CC BY
33
УДК 547.38+546.98+544.47
А. Ш. Сунагатуллина (к.х.н., доц.), Н. В. Емышаева (магистрант), Э. А. Абдуллина (магистрант), В. А. Канакова (магистрант)
pd-катализируемый синтез (5£)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-она
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: biochem@rusoil.net
A. Sh. Sunagatullina, N. V. Emyshaeva, E. A. Abdullina, V. A. Kanakova
pd-catalyzed synthesis of (5£)-tetradec-5-en-7-yn-2-one
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; e-mail: biochem@rusoil.net
На основе промышленно доступного (Е)-1,3-ди-хлорпропена разработан стереонаправленный метод синтеза (5Е)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-она — предшественника некоторых низкомолекулярных биорегуляторов. В результате алкилирова-ния ацетоуксусного эфира (Е)-1,3-дихлорпропе-ном в условиях межфазного катализа образуется этил(4Е)-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноат, последующее декарбоксилирование которого приводит к (5Е)-6-хлоргекс-5-ен-2-ону. Кросс-сочетание последнего с окт-1-ином, катализируемое слабосвязанным комплексом Р^12(г-РгСЮ2 и Си1 в пиперидине, с высоким выходом (90%) дает целевой (5Е)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-он.
Ключевые слова: декарбоксилирование; 1,3-дихлорпропен; кросс-сочетание; низкомолекулярные биорегуляторы; реакция Соногашира; (5£)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-он.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-03-31086 мол_а
Сопряженные ениновые и диеновые фрагменты часто входят в структуру лекарственных препаратов, феромонов, пестицидов и других низкомолекулярных биорегуляторов 1-7. В качестве наиболее удобного и эффективного метода получения подобных соединений используются стереоселективные Р^катализиру-емые реакции кросс-сочетания: реакция Мизо-роки-Хека (сочетание алкенилгалогенидов с алкенами) 8-13 и реакция Соногашира (сочетание алкенилгалогенидов с алкинами) 14-16.
Нами разработан стереонаправленный метод синтеза (5£)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-она 1 — предшественника некоторых низкомолекуляр-
Дата поступления 03.10.14
A stereodirected synthesis of (5E)-tetradec-5-en-7-yn-2-one, precursor of a number of low-molecular bioregulators based on the industrially available (E)-1,3-dichloropropene was developed. Alkylation of acetoacetic ester by (E)-1,3-dichlo-ropropene under phase-transfer catalysis conditions afforded in good yield ethyl(4E)-2-acetyl-5-chloropent-4-enoate. Its subsequent decarbethoxy-lation results in the formation of (5£)-chlorohex-5-en-2-one. The cross-coupling of derived ketone with 1-octyne proceeds in the presence of weakly ligated complex PdCl2(i-PrCN)2 and Cul in pipe-ridine to produce corresponding (5E)-tetradec-5-en-7-yn-2-one in a high yield (90%).
Key words: cross-coupling; decarbethoxylation; 1,3-dichloropropene; low-molecular bioregulators; Sonogashira reaction; (5£)-tetradec-5-en-7-yn-2-one.
The study was supported by RFBR under the research project number 14-03-31086 mol_a
ных биорегуляторов 17'18 на основе 1,3-ди-хлорпропена 2 — крупнотоннажного побочного продукта производства аллилхлорида. Особенностью стереоизомеров 1,3-дихлорпро-пена является значительная разница в температурах кипения, позволяющая эффективно разделять транс- и цис-изомеры ректификацией. Стратегия, основанная на функциона-лизации (£)-1,3-дихлорпропена по аллильно-му положению с участием нуклеофилов различной природы и последующим стереоселек-тивным кросс-сочетанием по винильному положению, является весьма перспективной в синтезе стереохимически чистых функциона-лизированных транс-алкенов 19-23.
Схема
В результате алкилирования ацетоуксус-ного эфира 3 (£)-1,3-дихлорпропеном (2) в присутствии К2С03 и каталитических количеств 18-краун-6 образуется этил(4Е)-2-аце-тил-5-хлорпент-4-еноат (4) с хорошим выходом и полным сохранением конфигурации заместителей при двойной связи 24. Декарбоксили-рование 4 в стандартных условиях (кипячение в водно-этанольной смеси (1:1) в течение 1 ч) приводит к (5£)-6-хлоргекс-5-ен-2-ону (5). Кросс-сочетание последнего с окт-1-ином (6) в присутствии слабосвязанного комплекса Р^12(г-РгСЮ2 и Си1 в пиперидине при комнатной температуре с высоким выходом (90%) дает целевой (5£)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-он (1) (схема).
Структура, стереохимическая индивидуальность и конфигурация заместителей при двойной связи полученных соединений была подтверждена ГЖХ-анализом, данными ИК-, ЯМР-спектроскопии и хромато-масс-спектро-метрии. КССВ винильных атомов водорода енина 1 составляет 15.8 Гц, что свидетельствует о трансоидной конфигурации двойной связи.
Экспериментальная часть
ИК спектры записаны в тонком слое на ИК Фурье-спектрофотометре ШРге8^е-21 Shimadzu. Спектры ЯМР и 13С записаны в СЭС13 на приборе Вгикег АМ-300 (рабочая частота 300 и 75.47 МГц соответственно), внутренний стандарт — ТМС. Хромато-масс-спектральный анализ проводили на приборе GCMS-QP2010S Shimadzu (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—350 Да). Использовали капиллярную колонку HP-1MS (30 мх0.25 ммх0.25 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(4E)-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноат (4). Суспензию 6.51 г (0.05 моль) ацетоуксус-ного эфира 3, 5.55 г (0.05 моль) (£)-1,3-ди-хлорпропена (2), 8.29 г (0.06 моль) K2CO3, 0.26 г (1 ммоль) 18-краун-6 в 7 мл ацетонитрила перемешивали при кипении с обратным холодильником в течение 2 ч. Приливали 10 мл воды и 20 мл диэтилового эфира, органический слой отделяли, а водный экстрагировали эфиром (2x20 мл). Объединенные органические слои промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали. Остаток перегоняли в вакууме, т. кип. 112—113 оС при 3 мм рт. ст. Выход 6.22 г (61%). ИК спектр, v, см-1: 2984, 1739, 1715, 1634, 1433, 1360, 1265, 1246, 1213, 1152, 1022, 937. Спектр ЯМР *Н, 5, м. д.: 1.29 т (3Н, СНзСН20, J 7 Гц), 2.25 с (3H, CH3C=O), 2.58 т (2Н, =СНСШ J 7.4 Гц), 3.52 т (1Н, СНС=0, J 7.4 Гц), 4.22 к (2Н, СН3СН2О, J 7 Гц), 5.84 д.т (1Н, =СНСН2, J^ 13.4, 7.4 Гц), 6.07 д (1Н, =СНС1, J^ 13.4 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 13.96 (СН3СН20), 29.00 (=СНСН2), 29.20 (СН3С=0), 58.60 (СНС=0), 61.56 (СН3СН20), 119.91 (=СНС1), 129.28 (=СНСН2), 168.58 (0С=0), 201.58 (С=0). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 161(2.1) [M-СН3С0]+, 133(2), 99(3), 81(2), 53(5), 51(3), 44(3), 43(100) [СН3С0]+, 42 (3), 41 (4).
(5Е)-6-хлоргекс-5-ен-2-он (5). 6.14 г (0.03 моль) этил(4£)-2-ацетил-5-хлорпент-4-еноата (4) перемешивали при кипении с обратным холодильником в течение 1 ч в 40 мл 10% раствора КОН (водно-этанольная смесь 1:1). Приливали 20 мл диэтилового эфира, органический слой отделяли, а водный экстрагирова-
ли эфиром (2x20 мл). Объединенные органические слои промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали. Остаток перегоняли в вакууме, т. кип. 78—79 оС при 13 мм рт. ст. Выход 2.46 г (62%). ИК спектр, v, см-1: 2922, 1717, 1626, 1431, 1410, 1364, 1161, 1144, 1051, 941. Спектр ЯМР *H, 8, м. д.: 2.15 с (3Н, СН3С=О), 2.32 к (2Н, =СНСН2, J 7.0 Гц), 2.55 т (2Н, CH2C=O, J 7.0 Гц), 5.86-5.91 м (1Н, =CHCH2), 6.00 д (1Н, =CHCl, J^ 13.1 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 24.71 (=ШСН2), 29.82 (CH3C=O), 42.23 (СН^^), 117.92 (=CHCl), 132.02 (=CHCH2), 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).
(5Е)-тетрадец-5-ен-7-ин-2-он (1). К суспензии 0.200 г (1.51 ммоль) 6-хлоргекс-5-ен-2-она (5), 17 мг (0.09 ммоль) CuI, 14 мг (0.045 ммоль) PdCl2(i-PrCN)2 в 1 мл пиперидина прибавляли 0.183 г (1.66 ммоль) 1-октина (6). Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в атмосфере аргона 3 ч. Затем приливали диэтиловый эфир (3 мл) и
Литература
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. // Acc. Chem. Res.-2008.- V.41.- P.1474.
2. Brandt D., Bellosta V., Cossy J. // Org. Lett.-2012.- V.14.- P.5594.
3. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Зорин В. В. // ЖОрХ.- 2012.- Т.48, №7.- С.913.
4. Ишбаева А. У., Шахмаев Р. Н.,. Зорин В. В. // ЖОрХ.- 2010.- Т.46, №2.- С.183.
5. Ишбаева А. У., Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // БХЖ.- 2010.- Т.17, №3.- С.53.
6. Alami M., Gueugnot S., Domingues E., Linstrumelle G. // Tetrahedron.- 1995.- V.51.-P. 1209.
7. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // ЖОрХ.- 2013.- T.49, №5.-C. 747.
8. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. / Ed. E. Negishi.- N.- Y.: Wiley interscince, 2002.- 3424 p.
9. Beletskaya I. P., Cheprakov A. V. // Chem. Rev.- 2000.- V.100.- P.3009.
10. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Зорин В. В. // Изв. вузов. Сер. хим. и хим. технол.-2011.- Т.54, №10.- С.97.
11. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2011.- Т.81, №9.- С.1578.
12. Изибаева А. У., Шахмаев Р. Н., Спирихин Л. В., Зорин В. В. // БХЖ.- 2009.- Т.16, №1.-С. 30.
насыщенный раствор ЫаС1 (3 мл). Органический слой отделяли, водный слой экстрагировали эфиром (3x5 мл). Объединенные органические слои промывали насыщенным раствором ЫН4С1 (5 мл), сушили Ыа2804 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (БЮ2, гексан : диэтиловый эфир, 9:1). Выход 0.281 г (90%), маслообразное вещество. ИК спектр, V, см-1: 2955, 2930, 2857, 1717, 1456, 1429,1362, 1161, 957. Спектр ЯМР *Н, 8, м. д.: 0.89 т (3Н, С14Н3, J 6.8 Гц), 1.27-1.56 м (8Н, С10Н2, СИН2, С12Н2, С13Н2), 2.14 с (3Н, С*Н3), 2.27 т (2Н, С9Н2, J 7 Гц), 2.35 к (2Н, С4Н2, J 7.1 Гц), 2.52 т (2Н, С3Н2, J 7.1 Гц), 5.47 д (1Н, С6Н, Jтранс 15.8 Гц), 5.95-6.05 м (1Н, С5Н). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.94 (С14), 19.24 (С9), 22.45 (С13), 26.82 (С4), 28.50 (С10), 28.65 (С11), 29.85 (С1), 31.26 (С12), 42.49 (С3), 78.65 (С7), 89.46 (С8), 111.03 (С6), 140.72 (С5), 207.37 (С2). Масс-спектр, m/z (!ош, %): 206 (0.1) [М]+, 93(8), 91(11), 79(10), 77(7), 67(5), 65(4), 55(6), 44(3), 43(100), 41(22).
References
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. [Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation Carbonyl Olefination Synergy]. Accounts of Chemical Research, 2008, vol. 4, p. 1474. doi: 10.1021/ar800038e
2. Brandt D., Bellosta V., Cossy J. [Stereoselective Synthesis of Conjugated Trienols from Allylic Alcohols and 1-Iodo-1,3-dienes]. Organic Letters, 2012, vol.14, p. 5594. doi: 10.1021/ ol302719e
3. 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, vol. 48, no. 7, p. 908. doi: 10.1134/S1070428012070032
4. 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, vol. 46, no.2, p. 174. doi: 10.1134/S1070428010020041
5. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Sunagatul-lina A. Sh., Zorin V. V. Stereonapravlennyi sintez 1-[(2E,4E)-deka-2,4-dienoil]piperidina [Stereoselective synthesis of 1-[(2E,4E)-deca-2,4-dienoyl]piperidine]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2010, vol. 17, no.3, p.53.
6. Alami M., Gueugnot S., Domingues E., Linstrumelle G. [An efficient synthesis of 1,3(E),5(Z), 1,3(E),5(E) and 1,3(Z),5(Z)-trienes: Application to the synthesis of
13. Шахмаев Р. Н., Чанышева А. Р., Ишбаева А. У., Вершинин С. С., Зорин В. В. // ЖОрХ.-2010.- T.46, №3.- C.459.
14. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. / Ed. de Meijere A., Diederich F.- N.- Y.: Wiley-VCH, 2004.- 938 p.
15. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2013.- Т.83, №1.-С.156.
16. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2012.- Т.82, №7.-С. 1216.
17. Dictionary of alkaloids. / Ed. J. Buckingham.-Boca Raton: CRC Press, 2010.- 2374 p.
18. Лебедева К. В., Миняйло В. А., Пятнова Ю. Б. Феромоны насекомых.- М.: Наука, 1984.- 268 с.
19. Тахаутдинова А. У., Ишбаева А. У., Сунагатул-лина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // БХЖ.- 2010.- Т.17, №3.- С.39.
20. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2013.- T.83, №11.-C. 1819.
21. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. // ЖОрХ.- 2013.- T.49, №5.-C.687.
22. Тахаутдинова А. У., Миндиярова Э. Р., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. //ЖПХ.- 2011.- T.84, №3.- C.513.
23. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // БХЖ.- 2012.- Т.19, №2.- С.5.
24. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Филиппова Е. А., Зорин В. В. // БХЖ.- 2013.-T. 20, №1. - C.45.
galbanolenes and (9Z, 11E)-9,11,13-tetra-decatrien-1-yl acetate]. Tetrahedron, 1995, vol.51, p. 1209. doi: 10.1016/0040-4020(94)00991-3
7. 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, p. 730. doi: 10.1134/S1070428013050163
8. [Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis]. Ed. E. Negishi. N.- Y., Wiley interscince, 2002, 3424 p.
9. Beletskaya I. P., Cheprakov A. V. [The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis]. Chemical Reviews, 2000, vol.100, p. 3009. doi: 10.1021/cr9903048
10. 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, vol. 54, no.10, p.97.
11. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Sunagatul-lina A. Sh., Zorin V. V. [Stereoselective synthesis of sarmentine]. Russian Journal of General Chemistry, 2011, vol.81, no.9, p.1915. doi: 10.1134/S1070363211090337
12. Ishbaeva A. U., 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, p. 30.
13. 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, p. 455. doi:10.1134/S1070428010030280
14. A. de Meijere, F. Diederich. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. N.-Y., Wiley-VCH, 2004. 916 p.
15. Sunagatullina A. Sh., 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, p. 148. doi: 10.1134/ S1070363213010313
16. 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, p. 1313. doi: 10.1134/S1070363212070249
17. [Dictionary of alkaloids]. Ed. J. Buckingham. Boca Raton, CRC Press, 2010, 2374 p.
18. Lebedeva K. V., Miniailo V. A., Piatnova Iu. B. Feromony nasekomykh [Insects pheromones]. Moscow, Nauka, 1984, 268 p.
19. 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, p. 39.
20. 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, vol.83, no.11, p.2018. doi: 10.1134/S1070363213110078.
21. 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, vol. 49, no. 5, p. 669. doi: 10.1134/S1070428013050059.
22. 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, vol. 84, no. 3, p. 504. doi: 10.1134/ S1070427211030293.
23. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Alkilirovaniye malonovogo efira individual'-nymi izomerami 1,3-dikhlorpropena v uslovi-yakh mezhfaznogo kataliza [Alkynilation of diethylmalonate by individual isomersof 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2012, vol. 19, no. 2, p. 5.
24. 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, vol. 20, no. 1, p. 45.
