CC BY
34
Мозгунова Е.М., Муковоз П.П., Козьминых В.О.
Оренбургский государственный университет E-mail: [email protected]
СИНТЕЗ И ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ НАТРИЕВЫХ ЕНОЛЯТОВ И ЭФИРОВ 2, 4, 6, 7, 9-ПЕНТАОКСОДЕКАНОВОЙ КИСЛОТЫ
Сложноэфирной конденсацией Клайзена получены натриевые еноляты и соответствующие этиловый и метиловый эфиры 2,6,7-тригидрокси-4,9-диоксо-2,5,7-декатриеновой кислоты. Обсуждаются особенности строения синтезированных поликетидов с сочлененными а- и 0-диок-созвеньями.
Ключевые слова: сложноэфирная конденсация Клайзена, поликетиды, а-, р-диоксосоеди-нения, еноляты, эфиры пентаоксодекановой кислоты.
Поликетиды входят в состав разнообразных природных объектов и играют важную роль в биосинтезе и биокатализе [1, 2]. Наиболее актуальными являются исследования, связанные с поликарбонильными системами, имеющими трикетонное звено, сопряженное с карбонильным акцептором, и ансамбли поликетидов с 1,2-диоксогруппой. Химия, структура и биологические свойства таких соединений практически не изучены.
Нами получены некоторые производные на основе 2,4,6,7,9-пентаоксокарбоновых кислот и показана актуальность этих исследований [3, 4]. Это направление освещено в работах [5, 6, 7], в частности, получение и изучение некоторых превращений представителя поликарбонильных систем с сочлененными а- и в- диоксозвеньями, содержащим шесть кетогрупп в цепи - этилового эфира 2,4,6,7,9-пентаоксодекановой кислоты.
С целью препаративной наработки, изучения особенностей строения и возможных форм, а также химических превращений некоторых соединений этого класса нами изучено взаимодействие ацетона с диалкилоксалатом в присутствии натрия или гидрида натрия при кипячении смеси в инертном растворителе. В результате выделены натриевые еноляты метилового и этилового эфиров 2,4,6,7,9-пентаоксодекановой кислоты (схема 1).
Как правило, натриевые еноляты используются в качестве интермедиатов для получения различных производных а-, в-, бис-в-оксо-систем. Сведения о перспективности использования металла-енолятов в качестве биологически активных веществ (сообщение [8]) стимулировали изучение их строения и свойств, а также возможных превращений. Некоторые данные по соединению (4) были опубликованы в обзоре [3], структура соединения (2) обсуждалась в
[8]. Данные по соединениям (1, 3) публикуются впервые.
Еноляты (1, 2) получены с количественным выходом, представляют собой ярко-оранжевые кристаллические вещества, которые легко растворяются в воде, уксусной кислоте, подвергаясь постепенному разложению; частично в спирте и практически не растворимы в обычных органических растворителях. При длительном контакте с открытым воздухом соединения (1, 2) также подвергаются разложению, что связано, по-видимому, с гидролитическими процессами. Возможные структуры соединений
1, 2 (А, В, С) представлены на рисунке 1.
В ИК-спектрах натриевых енолятов (1, 2 А) полоса валентных колебаний карбонила сложноэфирной группы смещается в сторону меньших частот на 25 см-1 по сравнению со спектрами эфиров (3, 4 А). Понижение частоты колебания енолизованных карбонильных групп до 1592-1633 см-1 по сравнению со свободными карбонилами свидетельствует о сопряжении их в хелатный цикл.
Спектры ЯМР 1Н образцов (1, 2 А) сняты в ДМСО-^6 при нагревании и частичном подавлении сигналов ОН-группы растворителя по причине малой растворимости образцов. В спектрах имеются сигналы трех метиновых протонов в области 5,38-5,78 м.д., сигналы маркерных групп (СН3, СН2 СН3 в ОЕ1 или ОМе) смещены в сторону слабого поля примерно на 0,17 м.д. относительно сигналов эфиров (3, 4).
При подкислении соединений (1, 2) нами были выделены метиловый и этиловый эфиры соответствующей пентаоксокислоты (3, 4), которые представляют собой лимонно-желтые кристаллические вещества, не растворимые в воде и легко растворимые в обычных органических растворителях.
ИК-спектры кристаллов эфиров (3, 4) и спектры ЯМР 1Н, снятые в дейтерохлорофор-ме, однозначно согласуются с предложенной структурой В. В ИК, спектрах присутствует интенсивная узкая полоса валентных колебаний карбонила сложноэфирной группы 1735 см-1, слабая по интенсивности полоса валентных колебаний, связанных внутримолекулярной водородной связью гидроксильных групп 3360-3488 см-1, а также очень интенсивная широкая полоса 1558-1643 см-1, соответствующая колебаниям енолизованных карбонильных групп в составе ОН-хелатных циклов.
В спектре ЯМР 1Н (СБС13) имеются близкие по химическому сдвигу синглеты дезэкра-нированных протонов метиновых групп трех енольных звеньев в области 6,31-6,37 м.д., а также три уширенных слабопольных сигнала протонов енольных гидроксильных групп в области 13,40-14,63 м.д.
Такие спектральные характеристики соединений (3, 4) свидетельствуют об енолизации всех карбонильных групп кроме сложноэфирной и их прочном внитримолекулярном связывании в ансамбле трех ОЯ-хелатных колец. Сигналов, соответствующих форме А не обнаружено.
Ме^Ме ОА1к.
О О
О
'Л
ОА1к
Ыа (ЫаН) (2 : 2 : 3)
рш
- КОН
^Ыа Ыа ООО
Ме
ОА1к
ОО
Ыа
1, 2 А А1к = Ме, Et
О
^Ыа Ыа ООО
Ме
ООО
ОА1к НС1 Ме
ОА1к
/"»/"і ^ - ЫаС1
О ,° 1 2 О О О
Ыа 1, 2
О О 3 4 А О
3, 4 А А1к = Ме, Et
НН
ООО
Ме
ОА1к
О нО 3, 4 В О
Ме ^ ^ ^ ^ОА1к Ю
О ОН 5 6 О 5, 6
Рисунок 1. Синтез и структурные особенности натриевых енолятов и эфиров 2,4,6,7,9-пентаоксодекановой кислоты
В спектрах ЯМР 1Н эфиров (3, 4), снятых в ДМСО-^6 при 22 °С, появляются дополнительные сигналы протоносодержащих групп, что значительно затрудняет расшифровку структуры в биполярной среде. Так, сигналы алкильных групп сложного эфира в спектре утраиваются, а метильной группы ацетильного звена попарно удваиваются для соединения (4) или утраиваются для соединения (3). В спектре появляются синглеты трех метиновых протонов и два характерных дублета двух взаимодействующих геминальных протонов группы СН2, также отмечено появление воды.
Анализ спектров показал, что в биполярной среде дополнительные сигналы протоносодержащих групп принадлежат двум кольчатым полуацетальным таутомерам соединений 3, 4 (формы С, Б). При этом преобладающей формой (около 66%) предположительно является 6-гидрокситаутомер 3, 4 Б, содержание формы 3, 4 С составляет порядка 19%. В фазе ДМСО остается около 15% линейного таутоме-ра. Предполагаемое образование продукта дегидратации соединений (3, 4) - эфиров 6-(1-гидрокси-3-оксо-1-бутенил)-4-оксо-4Я-пиран-2-карбоновой кислоты (5, 6) при комнатной температуре и при небольшом нагревании (порядка 80 °С) в ДМСО не происходит. Из раствора соединений (3, 4 В) в ДМСО после обработки его диэтиловым эфиром, водой или спиртом количественно выделяются исходные эфиры.
В настоящее время исследования в этой области продолжаются, изучаются некоторые нуклеофильные превращения эфиров поликетокис-лот (3, 4 В), а также возможность получения более сложных поликарбонильных соединений.
Экспериментальная химическая часть
ИК-спектры эфиров (I) и (II) записаны на ИК-Фурье спектрометре «Инфралюм ФТ-02» в твердой пасте вазелинового масла, а также в хлороформе. Спектры ЯМР 1Н получены на приборе Вгикег БИХ-500 (500.13 МГц) в дейте-рохлороформе и ДМСО-^6 внутренний стандарт - ТМС. Индивидуальность соединений подтверждена с помощью метода ТСХ на пластинках БИиЫ иУ-254 в системе бензол - диэ-тиловый эфир - ацетон 10:9:1, проявление парами иода.
Синтез тринатрий-1-алкокси-1,4,9-триок-содека-2,5,7-триен-2,6,7-триолятов (1, 2). К
смеси 1,4 мл (20 ммоль) ацетона, 2,8 мл (20 ммоль) диэтилоксалата или 2,36 г (20 ммоль) диметилоксалата и 30 мл толуола добавили при перемешивании 1,11 г (30 ммоль) гидрида натрия или 0,69 г натрия, затем кипятили 2,5-3 ч., оставляли на ночь. Отфильтровывали, остаток промывали диэтиловым эфиром, просушивали, получали соединения (1, 2).
Синтез этилового и метилового эфиров
2.6.7-тригидрокси-4,9-диоксо-2,5,7-декатрие-новой кислоты (3, 4). 1,68 г соединения (1) или 1,66 г соединения (2) обрабатывали 10-15 мл 15% соляной кислоты при быстром перемешивании. Образовавшийся осадок сразу отфильтровывали, промывали большим количеством дистиллированной воды, сушили и перекрис-таллизовывали из смеси этилацетата и этанола (для 3), или из этилацетата (для 4).
Тринатрий-1-метокси-1,4,9-триоксодека-
2.5.7-триен-2,6,7-триолят (1)
,Na Na O O O
Me
OMe
O ,O
Na
O
Выход 3,06 г (95%), т. разл. > 300 °C. ИК-спектр, v, см-1: 3199 v(CH, хелат), 3134 v(CH, хелат), 1697 v(C=O, сложноэфирный), 1608 v(C=O, хелат), 1523 v(C=C, хелат), 1381 5 (OCHA 1371 5 (CHA 1329 5 (CH, хелат-
sv 3'1 sv 3'1 плоские v 7
ный ансамбль), 1304 5 (CH, хелат), 1255
плоские
vas(C-OCH3), 996 vs(C-OCH3), 973, 939, 900, 867, 841, v (C-C),793 5 (CH, хелат), 771
7 скелетные v 7 не плоские v 7 7
5.._ (CH, хелат), 679, 626, 561, 521, 469 5
не плоские
скелетные
(C-C). Спектр ЯМР ‘H, ДМСО-4, 5, м.д.: 1,91 с (3H, CH3), 3,59 с (3H, в ОМе), 5,39 с (1H, С8Н), 5,60 с (1H, C5H), 5,78 с (1H, C3H).
Тринатрий-1-этокси-1,4,9-триоксодека-2,5,7-триен-2,6,7-триолят (2)
,Na Na O O O
Me
OEt
O
O р
№
Выход 3,29 г (98%), т. разл. > 300 °С. ИК-спектр, V, см-1: 3194 у(СН, хелат), 3135 у(СН, хелат), 1712 v(C=O, сложноэфирный), 1623 v(C=O, хелат), 1519 v(C=C, хелат), 1382 5 (ОСН3), 1373 5 (СН3), 1329 5 (СН, хелат-
^ 3/7 ^ 3/7 плоские ^ ’
ный ансамбль), 1304 5 (СН, хелат), 1254
плоские
vas(C-OCH3), 997 vs(C-OCH3), 973, 938, 889, 841, 820, v (C-C),s77l ô (CH, хелат), 760
скелетные не плоские
ô (CH, хелат), 729, 695, 628, 565, 518, 470
не плоские
ô„ (C-С). Спектр ЯМР .h, ДМСО-d, ô, м.д.: l“(3H, CH3 в OEt), 2,12 с (3H, CH3), 4,05 т (2H, CH2 в OEt), 5,38 с (1H, C3H), 5,57 с (1H, CSH), 5,78 с (1H, C5H).
Метиловый эфир 2,6,7-тригидрокси-4,9-диоксо-2,5,7-декатриеновой кислоты (3)
^H H^
OOO
Me
OMe
OHO
O
Выход 0,82 г (32%), т. пл. 156-158 0C, разл. (из смеси этилацетата и этанола). ИК-спектр, v, см-1: 3438 v (О-H), 3100 v(CH, хелат), 2957 vas(CH3), 2848 vs(CH3), 1735 v(C=O, сложноэфирный), 1621 v(C=O, хелат), 1572 v(C=C, хелат), 1439 ôas(CH3), 1381 ôs(CH3), 1272 vas(C-OCH3), 1182ô (C-ОН), 1155 ô (C-ОН),
3 плоские плоские
1116 ô (C-ОН), 1095 v(С-OH), 983 v (C-
плоские s
OCH3), 921,878, 847, 805, 689, 653 v (C-C),
3 скелетные
623 ô (C-ОН), 549 ô (C-С). Спектр
не плоские скелетные
ЯМР .H, CDCl3, ô, м.д.: 2,26 с (3H, CH3), 3,90 с (3H, в ОМе CH3 в ОМе), 6,31 с (1Н, С8Н), 6,33 с (lH, C5H), 6,35 с (1Н, C3H), 13,38 уш. с (1Н, C2OH), 13,49 уш. с (1Н, C6OH), 14,62 уш. с (1Н, C7OH). Спектр ЯМР .Н, ДМСО-dg, ô, м.д.: 2,12 с (3Н, CH3), 2,16 с (3Н, CH3), 2,27 с (3Н, CH3), 2,84 д, 2,95 д (2Н, CH2), 3,81 с (3Н, СН3 в 0Ме), 5,42 с (1Н, СН), 5,50 с (lH, CH), 5,86 с (1Н, Ch), 5,90 с (lH, CH), 6,05 с (lH, Ch), 6,28 с (lH, Ch), 6,40 с (1H, CH).
Этиловый эфир 2,6,7-тригидрокси-4,9-диоксо-2,5,7-декатриеновой кислоты (4)
Выход 0,73 г (27%), т. пл. 137-138 0C, разл. (из этилацетата). Лит.: т. пл. 144 0C (моногид-
рат: т. пл. 119 °С) [3], 140-141 °С [4]. ИК-спектр, V, см-1: 3428 V (О-Н), 3104 у(СИ, хелат), 2985 Уаз(СН3), 2939 vas(CH2), 2904 vs(CH2), 1738 v(C=O, сложноэфирный), 1620 v(C=O, хелат), 1563 v(C=C, хелат), 1466 5 (CH2), 1445
4 7 7 ножничные 4 1/ 7
5 (ШЛ 1378 5(^3), 1298 5 (^ОН), 1255
аэ4 3'1 э 4 3'7 плоские 4 7
v (C-OCH2CH3), 1185 5 (C-ОH), 1156
аэ 4 2 3'1 плоские 4 7
5 (^От, 1113 5 (C-ОH), 1094 v(С-
плоские плоские
ОН), 1018 vs(C-OCH3), 991, 925, 898, 847, 784, 661 v (C-C), 728 5 (CH9), 622 5
скелетные 4 7 маятниковые 4 2'7 не
(^От, 549 5 (C-С). Спектр ЯМР
плоские скелетные
Ш, CDCl3, 5, м.д.: 1,38 т (3^ CH3 в OEt), 2,28 с (3H, CH3), 4,37 к (2^ CH2 в OEt;), 6,32 с (1H, аЩ, 6,35 с (Ш, C*H), 6,37 с (Ш, CÍH), 13,40 уш. с (Ш, C2OH), 13,52 уш. с (Ш, C6OH), 14,63 уш. с (Ш, C7OH). Спектр ЯМР Щ, ДМСО-^6, 5, м.д.: 1,23 т (3^ CH3 в OEt), 1,25 т (3^ ^ в OEt), 1,32 т (3H, CH3 в OEt), 2,12 с (3H, CH3), 2,16 с (3H, CH3), 2,27 с (3^ CH3), 2,30 с (3^ CH3), 2,87 д, 2,93 д (2^ CH2), 3,30 уш. с (2^ H20), 4,21 к (2^ CH2 в OEt), 4,26 к (2^ CH2 в OEt), 4,37 к (2H, CH2 в OEt), 5,50 с (1H, CH), 5,86 с (1H, CH), 5,90 с (Ш, CH), 6,03 с (Ш, CH), 6,28 с (ш, CH), 6,40 с (lH, ш), 6,42 с (lH, Cн), 6,97 с (ш, CH), 7,03 с (Ш, CH), 7,62 уш. с (Ш, OH), 7,95 уш. с (Ш, OH), 8.70 уш. с (Ш, OH),
11,65 уш. с (Ш, OH). Масс-спектр, ш/г (1отн,%), приведены ионы с 1отн > 1%: 270 (9) [М]+, 2^^^2 (3) [М - H2O]+, 227 (1)о[^ - CH3CO]+, 210 (1) [М -H2O - Ш2Ш]+, 197 (5) [М - Ш2Е^+, 186 (7), 185 (16) [М - Ш3т - CH2CO]+, 179 (4), 158 (8), 157 (15) [М - Ш3Ш - Ш2ТО - CO]+, 155 (11), 147 (2), 143 (3) [М - ш3т - 2 Ш2Ш]+, 139 (3), 137 (3), 129 (2), 127 (3) [М -COCH2COCO2Et]+, 117 (3), 115 (3), 113 (10) [CH3COCH2COCO]+, 111 (29) [ион циклопентан- 1,2,4-триона: C5H3O3], 109 (1), 89 (2), 87 (2), 86 (2), 85 (48) [^03^^]+, 84 (17), 71 (2), 69 (37) [OєC-CH=C=O]+, 67 (2), 66 (2), 55 (9), 53 (3), 45 (4), 44 (13), 43 (100) [CH3CO]+, 42 (12). Найдено, %: С 53,61; H 5,36. C12H14O7. М 270,23. Вычислено, %: С 53,33; H 5,22.
Список использованной литературы:
1. Hong F., Chaitan K. Antibiotic activity of polyketide products derived from combinatorial biosynthesis: Implications for directed evolution // Molecular Diversity. 1996. Vol.1. №2. P. 121-124.
2. Selvin J. Exploring the Antagonistic Producer Streptomyces MSI051: Implications of Polyketide Synthase Gene Type II and a Ubiquitous Defense Enzyme Phospholipase A2 in the Host Sponge Dendrilla nigra // Current Microbiology. 2009. Vol.58. № 5. P. 459-463.
3. Козьминых В.О., Гончаров В.И., Козьминых Е.Н., Фирганг С.И. Эфиры 2,6,7-тригидрокси-4,9-диоксо-2,5,7-декатриено-вой и 2-гидрокси-2-(3-гидрокси-4-метил-2,5-диоксо-3-циклопентенилиден)уксусной кислот: синтез и особенности строения // ЖОрХ. 2006. № 42. вып.10. С. 1460-1463.
4. Козьминых В. О., Гончаров В.И., Козьминых Е.Н. Простой метод получения 3-[оксо(цикло)алкил(иден)]производных хиноксалин-2(1Я)-она // ЖОрХ. 2006. № 42. вып.11. С. 1727-1730.
5. Lehmann E., Grabow W. Synthese höherer Polyoxo-carbonsauren der Fettsaure-Reihe (I. Mitteil) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A und B Series). 1935. Vol. 68. № 4. S. 703-707.
6. Schmitt V.J. Oxalester-Kondensationen I. Die forgesetzte Kondensation des Oxalesters mit Aceton. Die forgesetzte, gemischte Kondensation des Oxalesters mit zwei verschiedenen Ketonen // Lieb. Ann. 1950. Bd. 569. S.17.
7. Козьминых В.О., Гончаров В.И., Козьминых Е.Н., Ноздрин И.Н. Конденсация Клайзена метилкетонов с диалкилоксала-тами в синтезе биологически активных карбонильных соединений (Обзор. Часть 1) // Вестник Оренбургского гос. унта. Оренбург, 2007. №3. С.112-122.
8. Козьминых В.О., Муковоз П.П., Кириллова Е.А., Щербаков Ю.В., Виноградов А.Н., Соловьёва Е.А., Мозгунова Е.М., Литвинова Е.С., Свиридов А.П., Нарбеков И.В., Гамбург Т.В., Федосеев С.А., Козьминых Е.Н. Металлопроизводные р-р-электроноизбыточных поликарбонильных систем с сочленёнными б- и e-диоксофрагментами. Сообщение 2. Синтез и строение натриевых енолятов оксопроизводных 1,3-дикарбонильных соединений // Вестник Оренбургского гос. ун-та. Оренбург, 2009. №1 (95). С. 128-140.
Сведения об авторах:
Мозгунова Екатерина Михайловна, аспирант кафедры химии Оренбургского государственного университета. 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел. 89198591378, е-mail: [email protected] Муковоз Петр Петрович, соискатель кафедры химии Оренбургского государственного университета, 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел. (3532)775994.
Козьминых Владислав Олегович, профессор кафедры химии Оренбургского государственного университета, доктор химических наук, профессор. 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел. 89198603840, е-mail: [email protected]
Mozgunova E.M., Mukovoz P.P., Kozminykh V.O.
Synthesis and peculiarities of structure of sodium enolates and esters of 2, 4, 6, 7, 9 - pentaoxodecanoic
acids
Sodium enolates and corresponding ethyl and methyl esters of 2, 6, 7 - trihydroxy-4,9-dioxo-2,5,7-
decatrienoic acids are got with ester condensation of Klizen. The features of the structure of synthesized
polyketids with joined a-, ß-dioxolinks are discussed in this article.
Key words: ester condensation of Klizen, polyketids, a-, ß-dioxolinks, ethers of pentaoxodecanoic acid
Bibliography:
1. Hong F., Chaitan K. Antibiotic activity of polyketide products derived from combinatorial biosynthesis: Implications for directed evolution // Molecular Diversity. 1996. Vol.1. No. 2. pp. 121-124.
2. Selvin J. Exploring the Antagonistic Producer Streptomyces MSI051: Implications of Polyketide Synthase Gene Type II and a Ubiquitous Defense Enzyme Phospholipase A2 in the Host Sponge Dendrilla nigra // Current Microbiology. 2009. Vol.58. № 5. pp. 459-463.
3. Koz’minykh V.O., Goncharov V.I., Koz’minykh E.N., Firgang S.I. Esters of 2,6,7-trihydroxy-4,9-dioxo-2,5,7-decatriene и 2-hydroxy-2-(3- hydroxy-4-methyl-2,5-dioxo-3-(cyclo)pentenyl(idene)) acetic acids: synthesis and individualities of structures // JOrC. 2006. Vol. 42. No.10. pp. 1460-1463.
4. Koz’minykh V.O., Goncharov V.I., Koz’minykh E.N. Simple prosedure for preparation of quinoxalin-2(1H)-one 3-[Oxo(cyclo)alkyl(idene)] derivatives // JOrC. 2006. Vol. 42. No. 11. pp. 1727-1730.
5. Lehmann E., Grabow W. Synthesis of a row of higher Polyoxo-carbonyl fat acids (I. Mitteil) // Reports of a German chemical society (A and B series). 1935. Vol. 68. No 4. pp. 703-707.
6. Schmitt V.J. Oxalester-Kondensationen I. The complex ester condensation of oxalate esters with acetone. The complex ester, mixed condensation of oxalate esters with two different ketones // Lieb. Ann. 1950. Vol. 569. pp.17.
7. Koz’minykh V.O., Goncharov V.I., Koz’minykh E.N., Nozdryn I. N. The Claisen condensation of methylketones with dialkyloxalates into a synthesis biological active carbonyl compounds (Review. Part 1) // Vestnik of OSU. Orenburg. 2007. No. pp. 112-122.
8. Koz’minykh V.O., Mykovoz P. P., Kirillova E.A., ScherbacovYV., Vinogradov A. N., Solov’eva E.A., Mozgunova E.M., Litvinova E.S., Sviridov A.P., Narbecov I.V., Gamburg T.V., Fedoseev S.A., Koz’minykh E.N. Metalla derivatives of p-p-elektronover polycarbonyl systems with pool together б- and s-dioxofragments. 2. Synthesis and formation sodium enoles of oxoderivatives 1,3-dicarbonyl compounds // Vestnik of OSU. Orenburg. 2009. No. 1 (95). pp. 128-140.
