CC BY
9
УДК 547.484
Р. М. Алиева (магистрант), А. Ш. Сунагатуллина (к.х.н., доц.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
СИНТЕЗ (E)- И (^-ИЗОМЕРОВ ЭТИЛ-1-(3-ХЛОРПРОП-2-ЕН-1-ИЛ)-2-ОКСОЦИКЛОПЕНТАНКАРБОКСИЛАТА
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: [email protected]
R. M. Alieva, A. Sh. Sunagatullina, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
SYNTHESIS OF (E)- AND (Z)-ISOMERS OF ETHYL 1-(3-CHLOROPROP-2-EN-1-YL)-2-OXOCYCLOPENTANECARBOXYLATE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
На основе алкилирования этил-2-оксоциклопен-танкарбоксилата индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена осуществлен синтез (Е)- и ^)-изомеров этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопентанкарбоксилата — перспективных предшественников биологически активных соединений. При взаимодействии эквимоляр-ных количеств (Е)- или ^)-1,3-дихлорпропена с этил-2-оксоциклопентанкарбоксилатом в условиях межфазного катализа в присутствии К2С03 образуются (Е)- или ^)-изомеры этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопентан-карбоксилата с выходами 84 и 80 % соответственно. Нуклеофильное замещение протекает без аллильной перегруппировки и с полным сохранением конфигурации заместителей при двойной связи.
Ключевые слова: винилхлориды; кросс-сочетание; этил-2-оксоциклопентанкарбоксилат; этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопен-танкарбоксилат.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения базовой части госзадания (проект №49)
Изомерно чистые алкенилпроизводные этил-2-оксоциклопентанкарбоксилата распространены в природе и широко используются в качестве промежуточных продуктов органического синтеза биологически активных веществ 1-3. Удобными предшественниками для получения подобных соединений могут служить (Е)- и ^)-изомеры этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоциклопентанкарбоксилата. Дата поступления 29.06.16
A synthesis of (E)- and (Z)-isomers of ethyl 1-(3-chloroprop-2-en-1-yl]-2-oxocyclopentanecar-boxylate, perspective synthones of biologically active compounds based on alkylation of ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate by individual isomers of 1,3-dichloropropene. The allylation of ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate by (E)- and (Z)-isomers of 1,3-dichloropropene in phasetransfer catalysis conditions in the presence of K2CO3 afforded the corresponding (E)- and (Z)-isomers of ethyl 1-(3-chloroprop-2-en-1-yl)-2-oxocyclopentanecarboxylate in 84 and 78% yields. Thus the isomerization of double bond is not practically observed.
Key words: cross-coupling; ethyl 1-(3-chloroprop-2-en-1-yl)-2-oxocyclopentanecar-boxylate; ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate; vinyl chlorides.
The work was supported by the RF Ministry of Education as part of the base part of the state task (project №49)
npoBe^eHHMe b noc^e^Hne 10 ^eT ncc^e^oBaHna noKa3a^n, hto x^opBnHn^bHaa rpynnnpoBKa aB-.^aeTca BecbMa aKTnBHoH bo MHornx peaKu;nax Kpocc-coneTaHna, odecnennBaa npocToH n ^eKTnBHMH nyTb k cTepeoce^eKTnBHoMy ^>opMn-poBaHnro ^bohhoh cBa3n 4'5. B orannne ot Ma.ro-^ocTynHMx n ^oporocToa^nx BnHn^dpoMn^oB n no^n^oB 6-9, bo MHornx c^ynaax BnHn^x^opn^M aKTnBHo BcTynaroT b peaKu;nn Kpocc-coneTaHna b
присутствии не только традиционных комплексов палладия, но и экономичных и более
безопасных соединений железа, кобальта и ни-
10—12
келя 10 .
Ранее нами сообщалось о новых методах синтеза изомерно чистых винилхлоридов и их использовании в синтезе фармацевтических препаратов и феромонов насекомых 13-17. В продолжение этой работы нами исследована возможность получения (Е)- и ^)-изомеров этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)-2-оксоцикло-пентанкарбоксилата на основе алкилирования этил-2-оксоциклопентанкарбоксилата индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена — крупнотоннажного отхода хлорирования пропилена.
Установлено, что при взаимодействии эк-вимолярных количеств (Е)- или ^)-1,3-ди-хлорпропенов (1 и 2) с этил-2-оксоциклопен-танкарбоксилатом (3) в условиях межфазного катализа в присутствии К2С03 образуются (Е)- или ^)-изомеры этил-1-(3-хлорпроп-2-ен-1 -ил)-2-оксоциклопентанкарбоксилата (4 и 5) с выходами 84 и 80 % соответственно (схема 1). Нуклеофильное замещение протекает без аллильной перегруппировки и с полным сохранением конфигурации заместителей при двойной связи.
Структура, стереохимическая индивидуальность и конфигурация заместителей ви-нильной группировки полученных соединений была подтверждена ГЖХ-анализом, данными ИК-, ЯМР-спектроскопии и масс-спектромет-рии. Достоверным подтверждением пространственной конфигурации заместителей при двойной связи служит КССВ винильных атомов водорода, равная 13.2 и 7.3 Гц для (Е)-(4) и ^)-(5) продуктов соответственно, а также смещение аллильного атома углерода трансизомера 4 примерно на ~4 м.д. в более слабое поле (34.49 м.д.) по сравнении с ^)-аналогом 5 (30.48 м.д.).
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР *Н и С записаны в CDCl3 на приборе Bruker АМ-300 (рабочая частота 300 и 75.47 МГц соответственно), внутренний стандарт — ТМС. Хроматографический и масс-спектральный анализы проводили на хромато-масс-спектрометре GCMS-QP2010S Shimadzu (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33 — 350 Да). Использовали капиллярную колонку HP-1MS (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 280 оС, температура ионизационной камеры 200 оС. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 280 оС со скоростью 10 оС/мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/ мин).
Этил-1-[ (2£)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]-2-оксоциклопентанкарбоксилат (4). Суспензию 0.78 г (5 ммоль) этил-2-оксоциклопентанкар-боксилата (3), 0.55 г (5 ммоль) (£)-1,3-дих-лорпропена (1), 0.83 г (6 ммоль) K2CO3, 0.02 г 18-краун-6 в 8 мл ацетонитрила перемешивали при 50 оС в течение 8 ч до полной конверсии 3 (контроль методом ГЖХ). Реакционную смесь фильтровали, осадок промывали этилацетатом и объединенные органические слои концентрировали. Продукт реакции очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан — диэтиловый эфир, 9:1). Выход 0.97 г (84%). Спектр ЯМР *H, 8, м. д.: 1.26 т (3Н, CH3CH2O, J 7 Гц), 1.85-2.70 м (8Н, 4СН2), 4.17 к (2H, CH^^O, J 7 Гц), 5.78-5.88 м (1Н, =CHCH2), 6.05 д (1Н, =CHCl, Jтранс 13.2 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.99 (CH3CH2O), 19.42 (С4), 32.24 (С5), 34.49 (=CHCH2), 37.84 (С3), 59.56 (C1), 61.57 (CH3CH2O), 120.68 (=CHCl), 128.29 (=CHCH2), 170.47 (OC=O), 214.10 (C2). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 230(6) [M]+, 157(37), 121(100), 114(36), 93(34), 79(32), 77(24), 75(21), 67(23), 65 (35), 39(31).
о.
+
K2CO3 18-краун-6 ---»
CH3CN
Cl
(E)-1 или (Z)-2
(E)-4 или (Z)-5
Схема 1
3
Этил-1-[ (2Z)-3-xлopпpoп-2-eн-1-ил]-2-оксоциклопентанкарбоксилат (5). Получен из (Z)-1,3-дихлорпропена (2) и этил-2-оксоцик-лопентанкарбоксилата (3) аналогично соединению (4). Выход 0.92 г (80%). Спектр ЯМР 1H, 8, м. д.: 1.26 т (3Н, CH3CH2O, J 7.2 Гц), 1.90-2.83 м (8Н, 4СН2), 4.17 к (2H, CH3CH20, J 7.2 Гц), 5.79 к (1Н, =CHCH2, Jцис 7.2 Гц),
6.17 д (1Н, =CHCl, Jцис 7.2 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.97 (CH3CH2O), 19.51 (С4), 30.48 (=CHCH2), 32.52 (С5), 37.82 (С3), 59.45 (C1), 61.51 (CH3CH2O), 121.16 (=CHCl), 126.58 (=CHCH2), 170.79 (OC=O), 214.26 (C2). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 230(5) [M]+, 157(27), 121(100), 114(34), 93(38), 79(33), 77(26), 67(27), 65(42), 55 (22), 39(35).
Литература
1. Broka C. A., Eng K.K. A short total synthesis of (.+-. )-gephyrotoxin-223AB // J. Org. Chem. -1986. - V. 51. - P. 5043.
2. Sakai K., Fujimoto T., Yamashita M., Kondo K. Total synthesis of (±)-dicranenones, novel cyclopentenonyl fatty acids // Tetrahedron Lett.- 1985.- V. 26.- P. 2089.
3. Lee W.Y., Jang S.Y., Kim M., Park O.S. Synthetic Studies on Jasmonoids (II): A New Synthesis Of Methyl dl-Jasmonate / / Synth. Commun.- 1992.- V. 22.- P. 1283.
4. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Pd-Cu-Катализируемый синтез N-(2£,4)- и N-(2Z,4)-ениновых циклических аминов // ЖОрХ.- 2013.- T. 49, №5.- C. 747-750.
5. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Синтез этил-(4Е)-тридец-4-ен-6-иноата // ЖОХ.- 2013.- Т. 83, №1.- С. 156-157.
6. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi.- N.- Y.: Wiley interscince, 2002.- 3424 p.
7. Шахмаев Р.Н., Ишбаева А.У., Зорин В.В. Pd-катализируемый синтез 1-[(2Е,4Е)-додека-2,4-диеноил]пиперидина // Изв. высших учебных заведений. Хим. и хим. технол.- 2011.- Т. 54, №10.- С. 97-99.
8. 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.
9. Ишбаева А.У., Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Стереонаправленный синтез 1-[(2£,4£)-дека-2,4-диеноил]пиперидина // Баш. хим. ж.- 2010.- Т. 17, №3.- С. 53-55.
10. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F.- N.-Y.: Wiley-VCH, 2004.- 916 p.
11. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Новый подход к синтезу этил-(4£)-алкено-атов // ЖОХ.- 2013.- T. 83, №11.- C. 18191821.
12. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Стереонаправленный синтез аллиламинов на основе Fe-катализируемого кросс-сочетания 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с реактивами Гри-ньяра. Синтез нафтифина // Ж0pX.— 2014.-T. 50, №3.- C. 334-343.
13. Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Алкилирование малонового эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.-2012.- Т. 19, №2.- С. 5-7.
References
1. Broka C. A., Eng K.K. A short total synthesis of (.+-.)-gephyrotoxin-223AB. J. Org. Chem., 1986, vol. 51, pp. 5043-5045. doi: 10.1021/ jo00375a065
2. Sakai K., Fujimoto T., Yamashita M., Kondo K. [Total synthesis of (±)-dicranenones, novel cyclopentenonyl fatty acids]. Tetrahedron Lett., 1985, vol. 26, pp. 2089-2092. doi: 10.1016/ S0040-4039(00)94786-5
3. Lee W.Y., Jang S.Y., Kim M., Park O.S. [Synthetic Studies on Jasmonoids (II): A New Synthesis Of Methyl dl-Jasmonate]. Synth. Commun., 1992, vol. 22, pp. 1283-1291. doi: 10.1080/00397919208019310
4. Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. [Pd-Cu-catalyzed synthesis of N-(2E,4)-and N-(2Z,4)-enyne cyclic amines]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2013, vol. 49, no. 5, p. 730-733. doi: 10.1134/S1070428013050163
5. Sunagatullina A.S., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. [Synthesis of ethyl (4E)-tridec-4-ene-6-ynoate]. Russian Journal of General Chemistry, 2013, vol. 83, no. 1, pp. 148-149. doi: 10.1134/ S1070363213010313
6. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi. N.-Y.: Wiley interscince, 2002. 3424 p.
7. 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, p. 97-99.
8. 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.
9. Ishbaeva A.U., Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Stereonapravlennyi sintez 1-[(2E, 4E)-deka-2,4-dienoil]piperidina [Stereo-directed Synthesis of 1-[(2E,4E)-deca-2,4-dieno-yl]piperidine]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2010, vol. 17, no. 3, pp. 53-55.
10. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.-Y.: Wiley-VCH, 2004. 916 p.
11. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [A new approach to the synthesis of ethyl
14. Тахаутдинова А.У., Ишбаева А.У., Сунагатул-лина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В. В. Реакции нуклеофильного замещения с участием (Е)- и (Z)-1,3-дихлорпропена // Баш. хим. ж.— 2010.- Т. 17, №3.- С. 39-41.
15. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез (4£)-тридец-4-ен-1-илацетата — полового феромона томатной моли (Keiferia lycopersicella) // ЖОрХ.— 2013.— T. 49, №5.— C. 687-689.
16. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Филиппова Е.А., Зорин В.В. Алкилирование ацетоук-сусного эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена в условиях межфазного катализа // Баш. хим. ж.— 2013.— T. 20, №1.— C. 45-47.
17. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез циннаризина // ЖОрХ.— 2015.— T. 51, №1.— C. 98-100.
(4E)-alkenoates]. Russian Journal of General Chemistry, 2013, vol. 83, no. 11, pp. 2018-2020. doi: 10.1134/S1070363213110078
12. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Stereoselective synthesis of allylamines by iron-catalyzed cross-coupling of 3-chloroprop-2-en-1-amines with grignard reagents. Synthesis of naftifine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2014, vol. 50, no. 3, pp. 322-331. doi: 10.1134/S1070428014030038
13. Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Alkilirovaniye malonovogo efira individual' nymi izomerami 1,3-dikhlorpropena v usloviyakh mezhfaznogo kataliza [Alkynilation of diethylmalonate by individual isomers of 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2012, vol. 19, no. 2, p. 5-7.
14. Takhautdinova A.U., Ishbaeva A.U., Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Reaktsii nukleofil'nogo zamescheniya s uchastiem (E)- i (Z)-1,3-dikhlorpropena [Reactions of nucleophilic substitution of (E)-and (Z)-1,3-dichloropropene]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2010, vol. 17, no. 3, p. 39-41.
15. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed synthesis of (4E)-tridec-4-en-1-yl acetate, sex pheromone of tomato pinworm (Keiferia lycopersicella)]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2013, vol. 49, no 5, pp. 669671. doi: 10.1134/S1070428013050059
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Filippova E.A., Zorin V.V. Alkilirovaniye atsetouksusnogo efira individual'nymi izomerami 1,3-dikhlorpropena v usloviyakh mezhfaznogo kataliza [ Alkylation of ethyl 3-oxobutanoate by individual isomers of 1,3-dichloropropene in phase-transfer catalysis conditions]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2013, vol. 20, no. 1, p. 45-47.
17. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Iron-catalyzed synthesis of cinnarizine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2015, vol. 51, no. 1, pp. 95-97. doi: 10.1134/ S1070428015010169
