CC BY
38
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ И СТРОЕНИЕ ПИВАЛОИЛПИРОВИНОГРАДНОЙ КИСЛОТЫ
КозьминыхВладислав Олегович
зав. кафедрой химии, д-р хим. наук, профессор Пермского государственного
гуманитарно-педагогического университета, г. Пермь
E-mail: [email protected]
DETAILS OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND STRUCTURE OF
PIVALOYLPYRUVIC ACID
Kozminykh Vladislav
Head of the Chemical Department, Doctor of Chemical Sciences, Professor of Perm
State Humanistic Pedagogical University, Perm
Исследование выполнено в рамках проекта 1.3.09 Федерального агентства по образованию Российской Федерации на 2011—2013 гг.
АННОТАЦИЯ
Разработаны химико-технологические особенности получения и изучены детали строения пивалоилпировиноградной (2-гидрокси-5,5-диметил-4-оксо-2-гексеновой) кислоты.
ABSTRACT
Chemical technology peculiarities for the synthesis of pivaloylpyruvic (5,5-dimethyl-2-hydroxy-4-oxo-2-hexenoic) acid are worked out and details of its structure are studied.
Ключевые слова: пивалоилпировиноградная (2-гидрокси-5,5-диметил-4-оксо-2-гексеновая) кислота; получение; строение.
Key words: pivaloylpyruvic (5,5-dimethyl-2-hydroxy-4-oxo-2-hexenoic) acid; synthesis; structure.
Пивалоилпировиноградная (2-гидрокси-5,5-диметил-4-оксо-2-гексеновая) кислота (1) и её производные успешно используются в органическом синтезе [1—5]. Разработаны технологические особенности получения и изучены детали строения кислоты (1) (рис. 1).
о
С2Н50
СН3
о
ОС2Н5
о
1 СН30Ш
2 НС1
- С2Н50Н
1 У
Рисунок 1. Синтез и строение пивалоилпировиноградной кислоты (1)
Получение пивалоилпировиноградной кислоты (1). К 100 мл
абсолютного метанола прибавляют порциями 9,2 г (0,4 моля) натрия (примечание 1), затем метанол отгоняют и к сухому метилату натрия добавляют 150 мл абсолютного диэтилового эфира. При охлаждении и перемешивании к суспензии прибавляют по каплям смесь 29,2 г (0,2 моля) диэтилоксалата и 40,0 г (0,4 моля) пинаколина. На следующий день к осадку натриевого енолята добавляют при перемешивании 40 мл горячей воды и порциями концентрированную соляную кислоту до кислой реакции среды (pH 3—4). Растворитель упаривают, сухой остаток перекристаллизовывают из тетрахлорметана, смесей толуол-гексан (1:1) или бензол-гексан (2:1). Получают бесцветные игольчатые кристаллы кислоты (1) (примечание 2). Выход 24,6 г
(71 %). Т. пл. 55—56°С (лит.: 60°С [9, 11], 64°С [12]). ИК спектр (у, см'1): 3455—3510 (тРШ, 1675—1708 (тРЩ, 1615—1622, 1580—1590 (C=O„.), 1458, 1372, 1293, 1257, 1138, 1115 (примечание 3). Спектр ЯМР ІН (ОХЛз, 5,
м.д.): 1,20 с (9 И, 3 Ш3), 6,62 с (1Н, СН, 100 % формы Щ. Спектр ЯМР Ш (ДМСО-сІб, 5, м.д.): 1,02 с (9 Н, З СН3, минорная таутомерная форма \Ъ, 5 %); 1,08 с (9 И, 3 Ш3, форма 1^ 24 %); 1,17 с (9 И, 3 Ш3, форма 1X, 71 %); 2,90, 3,38 два д (2 H, CH2, форма 17); 4,06 с (1 Н, СН2, форма ^); 5,42 с (1 Ц, OH, форма 1Z); 6,50 с (1 Н, СН, форма Щ, 13,90—14,30 уш. с (2 И, 2 ОН в СООН,
формы ^ и ^). Масс-спектр, т/г (I, %), приведены пики ионов с I > 5 %: 172 (30) M ]+, 144 (20) M — CO ]+ или (CH3)3C-COCH2COOH ]+, 128 (8) M — CO2
]+, 127 (81) М — СО2 - Н]+ или (СН3)3С-С0СН2-С=0 ]+, 116 (34) М — 2 СО ]+, 115 (8), 111 (8), 88 (21), 83 (12), 69 (40) O=C-CH=C=O ]+, 60 (5), 57 (100) (Ш3)2Ш-Ш2 ]+, 55 (11), 45 (13), 44 (20), 43 (62), 42 (21), 41 (57), 40 (32), 39
(25). C8Hl2O4. Мол. масса 172,18.
Примечания
1. Метанол перед использованием перегоняют, предварительно растворив в 100 мл 3—4 г натрия. Метилат натрия берут в двукратном избытке для предотвращения образования метилового эфира пивалоилпировиноградной кислоты [11], так как хорошо известно, что при избытке основания в результате конденсации Клайзена образуются именно ацилпировиноградные кислоты, а не их эфиры [8, 10].
2. Из фильтрата после кристаллизации пивалоилпировиноградной кислоты (1) выделен также 5,6-дигидрокси-2,2,9,9-тетраметил-4,6-декадиен-3,8-дион (2) (рис. 2), выход 1,30 г (2 %), т. пл. 85-86 °С (из этанола) (лит.: 98°С [7]). ИК спектр (у, см_1): 1605, 1580—1545 (С=Охелаш, С=С), 1530, 1458. Спектры ЯМР 1Н тетракетона (2) (в CDClз и ДМСО^6) приведены в работе [13]. Cl4H22O4. Мол. масса 254,32.
2
Рисунок 2. Структура 5,6-дигидрокси-2,2,9,9-тетраметил-4,6-декадиен-3,8-
диона (2)
Нерастворившийся после кристаллизации остаток (19,6 г) с т. пл. > 300°С (разл.) представляет собой побочно образующийся инертный по отношению к
кислотам 4-пивалоил-6-пивалоилметилен-3-гидрокси-2,5-пирандион (3). Соединение (3) при действии о-фенилендиамина легко образует хорошо кристаллизующийся 3-пивалоилметилен-Ш-3,4-дигидро -2-хиноксалон (4) (рис. 4) подобно аналогичной реакции с пивалоилпировиноградной кислотой [2].
СНз
Н3С
НзС
о
.о
N
Н
4
Рисунок 3. Структуры 4-пивалоил-6-пивалоилметилен-3-гидрокси-2,5-пирандиона (3) и 3-пивалоилметилен-1Н-3,4-дигидро-2-хиноксалона (4)
При проведении конденсации с эквимолярным соотношением диэтилоксалата и пинаколина (по 0,05 молей) без отгонки метанола от метилата натрия и без добавления к метилату эфира (реакция в метаноле) выход пивалоилпировиноградной кислоты незначительно снижается — до 67 %.
Пивалоилпировиноградная кислота (1) даёт характерное тёмно-красное окрашивание в цветной пробе на енольный гидроксил [6] с 10 % спиртовым раствором хлорида железа(Ш). Другие методы получения.
Пивалоилпировиноградная кислота (1) была также получена мягким гидролизом её этилового эфира в основной среде [9, 11, 12].
3. В кристаллах и растворе хлороформа пивалоилпировиноградная кислота (1) существует полностью в енольной форме (^). В растворе ДМСО появляются ещё две минорные таутомерные формы: цепная [3-дикетонная (1У) и кольчатая 2,3-диоксофурановая (^).
Список литературы:
1. Березина Е.С., Козьминых В.О., Игидов Н.М., Ширинкина С.С.,
^зьминых Е.Н., Махмудов P.P., Буканова Е.В. Амиды и гидразиды ацилпировиноградных кислот. VIII. Синтез амидов пивалоилпировиноградной кислоты и их взаимодействие с бензиламином и ариламинами // Журнал органической химии. — 2001. — Т. 37. — № 4.
— С. 574—581.
2. ^зьминых В.О., Гончаров В.И., ^зьминых Е.Н. Простой метод
получения 3-[оксо(цикло)алкил(иден)]производных хиноксалин-2(1Я)-она // Журнал органической химии. — 2006. — Т. 42. — № 11. — С. 1727— 1730.
3. ^зьминых В.О., Гончаров В.И., ^зьминых Е.Н., Оборин Д.Б. Pеaкции пивалоилпировиноградной кислоты с ацилгидразинами в синтезе пиразолинкарбоновых кислот // Химия гетероциклических соединений. — 2006. — № 5 (467). — С. 792—794.
4. ^зьминых В.О., Игидов Н.М., Березина Е.С., ^зьминых Е.Н.,
^сашина Ю.С. Пивалоилпировиноградная кислота — новый реагент для ацилирования аминов // Известия Академии Наук. Серия химическая. — 2000. — № 9. — С. 1564—1568.
5. ^зьминых В.О., Игидов Н.М., Зыкова С.С., ^лла В.Э., Шуклина Н.С.,
Одегова Т.Ф. Синтез и фармакологическая активность 3-гидрокси-1,5-диарил-4-пивалоил-2,5-дигидро-2-пирролонов // Химико-
фармацевтический журнал. — 2002. — Т. 36. — № 4. — С. 23—26.
6. Шрайнер P., Фьюзон P., ^ртин Д., Моррилл Т. Идентификация
органических соединений. — Москва: изд-во «Мир», 1983. — С. 405.
7. Balenovic К., Deljac A., GaspertB., Stefanac Z. Reaktion der а,у,5,£,-Tetraketone mit Selentetrachlorid und Schwefeldichlorid. Synthese von 2,5-Diacyl-3,4-dihydroxy-selenophenen und -thiophenen // Monatsh. Chem. — 1967. — Bd 98. — № 4. — S. 1344—1351.
8. Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie. Vierte Auflage. Die Literatur bis
1. Januar 1910 umfassend. Isocyclische Oxy-carbonsauren und oxo-carbonsauren. — Berlin, 1927. — Bd 10. — S. 814.
9. Beilstein Handbuch der Organischen Chemie. Vierte Auflage. Erstes Ergangungswerk. Die Literatur von 1910—1919 umfassend. — Berlin, 1929. — Bd III. — S. 264.
10. Bromme E., Claisen L. Uber die Einwirkung des Oxalathers auf Acetophenon // Ber. Deutsch. Chem. Ges. — 1888. — Bd 21. — S. 1131—1135.
11. Couturier F. Kondensation des Pinakolins mit Estern // C. r. Acad. sci. — 1910.
— Vol. 150. — № 4. — P. 928—930.
12. Meister A., Greenstein J.P. Enzymic hydrolysis of 2,4-diketo acids // J. Biol. Chem. — 1948. — Vol. 175. — P. 573—588.
13. Poje M., Balenovic K. 3(2#)-Furanone derivatives. Ring-chain tautomerism in the 1,3,4,6-tetraketone series // J. Heterocycl. Chem. — 1979. — Vol. 16. — № 3. — P. 417—420.
