.82 (к, СН3-б), 22.74 (т, С-13), 27.12 (т, С-8), 29.43, 29.75, 30.07 (все т, С-9-С-11), 31.77, 32.00, 33.04 (все т, С-4, С-5, С-12), 33.30, 33.41 (оба д, С-2, С-б), 37.00 (т, С-7), б5.88 (д, С-3).
Изопропил-45-метилдодеканоат (16). К суспензии 4.10 г (11.8 ммоль) МСРВЛ в 30 мл сухого СНС13 при комнатной температуре приливали по каплям раствор 2.90 г (12 ммоль) кетона 11 в 9 мл СНС13. Перемешивали 48 ч, разбавляли 250 мл СН2С12, последовательно промывали насыщенными растворами №НС03, №28203, ЫаС1, сушили MgS04 и упаривали. Получили 2.53 г эфира 16 (82 %), [аЬ20 +2.50 (с 0.4, СНС13). ИК-спектр (КВг, V, см-1): 1745 (С=О). Спектр ПМР (СбБб, 5, м.д.): 0.бб (д, J = б Гц, Н-12, СН3-4, бН), 1.0б (д, J = б Гц, СН(СН3)2, бН), 1.31 (м, Н-3-Н-11, 17Н), 2.13 (м, Н-2, 2Н), 5.20 (септет, J = б.2 Гц, СН(СН3)2, 1Н). Спектр ЯМР 13С (СбБб): 19.02 (к, С-12), 20.55 ( к, СН3-4), 21.83 (к, СН(СН3)2), 23.55 (т, С-11), 27.77 (т, С-б), 28.72, 29.32, 29.б2 (все т, С-7-С-9), 29.72 (д, С-4), 31.72, 32.04, 32.30 (все т, С-2, С-3, С-10), 35.45 (т, С-5), б7.27 (д, СН(СН3)2), 173.85 (с, С-1).
45-Метилдодекановая кислота (17). Раствор
1.23 г (4.9 ммоль) эфира 16 и 0.б5 г (11.5 ммоль) КОН в 5 мл МеОН и 0.б мл Н2О кипятили 4 ч, растворитель упаривали, остаток подкисляли 10%-ной
H2SO4, экстрагировали Et2O (4 х 15 мл), сушили MgSO4 и упаривали. Получили 0.93 г (90%) 4S-метилдодекановой кислоты 17, [a]D24 +0.63 (с 7.2, гексан), см. [a]D24 +0.64 (с 5.3, гексан) [3]. Параметры ИК и ПМР-спектров идентичны полученным ранее [3]. Спектр ЯМР 13С (CDCl3): 14.36 (к, С-12), 19.58 (к, СН3С-4), 23.28 (т, С-11), 27.61 (т, С-6), 30.04 (т, С-7, С-8), 30.32 (т, С-9), 31.95 (т, С-10), 32.55 (т, С-3, С-5), 32.98 (д, С-4), 37.39 (т, С-2), 175.56 (с, С-1).
1-Бром-35-метилундекан (3). Бромид 3 был получен из кислоты 17 с выходом 85% согласно методике, приведенной в работе [3].
48-Метилдодекан-1-ол (18). К раствору 1.25 г (4.9 ммоль) эфира 16 в 17 мл сухого CH2Cl2 приливали по каплям (Ar, -15 оС) 2.6 мл 73%-ного раствора DIBAH в толуоле, выдерживали (-15 оС, 1 ч; 20 оС, 12 ч), затем добавляли 5 мл H2O. Выделившийся осадок фильтровали на фильтре Шотта, органический слой высушивали MgSO4, фильтровали и упаривали. Получили 0.89 г (91%) спирта 18, [a]D22 -1.54 (вещество). Параметры ИК и ПМР-спектров идентичны полученным ранее [4].
1-Бром-45-метилдодекан (5). Бромид 5 был получен из спирта 18 с выходом 76% согласно методике, приведенной в работе [4].
ЛИТЕРАТУРА
1. Mori K. Synthesis of insect pheromones, 1979-1989 // The total synthesis of natural products, New York, 1992. V. 9. -533 p.
2. Ишмуратов Г. Ю., Яковлева М. П., Харисов Р. Я., Толсти-ков Г. А.// Успехи химии. 1997. № 12. C.1095-1124.
3. Kikukava T., Imaida M., Tai A.// Bull. Chem. Soc. Japan.
1984. V. 57. P. 1954-1960.
4. Mori K., Tamada S.// Tetrahedron. 1979. V. 35. P. 1279-1284.
5. Сафиуллин Р. Л., Волгарев А. Н., Ишмуратов Г. Ю., Яковлева М. П., Одиноков В.Н., Комиссаров В. Д., Толстиков Г. А.// Докл. АН СССР. 1991. Т. 316. С. 640.
6. Одиноков В. Н., Ишмуратов Г. Ю., Яковлева М. П., Сафиул-лин Р. Л., Волгарев А. Н., Комиссаров В. Д., Толстиков Г. А.// Докл. АН. 1992. Т. 326. С. 842.
7. Ишмуратов Г. Ю., Яковлева М. П., Ганиева В. А., Муслухов Р. Р., Толстиков Г. А.// Химия природ. соедин. 2005. С. 33.
Поступила в редакцию 24.I0.2008 г.
