Региои стереоселективное циклопропанирование некоторых 2,4-диеноатов дигалокарбеном Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.313 + 547.512

В. Г. Касрадзе 1, О. С. Куковинец 1 2, Ф. З. Галин 1 2, Е. В. Салимова 1, И. И. Гилязетдинова 1, А. Н. Лобов 1, А. В. Смелова 2

Регио- и стереоселективное циклопропанирование некоторых

2,4-диеноатов дигалокарбеном

1 Институт органической химии УНЦ РАН 450054, г. Уфа, пр. Октября 71, e-mail: galin@anrb.ru 2 Башкирский государственный университет 450074, г. Уфа, ул. Фрунзе, 32

Исследовано дихлоркарбенилирование (1К,6Б)-цис-7,7-диметил-4-(2-карбметоксивинил)-3-ок-сабицикло[4.1.0]гепт-4-ен-2-она и этилового эфира 3-метил-21;,4Е-декадиеновой кислоты. Определена регио- и стереоселективность цик-лопропанирования. Получены новые производные гел-дихлорциклопропанкарбоновых кислот.

Ключевые слова: 2,4-диеноаты, дихлорцик-лопропан, дихлоркарбен, циклопропанирование, региоселективность, стереоселективность.

Циклопропансодержащие соединения находят широкое применение в качестве полупродуктов в органическом синтезе благодаря склонности к многообразным скелетным перегруппировкам 1-3. Помимо этого, для многих производных циклопропана обнаружена высокая биологическая активность широкого спектра действия (инсектициды, акарициды, фунгициды и др.) 4 5.

Один из наиболее общих подходов к синтезу производных циклопропана заключается в циклоприсоединении карбенов к олефинам 3. Дихлоркарбен является наиболее доступным и в то же время типичным представителем этого класса соединений. Как известно, олефины с двумя и более сопряженными двойными связями реагируют с дихлоркарбеном преимущественно по одной связи, поскольку электроотрицательные атомы хлора дезактивируют систему по отношению к дальнейшей атаке 3. С другой стороны, в конкурирующей реакции [1+2]циклоприсоединения дихлоркарбена к сопряженным диенам решающую роль играет природа заместителей при двойной связи, активирующих (электронодонорные заместители: алкильные, арильные и др.) или дезактивирующих ее (электроноакцепторные заместители: карбонильные, нитрильные и др.). Так, известно, что при взаимодействии дихлоркар-бена, генерированного в условиях реакции Макоши (СНС13, 50% ЫаОН, ТЭБАХ), и ме-

тилсорбата дихлорциклопропанированию подвергается Д-4-связь 6. В тех же условиях наряду с циклопропанированием метилового эфира 2,4-пентадиеновой кислоты наблюдается присоединение по Д-2-связи С13С- карбаниона, присутствующего в реакционной массе в равновесной смеси с дихлоркарбеном, в результате чего образуется метиловый эфир 2-три-хлорметил-3-пентеновой кислоты 7. Образование такого аддукта характерно для олефинов с электронодефицитным заместителем при двойной связи, в данном случае сложноэфир-ной группой 8. Наличие у Д-4-связи в метил-сорбате метильной группы, влияющей на ее электронное состояние, изменяет направление реакции в сторону [1+2]циклоприсоединения.

Целью настоящей работы является исследование влияния заместителей при двойной связи на регио- и стереоселективность цикло-пропанирования некоторых 2,4-диеноатов ди-галокарбеном. Объектами для исследования были выбраны (Ш,68)-цис-7,7-диметил-4-(2-карбметоксивинил)-3-оксабицикло[4.1.0]гепт-4-ен-2-он (1) и этиловый эфир 3-метил-2^,4Е-декадиеновой кислоты (2). Еноллактон 1 является продуктом многостадийных трансформаций ( + )-3-карена (3) и вызывает интерес в качестве полупродукта для синтеза биологически активных соединений с цис-дизамещен-ным гел-диметилциклопропановым фрагментом в структуре. Этиловый эфир 3-метил-2^,4Е-декадиеновой кислоты, продукт олефи-нирования гексаналя (4) по Хорнеру, зарекомендовал себя как высокоэффективный юве-ноид по отношению к насекомым отряда жесткокрылых 9. Введение циклопропанового фрагмента может увеличить или изменить их биологическую активность.

Установлено, что в случае диеноата 1 во взаимодействие с дихлоркарбеном вступает исключительно эндоциклическая двойная

Дата поступления 09.03.07

связь, в результате чего образуется дицикло-пропансодержащий лактон (5). Подтверждением протекания реакции циклопропанирования по такому пути является отсутствие в спектре ЯМР 13С соединения 5 характерных для енол-лактона 1 сигналов ди- и тризамещенных углеродных атомов от эндоциклической двойной связи ( 101.22 м. д. и 146.96 м. д. соответственно) и появление сигналов двух четвертичных атомов углерода: CCl2 (67.57 м.д.) и С-4 (65.27 м.д.). Сигналы, соответствующие двойной связи, сопряженной с карбметоксильной группой, в спектрах ЯМР 1Н и 13С сохраняются.

Дихлоркарбенилирование соединения 2 протекает также по схеме [1+2]циклоприсое-динения, но по Д-2-связи, что еще раз подтверждает влияние алкильных заместителей при двойной связи и приводит к аддукту (6), структура которого подтверждена с привлечением физико-химических методов анализа. На основе данных ЯМР-спектров и хроматог-рафического анализа исходного субстрата 2 и продукта реакции установлено, что зафиксированное для исходного диеноата соотношение Z/E-изомеров по Д-2-связи, равное 3:7 соот-

ветственно, сохраняется в продукте циклопропанирования 6, что свидетельствует в пользу того, что взаимодействие дихлоркарбена с оле-фином 2 протекает регио- и стереоселективно.

Во всех случаях циклопропанирования во избежание гидролиза сложноэфирных групп в качестве метода генерирования дих-лоркарбена нами были использованы мягкие щелочные условия без присутствия воды (CHCl3, K2CO3, n-Bu4N+Br-).

Таким образом, полученные результаты согласуются с литературными данными о влиянии заместителей при двойной связи на реакцию [2+1]циклоприсоединения дигалокарбе-нов к сопряженным диеноатам.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР и 13С получены на спектрометре Bruker АМ-300 (рабочая частота 300 и 75.46 МГц, соответственно) в CDCl3, химические сдвиги приведены относительно ТМС. Углы оптического вращения измерены в CHCl3 на приборе Perkin Elmer 241 MS. ГЖХ-анализ проведен на хроматографе Chrom-5 [колонка

CO2Me f

CO2Me

Cl

Cl-

я

O

№Et a

Cl

Cl

CO2Et

a. CHCl3, K2CO3, n-BuN+Br-, b. (i-PrObP^^^41^

O

Et, NaH, THF

a

3

1

5

b

4

2

6

1200 х 3 мм, — силикон БЕ-30 (5% на хроматоне "N-AW-DMSC" (0.16-0.20 мм)), рабочая температура 50-300 0С], газ-носитель — гелий.

Этиловый эфир3-метил-2Ъ,4Е-декадие-

новой кислоты (2) получен согласно методи-9

ке, приведенной в 9.

Общая методика дихлорциклопропани-рования. К раствору 4 ммолей соединения 1 или 2 в 20 мл абсолютного СНС13 добавили 0.32 г (1 ммоль) п-Ви^+Вг- и 2.8 г (20 ммоль) К2С03. Реакционную массу кипятили при перемешивании 4 ч, разбавили СНС13, профильтровали, фильтрат промыли водой и высушили над №^04. Растворитель отогнали, остаток хроматографировали ^Ю2, элюент — пет-ролейный эфир : этилацетат, 9:1).

(1Я,75)-цис-5,5-Дихлор-8,8-диметил-4-(2-карбметоксивинил)-3-окса-трицикло[5.1.0.04'6] октан-2-он (5). Выход 87%. [аЬ20 + 19.4 (с 0.31, СНС13). Спектр ЯМР *Н (8, м.д.): 1.12 и 1.25 с (по 3Н, гем-СН3), 1.74 д (1Н, Н1, J 7.9 Гц), 1.9 д.д (1Н, Н7, J7-1 7.9 Гц, J7-6 1.1 Гц), 2.29 д (1Н, Н6, J 1.1 Гц), 3.77 с (1Н, ОСН3), 6.43 д (1Н, О=С—С=СН, J 15.43 Гц), 6.81 д (1Н, О=С—СН=С, J 15.43 Гц). Спектр ЯМР 13С (8, м.д.): 16.85 и 26.90 (гем-СН3), 25.69 (С7), 26.98 (С1), 27.80 (С8), 31.81 (С6), 51.85 (ОСН3), 65.27 (С4), 67.57 (С5), 123.79 (С4—С=С), 140.51 (С4—С=С), 165.13 (СО2Ме), 165.56 (С2).

Этиловый эфир 3-метил-2'2-дихлор-3-(1Е-гептен-1-ил)циклопропанкарбоновой кислоты (6) получили с выходом 85.1% в виде желтого маслообразного вещества. Спектр ЯМР (8, м. д.): 0.88 т (3 Н, Н7', J 5.9 Гц), 1.29 т (3Н, СНзСН2О, J 7 Гц), 1.28—1.41 м (6Н, Н4', Н5', Н6'), 1.55 и 1.58 с (в сумме 3Н,

СН3С3, 1Е и 1Z), 2.07 м (2Н, Н3'), 2.29 и 2.39 с (в сумме 1Н, Н1, 1Z и 1Е), 4.21 к (2Н, СН2О, J 7 Гц), 5.48 д.т (0.3Н, Н1', 1Z, J1'-2' 15.4 Гц, 4Ji'-3'1.3 Гц), 5.72 д.т (0.3Н, H2', 1Z, 3J2'-1' 15.4 Гц, 3J2'-3' 6.5 Гц), 5.76 д.т (0.7Н, H2', 1E, 3J2'-1' 15.7 Гц, 3J2'-3' 6.6 Гц), 5.92 д.т (0.7Н, H1', 1E, 3Jr-z 15.7 Гц, 4Ji'-3' 1.2 Гц). Спектр ЯМР 13С (8, м.д.): 13.99 (С7'), 14.18 (CH3CH2O), 15.06 (CH3C3, 1E), 21.23 (CH3C3, 1Z), 22.44 (C6'), 28.73 (C4'), 31.24 (C5'), 32.83 (C3'), 37.20 (C1, 1E), 38.20 (C1, 1Z), 39.59 (C3, 1E), 42.00 (C3, 1Z), 61.11 (OCH2), 67.70 (C2), 125.06 (C2', 1Z), 130.29 (C2', 1E), 133.81 (C1', 1Z), 134.28 (C1', 1E), 165.91 (C=O, 1Z), 166.08 (C=O, 1E).

Литература

1. Яновская Л. А., Домбровский В. А., Хусид А. Х. Циклопропаны с функциональными группами.- М.: Наука, 1980.- 223 с.

2. Lebel H., Marcoux J-F., Molinaro C., Charet-te A. B. // Chem. Rev.- 2003.- V. 103, № 5.-Р. 977.

3. Зефиров Н. С., Казимирчик И. В., Лукин К. А. Циклоприсоединение дихлоркарбена к олефи-нам.- М.: Наука, 1980.- 152 с.

4. Красуцкий П. А., Баула О. П., Фокин А. А., Юрченко А Т. // Итоги науки и техники. Органическая химия.- 1989.- Т. 9.- С. 3.

5. Пат. 2560189 Франция / Martel G., Nessier J., Teche A. // РЖХим.- 1986.- 160330П.

6. Dehmlow E., Hofle G. // ^ет. Ber.- 1974.-Bd. 107, № 8.- Р. 2760.

7. Fedorinsky M., Gorzkowska I., Makosza M. // Synthesis.- 1977.- № 2.- P. 120.

8. Демлов Э., Демлов З. Межфазный катализ.-М.: Мир, 1987.- 485 с.

9. Куковинец О. С., Зайнуллин Р. А., Касрад-зе В. Г., Одиноков В. Н., Толстиков Г. А. // Биоорг. хим.- 1999.- Т. 25, № 10.- С. 797.