(r)-4-ментен-3-он в синтезе оптически чистого (s)-(+)-гидропрена Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 542.943.5 + 547.596.4

(й)-4-МЕНТЕН-3-ОН В СИНТЕЗЕ ОПТИЧЕСКИ ЧИСТОГО (£)-(+)-ГИДРОПРЕНА

© Г. Ю. Ишмуратов12*, Э. Р. Латыпова2, А. В. Баннова1,2, Р. Р. Муслухов1,

М. А. Шутова2, Е. М. Вырыпаев2, Р. Ф. Талипов2

1 Институт органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.

Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Тел/факс: +7 (34 7) 273 6 7 78.

Е-таП: insect@anrb.ru

На примере синтеза (5)-(+)-гидропрена (аналога ювенильного гормона насекомых с неполным циклом превращения) продемонстрированы новые возможности синтетического использования (К)-4-ментен-3-она.

Ключевые слова: (Я)-4-ментен-3-он, (55)-метил-2-изопропил-3-изобутил-2-циклогексен-1-он, метиловый эфир (35),7-диметил-5-оксооктановой кислоты, (35),7-диметилоктановая кислота, (35), 7-диметилоктаналь, гидропрен.

Ранее на примерах получения (145)-

метилоктадец-1-ена - полового феромона персиковой минирующей моли (ЬувпеЫа с1егквПа) [1], и (Л)-3-метил-у-бутиролактона - синтона для оптически активных витаминов Е и К, а также терпена долихола и его аналогов [2], нами были продемонстрированы возможности синтетического использования доступного из ^-ментола (Л)-4-ментен-3-она (1), связанные со способностью сопряженных енонов к избирательному 1,2-присоединению металлоорганических реагентов с последующей перегруппировкой образующихся третичных аллиловых спиртов под действием Сг(У1) [3, 4].

В настоящей работе на примере синтеза оптически чистого эфира (5)-3,7,11-триметилдодека-2Е,4Е-диеновой кислоты ((5)-(+)-гидропрена, 6) развит данный синтетический подход.

Региоселективное 1,2-присоединение ВиМ^Вг к енону 1 и дальнейшая обработка промежуточного енола хлорхроматом пиридиния дали (58)-метил-2-изопропил-3-изобутил-2-циклогексен-1-он (2). Последующие озонолиз енона 2, протекающий с отщеплением ССНМе2-фрагмента [5], и метанолиз привели к кетоэфиру 3. Необходимо отметить: если обычно для озонолитических превращений сопряженных енонов используют многократный избыток озона, то для полной конверсии циклоенона 2 было достаточно эквимолярного его количества. Дезок-сигенирование кетоэфира 3 по Хуангу-Минлону, сопровождающееся омылением сложноэфирной группы, дало (35),7-диметилоктановую кислоту 4, которая стандартным образом через альдегид 5 по методу [6] переведена в целевой гормон 6 с общим выходом 30 % в расчете на енон 1.

Таким образом, нами продемонстрированы новые возможности синтетического использования доступного (Л)-4-ментен-3-она, которые включают не затрагивающие асимметрического центра хемо-селективные трансформации.

Экспериментальная часть

ИК спектры регистрировали на приборе Ж Prestige-21 (8Ышаё2и) в тонком слое. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре ВЯИКЕЯ АМ-300 (рабочая частота 300.13 МГц для :Н и 75.47 для 13С) в СБС13. За внутренний стандарт принимали значение сигналов хлороформа: в ЯМР :Н - примесь протонов в дейтерированном растворителе (5 7.27 м.д.),

в ЯМР С - средний сигнал CDCl3 (5 77.00 м.д.).

Хроматографический анализ проводили на приборах Chrom-5 (длина колонки - 1.2 м; неподвижная фаза - силикон SE-30 (5%) + OV-225 (3%) на Chro-maton N-AW-DMCS (0.16-0.20 мм), рабочая температура 50-200 оС) и GC-9A «Shimadzu» (кварцевая капиллярная колонка; неподвижная фаза DB-1 (0.25 микрон); рабочая температура 80-280 оС); газ-носитель - гелий. Оптическое вращение измеряли на поляриметре «Perkin Elmer 241-MC». Колоночную хроматографию проводили на силикагеле L (60-200 мкм) марки «Lancaster» (England). Для ТСХ использовали пластинки Sorbfil (Краснодар). Масс-спектры исследуемых соединений получены на приборе Shimadzu JCMS 2010 EV в условиях ХИАД при энергии электронов 20 эВ с регистрацией положительных и отрицательных электронов. Скорость газа-небулайзера (азот) - 0.5 л/мин, жидкая подвижная фаза - метанол-вода (50 : 50) при скорости потока носителя 0.3 мл/мин.

(55)-Метил-2-изопропил-3-изобутил-2-циклогексен-1-он (2). К перемешиваемому раствору 4.00 г (26.3 ммоль) ментенона 1 в 30 мл абс. Et2O (-5...0 oC, Ar) добавляли по каплям раствор Bu'MgBr, полученного из 2.56 г (105.3 мг-ат.) Mg и 14.42 г (105.3 ммоль) Bu*Br в 80 мл абс. Et2O. Реакционную массу перемешивали в течение 8 ч при -5.0 oC, затем нагревали до комнатной температуры и оставляли на 16 ч. После охлаждения до 5 °С прибавляли 80 мл насыщенного раствора NH4Cl, перемешивали 1.5 ч и экстрагировали Et2O (3x100 мл). Объединенные экстракты промывали насыщенным раствором NaCl (до pH 7), сушили MgSO4 и упаривали. Полученный продукт (5.46 г; ИК спектр (KBr; v, см-1): 3439 (O-H), 1654 (C=C)) без дальнейшей очистки применяли на следующей стадии, добавляя его раствор в 30 мл абс. CH2Cl2 к интенсивно перемешиваемой суспензии 15.86 г (127.4 ммоль) РСС в 50 мл абс. CH2Cl2 (5-10 °С, Ar). Реакционную массу перемешивали 2 ч при комнатной температуре, добавляли 60 мл Et2O, перемешивали 15 мин, отфильтровывали через тонкий слой Al2O3, промывая Et2O, и фильтрат упаривали. Остаток 5.40 г хроматографировали на колонке с SiO2 (ПЭ). Получили 4.48 г соединения 2 (82%), химическая чистота которого, согласно ГЖХ, составляла 97 %, Rf 0.62 (ПЭ : МТБЭ = 3 : 1), [a]D21 +49.5° (с 2.1, CH2Cl2). ИК спектр (KBr; v, см-1): 1666 (С=С-С=О).

* автор, ответственный за переписку

І88К 1998-4812 Вестник Башкирского университета. 2010. Т. 15. №1

19

Н02С

О

бю2с

6

а. Ви'М^Вг, Е120; Ь. РСС, СН2С12; с. 03/02, Ме0Н-СН2С12, 0 0С; ё. Ы2Н4Н20; затем КОН, А; е. ЬіЛ1Н4; Г [6].

Масс-спектр, ш/і (/отн., %): 209 ([М+Н]+, 100), 129.05 (5.69), 195.10 (3.81), 183.05 (2.99), 210.10 (29.27), 207.05 (4.44), 227.10 (3.34), 185.10 (2.50), 225.10 (5.99), 211.15 (3.95), 241.10 (3.13).

Спектр ЯМР 'Н (300.13 МГц, СБС13, 5, м.д., 3/Гц): 0.94 (6Н, 3 = 6.5, д, 2СН3-'Ви), 0.99 (3Н, 3 = 6.1, д, СН3-С5), 1.18 (3Н, 3 = 6.9, д, СН3-Рг), 1.16 (3Н, 3 = 6.9, д, СН3-*Рг), 1.82-1.96 (1Н, м, СН-'Ви), 2.04 (2Н, 3 = 13.5, д, СН2-'Ви), 2.08-2.24 (2Н, м, На-6, Не-6), 2.12-2.25 (1Н, м, Н-5), 2.19 (1Н, 3 = 12.7, 3 = 3.4, дд, На-4), 2.40 (1Н, 3 = 12.7, 3 = 4.0, дд, Не-4), 2.77-2.83 (1Н, м, СН-Р-).

Спектр ЯМР 13С (75.47 МГц, СБС13): 21.10 (к, 2СН3-'Ви), 21.40 (к, СН3-С5), 22.50 (к, СН3-'Рг), 22.80 (к, СН3-'Рг), 27.47 (д, СН-^г), 28.10 (д, СН-*Ви), 29.57 (д, С-5), 40.34 (т, СН2-Ви), 43.49 (т, С-4), 47.71 (т, С-6), 140.03 (с, С-2), 155.95 (с, С-3), 199.22 (с, С-1).

Метиловый эфир (35),7-диметил-5-оксо-

октановой кислоты (3). Через раствор 4.30 г (20.7 ммоль) енона 2 в смеси 20 мл абс. МеОН и 20 мл абс. СН2С12 при 0 оС пропускали смесь О3/О2 (производительность озонатора 35 ммоль О3/ч) до исчезновения исходного соединения (контроль -ТСХ). Реакционную массу продували Аг, добавляли 0.20 г Ts0H и 40 мл абс. МеОН, перемешивали 48 ч при комнатной температуре, затем прибавляли 3.0 г №НС03 и упаривали в вакууме. К остатку добавляли 200 мл Б1:20, промывали насыщенным раствором №С1 (до pH = 7), сушили MgS04, затем упаривали. Остаток хроматографировали на колонке с Si02 (ПЭ). Выделили 3.40 г (82%) кетоэфира 3, химическая чистота которого, согласно ГЖХ, составляла 97 %, 0.51 (ПЭ : МТБЭ = 3 : 1), [а]с21

+2.2° (с 0.5, СН2С12). ИК спектр (КВг; V, см-1): 1735 (0С=0), 1712 (С=0).

Масс-спектр, ш/і (1отн, %): 201 ([М+Н]+, 100), 141 (5.85), 169 (18.05), 202 (20.81), 218 (6.58), 225 (5.80), 227.05 (29.87).

Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, СБС13, 5, м.д., 3/Гц): 0.88 (6Н, 3 = 6.6, 3 = 2.5, дд, 2СН3-С7), 0.95

(3Н, 3 = 6.7, 3 = 2.4, дд, СН3-С3), 2.08-2.10 (1Н, м, Н-7), 2.12-2.21 (1Н, м, Н-3), 2.23 (2Н, 23 = 7.0, 3 = 2.3, д, Н-6), 2.30 (1Н, 3 = 13.0, 5.4, 2.2, ддд, Н-4), 2.35 (1Н, 3 = 12.1, 7.0, 2.3, ддд, Н-2), 2.44 (1Н, 3 = 13.0, 6.3, 2.3, ддд, Н-4), 2.46 (1Н, 3 = 12.1, 5.9, 2.8, ддд, Н-2), 3.64 (3Н, с, ОСН3).

Спектр ЯМР 13С (75.47 МГц, СБС13): 19.90 (к, СН3С-3), 22.43 (к, 2СН3С-7), 24.43 (д, С-3), 26.14 (д, С-7), 39.94 (т, С-6), 49.36 (т, С-4), 51.32 (к, ОСН3), 52.10 (т, С-2), 172.86 (с, С-1), 209.36 (с, С-5).

(35),7-Диметилоктановая кислота (4). Кето-эфир 3 (3.40 г, 17.0 ммоль) растворяли в 17 мл ди-этиленгликоля, добавляли к нему при 15 оС по каплям 3.20 г (51.0 ммоль) 80%-го гидразингидрата, перемешивали 2.5 ч и оставляли на 16 ч при комнатной температуре. Затем прибавляли 4.73 г (84.5 ммоль) КОН, кипятили 2 ч с обратным холодильником, после чего отгоняли воду и избыток гидразингидрата нагреванием реакционной смеси до 195 оС, выдерживали еще 4 ч при той же температуре, после чего охлаждали до комнатной температуры, разбавляли 20 мл воды и экстрагировали СН2С12 (3x50 мл). Водный слой подкисляли 10%-ной Н28О4 и экстрагировали СН2С12 (3x50 мл). Полученный экстракт сушили MgSO4 и упаривали. Остаток хроматографировали на SiO2 (элюент -СНС13). Выделили 1.90 г (65%) кислоты 4, химическая чистота которой, согласно ГЖХ, составляла 96%, 0.44 (ПЭ : ЭА = 2 : 1), [а]с25 -7.33° (с 5,

СНС13). Спектры ИК и ПМР кислоты 4 идентичны описанным ранее [7, 8].

(35),7-Диметил-1-октаналь (5). К перемешиваемой суспензии 0.84 г (22.1 ммоль) ЫА1Н4 в 22 мл абс. Е^О добавляли (0 оС, Аг) раствор 1.90 г (11.0 ммоль) кислоты 4 в 11 мл абс. Е^О. Затем реакционную смесь перемешивали 2 ч при комнатной температуре, после чего охлаждали до 0 оС и при перемешивании последовательно добавляли 2 мл воды и 0.72 мл 15%-ного раствора №ОН. Реакционную смесь размешивали 2 ч, затем органический слой отделяли, а водный экстрагировали

4

5

Е^О (3x50 мл). Экстракт объединяли с органическим слоем, промывали насыщенным раствором №С1 (до рН = 7), сушили MgSO4 и упаривали. Остаток (1.31 г) растворяли в 10 мл абс. СН2С12 и добавляли к интенсивно перемешиваемой суспензии 3.85 г (17.9 ммоль) РСС в 20 мл абс. СН2С12 (510 °С, Аг). Реакционную массу перемешивали 2 ч при комнатной температуре, добавляли 30 мл Е^О, перемешивали еще 15 мин и отфильтровывали через тонкий слой А12О3, промывая Е^О, фильтрат упаривали и получили 1.24 г (72%, в расчете на 4) альдегида 5, спектры ИК и ПМР которого идентичны описанным в [8].

Этиловый эфир 3,75,11-триметилдодека-2Е,4Е-диеновой кислоты (6), полученный из альдегида 5 по методу [6], имел спектры ИК и ПМР, идентичные спектрам заведомого образца [9].

ЛИТЕРАТУРА

1. Харисов Р. Я., Латыпова Э. Р., Талипов Р. Ф., Муслухов Р. Р., Ишмуратов Г. Ю., Толстиков Г. А. // Изв. АН. Сер хим. 2003. №10. С. 2146-2148.

2. Харисов Р. Я., Латыпова Э. Р., Талипов Р. Ф., Ишмуратов Г. Ю., Толстиков Г. А. // Химия природ. соедин. 2004. №5. С. 396-397.

3. Torii S., Inokuchi T., Oi R. // J. Org. Chem. 1983. V. 48. P. 1944-1951.

4. Nangia A., Prasuna G. // Synth. Commun. 1994. V. 24. P. 1989-1998.

5. Харисов Р. Я., Газетдинов Р. Р., Боцман О. В., Муслухов Р. Р., Ишмуратов Г. Ю., Толстиков Г. А. // Журн. орг. химии. 2002. Т. 36. С. 1047-1050.

6. Одиноков В. Н., Ишмуратов Г. Ю., Харисов Р. Я., Ломакина С. И., Толстиков Г. А. // Изв. АН сСсР. Сер. хим. 1989. №8. С. 1923-1925.

7. Cohen N., Scott C. G., Neukom C., Lopresti R. J., Weber G., Saucy G. // Helv. Chim. Acta. 1981. V. 64. Р. 1158-1173.

8. Chan K. K., Cohen N., De Noble J. P., Specian A. C., Saucy G. // J. Org.Chem. 1976. V. 41. P. 3497-3505.

9. Яновская Л. А., Жданкина Г. М., Крышталь Г. В., Серебряков Э. П. Изв. АН СССР. Сер хим. // 1987. №12. С. 2790-2793.

Поступила в редакцию 29.12.2009 г. После доработки — 26.01.2010 г.