CC BY
10
УДК 547.484
А. Н. Васильева (магистрант), М. Г. Игнатишина (магистрант), А. В. Валиева (студ.), А. Ш. Сунагатуллина (к.х.н., доц.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
ТВЕРДОФАЗНОЕ МОНОАЛЛИЛИРОВАНИЕ ЭТИЛБЕНЗОИЛАЦЕТАТА ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ИЗОМЕРАМИ 1,3-ДИХЛОРПРОПЕНА
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: [email protected]
A. N. Vasil'eva, M. G. Ignatishina, A. V. Valieva, A. Sh. Sunagatullina, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
SOLID-PHASE MONOALLYLATION OF ETHYL BENZOYLACETATE BY INDIVIDUAL ISOMERS OF 1,3-DICHLOROPROPENE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
С целью получения новых перспективных ви-нилхлоридов исследована возможность проведения селективного моноаллилирования этил-бензоилацетата индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в твердой фазе. Установлено, что взаимодействие этилбензоилацетата с (Е)- или (2)-изомерами 1,3-дихлорпропена на поверхности А12О3, импрегнированного ¿-БиОК, приводит к соответствующим изомерам этил-2-бензоил-5-хлорпент-4-еноата с выходами 71 и 75 %. При этом количество диаллилирован-ных продуктов не превышает 3—5 %.
Ключевые слова: винилхлориды; 1,3-дихлор-пропен; этилбензоилацетат; этил-2-бензоил-5-хлорпент-4-еноат.
К наиболее эффективным методам стерео-направленного создания двойных связей относятся реакции кросс-сочетания 5р2-электрофи-лов с металлоорганическими соединениями, алкенами и алкинами 1-6. В качестве электро-фильных партнеров в органическом синтезе в большинстве случаев используются малодоступные и дорогостоящие винилиодиды и ви-нилбромиды 7-9. Использование винилхлори-дов в реакциях кросс-сочетания ограничено их относительно низкой активностью в процессах окислительного присоединения и отсутствием надежных методов их синтеза с приемлемой изомерной чистотой. В связи с этим весьма
Дата поступления 10.01.17
In order to obtain new promising vinyl chlorides the possibility of selective monoallylation of ethyl benzoylacetate by individual isomers of 1,3-di-chloropropene in the solid phase was investigated. In the reaction of ethyl benzoylacetate with (E)- or (Z)-isomers of 1,3-dichloropropene on the surface of Al2O3, impregnated ¿-BuOK, corresponding isomers of ethyl 2-benzoyl-5-chloropent-4-enoate are formed in yields of 71 and 75 %, respectively. The amount of diallylated products less than 3—5 %.
Key words: 1,3-dichloropropene; ethyl benzoylacetate; ethyl 2-benzoyl-5-chloropent-4-enoate; vinyl chlorides.
актуальным является разработка новых методов синтеза стереохимически чистых винил-хлоридов и создание эффективных методов активации Сз^-О-связи в реакциях кросс-сочетания 10-13. Ранее нами сообщалось об успешном синтезе хлорвинильных производных малонового и ацетоуксусного эфиров, используемых в синтезе биологически активных веществ 14-16. В продолжение этих исследований нами изучена возможность получения новых перспективных винилхлоридов на основе ал-лилирования этилбензоилацетата индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена — крупнотоннажного побочного продукта хлорирования пропилена. (E)- и ^)-изомеры 1,3-дихлорпропена имеют значительную раз-
ницу в температурах кипения и эффективно разделяются ректификацией 17. Индивидуальные стереоизомеры 1,3-дихлорпропена обладают высокой реакционной способностью и легко вступают в реакцию нуклеофильного замещения по аллильному положению с сильными СН-кислотами в присутствии даже относительно слабых оснований (схема 1) 14.
При взаимодействии этилбензоилацетата 1 с эквимолярным количеством (Е)- или (X)-изомеров 1,3-дихлорпропена (2 или 3) в условиях межфазного катализа в присутствии К2С03 образуется сложная смесь монозаме-щенных (Е)- или (Х)-изомеров этил-2-бензо-ил-5-хлорпент-4-еноата (4 или 5), дизамещен-ных производных и продуктов О-алкилирова-ния. С целью повышения селективности нами апробировано проведение реакции в твердой фазе 18 в отсутствие растворителя. Установлено, что взаимодействие этилбензоилацетата 1 с (Е)- или (Х)-изомерами 1,3-дихлорпропена 2 или 3 на поверхности А12О3, импрегнирован-ной £-ВиОК, приводит к моноаллилирован-ным продуктам 4 и 5 с выходами 71 и 75 % соответственно, при этом количество диалли-лированных продуктов не превышает 3—5 %. Оптимальным является не менее, чем 10-кратный (по массе) избыток А12О3 по отношению к субстрату. При снижении загрузки А12О3 наблюдается резкое снижение селективности процесса. Использование в качестве основания ЕЮКа или замена А12О3 силикагелем приводит к некоторому уменьшению выходов моно-аллилированных продуктов 4 и 5. Твердофазное аллилирование протекает с высокой сте-реоселективностью, изомерная чистота продуктов 4 и 5 около 99%.
Структура, стереохимическая индивидуальность и конфигурация заместителей ви-нильной группировки полученных соединений была подтверждена данными ГЖХ-анализа, ИК-, ЯМР-спектроскопии и масс-спектромет-рии. Характерной особенностью монозамещен-ных продуктов 4, 5 является наличие в спектрах ЯМР 1Н и 13С сигналов метиновой группы
в области 4.3-4.4 и 52-53 м.д. соответственно. Надежным доказательством пространственной конфигурации заместителей при двойной связи служит КССВ винильных атомов водорода, равная 13.2 и 7 Гц для (Е)- и (Х)-изомеров соответственно. Кроме того, в спектре ЯМР 13С соединения 4 (Е)- аллильному С-атому соответствует сигнал при 5 30 м.д., тогда, как в спектре его (Х)-аналога 5 он смещен на ~ 4 м.д. в более сильное поле (26.36 м.д.).
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н и С записаны в СЭС13 на приборе Вгикег АМ-300 (рабочая частота 300 и 75.47 МГц соответственно), внутренний стандарт — ТМС. Хроматографический и масс-спектральный анализ проводили на хромато-масс-спектрометре ОСМ5-ОР20105 БЫшаёги (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—350 Да). Использовали капиллярную колонку НР-1МБ (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 280 оС, температура ионизационной камеры 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).
Этил (4£)-2-бензоил-5-хлорпент-4-еноат (4). Активированный А12О3 (10 г) перемешивали с раствором 0.5 г (4.5 ммоль) £-ВиОК в 10 мл трет-бутилового спирта в атмосфере аргона в течение 20 мин. Растворитель полностью удаляли в вакууме. К сухому остатку добавляли 0.77 г (4 ммоль) этилбензоилацетата 1 и интенсивно перемешивали 1 ч в атмосфере аргона. Затем добавляли 0.44 г (4 ммоль) (Е)-1,3-дихлорпропена (2) и перемешивали до завершения реакции (10 ч, контроль методом ГЖХ). Твердую массу промывали этилацета-том на короткой колонке, растворитель удаляли под вакуумом. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (БЮ2, гексан — этилацетат, 9:1). Выход 0.76 г (71 %). Спектр ЯМР *Н, 5, м. д.: 1.17 т (3Н,
О О
1. ?-ВиОК/А12О
2^3
(Е)-2 или (7)-Ъ
ОО
(Е)-4 или (2)-5 С1
Схема 1.
1
CH3CH2O, J 7 Гц), 2.70-2.80 м (2H, =CHCH2), 4.15 к (2H, CH3CH20, J 7 Гц), 4.37 т (1H, CHC=O, J 7 Гц), 5.91 д.т (1H, =CHCH2, JTPaHc 13.2, 7.6 Гц), 6.09 д (1H, =CHCl, J транс 13.2 Гц), 7.49 т (2H, CHap0M., J 7.9 Гц), 7.59-7.61 м (1H, CHapoM ), 7.99 д (2H, CHapoM., J 7.3 Гц). Спектр ЯМР 13C, ¿C, м.д.: 13.93 (CH3CH2O), 30.01 (=CHCH2), 53.53
(CHC=O), (=CHCl),
(2CHapoM.), (CHapoM.),
193.77 (C
61.63 128.57 129.55
135.86 (CapoM.
(CH3CH2O), 120.04 (2CHapoM.), 128.74 (=CHCH2), 133.68 ), 168.84 (OC=O),
O). Macc -спект-p, m/z (Ioth> %): 266([M]+, 1), 231 (11), 193(4), 163(6), 161(18), 133(9), 115(4), 106(8), 105(100), 77(48).
Этил (^)-2-бензоил-5-хлорпент-4-еноат
(5). Получен из этилбензоилацетата 1) и (Z)-
Литература
1. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F.— N.-Y.: Wiley-VCH, 2004.- 916 p.
2. OaxMaeB P.H., 4aHHmeBa А.Р., Hm6aeBa А.У., BepmHHHH C.C., 3opHH B.B. Интeнcификa-ция peaкций apилиpoвaния aктивиpoвaнныx oлeфинoв 4-бpoмaцeтoфeнoнoм с иcпoльзoвa-нтм микpoвoлнoвoгo излyчeния // Ж0pX.- 2010.- T.46, №3.- C.459-460.
3. Шaxмaeв P.H., Cyнaгaтyллинa А.Ш., Зopин B.B. Fe-кaтaлизиpyeмый cинтeз циннapизинa // ЖОрХ.- 2015.- T.51, №1.- C.98-100.
4. Ишбaeвa А.У., Cyнaгaтyллинa А.Ш., Шaxмaeв P.H., Зopин B.B. Cтepeoнaпpaвлeнный cинтeз 1-[(2£, 4£)-дeкa-2,4-диeнoил]пипepидинa // Bam. хим. ж.- 2010.- T.17, №3.- C.53-55.
5. Ишбaeвa А.У., Шaxмaeв P.H., Зopин B.B. Pd-кaтaлизиpyeмoe apилиpoвaниe aкpилoнитpилa в ycлoвияx микpoвoлнoвoгo излyчeния / / Изв. выcшиx y4e6rnix зaвeдeний. Хим. и xим. тex-нoл.— 2010.- T.53, №8.- C.136-137.
6. Cyнaгaтyллинa А.Ш., Шaxмaeв P.H., Зopин B.B. Pd-Kaтaлизиpyeмoe coчeтaниe винилго-дидoв с aлкинaми // ЖОХ.- 2012.- T.82, №7.- C.1216-1217.
7. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi. N.- Y.: Wiley interscince, 2002. - 3424 p.
8. Шaxмaeв P.H., Ишбaeвa А.У., Зopин B.B. Pd-кaтaлизиpyeмый cинтeз 1-[(2£,4£)-дoдeкa-2,4-диeнoил]пипepидинa // Изв. выcшиx y4e6Hbix зaвeдeний. Хим. и xим. тexнoл.— 2011.- T.54, №10.- C. 97-99.
9. Изибaeвa А.У., Шaxмaeв P.H., Cпиpиxин Л.B., Зopин B.B. ^ш^з мeтилoвoгo эфиpa 2(£),4(£)-дoдeкaдиeнoвoй киcлoты Ha ocнoвe peaкции Xeкa // Bam. xим. ж.- 2009.-T.16, №1.- C.30-31.
10. Cyнaгaтyллинa А.Ш., Шaxмaeв P.H., Зopин B.B. Cинтeз этил-(4E)-тpидeц-4-eн-6-инoaтa // ЖОХ.- 2013.- T.83, №1.- C.156-157.
11. Cyнaгaтyллинa А.Ш., Шaxмaeв P.H., Зopин B.B. Pd-Cu-Kaтaлизиpyeмый cинтeз N-(2£,4)- и
(1,3-flnx^opnponeHa (3) aHarormHo coeflHHe-hhk> 4. Bbixofl 0.80 r (75 %). CneKTp AMP 1H, 5, m. fl.: 1.17 t (3H, CH3CH2O, J 7 Ty), 2.862.97 m (2H, =CHCH2), 4.12-4.18 m (2H, CH3CH20), 4.43 t (1H, CHC=O, J 7 Ty), 5.87 k (1H, =CHCH2, J 7 ry), 6.11 fl (1H, =CHCl, JBHC 7 ry), 7.48 t (2H, CHapoM, J 7.9 Ty), 7.587.61 M (1H, CHapoM.), 8.01 fl (2H, CHapoM., J 7.3 ry). CneKTp AMP 13C, 5C, M.fl.: 13.91 (CH3CH2O), 26.36 (=CHCH2), 52.94 (CHC=O), 61.57 (CH3CH2O), 120.62 (=CHCl), 127.69 (=CHCH2), 128.63
(2CHapoм.), 128.73 (2CHapoм.), 133.64 (CHapoм.),
135.89 (CapoM.), 169.16 (OC=O), 194.25 (C=O). Macc-cneKTp, m/z (IoTH, %): 266([M]+, 1), 231(10), 193(4), 163(5), 161(16), 133(7), 106(8), 105(100), 78(4), 77(48), 51(13).
References
1. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.-Y., Wiley-VCH Publ., 2004, 916 p.
2. Shakhmaev R.N., Chanysheva A.R., Ishbaeva A.U., Vershinin S.S., Zorin V.V. [Microwave enhancement of arylation of activated olefins with 4-bromoacetophenone]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2010, vol.46, no.3, pp.459-460. doi: 10.1134/S1070428010030280
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Iron-catalyzed synthesis of cinnarizine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2015, vol.51, no. 1, pp.95-97. doi: 10.1134/ S1070428015010169.
4. Ishbaeva A.U., Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Stereonapravlennyi sintez 1-[(2E, 4E)-deka-2,4-dienoil] piperidina [Stereo-directed Synthesis of 1-[(2E,4E)-deca-2,4-dienoyl] piperidine]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2010, vol.17, no.3, pp.53-55.
5. Ishbaeva A.U., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Pd-kataliziruemoe arilirovanie akrilonitrila v us-loviiakh mikrovolnovogo izlucheniya [Microwave Pd-Catalyzed Arylation of Acrylonitrile]. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Khi-miya i khimicheskaya tekhnologiya [Proceedings of high schools. A series of chemistry and chemical technology], 2010, vol.53, no.8, pp.136-137.
6. 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, vol.82, no.7, pp. 1313-1314. doi: 10.1134/S1070363212070249.
7. [Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis]. Ed. E. Negishi. N.- Y., Wiley interscince Publ., 2002, 3424 p.
8. 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 [Proceedings of high schools. A series of chemistry and chemical technology], 2011, vol.54, no.10, pp.97-99.
N-(2Z,4)-eHHHOBbix циклических аминов // ЖОрХ,- 2013.- T.49, №5,- C.747-750.
12. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Стереонаправленный синтез аллиламинов на основе Fe-катализируемого кросс-сочетания 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с реактивами Гри-ньяра. Синтез нафтифина // ЖОрХ.— 2014.-T.50, №3.- C.334-343.
13. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.В. Fe-Катализируемый синтез флунаризина и его ^)-изомера // ЖОХ.- 2016.- Т.86, №8.-
C.1395-1398.
14. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин
B.В. Алкилирование малонового эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.-
2012.- Т.19, №2.- С.5-7.
15. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Филиппова Е.А., Зорин В.В. Алкилирование ацетоук-сусного эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.- 2013.- T.20, №1.-
C.45-47.
16. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез (4£)-тридец-4-ен-1-илацетата - полового феромона томатной моли (Keiferia lycopersicella) // ЖОрХ.-
2013.- T.49, №5.- C.687-689.
17. Тахаутдинова А.У., Ишбаева А.У., Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Реакции нуклеофильного замещения с участием (Е)- и (Z)-1,3-дихлорпропена // Баш. хим. ж.-2010.- Т.17, №3.- С.39-41.
18. Ranu B. C., Bhar S. Surface-mediated solid-phase reaction. Part 2. Highly selective mono- and di-C-alkylation of 1,3-dicarbonyl compounds on the surface of alumina // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1.- 1992.- Pp.365-368.
9. Izibaeva A.Y., Shakhmaev R.N., Spirikhin L.V., Zorin V.V. Sintez metilovogo efira 2(E),4(E)-dodekadienovoi kisloty na osnove reaktsii Kheka [Synthesis of methyl ester 2(£), 4(£)-dodecadienoic acid based on Heck reaction]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2009, vol.16, no.1, pp.30-31.
10. Sunagatullina A.S., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Synthesis of ethyl (4E)-tridec-4-ene-6-ynoate. Russian Journal of General Chemistry, 2013, vol. 83, no. 1, pp. 148-149. doi: 10.1134/ S1070363213010313
11. 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, vol.49, no.5, pp.730733. doi: 10.1134/S1070428013050163
12. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Stereoselective synthesis of allylamines by iron-catalyzed cross-coupling of 3-chloroprop-2-en-1-amines with grignard reagents. Synthesis of naftifine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2014, vol.50, no.3, pp.322-331. doi: 10.1134/S1070428014030038
13. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed Synthesis of Flunarizine and Its (Z)-isomer]. Russian Journal of General Chemistry, 2016, vol.86, no.8, pp.1969-1972. doi: 10.1137/S107036321608034X
14. Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Alkilirovaniye malonovogo efira individu-al'nymi izomerami 1,3-dikhlorpropena v uslovi-yakh mezhfaznogo kataliza [Alkynilation of diethylmalonate by individual isomers of 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2012, vol.19, no.2, pp.5-7.
15. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Filippova E.A., Zorin V.V. Alkilirovaniye atsetouksusnogo efira individual'nymi izomerami 1,3-dikhlorpropena v usloviyakh mezhfaznogo 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, vol.20, no.1, pp.45-47.
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., 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, vol.49, no.5, pp.669671. doi: 10.1134/S1070428013050059
17. 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, vol.17, no.3, pp.39-41.
18. Ranu B. C., Bhar S. [Surface-mediated solidphase reaction. Part 2. Highly selective mono-and di-C-alkylation of 1,3-dicarbonyl compounds on the surface of alumina]. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1992, pp.365-368.
