CC BY
11
Раздел 02.00.03
УДК 547.38
Органическая химия
DOI: 10.17122/bcj-2022-1-21-24
М. Г. Игнатишина (асп.), В. О. Климова (студ.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
Pd-КАТАЛИЗИРУЕМОЕ АЛКЕНИЛИРОВАНИЕ И АЛКИНИЛИРОВАНИЕ (^-2-ИОД-3-ФЕНИЛПРОП-2-ЕНАЛЯ
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450064, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: biochem@rusoil.net
M. G. Ignatishina, V. O. Klimova, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
Pd-CATALYZED ALKENYLATION AND ALKYNYLATION (Z)-2-IODO-3-PHENYLPROP-2-ENAL
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450064 Ufa, Russia; e-mail: biochem@rusoil.net
На основе Р^катализируемого сочетания ^)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналя с 3,3-диметилбут-1-ином и стиролом осуществлен стереоселективный синтез (2£)-5,5-диметил(фенилметилиден)гекс-3-иналя и (2£,3£)-4-фенил-2-(фенилметилиден)-бут-3-еналя соответственно. Р^катализируемое алкенилирование (реакция Хека) ^)-2-иод-3-фе-нилпроп-2-еналя со стиролом в присутствии каталитической системы Р^ОАс)2/Р(о-То1)3 и триэ-тиламина в ДМ А при 100 оС за 6 ч приводит к целевому (2£,3£)-4-фенил-2-(фенилметилиден)-бут-3-еналю с хорошим выходом (75%). Р^ката-лизируемое алкинилирование (реакция Сонога-шира) ^)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналя 3,3-диме-тилбут-1-ином в присутствии каталитической системы Р^РРЬ3)2С12/Си1 и диизопропиламина в качестве основания в ацетонитриле при комнатной температуре дает (2£)-5,5-диметил(фенилме-тилиден)гекс-3-иналь с выходом 85%.
Ключевые слова: алкенилирование; алкинилирование; Р^катализ; реакция Соногашира; реакция Хека; сочетание.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90106.
Based on the Pd-catalyzed coupling of (Z)-2-iodo-3-phenylprop-2-enal with 3,3-dimethylbut-1-yne and styrene, stereoselective synthesis of (2E)-5,5-dimethyl-2-(phenylmethylidene)hex-3-ynal and (2£,3£)-4-phenyl-2-(phenylmethylidene)but-3-enal, respectively, was carried out. Pd-catalyzed alkenylation (Heck reaction) of (Z)-2-iodo-3-phenylprop-2-enal with styrene in the presence of the Pd(OAc)2/P(o-Tol)3 catalytic system and triethylamine in DMA at 100 oC for 6 h leads to the target (2£,3£)-4-phenyl-2-(phenylmethyl-idene)but-3-enal in good yield (75%). Pd-cata-lyzed alkynylation (Sonogashira reaction) of (Z)-2-iodo-3-phenylprop-2-enal with 3,3-dimethyl-but-1-yne in the presence of Pd(PPh3)2Cl2/CuI catalytic system and diisopropylamine as a base in acetonitrile at room temperature gives (2E)-5,5-dimethyl-2-(phenylmethylidene)hex-3-ynal in 85% yield.
Key words: alkenylation; alkynylation; Heck reaction; Pd catalysis; coupling; Sonogashira reaction.
The study was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research within the framework of the scientific project No. 20-33-90106.
Сопряженные диены и енины широко распространены в природе, проявляют разнообразную биологическую активность и используются для получения лекарственных субстанций, агрохимикатов и других практически значимых соединений 1-4. В настоящее время
Дата поступления 01.10.21
наиболее эффективными и стереоселективны-ми методами получения подобных ненасыщенных соединений являются металлокатализиру-емые сочетания винилгалогенидов с алкенами (реакция Хека) 5-7, алкинами (реакция Соногашира) 8-11 и металлорганическими соединениями 12-16.
Нами исследована возможность стерео-направленного синтеза (2Е)-5,5-диметил(фе-нилметилиден)гекс-3-иналя (1) и (2Е,3Е)-4-фенил-2-(фенилметилиден)бут-3-еналя (2) на основе Рё-катализируемого сочетания ^)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналя (3) с 3,3-диметил-бут-1-ином и стиролом соответственно. Наличие альдегидной группы в енине 1 и диене 2 позволяет их дальнейшую функционализацию и делает их перспективными предшественниками хромофоров, дендраленов и 2-алкинил-1,3-бутадиенов 17-19. Исходный ^)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналь (3) получали иодированием доступного коричного альдегида молекулярным иодом в присутствии 4-диметил-аминопиридина (ЭМАР) в качестве нуклео-фильного катализатора.
Рё-катализируемое алкенилирование (реакция Хека) винилиодида 3 со стиролом в присутствии каталитической системы Рё(ОАс)2/ Р(о-То1)3 и триэтиламина в ДМА при 100 0С за 6 ч приводит к целевому (2Е,3Е)-4-фенил-2-(фенилметилиден)бут-3-еналю (2) с хорошим выходом (75%). Рё-катализируемое алкинили-рование (реакция Соногашира) соединения 3 с 3,3-диметилбут-1-ином в присутствии каталитической системы Рё(РРЬ3)2С12/Си1 и диизоп-ропиламина в качестве основания в ацетонит-риле при комнатной температуре дает (2Е)-5, 5-диметил(фенилметилиден )гекс-3-иналь (1) с выходом 85%. Обе реакции протекают с высокой стереоселективностью, изомерная чистота диена 2 и енина 1 превышает 98% (схема).
Структура и стереохимическая чистота полученных соединений была подтверждена высокоэффективным ГЖХ-анализом, ЯМР-спектроскопией и хромато-масс-спектрометри-ей. Данные двумерных ЯМР-экспериментов КОЕБУ и большая константа ССВ (16.5 Гц) винильных протонов соединения 2 однозначно подтверждают (Е,Е)-конфигурацию диена 2 и (Е)-конфигурацию енина 1.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н и С записаны в СЭС13 на приборе АУ-500 [500.13 ОН) МГц и 125.76
O
Pd(PPh3)2a2, Си1, г-Рг2МН, MeCN
МГц (13С)]. Химические сдвиги в спектрах ЯМР измеряли относительно ТМС. Хромато-масс-спектральный анализ проводили на приборе ОСМБ-ОР2010Б БЫшаёги (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—500 Да). Использовали капиллярную колонку ИР-1М5 (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 300 оС, температура ионизационной камеры 200 оС. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 300 оС со скоростью 10 оС/мин, затем при 300 оС в течение 5 мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин).
(2Z)-2-Иoд-3-фенилпрoп-2-еналь (3). Смесь 1.32 г (0.01 моль) коричного альдегида, 3.81 г (0.015 моль) иода, 1.66 г (0.012 ммоль) К2СО3 и 0.244 г (2 ммоль) ЭМАР в 40 мл смеси водного тетрагидрофурана (1:1) перемешивали при комнатной температуре 24 ч. Затем реакционную смесь последовательно обрабатывали насыщенным раствором тиосульфата натрия и дихлорметаном (3 х 20 мл), объединенные органические фазы сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт реакции очищали методом колоночной хроматографии (БЮ2, гексан—этилацетат, 9:1). Выход (3) 1.98 г (77%). Спектр ЯМР !Н, 5, м. д.: 7.47-7.53 м (3Н, СНаром ), 7.98-8.02 м (2Н, СНаром ), 8.09 с (1Н, С3Н), 8.78 с (1Н, С!Н). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 105.8 (С2), 128.6 (2СНаром), 130.4
(2СНаром.), 131.6 (СНаром.), 134.0 (Cаром.),
155.8 (С3), 189.0 (С1).
(2£,3£)-4-фенил-2-(фенилметилиден)-бут-3-еналь (2). Раствор 0.129 г (0.5 ммоль) винилиодида 3, 2.2 мг (0.01 ммоль) Рё(ОАс)2, 6 мг (0.02 моль) Р(о-То1)3, 0.057 г (0.55 ммоль) стирола и 0.152 г (1.5 ммоль) триэтиламина в 1 мл ДМА перемешивали в атмосфере аргона 6 ч при 100 0С до полной конверсии винилиодида 3 (контроль методом ГЖХ). Реакционную смесь обрабатывали водой и экстрагировали этилацетатом (4 х 2 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором КаС1, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (БЮ2,
О
О4
О
Pd(OAc)2, Р(о-ТоГ)3, БМА
Схема
гексан—этилацетат, 9:1). Выход (2) 0.088 г (75%). Спектр ЯМР 1H, 5, м. д.: 6.99 д (1Н, СН=, J 16.5 Гц), 7.25-7.56 м (11Н, СНаром , СН=), 7.67 д (1Н, СН=, J 16.5 Гц), 9.75 c (1Н, С1Н). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 119.26 (СН = ), 126.82 (2СНаром), 128.24 (СНаром), 128.70 (2СНаром), 128.79 (2СНаром ), 129.85 (СНаром.), 130.32 (2СН
аром X 135.°9 (Саром или
С2), 135.94 (СН=), 136.26 (Саром или С2), 137.36 (Саром или С2), 149.81 (СН=), 194.08 (С1).
(2£)-5,5-диметил(фенилметилиден)гекс-3-иналь (1). К суспензии 0.129 г (0.5 ммоль) винилиодида 3, 5.7 мг (0.03 ммоль) Си1, 11 мг (0.015 ммоль) Pd(PPh3)202 в 1 мл ацетонитри-ла прибавили 0.049 г (0.6 ммоль) 3,3-диметил-бут-1-ина и 0.152 г (1.5 ммоль) диизопропил-
Литература
1. Согш J., Echeverria P.-G., Phansavath P., Ratovelomanana-Vidal V., Guerinot A., ^ssy J. Неск ^upling Using a Vinyliodo-MIDA Boronate: An Efficient and Modular Access to Polyene Frameworks. // Org. Lett.— 2015.— V.17, №4.- Pp.948-951.
2. Шахмаев Р.Н., Ишбаева А.У., Зорин В.В. Pd-катализируемый синтез 1-[(2£,4£)-додека-2,4-диеноил]пиперидина // Изв. высших учебных заведений. Хим. и хим. технол.- 2011.- Т.54, №10.- С.97-99.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
амина. Реакционную смесь перемешивали 4 ч при комнатной температуре в атмосфере аргона, обрабатывали водой и экстрагировали эти-лацетатом (4 х 2 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором КН4С1, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан-этилацетат, 95:5). Выход (1) 0.090 г (85%), маслообразное вещество. Спектр ЯМР !Н, 5, м. д.: 1.38 с (9Н, 3СН3), 7.41 с (1Н, OTPh), 7.42-7.45 м (3Н, СНаром ), 8.07-8.12 м (2Н, СНаром ), 9.53 с (1Н, С!Н). Спектр ЯМР 13С, 5С, м.д.: 28.68 (С5), 30.64 (3СН3), 73.30 (С3), 110.79 (С4), 123.34 (С2), 128.54 (2СНаром ), 130.42 (2СНаром), 131.23 (СНаром), 134.34 (Саром.), 150.35 (OTPh), 191.48 (С1).
References
1. ^rni J., Echeverria P.-G., Phansavath P., Ratovelomanana-Vidal V., Guerinot A., ^ssy J. ^eck ^upling Using a Vinyliodo-MIDA Boronate: An Efficient and Modular Access to Polyene Frameworks]. Org. Lett., 2015, vol.17, no.4, pp.948-951. doi: 10.1021/acs.orglett. 5b00042.
2. Shakhmaev R.N., Ishbaeva A.U., Zorin V.V. Pd-kataliziruemyi sintez 1-[(2£,4£)-dodeka-2,4-dienoil]piperidina [Pd-Cata1yzed Synthesis of 1-[(2£,4£)-dodeca-2,4-dienoyl]piperidine]. Izves-
Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation—Carbonyl Olefination Synergy // 3. Acc. Chem. Res.- 2008.- V.41.- Pp.1474-1485. HaHÖaeBa A.y., 0axMaeB P.H., CnnpHXHH .T.B., 3opHH B.B. CHHTea MeTMOBoro s^npa 2(£),4(£)-flOfleKaflHeHOBOH khc^oth Ha ocHOBe peaKöHH XeKa // Bam. xhm. 2009.- T.16, №1.- C.30-31.
Beletskaya I.P., Cheprakov A.V. The Heck 4. Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis // Chem. Rev.- 2000.- V.100.-Pp.3009-3066.
0axMaeB P.H., HmöaeBa A.y., CyHaraTyMHHa A.0., 3opHH B.B. CTepeoHanpaB^eHHHH cHHTea capMeHTHHa // ^OX.- 2011.- T.81, №9.-C.1578-1580. 5.
0axMaeB P.H., ^aHHmeBa A.P., HmöaeBa A.y., BepmHHHH C.C., 3opHH B.B. HHTeHCH^HKaöna peaKöHH apn^HpoBaHHa aKTHBHpoBaHHHX o^e^H-hob 4-6poMaöeTo^eHOHOM c Hcno^baoBaHHeM mhk- 6. poBo^HOBoro H3^y^eHHa // ^OpX.- 2010.-T.46, №3.- C.459-460.
Chinchilla R., Najera C. The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry // Chem. Rev.- 2007.- 7. V.107.- Pp.874-922.
0axMaeB P.H., CyHaraTyMHHa A.0., Bacame-Ba A.H., 3opHH B.B. OflHopeaKTopHHH cHHTe3 N-2,4-eHHHOBHx hhe^htcckhx aMHHOB // ®OX.- 2019.- T.89, №3.- C.472-474.
tiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya [News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology], 2011, vol.54, no.10, pp.97-99. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. [Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation—Carbonyl Olefination Synergy]. Acc. Chem. Res., 2008, vol.41, pp.1474-1485. doi: 10.1021/ ar800038e.
Izibaeva A.Y., Shakhmaev R.N., Spirikhin L.V., Zorin V.V. Sintez metilovogo efira 2(£),4(£)-dodekadienovoi kisloty na osnove reaktsii Kheka [Synthesis of methyl ester 2(£),4(£)-dodecadienoic acid based on Heck reaction]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2009, vol.16, no.1, pp.30-31. Beletskaya I.P., Cheprakov A.V. [The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis]. Chem. Rev., 2000, vol.100, pp.30093066. doi: 10.1021/ cr9903048.
Shakhmaev R.N., Ishbaeva A.U., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Stereoselective synthesis of sarmentine]. Russian Journal of General Chemistry, 2011, vol. 81, no.9, pp.1915-1917. doi:10.1134/S1070363211090337.
Shakhmaev R.N., Chanysheva A.R., Ishbaeva A.U., Vershinin S.S., Zorin V.V. [Microwave enhancement of arylation of activated olefins with 4-bromoacetophenone]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2010, vol.46, no.3, pp.455456. doi: 10.1134/S1070428010030280.
10. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Абдулли-на Э.А., Зорин В.В. Pd-Cu-катализируемый синтез алк-5-ен-7-ин-2-онов // ЖОХ.— 2018.— Т.88, №10.- С.1711-1713.
11. Игнатишина М. Г., Хлебникова П. С., Закариева Г.Р., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Стереонаправ-ленный синтез этил (2£,42)-6-фенил-4-(фенил-метилиден)гекс-2-ен-5-иноата // Баш. хим. ж.- 2021.- Т.28, №1.- С.5-7.
12. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More / Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M.- N.-Y.: Wiley-VCH, 2014.- 1576 p.
13. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Акимова Д. А., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез метил-(2E,4Z)-дека-2,4-диеноата - компонента половых феромонов гравера обыкновенного и фасолевой зерновки // ЖОХ.- 2017.- Т.87, №7.- С.1211-1213.
14. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.В. Fe-катализируемое кросс-сочетание 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с втор-бутилмаг-нийбромидом // ЖОХ.- 2014.- Т.84, №8.-
C.1394-1396.
15. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi. N.- Y.: Wiley interscince, 2002.- 3424 p.
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova
D.A., Zorin V.V. Stereoselective Synthesis of Pear Ester // Chem. Nat. Compd.- 2017.-V.53, №6.- Pp.1017-1019.
17. Bradford T.A., Payne A.D., Willis A.C., Paddon-Row M.N., Sherburn M.S. Practical Synthesis and Reactivity of [3]Dendralene. // J. Org. Chem.- 2010.- V.75, №2.- Pp.491-494.
18. Shakhmaev R.N., Ignatishina M.G., Zorin V.V. Stereodivergent synthesis of 2-alkynyl buta-1,3-dienes using Sonogashira coupling with controllable retention or inversion of olefin geometry // Tetrahedron Lett.- 2020.- V.61, №10.- P.151565.
19. Sherburn M.S. Preparation and Synthetic Value of я—Bond-Rich Branched Hydrocarbons // Acc. Chem. Res.- 2015.- V.48, №7.- Pp.1961-1970.
8. 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.
9. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Vasilyeva A.N., Zorin V.V. [One-pot synthesis of N-2,4-enyne cyclic amines]. Russian Journal of General Chemistry, 2019, vol.89, pp.540-542. doi: 10.1134/S1070363219030289.
10. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Abdullina E.A., Zorin V.V. [Pd-Cu-catalyzed synthesis of alk-5-en-7-yn-2-ones]. Russian Journal of General Chemistry, 2018, vol.88, pp.2197-2199. doi: 10.1134/S1070363218100274.
11. Ignatishina M.G., Khlebnikova P.S., Zakarieva G.R., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Stereona-pravlenyy sintez etil (2E,4Z)-6-fenil-4-(fenilme-tiliden)gecs-2-en-5-inoata [Stereodirected synthesis of ethyl (2E,4Z)-6-phenyl-4-(phenylme-thylidene)hex-2-en-5-ynoate]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2021, vol.28, no.1, pp.5-7. doi: 10.17122/bcj-2021-1-5-7.
12. [Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More]. Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M. New-York, Wiley-VCH Publ., 2014, 1576 p.
13. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., 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.
14. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. Fe-catalyzed cross-coupling of 3-chloroprop-2-en-1-ylamines with sec-butylmagnesium bromide]. Russian Journal of General Chemistry, 2014, vol.84, no.8, pp.1638-1640. doi: 10.1134/S 1070363214080349.
15. [Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis]. Ed. E. Negishi. New-York, Wiley Interscience Publ., 2002, 3424 p.
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova D.A., Zorin V.V. [Stereoselective Synthesis of Pear Ester]. Chem. Nat. Compd., 2017, vol.53, no.6, pp. 1017-1019. doi: 10.1007/s10600-017-2191-0.
17. Bradford T.A., Payne A.D., Willis A.C., Paddon-Row M.N., Sherburn M.S. [Practical Synthesis and Reactivity of [3]Dendralene]. J. Org. Chem., 2010, vol.75, no.2, pp.491-494. doi: 10.1021/jo9024557.
18. Shakhmaev R.N., Ignatishina M.G., Zorin V.V. [Stereodivergent synthesis of 2-alkynyl buta-1,3-dienes using Sonogashira coupling with controllable retention or inversion of olefin geometry]. Tetrahedron Lett., 2020, vol.61, no.10, 151565. doi: 10.1016/j.tetlet.2019. 151565.
19. Sherburn M.S. [Preparation and Synthetic Value of я—Bond-Rich Branched Hydrocarbons]. Acc. Chem. Res., 2015, vol.48, no.7, pp.1961-1970. doi: 10.1021/acs. accounts .5b00242.
