CC BY
15
Раздел
02.00.03 Органическая химия
УДК 547.333 + 546.98 DOI: 10.17122/bcj-2019-1-14-17
М. Г. Игнатишина (асп.), А. Р. Сулейманова (студ.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), А. Ш. Сунагатуллина (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
ОДНОРЕАКТОРНЫЙ СИНТЕЗ ИЗОМЕРОВ 1-(УНДЕЦ-2-ЕН-4-ИН-1-ИЛ]ПИПЕРИДИНА
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: biochem@rusoil.net
M. G. Ignatishina, A. R. Suleimanova, R. N. Shakhmaev, A. Sh. Sunagatullina, V. V. Zorin
ONE-POT SYNTHESIS OF ISOMERS OF 1-(UNDEC-2-EN-4-YN-1-YL) PIPERIDINE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; e-mail: biochem@rusoil.net
Исследована возможность синтеза изомеров 1-(ундец-2-ен-4-ин-1-ил)пиперидина на основе однореакторной бифункционализации индивидуальных изомеров 1,3-дихлорпропена. Установлено, что взаимодействие (£)-1,3-дихлор-пропена с пиперидином и окт-1-ином в присутствии нитрильного комплекса РёС12(С3И7СМ)2 и Си1 приводит к 1-[(2£)-ундец-2-ен-4-ин-1-ил]-пиперидину с 77% выходом и изомерной чистотой 99%, соответствующей чистоте исходного (£)-1,3-дихлорпропена. Аналогичная последовательность с участием (2)-1,3-дихлорпропена также протекает с высоким выходом и сохранением конфигурации алкенового фрагмента.
Ключевые слова: 1,3-дихлорпропен; сочетание; 1-(ундец-2-ен-4-ин-1-ил]пиперидин.
Функционально замещенные енины, часто встречающиеся в природе, проявляют разнообразную биологическую активность и находят широкое применение в синтезе фармако-значимых субстанций, агрохимикатов, поли-енов и функционализированных аренов 1-5.
В настоящее время наиболее удобным и эффективным методом синтеза ениновых соединений является Рё-Си-катализируемое сочетание винилгалогенидов (псевдогалогени-дов) и терминальных алкинов (реакция Соно-гашира) 6-9. В качестве электрофильных партнеров в реакциях кросс-сочетания обычно используются винилиодиды или винилброми-ды 10-12. Гораздо реже применяются винилх-лориды из-за более прочной связи Сзр2—С1
Дата поступления 15.01.19
The possibility of synthesys of isomers of 1-(undec-2-en-4-yn-1-yl) piperidine based on the one-pot bifunctionalization of individual isomers of 1,3-dichloropropene has been investigated. It has been established that interaction of 1,3-dichloropropene, piperidine and oct-1-yne in the presence of the nitrile complex PdCl2(C3H7CN)2 and CuI lead to 1-[(2£>undec-2-en-4-yn-1-yl] piperidine in 77% yield and isomeric purity 99% corresponding to the purity of the initial (£)-1,3-dichloropropene. A similar sequence with the participation of (Z)-1,3-dichlo-ropropene also proceeds in a high yield and with a preservation of the configuration of the alkene fragment of enyne.
Key words: coupling; 1,3-dichloropropene; 1-(undec-2-en-4-yn-1-yl)piperidine.
(затрудняющей протекание стадии окислительного присоединения) и отсутствия общих методов их синтеза с приемлемой изомерной чистотой 13-18. Известные немногочисленные примеры вовлечения малореакционноспособ-ных винилхлоридов в каталитический цикл реакции Соногашира в основном базируются на использовании слабосвязанных комплексов палладия, способствующих значительному ускорению реакции на лимитирующей стадии
14
окислительного присоединения .
В настоящей работе нами исследована возможность синтеза изомеров 1-(ундец-2-ен-4-ин-1-ил]пиперидина, относящегося к группе биологически активных (2,4)-ениновых аминов 20, на основе однореакторной бифункцио-нализации индивидуальных изомеров 1,3-ди-хлорпропена.
NH
(E)-1 или (Z)-3
C6H13
PdCb^HyCN^CuI
"C6H13
(E)- 2 или (Z)- 4
Схема 1.
Установлено, что взаимодействие (E)-1,3-дихлорпропена (1) с пиперидином и окт-1-ином в присутствии нитрильного комплекса PdCl2(C3H7CN)2 и CuI приводит к 1-[(2£)-ун-дец-2-ен-4-ин-1-ил]пиперидину (2) с 77%-ным выходом и изомерной чистотой 99%, соответствующей чистоте исходного (Е)-1,3-дихлорп-ропена. При этом пиперидин играет роль ами-нирующего агента и основания для каталитического цикла реакции Соногашира.
Аналогичная последовательность с участием ^)-1,3-дихлорпропена (3) также протекает с высоким выходом и сохранением конфигурации алкенового фрагмента енина 4 (схема 1).
Структура и стереохимическая чистота синтезированных соединений подтверждена ГЖХ анализом на высокоэффективной капиллярной колонке и данными ЯМР и 13С-спектроскопии. КССВ винильных атомов водорода полученных енинов 2 (15.9 Гц) и 4 (10.8 Гц) надежно свидетельствует соответственно о трансоидной и цисоидной конфигурации двойной связи.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР *Н и С записаны в CDCl3 на приборах Bruker АМ-300 [300.13 (*H) и 75.47 МГц (13C)], AV-500 [500.13 (*H) МГц и 125.76 МГц (13C)]. Химические сдвиги в спектрах ЯМР измеряли относительно ТМС, в спектрах ЯМР 13C относительно сигнала растворителя (5C 77.00 м.д.). Хроматографичес-кий анализ проводили на приборе «Хроматэк-Кристалл 5000.2» (капиллярная колонка HP-1 (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 300 °C). Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 300 ^ со скоростью 15 ^/мин, газ-носитель — гелий (1 мл/мин).
Литература
1. Nussbaumer P., Leitner I., Mraz K., Stutz A. Synthesis and Structure-Activity Relationships of Side-Chain-Substituted Analogs of the Allylamine Antimycotic Terbinafine Lacking the Central Amino Function // J. Med. Chem.-1995.- V.38.— Pp.1831-1836.
1-[(2Е)-ундец-2-ен-4-ин-1-ил]пиперидин (2). 0.1 г (0.9 ммоль) (£)-1,3-дихлорпропена 1 в 1 мл пиперидина перемешивали в течение 1 ч при комнатной температуре, добавили 10.3 мг (0.054 ммоль) CuI, 8.5 мг (0.027 ммоль) PdCl2(C3H7CN)2 и затем после 0.5 ч перемешивания в атмосфере аргона 0.110 г (1 ммоль) окт-1-ина. Реакционную смесь перемешивали 3 ч при комнатной температуре, обрабатывали ди-этиловым эфиром и водой, органический слой отделяли, водный слой экстрагировали эфиром (3 х 5 мл). Объединенные органические фазы промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гек-сан—этилацетат, 9:1). Выход 0.162 г (77%). ЯМР *Н, 8, м.д.: 0.89 т (3Н, СН3, J 6.6 Гц), 1.27-1.61 м (14Н, 4СН2, 2CH2CH2N, CH2CH2CH2N), 2.28 т.д (2Н, С6Н2, J 6.9, J 1.9 Гц), 2.36 т (4Н, 2CH2N), 2.97 д (2Н, С1^, J 6.6 Гц), 5.59 д (1Н, С3Н=, JmpaHC 15.9 Гц), 5.97 д.т (1Н, С2Н=, JmpaHC 15.9, J 6.6 Гц). ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.90 (С11), 19.26 (С6), 22.42 (С10), 24.18 (CH2CH2CH2N), 25.87 (2CH2CH2N), 28.46 (С7), 28.62 (С8), 31.25 (С9), 54.38 (2CH2N), 61.30 (С1), 78.57 (С4), 90.01 (С5), 112.70 (С3), 139.05 (С2).
1-[(22)-ундец-2-ен-4-ин-1-ил]пиперидин (4) получен аналогично. Выход 0.166 г (79%). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 0.90 т (3Н, СН3, J 6.9 Гц), 1.29-1.61 м (14Н, 4СН2, 2CH2CH2N, CH2CH2CH2N), 2.33 т.д (2Н, С6Н2, J 6.9, J 1.9 Гц), 2.42 т (4Н, 2CH2N), 3.22 д.д (2Н, С1^, J 6.9, J 1.5 Гц), 5.59 д.т (1Н, С3Н=, J^ 10.8, J 1.5 Гц), 5.92 д.т (1Н, С2Н=, Jmc 10.8, J 6.9 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.95 (С11), 19.47 (С6), 22.53 (С10), 24.26 (CH2CH2CH2N), 25.96 (2CH2CH2N), 28.50 (С7), 28.72 (С8), 31.30 (С9), 54.50 (2CH2N), 58.09 (С1), 84.25 (С4), 95.77 (С5), 111.92 (С3), 138.47 (С2).
References
1. Nussbaumer P., Leitner I., Mraz K., Stutz A. [Synthesis and Structure-Activity Relationships of Side-Chain-Substituted Analogs of the Allylamine Antimycotic Terbinafine Lacking the Central Amino Function]. J. Med. Chem., 1995, vol.38, pp. 1831-1836. doi: 10.1021/jm00010a029.
2. Mejia E.J., Magranet L.B., De Voogd N.J., TenDyke K., Qiu D., Shen Y.Y., Zhou Z., Crews P. Structures and Cytotoxic Evaluation of New and Known Acyclic Ene-Ynes from an American Samoa Petrosia sp. Sponge // J. Nat. Prod.— 2013.- V.76.— Pp.425-432.
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Emyshaeva N.V., Zorin V.V. Synthesis of (4£,6Z)-hexadeca-4,6-dien-1-ol and its acetate — components of the sex pheromone of Stathmopoda masinissa // Chem. Nat. Compd.— 2015.— V.51, №1.— Pp.127-129.
4. Nicolaou K.C., Dai W.M. Chemistry and Biology of the Enediyne Anticancer Antibiotics // Angew. Chem. Int. Ed.— 1991.— V.30.— Pp.1387-1416.
5. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев P.H., Зорин
B.B. Синтез этил-(4£)-тридец-4-ен-6-иноата // ЖОХ.— 2013.— Т.83, №1.— С.156-157.
6. Chinchilla R., Najera C. The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry // Chem. Rev.— 2007.— V.107.— Pp.874-922.
7. Negishi E.I., Anastasia L. Palladium-Catalyzed Alkynylation // Chem. Rev.— 2003.— V.103.— Pp.1979-2018.
8. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Абдулли-на Э.А., Зорин B.B. Pd-катализируемый синтез 2-алкинилпроизводных 19 в, 28-эпокси- 18а-оле-ан-1-ен-3-она // ЖОрХ.— 2017.— Т.53, №11.—
C.1668-1672.
9. Zhou Y., Zhang Y., Wang J. Recent advances in transition-metal-catalyzed synthesis of conjugated enynes // Org. Biomol. Chem.—
2016.— V.14.— Pp.6638-6650.
10. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More / Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M.— N.-Y.: Wiley-VCH, 2014.— 1576 p.
11. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев P.H., Зорин
B.B. Pd-Катализируемое сочетание винилиоди-дов с алкинами в воде // ЖОХ.— 2012.— Т.82, №7.— С.1216-1217.
12. Ишбаева А.У., Шахмаев P.H., Зорин B.B. Синтез (2£,4£)-додека-2,4-диен-1-илизовалерата — основного компонента масла корневища эхина-цеи пурпурной // ЖОрХ.— 2010.— Т.46, №2.—
C.183-184.
13. Homogeneous catalysis for unreactive bond activation / Ed. by Shi Z.-J.— Hoboken: John Wiley & Sons, 2014.— 648 p.
14. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.B. Fe-Катализируемый синтез флунаризина и его (г)-изомера // ЖОХ.— 2016.— Т.86, №8.—
C.1395-1398.
15. Шахмаев P. H., Сунагатуллина А. Ш., Филиппова Е.А., Зорин B.B. Алкилирование ацетоуксусного эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорп-ропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.— 2013.— T.20, №1.— C. 45-47.
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. Fe-Catalyzed synthesis of (13Z)-eicos-13-en-10-one, the main sex pheromone component of Carposina niponensis // Chem. Nat. Compd.—
2017.— Т.53, №1.— С.128-131.
17. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Зорин B.B. Альтернативный синтез альверина // ЖОрХ.— 2017.— Т.53, №6.— С.818-820.
2. Mejia E.J., Magranet L.B., De Voogd N.J., TenDyke K., Qiu D., Shen Y.Y., Zhou Z., Crews P. [Structures and Cytotoxic Evaluation of New and Known Acyclic Ene-Ynes from an American Samoa Petrosia sp. Sponge]. J. Nat. Prod., 2013, vol.76, pp.425-432. doi: 10.1021/np3008446.
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Emyshaeva N. V., Zorin V.V. [Synthesis of (4E,6Z)-Hexadeca-4,6-dien-1-ol and Its Acetate = Components of the Sex Pheromone of Stathmopoda masinissa]. Chem. Nat. Compd., 2015, vol.51, no.1, pp.127-129. doi: 10.1007/ s10600-015-1217-8.
4. Nicolaou K.C., Dai W.M. [Chemistry and Biology of the Enediyne Anticancer Antibiotics]. Angew. Chem. Int. Ed., 1991, vol.30, pp.13871416. doi: 10.1002/ anie. 199113873.
5. Sunagatullina A.S., 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, pp.148-149. doi: 10.1134/ S1070363213010313.
6. Chinchilla R., Najera C. [The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry]. Chem. Rev., 2007, vol.107, pp.874-922. doi: 10.1021/cr050992x.
7. Negishi E.I., Anastasia L. Palladium-Catalyzed Alkynylation. Chem. Rev., 2003, vol. 103, pp. 1979-2018. doi: 10.1021/cr020377i
8. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Abdullina E.A., Zorin V.V. [Pd-Catalyzed Synthesis of 2-Alkynyl Derivatives of 19^,28-Epoxy-18a-olean-1-en-3-one]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.11, pp. 1705-1709. doi: 10.1134/S1070428017110173.
9. Zhou Y., Zhang Y., Wang J. [Recent advances in transition-metal-catalyzed synthesis of conjugated enynes]. Org. Biomol. Chem., 2016, vol.14, pp.6638-6650. doi: 10.1039/c6ob00944a.
10. [Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More]. Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M. N.-Y., Wiley-VCH, 2014, 1576 p.
11. 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, pp.13131314. doi: 10.1134/S1070363212070249
12. 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, pp. 174176. doi: 10.1134/S1070428010020041
13. [Homogeneous catalysis for unreactive bond activation]. Ed. by Shi Z.-J. Hoboken, John Wiley & Sons, 2014, 648 p.
14. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Fe-catalyzed synthesis of flunarizine and its (Z)-isomer]. Russian Journal of General Chemistry, 2016, vol.86, no.8, pp.1969-1972. doi: 10.1137/S107036321608034X,
15. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Filippova E.A., Zorin V.V. Alkilirovaniye atsetouksusnogo efira individual'nymi izomerami 1,3-dikhlorpro-pena v usloviyakh mezhfaznogo kataliza [Alkyla-tion of ethyl 3-oxobutanoate by individual isomers of 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis
18. 0axMaeB P.H., CyHaraTyëëHHa A.0., AKHMOBa ^.A., 3opHH B.B. Fe-KaTaëH3HpyeMHH CHHTeç MeTHë-(2£,4Z)-Aeêa-2,4-AHeHoaTa — KOMnoHeHTa noëOBHx ôepoMOHOB rpaâepa oÔHKHOBeHHoro h ÔacoëeBOH çepHOBKH // ^OX.- 2017.— T.87, №7.- C.1211-1213.
19. Alami M., Crousse B., Ferri F. Weakly ligated palladium complexes PdCl2(RCN)2 in piperidine: versatile catalysts for Sonogashira reaction of vinyl chlorides at room temperature // J. Organomet. Chem.- 2001.- V.624.- Pp.114-123.
20. CyHaraTyëëHHa A.0., 0axMaeB P.H., 3opHH B.B. Pd-Cu-KaTaëH3HpyeMHH CHHTeç N-(2E,4)- h N-(2Z,4)-eHHHOBHX HHKëH^eCKHX aMHHOB // ®OX.- 2013.- T.49, №5.- C.747-750.
conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2013, vol.20, no.1, pp.45-47.
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed synthesis of (13Z)-eicos-13-en-10-one, the main sex pheromone component of Carposina niponensis]. Chem. Nat. Compd., 2017, vol.53, no.1, pp.128-131. doi: 10.1007/ s10600-017-1925-3.
17. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Alternative Synthesis of Alverine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.6, pp.832-835. doi: 10.1134/S1070428017060045.
18. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova D.A., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed Synthesis of Methyl-(2E,4Z)-deca-2,4-dienoate, a Component of Sex Pheromones of Pityogenes chalcographus and Acanthoscelides obtectus]. Russian Journal of General Chemistry, 2017, vol.87, no.7, pp. 1638-1640. doi: 10.1134/S1070363217070325.
19. Alami M., Crousse B., Ferri F. [Weakly ligated palladium complexes PdCl2(RCN)2 in piperidine: versatile catalysts for Sonogashira reaction of vinyl chlo-rides at room temperature]. J. Organomet. Chem., 2001, vol.624, pp.114-123. doi: 10.1016/S0022-328X(00)00909-8.
20. 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, pp.730-733. doi: 10.1134/S1070428013050163.
