CC BY
71
УДК 547.724+547.484
Д. Д. Некрасов (д.х.н., проф.), А. С. Обухова (соиск.), Ю. Р. Дусматова (магистр)
Ацилирование гидроксильной группы моно- и полициклических терпеноидов 5-арилфуран-2,3-дионами
Пермский государственный университет, кафедра природных и биологически активных соединений 614990, г. Пермь, Букирева, 15; тел. (342) 2396301, e-mail: kpibas@psu.ru
D. D. Nekrasov, A. S. Obuhova, Yu. R. Dusmatova
Acylation of hydroxy group of mono- and polycyclic terpenoids by 5-arylfuran-2,3-diones
Perm State University 15, Bukireva Str, 614990, Perm, Russia; ph. (342) 2396301, e-mail: kpibas@psu.ru
Взаимодействием 5-арилфуран-2,3-дионов с бе-тулином при 50—60 0С получены 3в,28-О,О'-ди-(п-К-бензоил)пируваты бетулина. Термолиз фурандионов при температуре 110 0С в присутствии ментола, бетулина, аллобетулина и оксима аллобетулона приводит к О-п-К-бензоилацетатам ментола, 3Д28-О,О'-ди-(п-И-бензоилил)ацетатам бетулина, О-бензоилацетату аллобетулина и ок-сима аллобетулона, соответственно.
Ключевые слова: 5-арилфуран-2,3-дионы; ароилкетены; ацилирование; 3Д 28-О,О'-ди-(п-И-бензоилил)пируваты бетулина; 3Д28-О,О'-ди-(п-И-бензоилил)ацетаты бетулина; О-бензо-илацетаты ментола; О-бензоилацетат аллобету-лина и оксима аллобетулона.
3j0,28-O,O'-bis(p-R-benzoyl)piruvates of betu-line were obtained by the reaction of 5-arylfyran-2,3-diones with betuline (50—60 oC). Thermolysis of furandiones at 110 oC with menthole, betuline, allobetuline and oxime of allobetulone affords to O-(p-R-benzoyl)acetates of menthole, 3^,28-0,0'-bis(p-R-benzoyl)acetates of betuline and O-(p-R-benzoyl)acetate of allobetuline, allobe-tulone oxime respectively.
Key words: 5-arylfuran-2,3-diones; aroylketenes; acylation; 3^,28-0,0'-bis-(p-R-benzoyl)pyruvates of betuline O-(p-R-benzoyl)acetates of menthole; 3^,28-0,0'-bis(p-R-benzoyl)acetates of betuline and O-(p-R-benzoyl)acetate of allobetulone oxime.
Ранее нами исследованы 5-арилфуран-2,3-дионы в реакциях с моно- и полициклическими терпеноидами, содержащими карбонильную группу (ментол, камфара, аллобе-тулон и др.) 1. В продолжение этой работы представляло интерес изучить химические свойства фурандионов на примере терпенои-дов, функционализированых гидроксильной группой.
Нами установлено, что аллобетулин вступает в реакцию с 5-фенилфуран-2,3-дионом 1 только при 110 0С и образует соответствующий О-бензоилуксусный эфир (3). Его образование связано с промежуточным генерированием бензоилкетена 2, который бензоилацетилирует гидроксильную группу аллобетулина 2 (схема 1.)
Схема 1.
Дата поступления 19.04.11
Ацилирование аллобетулина по указанному механизму исключает раскрытие цикла фу-рандиона в мягких условиях реакции по связи О-С2. В растворе дейтерохлороформа соединение 3 находится как в кетоформе (3а), так и в енольной форме (36). Соотношение кето- и енольной форм составляет 9:1 (см. экспериментальную часть).
В аналогичных условиях реагирует с фе-нилфурандионом и оксим аллобетулона. Продуктом в этом случае является О-бензоилаце-тат оксима аллобетулона (4). Реакция фенил-фурандиона с оксимом может протекать одновременно в 2-х направлениях: а) с генерированием бензоилкетена и последующим бензоилацети-лированием оксимной группы реагента б) с промежуточным образованием О-бензоилпи-рувата оксима аллобетулона, декарбонилирую-щего в условиях реакции в О-бензоилацетат 4 3. 100% этого соединения представляют собой кетоформу.
При реакции 5-арилфуран-2,3-дионов в условиях термического декарбонилирования (>80%С) в присутствии ментола и бетулина нами выделены соответствующие эфиры ароилук-сусных кислот (5,6) (схема 2).
Идентичные соединения 5а,Ь получены и при термолизе 6-арил-2,2-диметил-1,3-диок-син-4-онов, что подтверждает структуру полученных продуктов. По-видимому, образование этих соединений протекает через генерирование в условиях реакций ароилкетенов, которые ацилируют указанные реагенты по гидро-ксильным группам. Для ароилацилирования бетулина по обоим реакционным центрам необходим избыток ароилкетена. При несоблюдении этого условия образуется смесь моно- и ди-ароилацетатов бетулина, которые трудно разделяются колоночной хроматографией. Ранее ароилацетаты были получены при термолизе арилфурандионов в присутствии фенолов 4. Их ИК- и ПМР спектры имеют аналогичную картину со спектрами вновь полученных соединений 5а,Ь .
Однако при проведении реакции арилфу-рандионов с бетулином при комнатной температуре в течение 5—6 ч, что исключало генерирование ароилкетенов, из реакционной смеси были выделены 3в,28-ди-О,О'-ароилпируваты бетулина 7 а-с. Механизм раскрытия фура-нового цикла спиртами был изучен в работе 5 (схема 3).
В ИК спектре 3в, 28-О,О'-ди-(п-этокси-бензоил)пирувата бетулина, снятом в вазелиновом масле, присутствуют полосы поглощения 1710 см-1, соответствующие колебаниям связи С=О в сложном эфире, 1590-1610 см-1 широкая полоса наложившихся колебаний ароматических колец и Н-хелатных циклов. Спектры 3Д28-О,О'-ди-(п-толуоил)пирувата бетулина и 3в,28-О,О'-ди-бензоилпирувата бе-тулина имеют аналогичную картину.
В ПМР спектре 3в,28-О,О'-ди-(п-этокси-бензоил)пирувата бетулина, снятом в дейте-рохлороформе, присутствует квадруплет при 4.02 м.д., соответствующий 4 протонам СН2 групп в этоксильных заместителях, сигнал 2 групп СН3 накладывается на набор сигналов алифатических протонов бетулинового кольца в области 0.69-3.87 м.д. В интервале 6.847.92 м.д. находятся наложившиеся сигналы 8 протонов ароматических колец и 2 метиновых протонов в хелатных циклах. В области 15.40 м.д. присутствуют 2 протона енольных гидрокси-лов. ПМР спектры 3в,28-О,О'-ди-(п-толуоил)-пирувата бетулина и 3в,28-О,О'-дибензоилпи-рувата бетулина имеют аналогичную картину.
ИК спектр 3в,28-О,О'-ди-(п-толуоил)аце-тата бетулина отличается от соответствующего пирувата наличием не только сложноэфирного карбонила при 1730 см-1 , но и кетонного кабо-нила при 1670 см-1. В ПМР спектре этого соединения появляется сигнал 2 групп СН2 толуоила-цетильных фрагментов при 3.90 и 3.91 м.д. Частичная енолизация (10%) этого соединения позволяет зафиксировать соответствующие син-глеты метиновых протонов при 5.56 и 5.58 м.д. и енольных гидроксилов при 12.52 и 12.60 м.д. 4. Отличия 3в, 28-О,О'-ди-(п-этоксибензоилил)-ацетата бетулина и 3в,28-О,О'-дибензоилаце-таата бетулина имеют те же особенности по отношению к соответствующим пируватам.
Таким образом, нами установлено, что полициклические спирты реагируют с фуран-дионами иначе, чем алифатические спирты и фенолы. Изучено влияние температурного режима и соотношения реагентов на процесс аци-лирования ментола, бетулина, аллобетулина и оксима аллобетулона арилфурандионами.
лгС
^о' о
ОН
р-^Н^ о он
р-КОбИ/ о
оо
X X
р-КОбИг^^-^О
оо
X А
5а,Ь
06К-Р
6а-с
И=Н (а), И=С2Н5О (Ь), И=С1 (с) Схема 2.
X
о
бетулин
дг^ "о^о
50-70 0 О Дг
о
7а-с
Лг=С6Н5(а);Аг=п-С2Н5ОС6Н4(Ь); Лг=п-С1С6Н4 (с) Схема 3.
Экспериментальная часть
ИК спектры записаны на приборе ФСМ-1201 в вазелиновой пасте. Спектры ЯМР 1Н записаны на приборе Varian-Mercury Р1ш-300 (рабочая частота 300 МГц) в ДМСО-^6, внутренний стандарт — ГМДС. Элементный анализ сделан на автоматическом анализаторе элементного состава LECO СН^-932. Химическую чистоту соединений и протекание реакций контролировали методом ТСХ на пластинах Si1ufo1 UV-254 в системе гексан:этилаце-тат=5:1.
О-бензоилац етат аллобетулина (3). Раствор 0.68 ммоль фенилфурандиона и 0.68 ммоль аллобетулина кипятят 30 мин в 30 мл безводного толуола. Растворитель отгоняют, осадок перекристаллизовывают из ДМСО, т.пл. 234-236 оС, выход 61%. ИК спектр, V, см-1, 1710 (С=О сл.эфирн.), 1670 (С=О кетон.). Спектр ЯМР*Н, 8, м.д. 0.64-3.70 (49Н, набор сигналов алифатических протонов); 3.92 (2Н, с, СОСН2СО); 5.60 (1Н, с, =СН-); 7.32-7.89 (5Н, м, С6Н5); 12.61 (1Н, с, ОН). Вычислено: С 79.6; Н 9.5. С39Н56О4. Найдено: С 79.5; Н 9.4.
О-бензоилацетат оксима аллобетулона
(4). Раствор 0.16 г (0.9 ммоль) фурандиона и 0.42 г (0.9 ммоль) оксима аллобетулона кипятят 30 мин в 30 мл безводного толуола. Растворитель отгоняют, осадок перекристаллизовы-вают из смеси этанол:хлороформ (10:1), т.пл 245-246 оС, выход 70%. ИК спектр, V, см-1, 1740 (С=О сл.эфирн.), 1660 (С=О кетон.). Спектр ЯМР*Н, 8, м.д. 0.73-3.72 (48Н, набор сигналов алифатических протонов); 4.13 (2Н, с, СОСН2СО); 7.27-7.92(4Н, к, С6Н4); 12.61 (1Н, с, ОН)
О-бензоилацетат ментола (5 а). При термолизе 0.16 г (0.9 ммоль) 5-фенилфуран-2,3-диона или 6-фенил-2,2-диметил-1,3-диоксин-4-она в 30мл ксилола в присутствии 0.42 г (0.9 ммоль) ментола образуется маслянистая жидкость.
О-толуоилацетат ментола (5Ь). При термолизе 0.17 г (0.9 ммоль) 5-п-толилфуран-2,3-диона и 6-п-толил-2,2-диметил-1,3-диок-син-4-она в 30мл ксилола в присутствии 0.42 г (0.9 ммоль) ментола образуется маслянистая жидкость.
о
о
3
3$,28-О,О'-ди-бензоилацетат бетулина (6a). К раствору 1.74 г (0.01 М) 5-фенилфу-ран-2,3-диона в 20 мл толуола добавляют 2.21 г (0.005 М) бетулина и кипятят в течение 25 мин. Раствор охлаждают, растворитель упаривают, осадок перекристаллизовывают из этанола. Получают 2.57 г (70%) вещества. С48Н62Об. Т.пл. = 103—105 оС (этанол).
Вычислено, %: С=78.5; Н=8.4. Найдено, %: С=78.41; Н=8.28.
3в,28-О,О-ди-(п-толуоил)ацетат бетулина (6Ь). К раствору 1.88 г (0.01 М) 5-п-толил-фуран-2,3-диона в 20 мл толуола добавляют 2.21 г (0.005 М) бетулина и кипятят в течение 30 мин. Раствор охлаждают, растворитель упаривают, осадок перекристаллизовывают из этанола. Получают 2.54 г (68%) вещества. С49Н63О6. Т.пл. = 105—107 оС (этанол).
Вычислено, %: С=78.7; Н=8.4. Найдено, %: С= 78.54; Н=8.24.
3в, 28-О,О'-ди-( п-этоксибензоилацетат бетулина (6c). К раствору 2.02 г (0.01 М) 5-п-этоксифенилфуран-2,3-диона в 20 мл толуола добавляют 2.21 г (0.005 М) бетулина и кипятят в течение 20 мин. Раствор охлаждают, растворитель упаривают, осадок перекристаллизо-вывают из этанола. Получают 2.50 г (62%) вещества.
С 51Н67 О8. Т.пл.=102—103 оС (этанол).
Вычислено, %: С=75.84; Н=8.30. Найдено, %: С=75.70; Н=8.15.
3в,28-О,О'-ди-бензоилпируват бетулина
(7a). К раствору 1.74 г (0.01 М) 5-фенилфу-ран-2,3-диона в 20 мл толуола добавляют 2.21 г (0.005 М) бетулина и перемешивают на магнитной мешалке при температуре 65 оС в течение 6 ч. Раствор охлаждают, растворитель упаривают, осадок перекристаллизовывают из этанола. Получают 3.67 г (93%) вещества. С50Н62О8. Т.пл. = 122—123 оС (этанол).
Вычислено, %: С=75.95; Н=7.85. Найдено, %: С=75.80; Н=7.76.
3ß,28-О,О'-ди-(п-толуоил)пируват бетулина (7b). К раствору 1.88 г (0.01 М) 5-п-то-лилфуран-2,3-диона в 20 мл толуола добавляют 2.21 г (0.005 М) бетулина и перемешивают на магнитной мешалке при температуре 60 оС в течение 6 ч. Раствор охлаждают, растворитель упаривают, осадок перекристаллизовывают из этанола. Получают 3.60 г (88%) вещества. Cs1 Н63 О8. Т.пл.=122-124 оС (этанол).
Вычислено, %: С=76.2; Н=7.8. Найдено, %: С=76.10; Н=7.64.
3ß,28-О,О'-ди-(п-этоксибензоилил)пиру-ват бетулина (7c). К раствору 2.02 г (0.01 М) 5-п-этоксифенилфуран-2,3-диона в 20 мл толуола добавляют 2.21 г (0.005 М) бетулина и перемешивают на магнитной мешалке при температуре 70 оС в течение 5 ч. Раствор охлаждают, растворитель упаривают, осадок перекрис-таллизовывают из этанола. Получают 3.60 г (85%) вещества. С53Н67О10. Т.пл.=122-123 оС (этанол).
Вычислено, %: С=73.70; Н=7.76. Найдено, %: С=73.65; Н=7.52.
Литература
1. Некрасов Д. Д., Обухова А. С., Лисовенко Н. Ю., Рубцов А. Е. // ХГС.- 2010.- №4.- С.522.
2. Некрасов Д. Д., Обухова А. С. // ХГС.— 2005.- №11. С. 1693.
3. Некрасов Д. Д., Чиж В. Г., Андрейчиков Ю. С., Махмудов Р. Р. // Хим.-фарм. журн.- 1994.-№4.- С.30.
4. Андрейчиков Ю. С., Токмакова Т. Н., Воронова Л. Н., Крылова И. В. // ЖОрХ.- 1980.-Т.15.- №6.- С.1342.
5. Андрейчиков Ю. С., Тендрякова С. П., Нали-мова Ю. А., Плахина Г. Д. // ХГС.- 1977.-№ 8.- С.1030.
