CC BY
41
УДК 547.464.7
Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), А. Ш. Сунагатуллина (к.х.н., доц.), Р. М. Алиева (магистрант), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
СИНТЕЗ (E)- И (Z)-ИЗОМЕРОВ 6-ХЛОРГЕКС-5-ЕН-2-ОНА
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: [email protected]
R. N. Shakhmaev, A. Sh. Sunagatullina, R. M. Alieva, V. V. Zorin
SYNTHESIS OF (E)- AND (Z)-ISOMERS OF 6-CHLOROHEX-5-EN-2-ONE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062 Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
Исследована возможность получения изомерно чистых (5Е)- и (52)-6-хлоргекс-5-ен-2-онов — перспективных блок синтонов в синтезе биологически активных веществ путем декарбоксили-рования (4Е)-и (42)- этил-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноатов. При проведении декарбоксилирования в водно-этанольном (1:2) растворе КОН в течение 20 мин при 50 оС выход целевых продуктов составляет 75 и 80% соответственно, а выход альдолей не превышает 1—3 %.
Ключевые слова: винилхлориды; декарбокси-лирование; 1,3-дихлорпропен; 6-хлоргекс-5-ен-2-он; этил-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноат.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения базовой части госзадания (проект №о49).
Стереоселективное кросс-сочетание ви-нилгалогенидов с различными металлооргани-ческими соединениями, алкенами и алкинами является одним из наиболее эффективных методов создания углерод-углеродной связи 1-4. В реакциях Кумада, Сузуки, Стилле, Негиши, Соногашира, Хека и др. в основном используются винилиодиды 5-9 или винилбромиды 10, применение более дешевых винилхлоридов ограничено их значительно меньшей способностью вступать в реакцию окислительного присоединения и отсутствием эффективных общих методов их получения с приемлемой стереохи-
мической чистотой 11-14.
В настоящей работе нами исследована возможность получения изомерно чистых (5Е)- и (52)-6-хлоргекс-5-ен-2-онов (1 и 2) —
Дата поступления 10.01.15
In this work we examined the possibility of a synthesis of stereochemically pure (5E)- and (5Z)-6-chlorohex-5-en-2-ones, the potential block synthones for various biologically active compounds based on the ethyl (4E)- and ethyl (4Z)-2-acetyl-5-chloropent-4-enoates decarboxylation. The decarboxylation in water-alcohol solution (1:2) of KOH during 20 min at 50 0C gives corresponding main products in 75 and 80% yields and aldols less than 1—3 % yield.
Key words: 6-chlorohex-5-en-2-one; decarboxylation; 1,3-dichloropropene; ethyl-2-acetyl-5-chloropent-4-enoate; vinyl chlorides.
This work was financially supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation as part of the base part of the state task (project №q49).
перспективных блок-синтонов в синтезе биологически активных веществ 15,16, путем декарбоксилирования (4Е)-и (42)-этил-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноатов (3 и 4).
Синтез исходных стереохимически чистых изомеров этил-2-ацетил-5-хлорпент-4-ено-ата (3 и 4) осуществляли аллилированием аце-тоуксусного эфира промышленно доступными (Е)- и (2)-1,3-дихлорпропенами (5 и 6) в условиях межфазного катализа в присутствии К2СО3 по разработанной нами ранее методике 17 (схема 1).
При попытке декарбоксилирования (4Е)-и (42)-этил-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноатов (3 и 4) в стандартных условиях [кипячение в вод-но-этанольном растворе (1:1) гидрооксида калия в течение 1 ч] было обнаружено, что наряду с ожидаемыми (5Е)- и (52)-6-хлоргекс-5-ен-2-онами (1 и 2) в значительных количествах
O O
АЛ
O
+
Cl^^V^Cl K2CO3, 18-краун-6>
(E)-5 или (Z)-6
Схема 1
CH3CN
O
C1
O
(E)-3 или (Z)-4
образуются продукты их альдольной конденсации. В ходе оптимизации данного процесса были найдены условия для практически полного подавления этой побочной реакции. При проведении декарбоксилирования в водно-эта-нольном (1:2) растворе КОН в течение 20 мин при 50 оС выход целевых продуктов 1 и 2 составляет 75 и 80% соответственно, а выход альдолей не превышает 1—3 %.
о о
KOH
C2H5OH, H2O
C1
(E)-1 или (Z)-2
C1
(E)-3 или (Z)-4
Стереохимическая индивидуальность и конфигурация заместителей при двойной связи полученных соединений была подтверждена ГЖХ-анализом на капиллярной колонке, данными ЯМР-спектроскопии, хроматомасс-спектрометрии. Надежным доказательством конфигурации полученных (E)- и ^)-6-хлор-гекс-5-ен-2-онов (1 и 2) является КССВ ви-нильных атомов водорода, составляющая 13.1 Гц для E-изомера и 7.0 Гц для Z-изомера.
Экспериментальная часть
ИК спектры записаны в тонком слое на ИК Фурье-спектрофотометре IRPrestige-21 Shimadzu. Спектры ЯМР 1Н и 13С записаны в CDCl3 на приборе Bruker АМ-300 (рабочая частота 300 и 75.47 МГц соответственно), внутренний стандарт — ТМС. Хроматографи-ческий и масс-спектральный анализ проводили на хроматомасс-спектрометре GCMS-QP2010S Shimadzu (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—500 Да). Использовали капиллярную колонку HP-1MS (30 мх0.25 ммх0.25 мкм), температура испарителя 280 оС, температура ионизационной каме-
ры 200 оС. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 280 оС со скоростью 10 оС/мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин).
(5Е)-6-хлоргекс-5-ен-2-он (1). Раствор 2.05 г (0.01 моль) этил-(4£)-2-ацетил-5-хлор-пент-4-еноата (3), 0.67 г (0.012 моль) КОН в 30 мл водно-этанольной смеси перемешивали при 50 оС в течение 20 мин. Приливали 50 мл этилацетата, органический слой отделяли, а водный экстрагировали этилацетатом (2x20 мл). Объединенные органические слои промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали при атмосферном давлении. Остаток перегоняли в вакууме, т. кип. 78—79 оС при 13 мм рт. ст. Выход 0.99 г (75%). ИК спектр, v, см-1: 2922, 1717, 1626, 1431, 1410, 1364, 1161, 1144, 1051, 941. Спектр ЯМР *И, 8, м. д.: 2.15 с (3Н, СН3С=О), 2.32 к (2Н, =CHCH3, J 7.0 Гц), 2.55 т (2Н, CH2C=O, J 7.0 Гц), 5.86-5.91 м (1Н, =СИСИ2), 6.00 д (1Н, =CHCl, J^ 13.1 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 24.71 (=СИСН2), 29.82 (CH3C=O), 42.23 (CH2C=O), 117.92 (=CHCl), 132.02 (=СИСИ2), 207.03 (С=О). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 132 (0.1) [M]+, 97(6), 75(2), 54(12), 53(11), 51(4), 49(2), 44(3), 43(100), 42(5), 41(4).
(5Z)-6-хлоргекс-5-ен-2-он (2). Получен из этил-(4Z)-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноата (4) аналогично енону 1. Выход 1.06 г (80%). ИК спектр, v, см-1: 2925, 1716, 1631, 1411, 1365, 1270, 1161, 1050, 733. Спектр ЯМР *И, 8, м. д.: 2.16 с (3Н, СН3С=О), 2.44-2.60 м (4Н, =СИСН2, OT2C=O), 5.79 к (1Н, =СИСИ2,
7 Гц), 6.05 д (1Н, =CHCl, 7 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 21.18 (=СИСН2), 29.63 (CH3C=O), 41.80 (OH2C=O), 118.94 (=CHCl), 129.91 (=СИСИ2), 207.51 (С=О). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 132(0.7) [M]+, 97(35), 89(8), 75(6), 55(3), 54(21), 53(19), 51(4), 43(100), 41(3).
O
Литература
1. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. A. de Meijere, F. Diederich. N.-Y.: Wiley-VCH, 2004.- 916 p.
2. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Зорин В. В. Стереонаправленный синтез природных (2е,4е)-диенамидов и их синтетических аналогов // ЖОрХ.- 2012.- Т.48, №7.- С.913-918.
3. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. Pd-Cu-катализируемый синтез N-(2 Е,4)-и N-(2Z,4)-ениновых циклических аминов // ЖОрХ.- 2013.- T. 49, №5.- C. 747-750.
4. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. Fe-катализируемый синтез (4Е)-три-дец-4-ен-1-илацетата - полового феромона томатной моли (Keiferia lycopersicella) // ЖОрХ.- 2013.- T.49, №5.- C. 687-689.
5. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi. N.-Y.: Wiley interscince, 2002.- 3424 p.
6. Латышев Г. В., Лукашев Н. В., Белецкая И. П. Pd-катализируемое алкилирование стероидных галогенидов цинкорганическими соединениями // ЖОрХ.- 2008.- T.44, №6.- C.797-801.
7. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. Pd-катализируемое сочетание винилиоди-дов с алкинами в воде // ЖОХ.- 2012.- T. 82, №7.- C.1216-1217.
8. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Сунагатулли-на А. Ш., Зорин В. В. Стереонаправленный синтез сарментина // ЖОХ.- 2011.- Т.81, №9.- С.1578-1580.
9. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Зорин В. В. Pd-катализируемый синтез 1-[(2Е,4Е)-додека-2,4-диеноил]пиперидина// Изв. вузов Сер. хим. и хим. технол.- 2011.- Т.54, №10.- С. 97-99.
10. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Synthesis of (2E,4E)-dodeca-2,4-dien-1-yl isovalerate, the main component of rootstock oil of Echinacea purpurea // Russian Journal of Organic Chemistry.- 2010.- V. 46, №2.-P. 174-176. doi: 10.1134/S1070428010020041.
11. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В.
B. Алкилирование малонового эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.-2012.- Т.19, №2.- С.5-7.
12. Takhautdinova A. U., Mindiyarova E. R., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Reactions of ( E)-and (Z)-1,3-dichloropropenes with secondary amines // Russian Journal of Applied Chemistry.- 2011.- V. 84, №3.- P. 504-506. doi:10.1134/S1070427211030293.
13. Тахаутдинова А. У., Ишбаева А. У., Сунагатул-лина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. Реакции нуклеофильного замещения с участием (E)-и ^)-1,3-дихлорпропена // Баш. хим. ж.-2010.- Т.17, №3.- С.39-41.
14. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. Новый подход к синтезу этил-(4Е)-алкеноатов // ЖОХ. - 2013.- T.83, №11.-
C.1819-1821.
15. Лебедева К. В., Миняйло В. А., Пятнова Ю. Б. Феромоны насекомых.- М.: Наука, 1984.268 с.
References
1. A. de Meijere, F. Diederich. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. N.-Y., Wiley-VCH, 2004. 916 p.
2. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Zorin V. V. [Stereoselective synthesis of natural (2E,4E)-dienamides and their synthetic analogs]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2012, v. 48, no. 7, pp. 908-913. doi: 10.1134/S1070428012070032.
3. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. [Pd-Cu-catalyzed synthesis of N-(2E,4)- and N-(2Z,4)-enyne cyclic amines]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2013, v.49, no.5, p.730-733. doi: 10.1134/S1070428013050163.
4. Shakhmaev R. N., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. [Fe-catalyzed synthesis of (4E)-tridec-4-en-1-yl acetate, sex pheromone of tomato pinworm (Keiferia lycopersicella)]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2013, v. 49, no. 5, p. 669671. doi: 10.1134/S1070428013050059.
5. [Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis]. Ed. E. Negishi. N.- Y., Wiley interscince, 2002, 3424 p.
6. Latyshev G. V., Lukashev N. V., Beletskaya I. P. [Pd-catalyzed alkylation of halogen-substituted steroids with organozinc compounds]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2008, v. 44, no. 6, p. 785-790. doi: 10.1134/S107042800806002X
7. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. [Pd-catalyzed coupling of vinyl iodides with alkynes in water]. Russian Journal of General Chemistry, 2012, v. 82, no. 7, p. 1313-1314. doi: 10.1134/S1070363212070249.
8. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. [Stereoselective synthesis of sarmentine]. Russian Journal of General Chemistry, 2011, v. 81, no. 9, p. 1915-1917. doi: 10.1134/S1070363211090337.
9. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Zorin V. V. Pd-kataliziruemyi sintez 1-[(2E,4E)-dodeka-2,4-dienoil]piperidina [Pd-catalyzed synthesis of 1-[(2E,4E)-dodeca-2,4-dienoyl]piperidine]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya, 2011, v.54, no.10, p.97-99.
10. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. [Synthesis of (2E,4E)-dodeca-2,4-dien-1-yl isovalerate, the main component of rootstock oil of Echinacea purpurea]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2010, v. 46, no.2, p. 174-176. doi: 10.1134/S1070428010020041.
11. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Alkilirovaniye malonovogo efira individual'ny-mi izomerami 1,3-dikhlorpropena v usloviyakh mezhfaznogo kataliza [Alkynilation of diethylma-lonate by individual isomersof 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir chemical journal], 2012, v. 19, no. 2, p. 5-7.
12. Takhautdinova A. U., Mindiyarova E. R., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. [Reactions of (E)-and (Z)-1,3-dichloropropenes with secondary amines]. Russian Journal of Applied Chemistry, 2011, v. 84, no. 3, p. 504-506. doi: 10.1134/ S1070427211030293
16. Dictionary of alkaloids. Ed. J. Buckingham. CRC Press, 2010.- 2374 p.
17. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Филиппова Е. А., Зорин В. В. Алкилирование ацето-уксусного эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.- 2013.- T. 20, №1.-C.45-47.
13. Takhautdinova A. U., Ishbaeva A. U., Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Reaktsii nukleofil'nogo zamescheniya s uchastiem (E)- i (Z)-1,3-dikhlorpropena [Reactions of nucleophilic substitution of (E)- and (Z)-1,3-dichloropropene]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir chemical journal], 2010, v. 17, no. 3, p. 39-41.
14. Shakhmaev R. N., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. [A new approach to the synthesis of ethyl (4E)-alkenoates]. Russian Journal of General Chemistry, 2013, v. 83, no. 11, p. 2018-2020. doi: 10.1134/S1070363213110078.
15. Lebedeva K. V., Miniailo V. A., Piatnova Yu. B. Feromony nasekomykh [Insects pheromones]. Moscow, Nauka Publ., 1984, 268 p.
16. [Dictionary of alkaloids]. Ed. J. Buckingham. Boca Raton, CRC Press Publ., 2010, 2374 p.
17. Shakhmaev R. N., Sunagatullina A. Sh., Filippova E. A., Zorin V. V. Alkilirovaniye atsetouksusnogo efira individual'nymi izomera-mi 1,3-dikhlorpropena v usloviyakh mezhfazno-go kataliza [Alkylation of ethyl 3-oxobutanoate by individual isomers of 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir chemical journal], 2013, v. 20, no. 1, p. 45-47.
