CC BY
7
Раздел 02.00.03
Органическая химия
УДК 544.47 +547.38 DOI: 10.17122/bcj-2020-4-4-7
М. Г. Игнатишина (асп.), Е. В. Климина (студ.), П. С. Хлебникова (студ.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (д.х.н., проф., зав. каф.)
Pd-КАТАЛИЗИРУЕМЫЙ СИНТЕЗ (£)-2-((£)-БЕНЗИЛИДЕН)-4-ФЕНИЛБУТ-3-ЕНАЛЯ
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: biochem@rusoil.net
M. G. Ignatishina, R. N. Shakhmaev, E. V. Klimina, P. S. Khlebnikova, V. V. Zorin
Pd-CATALYZED SYNTHESIS OF (^)-2-((^)-BENZYLIDENE)-4-PHENYLBUT-3-ENAL
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2431935, e-mail: biochem@rusoil.net
На основе Р^катализируемого алкенилирования (22)-2-бром-3-фенилпроп-2-еналя осуществлен стереоселективный синтез (£)-2-((£)-бензили-ден)-4-фенилбут-3-еналя — перспективного предшественника дендраленов и хромофоров. Исходный (2Z)-2-бром-3-фенилпроп-2-еналь получен бромированием доступного коричного альдегида молекулярным бромом с последующим дегидробромированием под действием триэти-ламина. Реакция Хека полученного броменаля со стиролом в присутствии каталитической системы Р^ОАс)2/ХРЬо8 и триэтиламина в качестве основания в ДМА с высоким выходом (72%) дает целевой (£)-2-((£)-бензилиден)-4-фенилбут-3-еналь.
Ключевые слова: алкенилирование; (£)-2-((£)-бензилиден)-4-фенилбут-3-еналь; дендра-лены; реакция Хека.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90106.
Сопряженные диеновые и полиеновые соединения, широко распространенные в природе, проявляют разнообразную биологическую активность и используются для получения лекарственных субстанций, агрохимикатов и других практически значимых соединений 1-5. Основной задачей в синтезе этих часто легко изомеризующихся структур является стереосе-лективное создание углеродного скелета необ-
Дата поступления 12.10.20
The stereoselective synthesis of (E)-2-((E)-benzylidene)-4-phenylbut-3-enal, a promising precursor of dendralenes and chromophores, was carried out on the basis of Pd-catalyzed alkenylation of (2Z)-2-bromo-3-phenylprop-2-enal. The starting (2Z)-2-bromo-3-phenylprop-2-enal was prepared by bromination available cinnamaldehyde with molecular bromine, followed by dehydrobromination with triethyl-amine. The Heck reaction of the obtained bromo-enal with styrene in the presence of the Pd(OAc)2/XPhos catalytic system and triethyl-amine as a base in DMA in high yield (72%) gives the target of (E)-2-((E)-benzylidene)-4-phenyl-but-3-enal.
Key words: alkenylation; (E)-2-((E)-ben-zylidene)-4-phenylbut-3-enal; dendralenes; Heck 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.
xo^hmoh KOH^nrypauHH. B HacToarn;ee BpeMa k HaH6o.ee a^^eKTHBHMM MeTO^aM no.yneHHa no^odHMX HeHacbirnpHHbix coe^HHeHHH OTHocaTca MeTa.MOKaTa.TH3HpyeMbie Kpocc-coneTaHHa bhhh.-ra^oreHH^OB c MeTa..oopraHH^ecKHMH coe^HHeHH-aMH 6-10 h a.KeHaMH (peaKUHa XeKa) 11-13.
HaMH Hcc.e^OBaHa bo3mo^hoctb cTepeo-HanpaB.eHHoro cHHTe3a Ha ocHOBe peaKUHH XeKa (E)-2-((E)-6eH3H.H^ei)-4-^eHH.6yT-3-eHa.a (1) — nepcneKTHBHoro npe^mecTBeHHHKa ^eH^pa.eHOB h xpoMo^opoB 14'15. npHcyTcTBHe
в молекуле весьма реакционно-способной альдегидной группы и сложность сохранения требуемой конфигурации в ходе реакции являются основными препятствиями в синтезе подобных диеналей.
Бромирование/дегидробромирование доступного коричного альдегида 2 под действием молекулярного брома и триэтиламина дает смесь (Е)- и ^)-изомеров 2-бром-3-фенилп-роп-2-еналя (по данным ЯМР и ХМС) (схема). Быстрая изомеризация при комнатной температуре приводит к исключительному образованию более термодинамически устойчивого ^)-изомера 3 16. Реакция Хека последнего со стиролом в присутствии каталитической системы Рё(ОАс)2/ХРЬо8 и триэтиламина в ДМА при 90 оС за 5 ч с высоким выходом (72%) дает целевой (Е)-2-((Е)-бензилиден)-4-фенилбут-3-еналь (1). Рё-катализируемое ал-кенилирование протекает с высокой стереосе-лективностью, изомерная чистота диена 1 превышает 98%. Использование объемного элект-ронодонорного лиганда (ХРЬо8) и триэтиламина является решающим для успеха реакции, тогда, как введение в реакцию РРЬ3, би-дентантных лигандов и КаОАс, К2СО3, пиперидина в качестве оснований снижают эффективность процесса.
Структура и стереохимическая чистота полученных соединений была подтверждена высокоэффективным ГЖХ-анализом, ЯМР-спектроскопией и хромато-масс-спектрометри-ей. Данные двумерного ЯМР-эксперимента КОЕБУ и большая константа ССВ (16.5 Гц) ви-нильных протонов однозначно подтверждают (Е,Е)-конфигурацию разветвленного диена 1.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н и С записаны в СЭС13 на приборе АУ-500 [500.13 (1Н) МГц и 125.76 МГц (13С)]. Химические сдвиги в спектрах ЯМР измеряли относительно ТМС. Хромато-масс-спектральный анализ проводили на приборе ОСМ5-ОР20105 БЫшаёги (электронная
ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—500 Да). Использовали капиллярную колонку HP-1MS (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-бpoм-3-фeнилпpoп-2-eнaль (3). К раствору 1.0 г (7.56 ммоль) коричного альдегида 2 в 10 мл дихлорметана при 0 °С медленно по каплям добавляли 1.55 г (9.7 ммоль) Br2 и перемешивали в течение 15 мин. К реакционной смеси добавляли 1.31 г (12.9 ммоль) триэ-тиламина и перемешивали еще 30 мин при комнатной температуре. Реакционную смесь промывали раствором Na2S2O3, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали перекристаллизацией в гексане. Выход 1.30 г (81%), светло-желтые кристаллы. Спектр ЯМР *Н, 5, м. д.: 7.46-7.52 м (3Н, СНаром ), 7.90 с (1Н, С3Н), 7.99-8.02 м (2Н, СНаром ), 9.34 с (1Н, С*Н). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 124.23 (С2), 128.76 (2СНаром), 130.94
(2СНаром.), 131.59 (СНаром.), 132.89 (Саром.),
149.20 (С3), 187.06 (С1). Масс-спектр, m/z (IomH, %): 212(26) и 210(26) [М]+, 211(43), 209(45), 131(28), 103(100), 102(72), 78(41), 77(75), 76(29), 51(49), 50(28).
(_Е)-2-((.Е)-бензилиден)-4-фенилбут-3-еналь (1). Раствор 0.106 г (0.5 ммоль) винил-бромида 3, 2.2 мг (0.01 ммоль) Pd(OAc)2, 4.8 мг (0.01 мооль) XPhos, 0.057 г (0.55 ммоль) стирола и 0.152 г (1.5 ммоль) триэтиламина в 1 мл ДМА перемешивали в атмосфере аргона 5 ч при 90 0С до полной конверсии винилбро-мида 3 (контроль методом ГЖХ). Реакционную смесь обрабатывали водой (3 мл) и экстрагировали этилацетатом (4 х 2 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором Nad, сушили MgSO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан—этилацетат, 9:1). Выход 0.084 г (72%).
O
1. Br2, CH2Cl2
2. Et3N
O
О"
Pd(OAc) XPhos, Et3N
O
Схема
Спектр ЯМР 1H, 5, м. д.: 6.99 д (1Н, СН=, J 16.5 Гц), 7.25-7.56 м (11Н, СНаром , CH=), 7.67 д (1Н, СН=, J 16.5 Гц), 9.75 c (1Н, С!Н). Спектр ЯМР 13С, 8С, 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 13509 (Саром или
С2), 135.94 (СН=), 136.26 (Саром или С2), 137.36 (Саром или С2), 149.81 (СН=), 194.08 (С1). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 234(7) [М]+, 128(51), 115(34), 91(100), 89(31), 78(54), 77(72), 63(32), 51(67), 39(39).
Литература
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang С., Hattori Н. Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation-Carbonyl Olefination Synergy // Acc. Chem. Res.- 2008.- V.41.- Pp.1474-1485.
2. Шахмаев Р.Н., Ишбаева А.У., Сунагатуллина
A.Ш., Зорин В.В. Стереонаправленный синтез сарментина // ЖОХ.- 2011.- Т.81, №9.-С.1578-1580.
3. Corni J., Echeverria P.-G., Phansavath P., Ratovelomanana-Vidal V., Guеrinot A., Cossy Janine Heck Coupling Using a Vinyliodo-MIDA Boronate: An Efficient and Modular Access to Polyene Frameworks // Org. Lett.- 2015.-V.17, №4.- Pp.948-951.
4. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Акимова Д. А., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез метил-(2£,42)-дека-2,4-диеноата - компонента половых феромонов гравера обыкновенного и фасолевой зерновки. // ЖОХ.- 2017.- Т.87, №7.- С.1211-1213.
5. Изибаева А.У., Шахмаев Р.Н., Спирихин Л.В., Зорин В. В. Синтез метилового эфира 2(£),4(£)-додекадиеновой кислоты на основе реакции Хека // Баш. хим. ж.- 2009.- Т.16, №1.- С.30-31.
6. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More / Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M.- N.-Y.: Wiley-VCH, 2014.- 1576 p.
7. 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.
8. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.В. Fe-катализируемое кросс-сочетание 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с вшор-бутилмагний-бромидом // ЖОХ.- 2014.- Т.84, №8.-
C.1394-1396.
9. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi.- N.- Y.: Wiley interscince, 2002.- 3424 p.
10. 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.
11. Beletskaya I.P., Cheprakov A.V. The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis // Chem. Rev.- 2000.- V.100.-Pp.3009-3066.
References
1. 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.
2. 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.
3. Corni J., Echeverria P.-G., Phansavath P., Ratovelomanana-Vidal V., Guerinot A., Cossy Janine. [Heck Coupling 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.
4 . 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.
5. Izibaeva A.Y., Shakhmaev R.N., Spirikhin L.V., Zorin V.V. Sintez metilovogo efira 2(E),4(E)-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.
6. [Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More]. Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M. N.-Y.: Wiley-VCH, 2014, 1576 p.
7. 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.
8. 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.
9. [Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis]. Ed. E. Negishi. N.- Y., Wiley interscience Publ., 2002, 3424 p.
10. 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.
12. Шахмаев Р.Н., Чанышева А.Р., Ишбаева А.У., Вершинин С. С., Зорин В. В. Интенсификация реакций арилирования активированных олефи-нов 4-бромацетофеноном с использованием микроволнового излучения // ЖОрХ.— 2010.— T.46, №3.- C.459-460.
13. 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.
14. 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.
15. Sherburn M.S. Preparation and Synthetic Value of я—Bond-Rich Branched Hydrocarbons // Acc. Chem. Res.- 2015.- V.48, №7.- Pp.1961-1970.
16. 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.
11. 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.
12. 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.
13. Shakhmaev R.N., Ishbaeva A.U., Zorin V.V. Pd-kataliziruemyi sintez 1-[(2E,4E)-dodeka-2,4-dienoil]piperidina [Pd-Catalyzed Synthesis of 1-[(2E ,4E )-dodeca-2,4-dienoyl]piperidine]. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya, 2011, vol.54, no.10, pp.97-99.
14. 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.
15. Sherburn M.S. [Preparation and Synthetic Value of W-Bond-Rich Branched Hydrocarbons]. Acc. Chem. Res., 2015, vol.48, no.7, pp.1961-1970. doi: 10.1021/acs. accounts .5b00242.
16. 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.
