(+)-3-карен в синтезе гетероциклических соединений терпенового ряда Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.822.7

Раздел ХИМИЯ

(+)-3-КАРЕН В СИНТЕЗЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕРПЕНОВОГО РЯДА

© В. Г. Касрадзе, Е. В. Салимова, Н. А. Ермолаева, И. П. Цыпышева*,

Р. Ф. Бикжанов, Л. В. Спирихин, Ф. З. Галин, М. С. Юнусов

Институт органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.

Тел./факс: +7 (347) 235 60 66.

E-mail: tsipisheva@anrb.ru

На основе продукта последовательных окислительных трансформаций (+)-3-карена — 4-формилпроизводного еноллактона кетокароновой кислоты получены новые производные 4-алкили-деноксазол-5-она и 4,5-дигидроизоксазола, содержащие оптически активный терпеновый фрагмент.

Ключевые слова: (+)-3-карен, еноллактон кетокароновой кислоты, 4-алкилиденоксазол-5-он, 1,3-диполярное циклоприсоединение, 4,5-дигидроизоксазол.

(+)-3-карен широко используется для получения гетероциклических соединений терпенового ряда, которые находят применение в качестве полупродуктов в синтезе биологически активных соединений и хиральных лигандов в асимметрическом катализе [1].

Целью настоящего исследования является разработка путей синтеза новых гетероциклов с моно-терпеновым фрагментом, имеющих важное практическое значение. В качестве ключевого соединения нами выбран продукт последовательных окислительных трансформаций (+)-3-карена 1 - (Щ65)-4,7,7-триметил-3-оксабицикло[4.1.0]гепт-4-ен-2-он (еноллактон кетокароновой кислоты) 2 [2]. Окисление 2 трехкратным избытком 8е02, в отличие от [3], приводит к альдегиду 3 в качестве единственного продукта.

Нами установлено, что альдегид 3 легко вступает в реакцию с гиппуровой кислотой под действием уксусного ангидрида, которая приводит к

4-алкилиденоксазол-5-ону 4. В спектре ЯМР С наблюдаются сигналы углеродных атомов экзоцикличе-ской двойной связи - 122.2 С1 и 146.1 С4, а также аз-лактонного цикла 165.1 С2 и 165.6 С5. Окончательно строение соединения 4 доказано методом РСА.

Схема 1

,0

SeO2 (3 экв.)

толуол, 110 oC, 2 ч

С целью получения 4,5-дигидроизоксазолов, содержащих в своей структуре терпеновый фрагмент, олефинированием по Виттигу альдегида 3 синтезирован этил (2£)-3-(7,7-диметил-2-оксо-3-оксабицикло-

[4.1.0]-гепт-4-ен-4-ил)акрилат 5, который вовлекли в реакцию 1,3-диполярного циклоприсоединения.

Схема 2

COOEt

O

O

' O

^-MeO-C6H4-CH=NOH

0.8 M NaOCl, CH2Cl2, 5 oC, )))

R

O

N

\

O

N^ R = ,p-MeO-C6H4'

* автор, ответственный за переписку

ISSN 1998-4812 Вестник Башкирского университета. 2009. Т. 14. №2

357

Соответствующий нитрилоксид генерировали in situ из смеси син- и анти-оксимов анисового альдегида действием 0.8 М водного раствора гипохлорита натрия при ультразвуковом диспергировании реакционной массы [4]. В качестве основных продуктов реакции выделены этил-4-(7,7-диметил-2-оксо-3-оксабицикло[4.1.0]гепт-4-ен-4-ил)-3-(4-ме-токсифенил)-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоксилат (6) (выход 69%) и фуроксан 7.

Структура 4,5-дигидроизоксазола 6 подтверждена данными ЯМР спектроскопии аН: дублетные сигналы протонов С4Н и С5Н наблюдаются в области 4.55 и 5.45 мд (J4-5 = 6.2 Гц), дублетный сигнал протона С5Н -в области 5.65 мд (J5-e = 4.8 Гц). Величина КССВ J4-5 =

6.2 Гц соответствует транс-расположению протонов С4Н и С5Н. Физико-химические константы фуроксана 7 соответствуют литературным [5].

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР 1Н и 13С записывали на спектрометре Bruker AM-300 с рабочими частотами 300 и 75.47 МГц, соответственно, внутренний стандарт -ТМС. Ультразвуковую обработку реакционной массы осуществляли ультразвуковым диспергатором УЗДН-2Т (44 кГц, 400 Вт) с погружным излучателем с конической насадкой. Углы оптического вращения измеряли на поляриметре Perkin Elmer 341 (А, = 589 нм) при 20 °С в хлороформе. Индивидуальность и чистоту полученных соединений контролировали методом ТСХ на пластинках «Сорбфил» ПТСХ-АФ-В.

(4Z)-{[(LR',6 ’S)-7,7-Диметил-2-оксо-3-оксаби-цикло[4.1.0]гепт-4-ен-4-ил]-метилен}-2-фенил-1,3-оксазол-5(4Н)-он (4).

К раствору 0.8 г (4.80 ммоль) альдегида 3 в

25.8 мл уксусного ангидрида при перемешивании добавили 0.8 г (4.80 ммоль) гиппуровой кислоты и 0.66 г (4.80 ммоль) карбоната калия. Реакционную смесь перемешивали в течение 5 ч и оставили на ночь, затем упарили. Остаток растворили в СН2С12, промыли водой, сушили Na2SO4, упарили и хроматографировали на SiO2 (гексан : этилацетат = 4 : 1). Получили 1.07 г продукта 4 (72%) в виде кристаллического вещества светло-желтого цвета. Т. пл. 162 °С, [a]20D-31.2° (с 0.85). Спектр ЯМР 'Н, CDCl3, 5, м. д.: 1.09 с и 1.35 с (по 3Н, гем-СН3), 2.04 дд (1Н, С6'Н, J = 7.2 Гц, J = 6.0 Гц), 2.10 д (1 Н, СГН, J = 7.2 Гц),

6.54 с (1 Н, С1ПН), 7.0 д (1 Н, С5'Н, J = 6.0 Гц), 7.457.63 м (3 Н, Ar), 8.12 д (2 Н, Ar, J = 8.5 Гц). Спектр ЯМР 1Н, CDCl3, 5, м.д.: 15.97 (СН3), 27.03 (СН3), 25.74 (С7'), 30.80 (С1'), 31.08 (С6'), 115.53 (С5'),

122.15 (С1''), 125.25 (С4'), 128.83, 129.18, 130.31,

134.06 (Ar), 146.12 (С4), 165.05 (С2), 165.59 (С5),

166.54 (С2'). Найдено (%): С 69.23; Н 4.83; N 4.21. C18H15O4. Вычислено (%):С 69.89; Н 4.89; N 4.53.

Этил (2£)-3-(7,7-диметил-2-оксо-3-оксабицикло-

[4.1.0]гепт-4-ен-4-ил)акрилат (5)

К раствору 1.00 г (6.02 ммоль) альдегида 3 в 20 мл ТГФ при комнатной температуре добавили 2.10 г (6.02 ммоль) карбэтоксиметилидентрифенилфосфо-рана, перемешивали 6 часов. Реакционную массу упарили, остаток хроматографировали на SiO2 (гексан : этилацетат = 20 : 1). Выделили 0.85 г (60%) продукта 5.

Спектр ЯМР :Н, CDCl3, 5, м.д.: 0.9 с (3Н, СН3);

1.15 т (3Н, СН3 J = 7.0 Гц); 1.2 с (3Н, СН3); 1.85 дд (1Н, СН, J = 7.1 Гц, J = 5.0 Гц); 1.9 д (1Н, С1Н, J = 7.1 Гц);

4.1 кв (2Н, СН2, J = 7.0 Гц); 5.6 д (1H, С5Н, J = 5.0 Гц);

6.2 д (1Н, С'Н, J = 15.5 Гц); 6.9 д (1Н, С2Н, J = 15.5 Гц). Спектр ЯМР 13С, CDCl3, 5, м.д.: 13.8 (СН3); 15.3 (СН3); 26.8 (СН3); 24.3 (C7); 29.7 (С1); 29.8 (C6); 60.5 (OCH3); 110.3 (C5); 119.8 (С2’); 135.0 (С1’); 146.6 (C4); 165.8 (COOEt); 173.0 (C2). Найдено (%): С 68.93; Н 6.05; N 4.40. C18H19NO4. Вычислено, %: С 68.99; Н 6.11; N 4.47. Найдено (%): С 67.09; Н 7.20. C14H18O4. Вычислено (%):С 67.18; Н 7.25.

Этил 4-(7,7-диметил-2-оксо-3-оксабицикло-

[4.1.0]гепт-4-ен-4-ил)-3-(4-метоксифенил)-4,5-ди-гидроизоксазол-5-карбоксилат (6) и 3,4-бис-(4-метоксифенил)фуроксан (7).

В реактор с погружным ультразвуковым зондом помещали раствор 0.85 г (3.60 ммоль) эфира 5 в 10 мл CH2Cl2, к которому в один прием добавляли

15.8 мл 0.8 М водного раствора NaOCl. Реакционную массу обрабатывали ультразвуком, поддерживая температуру около 5 °С, и в течение часа добавляли раствор 1.63 г (10.80 ммоль) оксима анисового альдегида в 15 мл CH2Cl2. После окончания реакции (контроль - ТСХ) водный слой отделили, экстрагировали хлористым метиленом (5* 10 мл). Органические слои объединили, сушили MgSO4, затем упарили и хроматографировали на SiO2 (гексан : этилацетат = 20 : 1), выделили 0.90 г изоксазо-ла 6 (69 %) и 0.32 г фуроксана 7 [5].

(6): Т. пл. 117°С, [a]20D+180.6°. Спектр ЯМР 'Н, CDCl3, 5, м.д.: 1.0 с (3Н, СН3); 1.15 т (3Н, СН3, J = 7.1 Гц); 1.27 с (3Н, СН3); 1.80 дд (1Н, С6’Н, J = 7.3 Гц, J = 5.0 Гц); 1.9 д (1Н, СГН, J = 7.3 Гц); 3.8 с (3Н, ОСН3); 4.15 кв (2Н, СН2, J = 7.1 Гц), 4.56 д (1Н, С4Н, J = 6.2 Гц); 5.35 д (1H, H5, J = 6.2 Гц); 5.62 д (1Н, С5'Н, J = 5.0 Гц); 6.85 д (2H, Ar, J = 8.2); 7.2 д (2H, Ar, J = 8.2). Спектр ЯМР 13С, CDCl3, 5, м.д.:

13.8 (СН3); 15.3 (СН3); 26.8 (СН3); 24.3 (C7'); 29.7 (С1'); 29.8 (C6'); 55.3 (OCH3); 56.6 (C4); 62.2 (CH2); 83.1 (C5); 102.8 (C5'); 114.0 (2СН, Ar); 120.3 (С, Ar);

128.7 (2СН, Ar); 146.0 (C4’); 153.5 (C3); 161.3 (С, Ar); 165.8 (COOEt); 168.59 (C2’). Найдено (%): С 68.93; H 6.05; N 4.40. C18H19NO4. Вычислено, %: С 68.99; H 6.11; N 4.47.

Работа выполнена при поддержке гранта президента РФ для ведущих научных школ НШ-1725.2008.3 и гранта РФФИ 08-03-90265-Узб_а.

ЛИТЕРАТУРА

1. Fliur Z. Macaev, Andrei V. Malkov // Tetrahedron. 2006. V. 62. P. 9.

2. Галин Ф. З., Куковинец О. С., Шерешовец В. В., Сафиуллин Р. Л., Куковинец А Г., Кабальнова Н. Н., Касрадзе В. Г., Зарипов Р. Н., Каргапольцева Т. А, Кашина Ю. А., Толстиков Г. А. // Журнал органической химии. 1996. Т. 32. Вып. 10. С. 1482.

3. Гималова Ф. А, Селезнева Н. К., Мифтахов М. С. Синтез (1R,6S)-цис-7,7-диметил-4-формил-3-оксацикло[4.1.0]гепт-4-ен-2-она // Журнал органической химии. 2006. Т. 42. Вып. 8. С. 1267.

4. Ермолаева Н. А., Ямилева З. З., Гайзетдинов Р. Ю., Цы-пышева И. П., Юнусов М. С. // Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования: тез. докл. IV международной молодежной конференции по органическому синтезу. СПб, 2005. С. III-76.

5. Хмельницкий Л. И., Новиков С. С., Годовикова Т. И. Химия фуроксанов: строение и синтез. М.: Наука, 1996. -383 с.

Поступила в редакцию 27.03.2009 г.