Научная статья на тему 'НОВЫЕ ПРЕПАРАТИВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ NaBH4/l2'

НОВЫЕ ПРЕПАРАТИВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ NaBH4/l2 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
331
55
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Бакибаев А. А., Яновский В. А., Скарлыгин А. В.

Исследовано действие новой перспективной восстановительной системы NaBH4/l2 на некоторые 1,2-дикетоны, гидроксилсо-держащие производные фенантрена и на гетероциклические соединения, являющимися промежуточными продуктами в синтезе лекарственных препаратов. Показано, что использование системы NaBH4/l2 приводит к получению продуктов более глубокого восстановления исходных субаратов схорошими выходами, что представляет интерес для препаративного использования данной системы в органическом синтезе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Бакибаев А. А., Яновский В. А., Скарлыгин А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

NEW PREPARATIVE ABILITIES OF NaBH4/l2 REDUCTIVE SYSTEM

The reactions of the new promising reductive system NaBH4/l2 with some 1,2-diketones, hydroxyl-containing phenanthrens derivatives and with some heterocyclic compounds (intermediates in synthesis of medicines) have been investigated. It has been shown that using the NaBH4/l2 system led to more complete reduction of the initial substrates in good yields. This seems to be of interest for preparative application of the given in the organic synthesis.

Текст научной работы на тему «НОВЫЕ ПРЕПАРАТИВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ NaBH4/l2»

УДК 547.631

НОВЫЕ ПРЕПАРАТИВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ NaBH4/l2

A.A. Бакибаев, В.А. Яновский, A.B. Скарлыгин

Томский политехнический университет Тел.: (382-2)-415-236

Исследовано действие новой перспективной восстановительной системы NaBH4/l2 на некоторые 1,2-дикетоны, гидроксилсо-держащие производные фенантрена и на гетероциклические соединения, являющимися промежуточными продуктами в синтезе лекарственных препаратов. Показано, что использование системы NaBH4/l2 приводит к получению продуктов более глубокого восстановления исходных субаратов с хорошими выходами, что представляетинтересдля препаративного использования данной системы в органическом синтезе.

Комплексные гидриды металлов давно зарекомендовали себя как высокоэффективные и надежные реагенты для восстановления органических субстратов. Препаративным возможностям использования этих соединений в органическом синтезе посвящен ряд обзоров и монографий [1-4]. Однако в препаративной практике комплексные гидриды металлов в индивидуальном виде не всегда позволяют достичь поставленной цели из-за низкой, либо, наоборот, высокой реакционной способности, недостаточной регио- и стереоселективности изучаемых реакций.

В настоящее время интенсивно разрабатываются новые восстановительные системы на основе комплексных гидридов металлов, где комплексный гидрид используется не в индивидуальном виде, а совместно с каким-либо другим реагентом или группой веществ. Такой вариант позволяет варьировать восстановительные свойства реакционной системы в достаточно широких пределах, а в отдельных случаях проводить более глубокие процессы восстановления, которые не достижимы в случае индивидуальных комплексных гидридов.

Так, относительно недавно была обнаружена новая восстановительная система NaBH4/I2 [5]. В этой работе сообщается, что в присутствии системы NaBH4/I2 в ТГФ при О "С карбоновые кислоты превращаются в спирты; амиды, имиды и нитрилы - в амины, тогда как индивидуальный NaBH4 не дает таких результатов [1]. Эффективное действие восстановительной системы NaBH4/I2, по-видимому, связано с действием на органические субстраты или интермедиаты ряда специфических восстановителей (HI, Н2, В13, диборан), генерируемых in situ в ходе реакции между боргидридом натрия и иодом.

С целью расширения препаративных возможностей вышеупомянутой системы нами было иссле-

довано ее действие на некоторые 1,2-дикарбониль-ные соединения ароматического ряда, кислородсодержащие производные фенантрена и на некоторые гетероциклические соединения, являющиеся полупродуктами в синтезе лекарственных препаратов.

Известно, что карбонильные соединения под действием NaBH4 восстанавливаются до спиртов, а дикарбонильные соединения - соответственно до диолов [1]. Нами было обнаружено, что действие восстановительной системы NaBH4/I2 на такие ди-кетоны как бензил I и фенантренхинон-9,10IV приводит к образованию продуктов более глубокого восстановления. Так, бензил I при действии системы NaBH4/I2 в ТГФ при 0 "С за 3 суток образует не только ожидаемый гидробензоин II (66 %), но и 1,2-дифенилэтан III (4%), который является продуктом полного восстановления кето-группы.

В отдельном эксперименте нами показано, что гидробензоин II под действием восстановительной системы NaBH4/I2 не образует дифенилэтан III даже в следовых количествах, что свидетельствует о том, что образование соединения III проходит не через интермедиат II.

Структуры синтезированных соединений II и III надежно доказаны с привлечением данных ЯМР 'Н и 13С - спектроскопии и сопоставлением с аутентичными образцами.

Ранее, для восстановления хинонов в арены применяли SnCl2, концентрированную соляную и уксусную кислоты с последующей обработкой цинком и едким натром, LiAlH4, алюминий и циклогекса-нол, смесь NaBH4 и эфират трехфтористого бора в диглиме [6]. Нами установлено, что при действии системы NaBH4/I2 в этаноле на фенантренхинон IV происходит образование фенантрена VI (52 %). Процесс восстановления протекает ступенчато, через промежуточное образование 9,10-дигидрофе-

нантрендиола-9,10 V, присутствие которого в реакционной массе доказано с помощью ТСХ сопоставлением с заведомо известным соединением V. Восстановление исходного хинона IV индивидуальным NaBH4 дает исключительно диол V [7].

Структура полученного соединения VI доказана сопоставлением его характеристик с аутентичным образцом.

С целью более глубокого исследования процесса восстановления фенантренхинона IV системой NaBH4/l2, нами известными методами были получены продукты неполного восстановления исходного хинона IV, такие как вышеупомянутый 9,10-дигидрофенантрендиол-9,10 V [7] и продукт его дегидратации - фенантрол-9 VII [8]. Оба полученных соединения были подвергнуты взаимодействию с системой NaBH4/I2 в этаноле. В ходе изучения этой реакции мы нашли, что основным продуктом восстановления соединений V и VII оказался фе-нантрен VI. При этом выход конечного продукта VI составил 70 % и 88 %, соответственно.

Таким образом, мы показали, что действие восстановительной системы NaBH4/I2 на 1,2-дикето-ны и фенантролы, в отличие от комплексных гидридов металлов, приводит к образованию продуктов более глубокого восстановления, что является достаточно неожиданным результатом этих реакций.

В связи с тем, что литературные данные о действии NaBH4/I2 на соединения, содержащие гетероциклические системы, практически отсутствуют, мы исследовали взаимодействие новой перспективной системы NaBH4/I2 с такими гетероциклическими соединениями как 3-фенилфталид и 3-фенил-5-хлорантранил, являющимися ценными полупродуктами для синтеза биологически активных соединений.

Традиционное восстановление 2-карбоксибензо-фенона VIII металлами, например, цинком в щелочной среде, завершается образованием 3-фенилфта-лида IX с хорошим выходом [9]. Сравнительно недавно описано превращение фталидов типа IX в о-бензилбензойные кислоты под действием восстановительных реагентов Et3SiH/CF3COOH или Et3SiH/TiCl4 [10].

Мы показали, что взаимодействие 2-карбокси-бензофенона VIII с NaBH4 в спирте за 10 ч приводит к фталиду IX, правда, с относительно невысоким выходом (41 %). Причина сравнительно невысокого выхода фталида IX в этой реакции, по-видимому, обусловлена протеканием процесса образования натриевой соли исходной кислоты, которая не склонна в найденных условиях к внутримолекулярной циклизации.

Для более эффективного превращения 2-кар-боксибензофенона VIII мы использовали восстановительную систему NaBH4/I2. В отличие от данных работы [10], при взаимодействии 2-карбоксибензо-фенона VIII с реагентом NaBH4/I2 в диоксане мы неожиданно получили дибензгидриловый эфир X, который ранее был выделен из смеси продуктов высокотемпературной автоконденсации бензгидро-

х

Характеристики синтезированного нами эфира X идентичны данным работы [11], и его структура дополнительно подтверждена спектральными методами. Очевидно, восстановление кето-группы в 2-карбоксибензофеноне VIII происходит традиционно, но при образовании эфира X стадии димери-зации промежуточного бензгидрола предшествует процесс декарбоксилирования под действием реагента КаВН4/12.

На следующем этапе наших исследований мы выяснили на примере З-фенил-5-хлорантранила,

что применение системы ЫаВН4/12 перспективно и по отношению к азотсодержащим гетероциклам.

Так, при восстановлении З-фенил-5-хлорантра-нила XI по Бешану получают 2-амино-5-хлорбен-зофенон, который выступает незаменимым синто-ном для транквилизаторов бенздиазепинового ряда [12]. Кроме того, известно, что 2-амино-5-хлорбен-зофенон под действием ИаВН4 в спирте легко превращается в 2-амино-5-хлорбензгидрол XII [13].

Мы установили, что взаимодействие антранила XI с восстановительной системой №ВН4/12 в диок-сане приводит к одностадийному образованию ами-ногидрола XII с достаточно высоким выходом -88%.

XI XII

Попытка осуществления прямой реакции антранила XI с ЫаВН4 в спирте или в диоксане в отсутствие иода не увенчалась успехом, т.к. после кипячения реакционной смеси в течение 10 ч исходное соединение было выделено неизменным. Следует отметить то обстоятельство, что в ходе реакции антранила XI с восстановительной системой ЫаВН4/12 мы не зафиксировали промежуточное образование ожидаемого 2-амино-5-хлорбензофенона (по данным ТСХ), который, как известно, является конечным продуктом превращения антранила XI по Бешану [12].

Резюмируя наши исследования восстановительной системы №ВН4/12, можно заключить, что препаративные возможности этого реагента имеют широкую перспективу в органическом синтезе.

Экспериментальная часть

Контроль за ходом реакций и индивидуальность полученных соединений осуществляли с помощью ТСХ на пластинках 8ПиМ ЦУ-254, элюэнт бензол-этанол 4:1, детектирование пятен в УФ-свете. Спектры ЯМР Щ и 13С получали на спектрометре Тев1а В8 576А (100 МГц и 25,142 МГц), соответственно.

Восстановление бензила I. В колбу загружали 2,1 г (0,01 моль) бензила, 2 г (0,05 моль) боргидрида натрия и 25 мл ТГФ. Полученную смесь охлаждали до 0 °С и добавляли 12 г (0,05 моль) измельченного иода. Смесь оставляли при 0 °С на 3 суток Затем реакционную массу обрабатывали 20 %-ным раствором Ыа2803 и концентрированной соляной кислотой до рН=7. Образовавшийся осадок отфильтровывали, сушили. Полученный гидробензоин II пе-рекристаллизовывали из ацетона и получали 1,4 г (66 %) продукта II. Тпл =125...126 °С. Спектр ЯМР 'Н, д, м.д.: 6,05 с (2Н, СН), 4,18 м (2Н, ОН), 7,15...7,30м (ЮН, ароматические). Спектр ЯМР 13С, д, м.д.: 75,08 (СН), 124,60... 125,60 (ароматические). Через неделю из маточного раствора выпадали кри-

сталлы продукта III, который перекристаллизовы-вали из ИПС и получали 0,07 г (4 %) 1,2-дифенилэ-тана III. Тш =53...54 °С. Спектр ЯМР Щ, д, м.д.: 4,15 с (4Н, СН2), 7,20...7,45 м (ЮН, ароматические).

Восстановление фенантренхинона-9,10 IV. Ксме-си, приготовленной из 4,2 г (0,02 моль) фенантрен-хинона IV, 50,8 г (0,2 моль) мелкоизмельченного иода и 300 мл этанола, при интенсивном перемешивании в течение 2 ч небольшими порциями добавляли суспензию 7,6 г (0,2 моль) мелкоизмельченного боргидрида натрия в 80 мл этанола. При этом реакционная масса вскипала и после добавления всего количества боргидрида обесцвечивалась. После этого смесь кипятили еще 6 ч на водяной бане. После завершения процесса реакционную массу охлаждали и выливали в равный объем воды. Затем добавляли 5 %-ный раствор тиосульфата натрия до обесцвечивания полученной смеси. Продукты экстрагировали двумя порциями бензола по 60 мл. Бензольные вытяжки объединяли и отгоняли растворитель. Продукт сушили и перекристаллизовы-вали из этанола. Получали 1,85 г (52 %) фенантре-на VI. 1^=101 'С [14].

9,10-Дигидрофенантрендиол-9,10 V. Растворяли 21 г (0,1 моль) фенантренхинона IV в 400 мл ИПС. Отдельно готовили суспензию 3,8 г (0,1 моль) мелкоизмельченного боргидрида натрия в 50 мл ИПС и при интенсивном перемешивании небольшими порциями добавляли к приготовленному раствору фенантренхинона IV. Реакционную смесь оставляли на 1 сутки при комнатной температуре. Затем смесь осторожно нейтрализовали небольшими порциями 10 %-ного раствора НС1 до рН=7. Выпавшие кристаллы отфильтровывали, промывали на фильтре водой, сушили и перекристаллизовывали из этанола. Получали 14 г (70 %) продукта V. Тм =189 °С [7].

Фенантрол-9 VII. К 5 г (0,24 моль) 9,10-дигидро-фенантрендиола-9,10 V в 50 мл ледяной уксусной кислоты добавляли 0,5 мл концентрированной серной кислоты. Раствор кипятили в течение 20 мин., затем охлаждали до 25 °С и выливали в равный объем воды, при этом выпадал сырой фенантрол-9 VII. Его отфильтровывали, промывали на фильтре холодной водой. Перекристаллизовывали из метанола и получали 4,3 г (95 %) продукта VII. Тш=153 °С [8].

Восстановление 9,10-Дигидрофенантрендиола-9,10 V проводили по методике, аналогичной для фенантренхинона-9,10 IV, при мольном соотношении cy6cTpaT:NaBH4:12 равном 1:5:5. Выход продукта VI 70%.

Восстановление фенантрола-9 VII проводили по методике, аналогичной для фенантренхинона-9,10 IV, при мольном соотношении субстрат: NaBH4:I2 равном 1:4:4. Выход продукта VI 88 %.

З-Фенилфталид IX. В течение 1 ч кипятили смесь из 6,8 г (0,03 моль) 2-карбоксибензофенона VIII и 1,13 г (0,03 моль) NaBH4 в 100 мл ИПС. В реакционную массу добавляли при интенсивном перемешивании 80 мл воды, затем ледяную уксусную кис-

лоту до рН=7 и смесь фильтровали. Маточный раствор экстрагировали хлористым метиленом, органический слой упаривали, осадок перекристалли-зовывали из метанола и получали 2,6 г (41 %) фта-лида IX. TM=118... 119 °С. Спектр ЯМР 'Н, д, м.д.: 6,37 с (Ш, СН), 7,15...7,95 м (9Н, ароматические). Спектр ЯМР 13С, д, м.д.: 77,51 (СН), 161,52 (С=0), 118,10...141,02 (ароматические).

Дибензгидриловый эфир X. К раствору 1,05 г (0,005 моль) фталида IX в 25 мл диоксана при интенсивном перемешивании добавляли 0,37 г (0,01 моль) NaBH4, после этого в реакционную смесь порционно вносили 2,52 г (0,01 моль) иода (дозировку иода контролировали визуально по исчезновению пены и окраски раствора) и кипятили 2 ч. Смесь охлаждали, обрабатывали 5 %-ным раствором тиосульфата натрия, нейтрализовали конц. НС1, образовавшийся осадок отфильтровывали, промывали теплой водой, перекристаллизовывали из спирта и получали 1,07 г (61 %) эфира X. Тш =107... 108 °С. Спектр ЯМР Щ, д, м.д.: 6,68 с (2Н,

СН), 7,45...7,85 м (20Н, ароматические). Спектр ЯМР 13С, д, м.д.: 79,93 (СН), 121,21...132,80 (ароматические).

2-Амино-5-хлорбензгидрол XII. К раствору 2,3 г (0,01 моль) антранила XI в 35 мл диоксана при перемешивании прибавляли 3,28 г (0,086 моль) тонко-измельченного №ВН4 и к полученной суспензии добавляли малыми порциями 5 г (0,019 моль) иода (дозировку иода контролировали визуально по исчезновению пены и окраски раствора).

Реакционную массу нагревали 7 ч при 100 "С, затем охлаждали, обрабатывали 5 %-ным водным раствором тиосульфата натрия, нейтрализовывали концентрированной соляной кислотой, экстрагировали хлороформом, экстракт упаривали и получали 1,65 г (88 %) соединения XII. Тпл =103...104 Т. Спектр ЯМР >Н, (1, м.д.: 3,35 с (2Н, Ш2); 5,7 с (1Н, ОН); 6,5 (1Н, СН); 7,12 (ароматические). Спектр ЯМР 13С, й, м.д.: 53,62 (СН), 116...141,31 (ароматические).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хайош А. Комплексные гидриды в органической химии. Пер. с нем. / Под ред. Ю.С. Варшавского, A.A. Потехина. - Л.: Химия, 1971. - 624 с.

2. Гейлорд Н. Восстановление комплексными гидридами металлов. Пер. с англ. / Под ред. Н.К. Кочеткова. - М.: Издатинлит, 1959. - 912 с.

3. Мичович В., Михайлович М. Алюмогидрид лития и его применение в органической химии. Пер. с англ. / Под ред. А.Ф. Платэ. - М.: Издатинлит, 1957. -258 с.

4. Sullivan Е.А., Thiokol M. Metall hydrides in organic reduction // Perform. Chem. - 1988. - Vol. 3. - № 5. -P. 22.

5. Reaktionen mit dem NaBH^ // GIT. - 1992. - Bd. 36. - № 9. - S. 920. РЖХим. 1993.12Ж95.

6. Бюлер К., Пирсон Д. Органические синтезы. Пер. с англ. / Под ред. А.Ф. Платэ, М.П. Тетериной. - М.: Мир, 1973.-Ч. 1.-624 с.

7. Platt K.L., Oesch F. Efficient synthesis of non-K-region trans-dihydrodiols of polycyclic aromatic hydrocarbons

from o-quinones and catechols // J. Org. Chem. - 1983. -Vol. 48. - № 2. - P. 86.

8. Moriconi E.J., Wallenberger F.T., O'Connor W.E A new synthesis of 9-phenanthrol; absorption spectra of the quinhydron-type molecular compound between 9-phenanthrol and phenanthrenequinone // J. Org. Chem. - 1959.-Vol. 24.-P. 86.

9. Салазкин C.H. и др. Синтез фталимидинов, незамещенных у азота // Изв. АН СССР. Сер. хим. — 1978. — № 1. - С. 137.

10. Jochi R.R., Narasimhan N.S. Ionic hydrogénation of phthalides: an efficient route to o-benzylbenzoic acids // Synthesis (BRD). - 1987. - № 10. - P. 943.

11. Rahman A.-U., Singh R.K. Reaction of benzhydrol with urea and thiurea // Rec. trav. Chim. - 1959. - Vol. 78. -P. 265.

12. Серрей А. Справочник по органическим реакциям. - M.: Госхимиздат, 1962. - 310 с.

13. Пат. 150952. Польша / W. Dawid, J. Omakowska, R. Skowronski, L. Turala. - РЖХим. 1992. 5Н50П.

14. Свойства органических соединений. Справочник / Под ред. А.А. Потехина. - Л.: Химия, 1984. - 520 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.