CC BY
59
УДК 542.943.5 + 542.957 + 547.596
(й)-4-МЕНТЕН-3-ОН В СИНТЕЗЕ ОПТИЧЕСКИ ЧИСТЫХ МЕТИЛРАЗВЕТВЛЕННЫХ ФЕРОМОНОВ НАСЕКОМЫХ
© Э. Р. Латыпова1, А. В. Баннова1,2, М. А. Шутова1, Р. Р. Муслухов2,
Р. Ф. Талипов1, Г. Ю. Ишмуратов1,2*
1 Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
2Институт органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.
Е-mail: insect@anrb. ги
На примере синтеза (3S)-метилгептановой кислоты - феромона жука Coleoptera scarabaeidae, (4S)-метилоктановой кислоты - компонента агрегационного феромона жука-носорога рода Oryctes, (14S)-метилоктадец-1-ена - полового феромона персиковой минирующей моли Lyonetia clerkella, продемонстрированы новые возможности синтетического использования (Я)-4-ментен-3-она.
Ключевые слова: (Я)-4-ментен-3-он, (55)-метил-2-изопропил-3-этил-2-циклогексен-1-он, метиловый эфир (3S)-метил-5-оксогептановой кислоты, (3S)-метилгептановая кислота, (45)-метилоктановая кислота, (14S)-метилоктадец-1-ен, феромоны.
Ранее на примерах получения (5)-(+)-гидропрена [1] - аналога ювенильного гормона насекомых с неполным циклом превращения - и (Я)-3-метил-у-бутиролактона - синтона для оптически активных витаминов Е и К, а также терпена доли-хола и его аналогов [2], нами были продемонстрированы возможности синтетического использования доступного из 1-ментола (Я)-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 (35)-метилгептановой кислоты (4) - феромона жука-скарабея, (4>У)-метилоктановой кислоты (7) - компонента агрегационного феромона жука-носорога рода ОгуМвз, (145)-метилоктадец-1-ена (8) - полового феромона персиковой минирующей моли О^уопвЫа скгквПа) развит упомянутый синтетический подход.
Региоселективное 1,2-присоединение Е1М^Вг к енону (1) и дальнейшая обработка промежуточного енола хлорхроматом пиридиния дали (55)-метил-
2-изопропил-3-этил-2-циклогексен-1-он (2). Последующий озонолиз енона (2), протекающий с отщеплением фрагмента ССНМе2, и метанолиз привели к кетоэфиру (3). Восстановление по Хуангу-Минлону оксо-функции в последнем до метиленовой сопровождается омылением сложноэфирной группы, в результате его получается (35)-метил-гептановая кислота (4), являющаяся феромоном жука Coleoptera scarabaeidae. Продукт ее восстановления - спирт (5) - переведен в бромид (6), который по стандартным методикам превращен в (45)-метилоктановую кислоту (7) - компонент аг-регационного феромона жука-носорога. Катализированное тандемом «Си1 + 2,2-бипиридил» алкили-рование бромида (6) реактивом Гриньяра, генерированным из 10-ундецинилбромида, позволило выйти к (145)-метилоктадец-1-ену - половому феромону персиковой минирующей моли (8).
Таким образом, нами продемонстрированы новые возможности синтетического использования доступного (Я)-4-ментен-3-она, включающие не затрагивающие асимметрического центра хемосе-лективные трансформации.
Ме02С
О
НО2С
НО"
а. EtMgBг, ЕШ, -78 °С; Ь. РСС, СН2С12, 0 °С; с. 1) 03/02, с-С6Н12-Ме0Н, 0 °С, 2) МеОН-ТзОН; а. К2Н4-Н20, КОН, А; е. ПЛ1Н4, Е^О; £ РВг3/Ру; g. Mg; Ь. С02; 1. Н20; ,]. Н2С=СН(СН2)^Вг/Си1-1,2-бипиридид.
а
с
3
4
е
5
* автор, ответственный за переписку
ISSN 1998-4812 Вестник Башкирского университета. 2010. Т. 15. №2
283
Экспериментальная часть
ИК спектры регистрировали на приборе IR Prestige-21 (Shlmadzu) в тонком слое. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре BRUKER AM-300 (рабочая частота 300.13 МГц для 1Н и 75.47 для 13С) в CDCl3. За внутренний стандарт принимали значение сигналов хлороформа: в ЯМР 1Н - примесь протонов в дейтерированном растворителе (5 7.27 м.д.), в ЯМР 13С - 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 “С) и GC-9A «Shlmadzu» (кварцевая капиллярная колонка длиной 25 м; неподвижная фаза DB-1 (0.25 микрон); рабочая температура 80-280 “С); газ-носитель - гелий. Оптическое вращение измеряли на поляриметре «Perkln Elmer 241 -MC». Колоночную хроматографию проводили на силикагеле L (60-200 мкм) марки «Lancaster» (England). Для ТСХ использовали пластинки Sorbfll (Краснодар).
(55)-Метил-2-изопропил-3-этил-2-циклогексен-1-он (2). К перемешиваемому раствору 4.00 г (26.3 ммоль) ментенона 1 в 30 мл абс. Et2O (-78 “C, Ar) добавляли по каплям раствор EtMgBr, полученного из 2.56 г (105.3 мг-ат.) Mg и 11.48 г (105.3 ммоль) EtBr в 80 мл абс. Et2O (А, Ar). Реакционную массу перемешивали в течение 7 ч при -78 “C, затем нагревали до комнатной температуры и оставляли на 16 ч. После охлаждения до 5 0С прибавляли 100 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 (4.68 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 9.71 г (78.00 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
3.23 г хроматографировали на колонке с SlO2 (ПЭ). Получили 3.03 г соединения 2 (64% на енон 1), химическая чистота которого, согласно ГЖХ, составляла 97%, Rf 0.62 (ПЭ : Bu'OMe = 2 : 1), [a]D21 +70.9“ (с 7.23, СЖЬ,). ИК спектр (KBr, v, см-1): 1666 (С=С-С=О). Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, CDCl3, 5, м.д., J/Гц): 1.02 (3Н, J = 6.0, д, СН3С5), 1.08 (3Н, J = 7.6, т, СН3СН2), 1.09 и 1.12 (6Н, J = 7.2, оба д, (СН3)2С), 1.95-2.01 (1Н, м, Ha5), 2.03 (1Н, 2J = 10.2, 3J = 10.6, д.д., Ha6), 2.31 (1Н, 2J = 10.2, 3J = 2.6, д.д., He6), 2.06 (1Н, 2J = 13.7, 3J = 12.3, д.д., Ha4), 2.38 (1Н, 2J = 13.7, 3J = 3.3, д.д., He4), 2.23 (2Н, J = 7.6, к, Н2СС3), 2.83 (1Н, J = 7.2, септ., НСС2). Спектр ЯМР 13С (75.47 МГц, CDCl3):
12.23 (к, СН3СН2), 20.48 (к, СН3С5), 20.49 и 21.01
(оба к, (СН3)2С), 26.52 (д, НСС2), 27.16 (т, Н2СС3), 29.81 (д, С5), 39.13 (т, С4), 46.65 (т, С6), 137.66 (с, С2), 158.31 (с, С3), 198.08 (с, С1).
Метиловый эфир (35)-метил-5-оксогепта-новой кислоты (3). Через раствор 3.00 г (17.4 ммоль) енона 2 в смеси 16 мл абс. МеОН и
16 мл абс. СН2С12 при 0 °С пропускали смесь О3/О2 (производительность озонатора 35 ммолей О3/ч) до исчезновения исходного соединения (контроль -ТСХ). Реакционную массу продували Лг, добавляли 0.14 г ТзОН и 30 мл абс. МеОН, перемешивали 48 ч при комнатной температуре, затем прибавляли 2.14 г №НСО3, фильтровали и упаривали в вакууме. К остатку добавляли 200 мл Е1:2О, промывали насыщенным раствором №С1 (до pH 7), сушили М^О4, затем упаривали. Остаток хроматографировали на колонке с 8іО2 (ПЭ). Выделили 2.35 г (82%) кетоэфира 3, химическая чистота которого, согласно ГЖХ, составляла 98 %, Я{ 0.30 (ГО:БиОМе = 2:1), [а]с21 +2.8° (с 5.76, С2Н5ОН). ИК спектр (КБг, V, см-1): 1735 (ОС=О), 1712 (С=О). Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, СБС13, 5, м.д., 1/Гц): 0.89 (3Н, V = 6.3, д, Н3СС3), 0.97 (3Н, J = 7.3, т, Н7), 2.14 (1Н, V = 14.9,
V = 6.8, д.д., Н2), 2.42 (1Н, V = 14.9, V = 6.8, д.д., Н'2), 2.26 (1Н, V = 13.2, V = 7.0, д.д., Н4), 2.39 (1Н,
V = 13.2, V = 7.0, д.д., Н'4), 2.25-2.33 (1Н, м, Н3), 2.37 (2Н, V = 7.3, к, Н6), 3.59 (3Н, с, Н3СО). Спектр ЯМР 13С (75.47 МГц, СБС13): 7.57 (к, С7), 19.90 (к, Н3СС3), 26.22 (д, С3), 36.19 (т, С6), 40.57 (т, С2), 48.40 (т, С4), 51.29 (к, Н3СО), 172.81 (с, С1), 210.29 (с, С5)
(35)-Метилгептановая кислота (4). Кетоэфир 3 (2.30 г, 13.4 ммоль) растворяли в 13 мл диэти-ленгликоля, добавляли к нему при 15 °С по каплям 2.50 г (40.0 ммоль) 80%-го гидразингидрата, перемешивали 2.5 ч и оставляли на 16 ч при комнатной температуре. Затем прибавляли 3.51 г (62.7 ммоль) КОН, кипятили 2 ч с обратным холодильником, после чего отгоняли воду и избыток гидразингид-рата нагреванием реакционной смеси до 195 °С, выдерживали еще 4 ч при той же температуре, после чего охлаждали до комнатной температуры, разбавляли 17 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 8іО2 (СНС13). Выделили 1.69 г (88%) кислоты 4, химическая чистота которой, согласно ГЖХ, составляла 98.0%, 0.67
(ПЭ : этилацетат = 2:1), [а]с18 -4.15° (с 3.99, бензол) [5]. ИК спектр идентичен описанному ранее [6]. Спектр ЯМР 1Н (300.13 МГц, СБС13, 5, м.д., 1/Гц): 0.89 (3Н,
V = 6.5, т, Н7), 0.97 (3Н, V = 6.6, д, Н3СС3), 1.15-1.44 (6Н, м, Н4+Н6), 1.88-2.05 (1Н, м, Н3), 2.15 (1Н,
V = 14.9, V = 8.2, д.д., Н2), 2.36 (1Н, V = 14.9,
V = 5.9, д.д., Н2'), 11.15 (уш.с, Н-О) [7].
(35)-Метил-1-гептанол (5). К перемешиваемой суспензии 0.82 г (22.2 ммоль) ЬіЛ1Н4 в 22 мл абс. Е12О добавляли (0 °С, Лг) раствор 1.60 г (11.1 ммоль) кислоты 4 в 12 мл абс. Е12О. Затем
реакционную смесь перемешивали 2 ч при комнатной температуре, после чего охлаждали до 0 °С и добавляли 6 мл 7.5%-ного раствора №0Н. Реакционную смесь перемешивали 2 ч, затем органический слой отделяли, а водный экстрагировали Е^О (3x30 мл). Экстракт объединяли с органическим слоем, промывали насыщенным раствором №С1 (до pH 7), сушили MgS04 и упаривали. Получили 1.29 г (89%) спирта 5,
[а]с18 -2.73° (с 2.96, СНС13) [7]. ИК и ЯМР ^-спектры соответствуют описанным ранее [8].
1-Бром-(35)-метилгептан (6). К перемешиваемому раствору 1.25 г (9.2 ммоль) спирта (5) и 0.27 мл (3.3 ммоль) сухого Ру в 13 мл абс. Е^О прибавляли по каплям (-15 °С, Лг) 1.14 мл (4.1 ммоль) РВг3 и перемешивали (-15 °С, 2 ч; 20 °С, 15 ч). Затем реакционную массу разбавляли 100 мл МТБЭ, выливали в 40 мл ледяной Н20 и экстрагировали МТБЭ (3x100 мл). Объединенный экстракт последовательно промывали насыщенными растворами №НС03 и №С1 (до рН 7), сушили MgS04 и упаривали. Остаток пропускали через слой 8102 (ПЭ) и получили 1.28 г (72%) бромида
(б), [а]с27 +3.71° (с 3.27, СНС13). ИК и ЯМР 'Н-спектры идентичны описанным ранее [9].
(45)-Метилоктановая кислота (7). Через раствор реактива Гриньяра, приготовленного из 0.60 г (3.1 ммоль) бромида (6) и 0.08 г (3.2 мг-ат.) Mg в 7 мл абс.ТНР, пропускали (0 °С, Лг) осушенный С02, полученный из 2.61 г (31.0 ммоль) №НС03 и 3.04 г (31.0 ммоль) конц. Н2804, затем добавляли 3 мл Н20, отгоняли ТЭТ, добавляли насыщенный раствор №НС03 (до рН 8), после чего промывали Е^О (3x20 мл). Водный слой подкисляли 10% НС1 (до рН 5), экстрагировали Е^О (3x50 мл), экстракт сушили MgS04 и упаривали. Остаток пропускали через слой 8102 (МТБЭ:ПЭ=5:1) и получили 0.34 г (70%) кислоты (7), [а]с20 -1.5° (с 1.4, СНС13). ИК и ЯМР-спектры идентичны описанным ранее [10].
(145)-метилоктадец-1-ен (8). К перемешиваемой суспензии 0.13 г (0.7 ммоль) Си1 в 7 мл абс.
ТГФ добавляли 0.10 г (0.7 ммоль) 2,2'-бипиридила, перемешивали 0.5 ч (20 °С, Ar), затем охлаждали до 2 °С, приливали раствор 0.60 г (3.1 ммоль) бромида (6) в 7 мл абс. ТГФ, перемешивали 0.5 ч и добавляли раствор реагента Гриньяра, полученный из 0.14 г (5.8 мг-ат.) магния и 1.08 г (4.7 ммоль) 10-ундециленбромида в 10 мл абс. ТГФ, размешивали 2 ч при 2 °С, 16 ч при комнатной температуре, добавляли 17 мл насыщенного раствора NH4Cl и перемешивали 1 ч при 10 °С, экстрагировали ди-этиловым эфиром (3x100 мл), экстракт промывали насыщенным раствором NaCl, сушили MgSO4 и упаривали. Остаток пропускали через слой SiO2 (гексан). Получили 0.63 г (76%) алкена (8), [a]D18 +1.18° (с 5.1, CHCl3) [11]. ИК и ЯМР-спектры идентичны описанным ранее [12].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ишмуратов Г. Ю., Латыпова Э. Р., Баннова А. В., Муслу-хов Р. Р., Шутова М. А., Вырыпаев Е. М., Талипов Р. Ф. // Вестн. Башкирск. ун-та. 2010. Т. 15. №1. С. 18-21.
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. Levene P. A., Marker R. E. // J. Biol. Chem. 1932. V. 95. P. 1.
6. Soai K., Ookawa A. // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. 1986. P. 759-764.
7. Hashimoto S.-I., Yamada S.-I., Koga K. // J. Am. Chem. Soc. 1976. V. 98. P. 7450-7453.
8. Одиноков В. Н., Ишмуратов Г. Ю., Харисов Р. Я., Серебряков Э. П., Толстиков Г. А. // Химия природ. соедин. 1992. С. 714.
9. Одиноков В. Н., Ишмуратов Г. Ю., Харисов Р. Я., Яковлева М. П., Толстиков Г. А. // Химия природ. соедин. 1990. № 1. С. 106-108.
10. Lourdes M., Pilar B. M., Gloria R., Angel G. // Tetrahedron Asymmetry. 2009. V. 20. Р. 420-424.
11. Kato M., Mori K. // Liebigs Ann. Chem. 1985. № 10. P. 2083-2087.
12. Нгуен Конг Хао, Мавров М. В., Серебряков Э. П. // Биоорган. химия. 1988. T. 14. C. 250-252.
Поступила в редакцию 16.04.2010 г.
