Синтез ацетиленового эпоксикетона алифатического ряда Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

44

AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 2 2018

ISSN 2522-1841 (Online) ISSN 0005-2531 (Print)

УДК 547.1+547.422

СИНТЕЗ АЦЕТИЛЕНОВОГО ЭПОКСИКЕТОНА АЛИФАТИЧЕСКОГО РЯДА Н.Х.Гусиев, Э.С.Джафарова, Н.А.Алиева

Институт полимерных материалов НАН Азербайджана

[email protected]

Поступила в редакцию 08.06.2017

Установлено, что присоединение брома к 2-метил-1,2-эпокси-4-гексен-3-онам приводит к смеси двух диастереоизомеров дибромэпоксикетонов. При действии на смесь диастереоизомеров 4,5-дибром-2-метил-1,2-эпокси-3-гексанов эквимолекулярного количества триэтиламина в ацетоне происходит их частичное дегидробромирование с образованием Е- и Z-изомеров 4,5-бром-2-метил-1,2-эпокси-4-гексен-3-она. А в случае увеличения времени реакции дибромэпоксикетонов с избытком триэтиламина в ацетоне происходит дегидробромирование с образованием 2-метил-1,2-эпокси-4-гексин-3-она.

Ключевые слова: эпоксикетоны, бромирование, дегидробромирование, диастереоизомеры, триэтиламин.

Благодаря высокой реакционной способности непредельных карбонилсодержа-щих эпоксидных соединений последние могут вступать в реакции с различными нук-леофильными и электрофильными реагентами, что позволяет переходить к новым классам соединений [1, 2]. Так, обьединение активированных непредельных и эпоксидных фрагментов в одной молекуле дает возможность использовать эпоксиеноны для синтеза труднодоступных S- и Se-cодержащих гетероциклических соединений [3, 4].

В продолжение исследований в области синтеза и изучения некоторых свойств непредельных эпоксикетонов нами были проведены бромирование непредельного эпоксике-тона алифатического ряда с целью получения бромпроизводных эпоксикетона и последующее дегидробромирование дибромэпокси-кетона для синтеза ацетиленового эпокси-кетона. Известно, что соединения данного класса представляют интерес в связи с анти-микотической и другими видами физиологической активности в качестве антимикробных средств в медицине [5]. C целью синтеза ацетиленового эпоксикетона мы провели реакцию бромирования 2-метил-1,2-эпокси-4-гексен-3-она (I) в растворе четырех -

хлористого углерода. Показано, что присоединение брома к I приводит к смеси двух диастереоизомеров - 4,5-дибром-2-метил-1,2-эпокси-3-гексанона (II а, б) в соотношении 1:1, отличающихся конфигурацией хирально-го центра эпоксицикла. Эритро-конфигурация изомера (II а) подтверждена величиной константы спин-спинового взаимдействия сигналов вицинальных протонов (/=12 Гц), что характерно для эритродибромкетонов [6]. Образование только эритродибромкетэпоксидов (II а, б) при бромировании вещества (I) является следствием исключительно транс-присоединения брома, при этом направления атаки двойной связи равновероятны:

сн3

I 3

V с

Br2

CCI,

CH-

CH3

I 3

C / CHBr-CHBr . O C

O

о

(II а, б)

При действии на смесь диастереомеров дибромпроизводных (II а, б) эквимолекулярного количества триэтиламина в ацетоне или ацетате натрия в диметилформамиде происходит их частичное дегидробромирование, т.е. идет прямое транс-элиминирование с образованием смеси Е- и 7-изомеров 4-бром-2-метил-1,2-эпокси-4-гексен-3-она (III а, б):

CH

CH3

C 3

O C O

CHBr-CHBr

Et3N

-HBr

CH3 Br I

,CH 4H

CH3Br

1 \ _r/CH3 ' ^ -г/

O C O C

O

C

II

O

H CH

Z-изомер (III а)

.Е-изомер (III б)

СИНТЕЗ АЦЕТИЛЕНОВОГО ЭПОКСИКЕТОНА АЛИФАТИЧЕСКОГО РЯДА

45

В случае увеличения времени или температуры реакций соединений (II а, Ь) с избытком триэтиламина в ацетоне происходит

сн3

I 3

СН2-<^ у СНБг-СНБг-СН, ^ С

О

(II а, б)

Было сделано предположение, что образование ацетиленового эпоксикетона (IV) в качестве единственного продукта реакции дибромэпоксикетонов (II а, б) с триэтилами-ном протекает через промежуточные стадии: при дегидробромировании дибромпроизвод-ных (II а, б) с избытком триэтиламина сначала происходит частичное дегидробромирова-ние с образованием смеси Е- и Z-изомеров 4-бром-2-метил- 1,2-эпокси-4-гексен-3-онов (III а, б). Последующим дегидробромированием из бромалкенов (III а, б) при раскрытии эпоксицикла образуется промежуточный эти-

полное дегидробромирование с образованием 2-метил-1,2-эпокси-4-гексин-3-она (IV):

Et3N

-HBr

CH3

I 3

O C

O

C = C-CH

3

(IV)

леновый бромгидрин (A), который, легко элиминируя бромистый водород, превращается в промежуточный ацетиленовый бромгидрин (Б). Последний затем превращается в алкин (IV) - ацетиленовый эпоксике-тон. Роль эпоксицикла в ходе дегидробро-мирования соединений (II а, б) сводится, таким образом, к способности гененировать в ходе реакции гидроксильную группу, облегчающую элиминирование бромистого водорода, что позволяет осуществить синтез функционально замещенных ацетиленовых кетонов:

Br9

CCL

II а, б

Et3N -HBr

• III а, б ■

+HBr

СНз Бг I I

СН2-С ,С=

I 2 IV/

Бг ОНС О

(А)

Состав и строение соединений подтверждены методами элементного анализа, ПМР и ИК-спектроскопии. В ИК-спектре соединений (II а, б) отсутствовали полосы поглощения, соответствующие сопряженной С=С-связи, вместе с тем обнаружены полосы в областях 710, 860, 1260 и 1700 см-1, характерные соответственно для атомов галогена, эпоксидной и карбонильной групп. А в ИК-спектре соединения IV найдены интенсивные полосы поглощения при 2250, 1675, 1235 см-1, характерные для С=С-связи, карбонильной группы и оксиранового цикла.

В спектре ПМР соединения IV наблюдаются сигналы протонов метильных и метиленовых групп с химическими сдвигами 1.45 и 3.20 м.д. соответственно.

Экспериментальная часть

ИК-спектры вещества получены на тонком слое спектрофотометра ЦК-20, спектры

CH-CH

Et3N

-HBr

CH I

I 2 IV/

Br OHC O

C = C-CH

Et3N

-HBr

(IV)

(Б)

ЯМР 1Н сняты на спектрометре Tesla BS-478B (80 МГц) в СС14. В качестве внутреннего эталона использован ГМДС.

Чистые синтезированные соединения контролировали с помощью ТСХ на пластинках Silufol ЦУ-254.

Исходный непредельный эпоксикетон -

2-метил-1,2-эпокси-4-гексен-3-он получен по методике [1] альдольно-кротоновой конденсацией ацетальдегида с 2-метил-1,2-эпокси-

3-пентанона. 4,5-дибром-2-метил-1,2-эпокси-3-гек-

санон (II а, б). К раствору 12.6 г (0.1 моля) эпоксикетона I в 100 мл ССЦ при перемешивании прибавляли по каплям раствор 19 г (0.12 моля) брома в 20 мл СС14. Реакционную смесь перемешивали еще в течение 1 ч при 20-250С. По окончании реакции (обесцвечивание) растворитель удаляли в вакууме. Остаток растворяли в ацетоне и выкристаллизовывали из водного раствора мета-

AZERBAIJAN CHEMICAL JOURNAL № 2 2018

46

Н.Х.ГУСИЕВ и др.

нола (1:1). Выделены коричневые кристаллы с Тпл 750С (из метанола). Выход - 17 г (60% от теоретического).

Найдено, %: С 29.56, Н 3.52, Вг 55.60, С7Н10О2ВГ2.

Вычислено, %: С 29.52, Н 3.50, Вг 55.63.

4-бром-2-метил-1,2-эпокси-4-гексен-3-он (III а, б). К раствору 17 г (0.06 моля) соединения (II а, б) в 100 мл ацетона при перемешивании прибавляли по каплям 0.06 моля свежеперегнанного триэтиламина в течение 30 мин. Реакционную смесь перемешивали еще 6 ч и выдерживали в течение суток. Ацетон удаляли в вакууме, к остатку добавляли 100 мл воды, и раствор трижды экстрагировали эфиром. После высушивания над Na2S04 растворитель удаляли, а остаток выкристаллизовывали из смеси петролейный эфир-диэтиловый эфир (1:1) и выделяли соединение (III a, b) с Тпл 53-540С. Выход продукта составил 6.12 г (50 %).

Найдено, %: С 41.16, Н 4.39, Вг 38.70, С7Н9О2ВГ2.

Вычислено, %: С 41.17, Н 4.41, Вг 38.72.

2-метил-1,2-эпокси-4-гексин-3-он (IV). К раствору 12.4 г (0.05 моля) дибромэпокси-кетона (II а, б) в 100 мл ацетона при перемешивании прибавляли по каплям 0.15 моля свежеперегнанного триэтиламина в течение 1 ч, перемешивали еще 6 ч и выдерживали реакционную смесь в течение 7 суток. После удаления ацетона к остатку добавляли 100 мл

воды, и раствор экстрагировали эфиром (50 млх3). После сушки над Na2S04 растворитель удаляли, остаток перегоняли в вакууме и выделяли соединение IV с Т кип

76-770/5 мм, n2D° - 1.4710, d42° - 0.9970. Выход - 2.94 г (48 %).

Найдено, %: С 67.72, Н 6.47. С7ЩО2. Вычислено, %: С 67.74, Н 6.45.

Список литературы

1. Gusiev N.KH., Mamedov E.Sh., Agaeva E.A. Vzai-modeistvie nepredelnykh epoksiketonov s aminami // Azerb. him. zhurn. 1999. № 2. S. 41-44.

2. Mamedov E.Sh., Gusiev N.Kh., Velieva D.S., Gu-seinova S.E., Faradzhev G.M. Selektivnye reaktcii nepredelnykh epoksiketonov po dvoinoi sviazi // Azerb. him. zhurn. 2004. № 4. S. 124-127.

3. Mamedov E.Sh., Gusiev N.Kh., Agaeva E.A. Sin-tez shestichlennykh sero- i selensoderzhashchikh geterotciclov // Azerb. him. zhurn. 1999. № 4. S. 51-52.

4. Mamedov E.Sh., Gusiev N.Kh., Velieva D.S. Cintez novykh funktcionalno zameshchennykh proizvodnykh pirazola // 2-ia Mezhdunar. nauchn. konf. "Tonkii organicheskii sintez i kataliz". 2002. S. 41.

5. Vereshchagin L.I., Guynulina S.R. Biologicheski aktivnye soedineniia / Pod red. Petrova A.A. L.: Nauka, 1968. S. 154-157.

6. Zvonok A.M., Ignateva E.P., Tishchenko I.G. Sintez 2-aril-1-epoksitcinnamoiletilenov i ikh neko-torykh bromproizvodnykh // Vestci Akademii navuk BSSR. Ser. khimichnykh navuk. 1985. № 1. S. 52-55.

ALiFATiK SIRANIN ACETiLEN EPOKSiKETONUNUN SiNTEZi

N.X.Husiyev, E.S.Cafarova, N.A.Oliyeva

Muayyan edilmi§dir ki, 2-metil-1,2-epoksi-4-heksen-3-onun bromla qar§iliqli tasirindan dibromepoksiketonlann diastereomer izomerlarin qari§igi alinir. 4,5-dibrom-2-metil-1,3-epoksi-3-heksanin diastereomer qari§igina ekvimolyar miqdarda trietilaminin asetondaki mahlulu ila tasir etdikda qisman dehidrobromla§ma ba§ verarak E- va Z-izomerlarin qari§igi alinir. Ancaq artiq miqdarda trietilaminin asetondaki mahlulu goturuldukda tam dehidrobromlai§ma gedir va 2-metil-1.2-epoksi-4-heksin-3-onun alinmasi ila naticalanir.

Agar sozlar: epoksiketonlar, bromla§ma, dehidrobromla§ma, diastereoizomerbr, trietilamin.

SYNTHESIS OF ACETYLENE EPOXYKETONE OF ALIFATIC SERIES

N.X.Husiyev, E.S.Cafarova, N.A.Aliyeva

It has been established that an addition of bromine to 2-methyl-1,2-epoxy-4-hexen-3-ones leads to the mixture of two diastereoisomers of dibromoepoxyketones. In influence on mixture of diastereoisomers of 4,5-dibrom-2-methyl-1,2-epoxy-3-hexanes of equimolar quantity of triethylamine in acetone it takes place their partial dehydrobromination with formation of E- and Z-isomers of 4,5-4-brom-2-methyl-1,2-epoxy-4-hexen-3-on. In a case of increase of reaction time of dibromoepoxyketones with excess of triethylamine in acetone it takes place the dehydrobromination with formation of 2-methyl-1,2-epoxy-4-hexyn-3-one.

Keywords: epoxyketones, bromination, dehydrobromination, diastereoisomers, triethylamine.