CC BY
52
УДК 547.39+546.98+544.47
А. Ш. Сунагатуллина (к.х.н., преп.), Н. В. Емышаева (магистрант), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
СИНТЕЗ ЭТИЛ(4£)-ГЕКСАДЕЦ-4-ЕН-6-ИНОАТА
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, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
SYNTHESIS OF ETHYL (4£)-HEXADEC-4-EN-6-YNOATE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062 Ufa, Russia; e-mail: biochem@rusoil.net
На основе промышленно доступного (Е)-1,3-дихлорпропена разработан стереонаправленный метод синтеза этил(4Е)-гексадец-4-ен-6-иноата— предшественника некоторых феромонов Ьер1-¿орЬета. Аллилирование малонового эфира (Е)-1,3-дихлорпропеном в условиях межфазного катализа дает с хорошим выходом диэтил[(2Е)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]пропандиоат, декарбал-коксилирование которого по Крапчо под действием ЫС1 и воды в Ы-метилпирролидоне гладко приводит к этил(4Е)-5-хлорпент-4-еноа-ту. В результате кросс-сочетания последнего с ундец-1-ином в присутствии слабо связанного комплекса Р^12(и-РгСЮ2 и Си1 в пиперидине с высоким выходом (91%) образуется целевой этил(4Е)-гексадец-4-ен-6-иноат.
Ключевые слова: декарбалкоксилирование; 1,3-дихлорпропен; кросс-сочетание; реакция Соногашира; феромоны; этил(4Е)-гексадец-4-ен-6-иноат.
Сопряженные ениновые и диеновые соединения широко распространены в природе, проявляют различную биологическую активность и используются в синтезе лекарственных препаратов, феромонов и других практически значимых соединений 1-7. Удобным методом получения подобных структур является Р^ка-тализируемое сочетание алкенилгалогенидов с активированными олефинами (реакция Мизо-роки-Хека) 8-12 или алкинами (реакция Соногашира) 13,14. В синтезе диеновых низкомолекулярных биорегуляторов также широко используются различные методы стереоселектив-ного восстановления сопряженных енинов,
эффективно получаемых по реакции Сонога-15
шира 15.
Дата поступления 20.03.14
A stereodirected synthesis of ethyl (4E)-hexadec-4-en-6-ynoate, precursor of a number of Lepidoptera pheromones based on the industrially available (E)-1,3-dichloropropene was developed. Allylation of malonic ester by (E)-1,3-dichloropropene under phase-transfer catalysis conditions afforded in good yield diethyl [(2E)-3-chloroprop-2-en-1-yl]propandioate. Its subsequent decarbalkoxylation by Krapcho procedure in the presence of LiCl in the mixture of water and N-methylpirrolidone results in the formation of ethyl (4E)-5-chloropent-4-enoate. The cross-coupling of derived ester with 1-undecyne proceeds in the presence of weakly ligated complex PdCl2(n-PrCN)2 and Cul in piperidine to produce corresponding ethyl (4E)-hexadec-4-en-6-ynoate in a high yield (91%).
Key words: decarbalkoxylation; 1,3-dichloro-propene; cross-coupling; Sonogashira reaction; pheromones; ethyl (4E)-hexadec-4-en-6-ynoate.
В настоящей работе нами разработан стереонаправленный метод синтеза этил(4Е)-гексадец-4-ен-6-иноата (1) — предшественника некоторых феромонов Lepidoptera, имеющих структуру (4Е,6)-гексадекадиеновых спиртов, сложных эфиров и ацетатов (в частности, (4E,6Z)-гексадека-4,6-диен-1-илацетат — половой феромон фруктовой моли Stathmopoda masiniss 16). Исходным сырьем в предлагаемой схеме синтеза послужил (Е)-1,3-дихлорпропен (2) — крупнотоннажный отход производства аллилхлорида. (Е)-1,3-Дихлорпропен содержит в своей структуре два атома хлора в ал-лильном и винильном положении с различной реакционной способностью, которые обуславливают уникальные возможности синтетического применения этого соединения. Стратегия, основанная на его функционализации по ал-лильному положению с участием, например,
O O 3
Ck
18-краун-6, K2CO3
MeCN
OO
f 4
Cl
NMP, LiCl, H2O
C9H11
Cl
PdCl2(n-PrCN)2, CuI, пиперидин
Схема 1.
Ы- и С-нуклеофилов, с последующим стереосе-лективным кросс-сочетанием по винильному положению является весьма перспективной для создания стереохимически чистых (¿^-непредельных соединений 17-19.
Аллилирование малонового эфира 3 (Е)-1,3-дихлорпропеном (2) в присутствии К2С03 и каталитических количеств 18-краун-6 дает с хорошим выходом диэтил[(2Е)-3-хлор-проп-2-ен-1-ил]пропандиоат (4) с полным сохранением конфигурации заместителей при двойной связи 20. Декарбалкоксилирование 4 по Крапчо под действием ЫС1 и воды в ^-ме-тилпирролидоне гладко приводит к этил(4Е)-5-хлорпент-4-еноату (5). В результате кросс-сочетания последнего с ундец-1-ином (6) в присутствии слабо связанного комплекса Р^12(п-РгСЫ)2 и Си1 в пиперидине при комнатной температуре с высоким выходом (91%) образуется целевой этил(4Е)-гексадец-4-ен-6-иноат (1) (схема 1).
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).
Диэтил[(2Е)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]про-пандиоат (4). Смесь 8.01 г (0.05 моль) малонового эфира 3, 3.33 г (0.03 моль) (£)-1,3-дих-лорпропена (2), 0.1 г 18-краун-6, 4.15 г (0.03 моль) K2CO3 в 20 мл ацетонитрила перемешивали 4 ч при кипении. К реакционной смеси добавляли 50 мл этилацетата и 50 мл воды, органический слой отделяли, водный обрабатывали этилацетатом (2 х 50 мл). Объединенные органические слои промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт реакции выделяли из смеси при помощи вакуумной перегонки, т.кип. 90—92 oC (2 мм рт. ст.). Выход 4.56 г (65%), маслообразное вещество. ИК спектр, V, см-1: 2982, 2938, 1748, 1732, 1634, 1464, 1445, 1369, 1221, 1153, 1096, 1032, 937. Спектр ЯМР *Н, 5, м. д.: 1.27 т (6Н, СН3, J 7 Гц), 2.63 т.д (2Н, =СНСН2, J 7.3, 1.2 Гц), 3.40 т (1Н, СНС=0, J 7.3 Гц), 4.21 к (4Н, СН2О, J 7 Гц), 5.88 д.т (1Н, =СНСН2, JmpaHC 13.2, 7.3 Гц), 6.09 д.т (1Н, =СНС1, JmpaHC 13.2, 1.2 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 13.89 (2СН3), 29.84 (=СНСН2), 51.15 (СНС=0), 61.44 (2СН2О), 120.04 (=СНС1), 129.06 (=СНСН2), 168.25 (2С=О). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 234 (3) [M]+, 199 (17), 160 (16), 143
(18), 133 (14), 125 (100), 115 (15), 97 (88), 81
(19), 75 (29), 55 (12), 53 (24).
Этил(4Е)-5-хлорпент-4-еноат (5). Смесь
2.35 г (0.01 моль) соединения (4), 0.36 г (0.02 моль) Н2О, 1.27 г (0.03 моль) Lid и 8 мл N-метилпирролидона перемешивали при кипении 2 ч. Затем добавляли 30 мл воды и 30 мл этилацетата, органический слой отделяли,
+
O
O
6
O
O
1
5
водный слой обрабатывали этилацетатом (2 х 30 мл). Объединенные органические слои промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт реакции выделяли методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан — ди-этиловый эфир, 9:1—>7:1). Выход 1.24 г (76%), маслообразное вещество. ИК спектр, v, см-1: 2982, 2932, 1732, 1634, 1445,1373, 1300, 1240, 1192, 1161, 1036, 935. Спектр ЯМР 1H, 8, м. д.: 1.26 т (3Н, СН3, J 7 Гц), 2.34-2.44 м (4Н, СН2), 4.11 к (2Н, СН2О, J 7.1 Гц), 5.86-5.95 м (1Н, С4Н), 6.03 д (1Н, С5Н, JmpaHC 13.3 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 14.04 (СН3), 26.07 (С3), 33.34 (С2), 60.39 (СН2О), 118.30 (С5), 131.67 (С4), 172.27 (С1). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 127 (86), 117 (27), 99 (100), 91 (24), 90 (12), 89 (40), 88 (31), 75 (27), 53 (46), 43 (15).
Этил(4Е)-гексадец-4-ен-6-иноат (1).
К смеси 0.163 г (1 ммоль) соединения (5), 9.4 мг (0.03 ммоль) PdCl2(n-PrCN)2, 11.4 мг (0.06 ммоль) CuI в 1 мл пиперидина прибавляли 0.167 г (1.1 ммоль) ундец-1-ина (6). Реакционную смесь перемешивали 2 ч при комнатной температуре в атмосфере аргона. Затем добавляли 5 мл гексана и 5 мл воды, органи-
Литература
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. // Acc. Chem. Res.— 2008.- V.41, №11.- P.1474.
2. Brandt D., Bellosta V., Cossy J. // Org. Lett.-2012.- V.14, №21.- P.5594.
3. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Зорин В. В. // ЖОрХ.- 2012.- Т.48, №7.- С.913.
4. Cahiez G., Habiak V., Gager O. // Org. Lett.-2008.- V.10, №12.- P.2389.
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, №4.- 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. 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.
ческий слой отделяли, водный слой обрабатывали гексаном (2 х 5 мл). Объединенные органические слои последовательно промывали насыщенным раствором ЫН4С1 (5 мл) и водой (5 мл), сушили и концентрировали.
Продукт реакции очищали методом колоночной хроматографии (БЮ2, гексан — диэтило-вый эфир, 9:1). Выход 0.253 г (91%), маслообразное вещество. ИК спектр, V, см-1: 2927, 2855, 1738, 1465, 1445, 1373, 1258, 1158, 1037, 954. Спектр ЯМР *Н, 8, м. д.: 0.88 т (3Н, С16Н3, ] 7 Гц), 1.22-1.41 м (15Н, СН3СН2О, 6СН2), 1.48-1.55 м (2Н, СН2), 2.27 т (2Н, СН2, ] 7 Гц), 2.35-2.43 м (4Н, СН2), 4.13 к (2Н, СН3СН2О, ] 7 Гц), 5.51 д (1Н, С5Н, 1тРаш 15.8 Гц), 5.97-6.07 м (1Н, С4Н). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 14.03 (С16), 14.12 (СН3СН2О), 19.24 (С8), 22.60 (С15), 28.08 (СН2), 28.71 (СН2), 28.83 (СН2), 29.07 (СН2), 29.22 (СН2), 29.40 (СН2), 31.80 (С14), 33.41 (С2), 60.34 (СН3СН2О), 78.65 (С6), 89.55 (С7), 111.21 (С5), 140.36 (С4), 172.56 (С1). Масс-спектр, т/г (1отн, %): 278 (7) [М]+, 105 (45), 93 (75), 92 (77), 91 (100), 88 (79), 79 (84), 67 (52), 55 (45), 43 (52), 41 (64).
References
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. Acc. Chem. Res. 2008. V.41, no.11. P.1474.
2. Brandt D., Bellosta V., Cossy J. Org. Lett. 2012. V.14, no.21. P. 5594.
3. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Zorin V. V. Russ. J. Org. Chem. 2012. V.48, no.7. P.908.
4. Cahiez G., Habiak V., Gager O. Org. Lett.— 2008. V.10, no.12. P.2389.
5. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Sunagatul-lina A. Sh., Zorin V. V. Bash. khim. zh. 2010. V.17, no.3. P.53.
6. Alami M., Gueugnot S., Domingues E., Linstrumelle G. Tetrahedron. 1995. V.51, no.4. P.1209.
7. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Russ. J. Org. Chem. 2013. V.49, no.5. P.730.
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. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Zorin V. V. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2011. V.54, no.10. P.97.
11. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. Russ. J. Gen. Chem.— 2011.- V.81, no.9.— P.1915.
12. Изибаева А. У., Шахмаев Р. Н., Спирихин Л. В., Зорин В. В. // БХЖ.- 2009.- Т.16, №1.-С.30.
13. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.- Y.: Wiley-VCH, 2004.- 938 p.
14. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2013.- Т.83, №1.- С.156.
15. Oger C., Balas L., Durand T., Galano J.-M. // Chem. Rev.- 2013.- V.113, №3.- P.1313.
16. Naka H., Vang L. V., Inomata S.-I, Ando T., Kimura T., Honda H., Tsuchida K., Sakurai H. // J. Chem. Ecol.- 2003.- V.29, №11.-P.2447.
17. Тахаутдинова А. У., Ишбаева А. У., Сунагатул-лина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // БХЖ.- 2010.- Т.17, №3.- С.39.
18. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2013.- T.83, №11.- C.1819.
19. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Зорин В. В. // ЖОрХ.- 2013.- T.49, №5.- C.687.
20. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // БХЖ.- 2012.- Т.19, №2.- С.5.
12. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Spirikhin L. V., Zorin V. V. Bash. khim. zh. 2009. V.16, no.1. P.30.
13. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.- Y.: Wiley-VCH, 2004. 938 p.
14. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Russ. J. Gen. Chem. 2013. V.83, no.1. P.148.
15. Oger C., Balas L., Durand T., Galano J.-M. Chem. Rev. 2013. V.113, no.3. P.1313.
16. Naka H., Vang L. V., Inomata S.-I, Ando T., Kimura T., Honda H., Tsuchida K., Sakurai H. J. Chem. Ecol. 2003. V.29, no.11. P.2447.
17. Takhautdinova A. U., Ishbaeva A. U., Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Bash. khim. zh. 2010. V.17, no.3. P.39.
18. Shakhmaev R. N., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. Russ. J. Gen. Chem. 2013. V.83, no.11. P.2018.
19. Shakhmaev R. N., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. Russ. J. Org. Chem. 2013. V.49, no.5. P.669.
20. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. Bash. khim. zh. 2012. V.19, no.2. P.5.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-03-31086 мол_а
