Синтез эфиров 5-гидрокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоновых кислот Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.341+547.725

А. Н. Виноградов (асп.)1, В. О. Козьминых (д.х.н., проф., зав. каф.)1,2, Е. Н. Козьминых (д.фарм.н., проф., зав. каф.)3

СИНТЕЗ ЭФИРОВ 5-ГИДРОКСИ-4,5-ДИГИДРОИЗОКСАЗОЛ-3-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

1 Оренбургский государственный университет, кафедра химии 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13; тел. (3532)340685, е-mail: [email protected] 2Пермский государственный педагогический университет, кафедра химии 614990, г. Пермь, ул. Сибирская, 24; тел. (342)2386378, е-mail: [email protected] 3Пермский филиал Московского государственного университета технологий и управления, 614065, г. Пермь, ул. 2-я Казанцевская, 7; тел. (342)962664, е-mail: [email protected]

А. N. Vinogradov1, V. О. Kozminykh1,2, Е. N. Kozminykh 3

SYNTHESIS OF 5-HYDROXY-4,5-DIHYDROISOXAZOLE-

3-CARBOXYLATES

1 Orenburg State University 13, Pobedy Str, 460018, Orenburg; ph. (3532)340685, е-mail: [email protected]

2Perm State Pedagogical University 24, Sibirskaya Str., 614990, Perm, Russian Federation; ph. (342)2386378, е-mail: [email protected] 3Perm branch of Moscow State University of Technologies and Management, 7, 2-th Kazantsevckaya Str., 614065, Perm, Russian Federation; ph. (342)962664,

е-mail: [email protected]

Изучена однореакторная трехкомпонентная конденсация пинаколина с диалкилоксалатами и гидрохлоридом гидроксиламина, приводящая к устойчивым кольчатым О-ацеталям — эфирам 5-трет-бутил-5-гидрокси-4,5-дигидроизокса-зол-3-карбоновой кислоты. Особенности строения синтезированных соединений установлены на основании данных ИК, ЯМР 1Н, ЯМР 13С спектроскопии и масс-спектрометрии.

Ключевые слова: однореакторный синтез; реакция пинаколина с диалкилоксалатами и гидрохлоридом гидроксиламина; эфиры 5-трет-бутил-5-гидрокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбо-новой кислоты.

Таутомерная гидроксиизоксазолиновая форма присутствует в растворах монооксимов /З-дикарбонильных соединений 1. Действие гидроксиламина на 2,4-диоксокарбоновые (ацилпировиноградные) кислоты, полученные из метилкетонов и диэтилоксалата, приводит к производным изоксазолкарбоновых кислот 2'3. Литературные сведения об однореакторном взаимодействии метилкетонов с диалкилокса-латами и гидроксиламином в синтезе производных изоксазола отсутствуют.

При проведении однореакторной конденсации пинаколина с диалкилоксалатами и гид-

The «one-pot» three-components condensation of pinacolone with dialkyl oxalates and hydrochloric hydroxylamine, which leads to stable ring O-acetals: 5-£er£-butyl-5-hydroxy-4,5-dihydroiso-xazole-3-carboxylates is studied. Structure peculiarities of synthesized compound are determined on the basis of IR, NMR 1H, NMR 13C spectroscopy and mass-spectrometry.

Key words: «one-pot» synthesis; reaction of pinacolone with dialkyl oxalates and hydrochloric hydroxylamine; 5-£er£-butyl-5-hydroxy-4,5-di-hydroisoxazole-3-carboxylates.

рохлоридом гидроксиламина (схема 1) нами впервые с препаративным выходом получены устойчивые кольчатые О-ацетали — эфиры 5-т^ет-бутил-5-гидрокси-4,5-дигидроизокса-зол-3-карбоновой кислоты 1а-e.

O

'^U'^QAlk -

t-Bu^-CH3 AlkO.

Y + OO

Alk = CH, C2Hj, я-CjH,, г-CjH,, n-C4H,;

*Na;

2NHJOH* HCl; t J

OBu

HO O

Q—N

O

Дата поступления 02.05.14

Схема 1. Синтез эфиров 5-трет-бутил-5-шдрокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоновой кислоты

1a-e

Строение эфиров 5-трет-бутил-5-гидро-ксиизоксазолин-3-карбоновой кислоты 1а-e установлено на основании данных ИК, ЯМР 1H, ЯМР 13С спектроскопии и масс-спектро-метрии. В спектрах ЯМР 1H в области 2.97— 3.27 м.д. присутствует АВ-система взаимодействующих протонов метиленовой группы при атоме С-4 с КССВ 2/HH = 18.6 Гц и уширенный сигнал гидроксильной группы при 3.11— 3.43 м.д., что подтверждает гидроксиизоксазо-линовую структуру 1. В спектре ЯМР 13С соединения 1b в области 40.34 м.д. присутствует сигнал атома С-4 метиленовой группы и сигнал атома C-5, связанного с гидроксильной группой, при 115.25 м.д., указывающие на предполагаемую структуру.

Наличие в ИК спектрах соединений 1а-e в области 3342—3372 см-1 интенсивной полосы поглощения валентных колебаний группы ОН при C-5, а также отсутствие полос поглощения свободной карбонильной группы подтверждают предполагаемую структуру 1.

В масс-спектре соединения 1b имеются пики осколочных ионов, соответствующие основному направлению фрагментации с сохранением изоксазольного звена (схема 2).

ИК спектры полученных соединений записаны на спектрофотометре «Инфралюм ФТ-02» в пасте твердого вещества в вазелиновом масле. Спектры ЯМР 1H соединений получены на приборе «MERCURYplus-300» (300.05 МГц) в CDCl3, внутренний стандарт — ТМС. Спектр ЯМР 13С соединения 1b получен на приборе «MERCURYplus-300» (300.05 МГц) в CDCl3. Масс-спектр соединения 1b снят на спектрометре Bruker Daltonics MicrOTOF-Q II в режиме прямого ввода (ESI).

Синтез эфиров 5-трет-бутил-5-гидро-кси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоновой кислоты. Смесь 25 ммоль (2.50 г или 3.13 мл) пинаколина, 25 ммоль соответствующего диал-килоксалата и 25 ммоль (0.58 г) натрия в 50 мл толуола выдерживали при комнатной температуре 3—4 ч. Растворитель отгоняли, к остатку прибавляли 25 ммоль (1.74 г) гидрохлорида гидроксиламина и нагревали 15 мин в 100 мл

30% этанола. Через 30 мин осадок отфильтровывали, сушили на воздухе, перекристаллизо-вывали из 30% EtOH.

Метиловый эфир 5-трет-бутил-5-гидро-кси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоновой кислоты (1а). Выход 3.02 г (60%). Бесцвет. иглы, т. пл. 87-89 оС. ИК спектр, v, см-1: 3342 (О-Н), 1735 (С=О), 1601 (C=N), 1261, 1236 (С-О-С). Спектр ЯМР *H (300 МГц, CDCl3), 8, м.д. (J, Гц): 1.06 (9H, c, t-Bu), 2.97, 3.27 (2Н, 2д, 2JHH = 18.6, СН2), 3.08 (1H, уш. с., ОН), 4.01 (c, 3H, OCH3). Найдено, %: С 53.83; H 7.48; N 6.98. C9H15NO4. Вычислено, %: С 53.72; H 7.51; N 6.96.

Этиловый эфир 5-трет-бутил-5-гидро-кси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоновой кислоты (1b). Выход 3.50 г (65%). Бесцвет. иглы, т. пл. 82-84 оС. ИК спектр, v, см-1: 3372 (ОН), 1732 (С=О), 1597 (C=N), 1273, 1242 (С-О-С). Спектр ЯМР (300 МГц, CDCl3), 8, м.д. (J, Гц): 1.06 (9H, c, t-Bu), 1.36 (3H, т, J=7.2, OCH2CH3), 2.97, 3.27 (2Н, 2д, 2JHH=18.6, СН2), 3.11 (1H, уш. с., ОH), 4.34 (2H, к, J=7.2, OCH2CH3). Спектр ЯМР 13С (300 МГц, CDCl3), 8С, м.д.: 14.06 (CH3, OCH2CH3,), 24.68 (CH3, t-Bu), 37.45 (СМе3), 40.34 (С4Н2), 62.10 (СН2, OCH2CH3), 115.25 (С5ОН), 151.53 (C3=N), 160.59 (СООЕО. Масс-спектр (ESI), m/z (1отн, %): 216 [М+HT (100), 198 [М+H-H^T (51), 170 [М+H-Н2О-C2H4]+ (28). Найдено, %: С 55.67; H 8.12; N 6.68. C10H17NO4. Вычислено, %: С 55.80; H 7.96; N 6.51.

н-Пропиловый эфир 5-трет-бутил-5-гидрокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоно-вой кислоты (1c). Выход 3.55 г (62%). Бесцвет. иглы, т. пл. 66-68 оС. ИК спектр, v, см-1: 3342 (О-Н), 1735(С=О), 1601(C=N), 1261, 1236 (С-О-С). Спектр ЯМР (300 МГц, CDCI3), 8, м.д. (J, Гц): 0.98 (3H, т, J = 7.2, OCH2CH2CH3), 1.05 (9H, c, t-Bu), 1.69-1.82 (2H, м, OCH2CH2CH3), 2.97, 3.27 (2Н, 2д, 2JHH = 18.6, СН2), 3.43 (1H, уш. с., ОЮ, 4.23 (2H, т, J = 7.2, OCH2CH2CH3). Найдено, %: С 57.54; H 8.50; N 6.28. CnH19NO4. Вычислено, %: С 57.62; H 8.35; N 6.11.

о

t-Bu„ HO'

ESI

h

O—N

OEt

[M+H]+ m/z 216

- H2O

F, m/z 198-

C2H4

•F2 m/z 170

Схема 2. Масс-фрагментация этилового эфира 5-трет-бутил-5-гидрокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбо-новой кислоты 1b

изо-Пропиловый эфир 5-трет-бутил-5-гидрокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоно-вой кислоты (1й). Выход 3.32 г (58%). Бесцвет. иглы, т. пл. 88—90 оС. ИК спектр, V, см-1 3342 (О-Н), 1735(С=О), 1601(С=Ю, 1261 1236 (С-О-С). Спектр ЯМР *И (300 МГц СЭСЬ), 8, м.д. (О, Гц): 1.05(9И, с, ^и) 1.25(6И, д, О = 6.3, ОСИ(СИ3)2), 2.97 3.27(2Н, 2д, 2Оии = 18.6, СН2), 3.38 (1И, уш с., ОИ), 5.20-5.32 (1И, м, ОСИ(СИ3)2). Най дено, %: С 57.56; И 8.50; N 6.18. СцИ19МО4 Вычислено, %: С 57.62; И 8.35; N 6.11.

н-Бутиловый эфир 5-трет-бутил-5-гид-рокси-4,5-дигидроизоксазол-3-карбоновой кислоты (1е). Выход 4.07 г (67%). Бесцвет. иглы, т. пл. 64-66 оС. ИК спектр, V, см-1: 3342 (О-Н), 1735(С=О), 1601(С=Ю, 1261, 1236 (С-О-С). Спектр ЯМР *И (300 МГц, СОСЬ), 8, м.д. (О, Гц): 0.92 (3И, т, О = 7.2, О(СИ2)3СИз), 105 (9И, с, ^Би), 1.33-1.45 (2И, м, ОСИ2СИ2СИ2СИ3), 1.60-1.75 (2И, м, ОСИ2СИ2СИ2СИ3), 2.97, 3.27(2Н, 2д, 2ОИИ = = 18.6, СН2), 3.40 (1И, уш. с., ОИ), 4.28 (2И, т, О = 7.2, ОСИ2(СИ2)2СИ3). Найдено, %: С 59.30; И 8.80; N 5.80. С12И2^О4. Вычислено, %: С 59.24; И 8.70; N 5.76.

Литература

1. Терентьев П. Б., Каландаришвили A. Г., Зеленин K. Н., Солод O. В., Шевцов В. K. // ХГС.- 1997.- Т. 33, №9.- С.1070.

2. Перевалов С. Г., Бургарт Я. В., Салоутин В. И., Чупахин О. Н. // Усп. хим.- 2001.- Т. 70, №11.- 1039;

3. Dawood К. M., Abdel-Gawad H., Mohamed H. A., Abdel-Wahab B. F. // Heterocycles.- 2010.Т. 81, №1.- P.1.

References

1. Terent'ev P. B., Kalandarishvili A. G., Zele- nin K. N., Solod O. V., Shevstov V. K. Khimiya ge-terotsiklicheskikh soedineniy [Chemistry of Heterocyclic Compounds], 1997. V. 33, no.9. P.1070.

2. Perevalov C. G., Burgart Y. V., Saloutin V. I., Chupahin O.N. Uspekhi khimii [Russian Chemical Reviews], 2001. V. 70, no.11. 1039.

3. Dawood K. M., Abdel-Gawad H., Mohamed H. A., Abdel-Wahab B. F. Heterocycles, 2010. V. 81, no.1. P.1.

Работа выполнена в рамках проекта 1.3.09 Федерального агентства по образованию РФ на 2012—2014 гг.