CC BY
6
УДК 547.484
DOI: 10.17122/bcj-2018-1-17-19
Н. Р. Хаматьянова (студ.), С. Ж. Агайдарова (студ.), 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 ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СТЕРЕОИЗОМЕРОВ ЭТИЛ-2-АЦЕТИЛ-5-ХЛОР-2-МЕТИЛПЕНТ-4-ЕНОАТА
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: biochem@rusoil.net
N. R. Khamat'yanova, S. Zh. Agaidarova, A. Sh. Sunagatullina, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
SYNTHESIS OF INDIVIDUAL STEREOISOMERS OF ETHYL-2-ACETYL-5-CHLORO-2-METHYLPENT-4-ENOATE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; e-mail: biochem@rusoil.net
Путем алкилирования этил-2-метил-3-оксобута-ноата индивидуальными изомерами 1,3-дихлор-пропена осуществлен синтез стереоизомеров этил-2-ацетил-5-хлор-2-метилпент-4-еноата — новых перспективных электрофильных партнеров для различных реакций кросс-сочетания. Реакция гладко протекает в ацетонитриле в присутствии К2С03 и каталитических количеств краун-эфира с хорошим выходом стереохими-чески чистых винилхлоридов.
Ключевые слова: винилхлориды; 1,3-дихлор-пропены; стереоизомеры этил-2-ацетил-5-хлор-2-метилпент-4-еноата; этил-2-метил-3-оксобута-ноат.
Одним из наиболее эффективных методов создания углерод-углеродной связи являются различные реакции кросс-сочетания с участием винилгалогенидов, протекающие с сохранением конфигурации двойной связи (реакции Негиши, Соногаширы, Сузуки, Стилле, Хека) 1-5. Обычно в качестве электрофильных партнеров используются малодоступные и дорогостоящие винилиодиды и винилбромиды 6-9, тогда как использование винилхлоридов в реакциях кросс-сочетания ограничено, в основном, из-за отсутствия надежных методов их синтеза с приемлемой изомерной чистотой. Ранее нами сообщалось о получении хлорвинильных производных 1,3-дикарбонильных соединений 10-13 и их использовании в синтезе биологически активных соединений 14-19. С целью расширения арсенала доступных винилхлоридов в настоящей работе нами осуществлен синтез стерео-изомеров этил-2-ацетил-5-хлор-2-метилпент-4-еноата путем алкилирования этил-2-метил-3-оксобутаноата индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена.
A synthesis of stereoisomers of ethyl 2-acetyl-5-chloro-2-methylpent-4-enoate, the new promising electrophilic partners for various cross-coupling reactions, based on an alkylation of ethyl
2-methyl-3-oxobutanoate by individual isomers of 1,3-dichloropropene was carried out. The reaction proceeds smoothly in acetonitrile in the presence of K2CO3 and catalytic amounts of crown ether with a good yield of stereochemically pure vinyl chlorides.
Key words: 1,3-dichloropropene; ethyl 2-acetyl-5-chloro-2-methylpent-4-enoate; ethyl 2-methyl-
3-oxobutanoate; vinyl chlorides.
Цис- и транс-изомеры 1,3-дихлорпропе-на — крупнотоннажного отхода хлорирования пропилена, имеют большую разницу в температурах кипения и эффективно разделяются ректификацией. Индивидуальные стереоизомеры 1,3-дихлорпропена обладают высокой реакционной способностью и легко образуют углерод-углеродную связь с сильными CH-кислота-ми по аллильному положению.
K CO
о^^-^о + а^ч^а
K2CO3 18-краун-6
Дата поступления 21.12.17
Башкирский химический журнал. 2018. Том 25. Жо 1
(E)-2 или (Z)-2
1 (E)-3 или (Z)-3
Установлено, что при взаимодействии этил-2-метил-3-оксобутаноата (1) c эквимолярным количеством (Е)- или ^)-изомера 1,3-дихлор-пропена (2) в условиях межфазного катализа в присутствии К2С03 образуются соответствующие (E)- или (Z)-изомеры этил-2-ацетил-5-хлор-2-метилпент-4-еноата (3) с выходами 73—76 %. Алкилирование протекает без аллильной перегруппировки и с полным сохранением конфигурации заместителей при двойной связи.
CHCN
Структура, стереохимическая индивидуальность и конфигурация заместителей виниль-ной группировки полученных соединений была подтверждена ГЖХ-анализом, данными ИК-, ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии. Характерной особенностью продуктов 3 является наличие в спектрах ЯМР 13С сигналов четвертичного атома углерода при 8 59 м.д. Надежным доказательством пространственной конфигурации заместителей при двойной связи служит КССВ винильных атомов водорода, равная 13.4 и 7.6 Гц у соединений E-3 и Z-3 соответственно. Кроме того, в спектре ЯМР 13С аллиль-ному С-атому транс^-кетоэфира E-3 соответствует сигнал при 8 36 м.д., тогда как в спектре его цис-аналога Z-3 он смещен на 4 м.д. в более сильное поле (32 м.д.).
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н и 13С записаны в CDCl3 на приборе Bruker AV-500 (рабочая частота 500 и 125 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-(4Е)-2-ацетил-5-хлор-2-метилпент-4-еноат (E-3). Суспензию 0.721 г (5 ммоль) этил-2-метил-3-оксобутаноата (1), 0.611 г (5.5 ммоль) (£)-1,3-дихлорпропена (E-2), 0.97 г (7 ммоль) K2CO3 и 0.02 г 18-краун-6 в 8 мл безводного Литература
Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F.— N.-Y.: Wiley-VCH, 2004.- 916 p.
Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
Вт» т^ ^ «-»^ -1
.В. Fe-катализируемый синтез циннаризина // ЖОрХ.- 2015.— T.51, №1.- C.98-100.
Шахмаев Р.Н., Чанышева А.Р., Ишбаева А. У., Вершинин С. С., Зорин В. В. Интенсификация реакций арилирования активированных олефинов 4-бромацетофеноном с использованием микроволнового излучения // ЖОрХ.- 2010.- T.46, №3.- C.459-460.
Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Абдулли-на Э.А., Зорин В.В. Pd-катализируемый синтез 2-алкинилпроизводных 19 Д2о-эпокси-18 а-
олеан-1-ен-3-она // " ^
№11.- С.1668-1672.
1.
2.
3.
4.
ЖОрХ.— 2017.- Т.53,
5.
6.
Ишбаева А.У., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Синтез (2£',4£,)-додека-2,4-диен-1-илизовалерата — основного компонента масла корневища эхинацеи пурпурной // ЖОрХ.— 2010.— Т.46, №2.— C.183-18Ï Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi.— N.- Y.: Wiley interscience, 2002.— 3424 p.
ацетонитрила перемешивали при кипячении с обратным холодильником до полной конверсии субстрата 1 (8-10 ч, контроль методом ГЖХ). Реакционную смесь фильтровали, осадок промывали этилацетатом и объединенные органические слои концентрировали. Продукт реакции очищали методом колоночной хроматографии. Выход 0.796 г (73%). Спектр ЯМР 1H, 8, м. д.: 1.21 т (3Н, CBjCHA J 7 Гц), 1.28 с (3Н, СН30, 2.09 с (3H, CH3C=O), 2.38-2.58 м (2Н, ^НСНД 4.15 к (2Н, CH-СНА J 7 Гц), 5.73 д.т (1Н, =CHCH2, JmpaHc 13.4, 7.6 Гц), 5.96 д (1Н, =CHCl, JmpaHc 13.4 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8с, м.д.: 14.02 (CH3CH2O), 18.99 (CH3C), 26.15 (CH3C=O), 36.17 ^CHC^), 59.19 (CC=O), 61.56 (CH3CH2O), 120.39 (=CHCl), 128.15 (=CHCH2), 171.94 (OC=O), 204.57 (C=O). Масс-спектр, m/z (Imrn, %): 176(8), 175(23), 147(10), 113(17), 109(11), 95(9), 67(9), 43 (100), 41 (8), 39(10).
Этил-(^)-2-ацетил-5-хлор-2-метилпент-4-еноат (Z-3). Получен из этил-2-метил-3-оксобутаноата (1) и ^)-1,3-дихлорпропена (Z-2) аналогично кетоэфиру (E-3). Выход 0.834 г (76%). Спектр ЯМР 1H, 8, м. д.: 1.21 т (3Н, CttjCHA J 7 Гц), 1.30 с (3Н, СН30, 2.11 с (3H, CH3C=O), 2.71 д (2Н, =CHCK2, J 7.6 Гц), 4.15 к (2Н, CHCBA J 7 Гц), 5.62 к (1Н, =CHCH2, J4uC 7.6 Гц), 6.10 д (1Н, =CHCl, JЦ1Ж 7.6 Гц). Спектр ЯМР 13С, 8 м.д.: 13.92 (CH3CH2O), 18.87 (CH3C), 25.97 (CH3C=O), 32.19 ^CHC^), 58.97 (CC=O), 61.53 (CH3CH2O), 121.20 (=CHCl), 125.98 (=CHCH2), 172.16 (OC=O), 204.70 (C=O). Масс-спектр, m/z (IomH, %): 176(8), 175(18), 113(17), 109(9), 95(9), 67(10), 65(8), 43(100), 41 (10), 39 (12).
References
1. [Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions]. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.-Y., Wiley-VCH Publ, 2004, 916 p.
2. 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.
3. Shakhmaev R.N., Chanysheva A.R., Ishbaeva A.U., Vershinin S.S., Zorin V.V. [Microwave enhancement of arylation of activated olefins with 4-bromoacetophenone]. Russian Journal of Orqanic Chemistry, 2010, vol.46, no.3, p'p.455456. doi: 10.1134/S1070428010030280.
4. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Abdullina E.A., Zorin V.V. [Pd-Catalyzed Synthesis of 2-Alkynyl Derivatives of 19/5,28-Epoxy-18a-olean-1-en-3-one]. Russian Journal of Orqanic Chemistry, 2017, vol.53, no.11, pp. 1705-1709. doi: 10.1134/S1070428017110173.
5. Ishbaeva A. U.. Shakhmaev R.N., Zorin V.V. [Synthesis of (2E,4E)-dodeca-2,4-dien-1-yl is-ovalerate, the main component of rootstock oil of Echinacea purpurea]. Russian Journal of Orqanic Chemistry, 2010, vol.46, no.2, pp 183-184. doi: 10.1134/S1070428010020041.
18
Башкирский химический журнал. 20 18. Том 25. Nq 1
7. Шахмаев Р.Н., Ишбаева А.У., Зорин В.В. Pd-ката-лизируемый синтез 1-[(2£,4£)-додека-2,4-диеноил]-пиперидина // Изв. высших учебных заведений. Хим. и хим. технол.- 2011.- Т.54, №10.- С.97-99.
8. Ишбаева А.У., Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Стереонаправленный синтез 1-[(2Е,4Е)-дека-2,4-диеноил]пиперидина // Баш. хим. ж.- 2010.- Т.17, №3.- С.53-55.
9. Ишбаева А.У., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Pd-катализируемое арилирование акрилонитрила в условиях микроволнового излучения // Изв. высших учебных заведений. Хим. и хим. технол.- 2010.- Т.53, №8.- С.136-137.
10. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Алиева Р.М., Зорин В.В. Синтез изомерно чистых S-хлор-у-винилкетонов // ЖОХ.- 2017.- Т.87, №10.- С.1723-1727.
11. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Акимова Д.А., Зорин В.В. Синтез 2£,4£- и 2£,42-изоме-ров этил 5-хлорпента-2,4-диеноата // ЖОрХ.-2017.- Т.53, №4.- С.608-610.
12. Шахмаев Р. Н., Сунагатуллина А. Ш., Филиппова Е.А., Зорин В.В. Алкилирование ацетоуксусного эфира индивидуальными изомерами 1,3-дихлор-пропена в условиях межфазного катализа / / Баш. хим. ж.- 2013.- T.20, №1.- C.45-47.
13. Алиева Р.М., Сунагатуллина А.Ш., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Синтез (Е)- и ^)-изомеров 2-(3-хлорпроп-2-ен-1-ил)циклопентанона // Изв. высших учебных заведений. Хим. и хим. технол.- 2017.- Т.60, №4.- С.21-25.
14. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. Fe-Catalyzed synthesis of (13Z)-eicos-13-en-10-one, the main sex pheromone component of Carposina niponensis // Chem. Nat. Compd.-2017.- V.53, №1.- Pp. 128-131.
15. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.В. Fe-Катализируемый синтез флунаризина и его (7)-изомера // ЖОХ.- 2016.- Т.86, №8.-
C.1395-1398.
16. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Акимова Д.А., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез метил-(2£,4£)-дека-2,4-диеноата - компонента половых феромонов гравера обыкновенного и фасолевой зерновки // ЖОХ.- 2017.- Т.87, №7.- С.1211-1213.
17. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Альтернативный синтез альверина // ЖОрХ.- 2017.- Т.53, №6.- С.818-820.
18. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Emvshaeva N.V., Zorin V.V. Synthesis of (4E,6Z)-hexadeca-4,6-dien-1-ol and its acetate - components of the sex pheromone of Stathmopoda masinissa // Chem. Nat. Compd.- 2015.- V.51, №1.- Pp.127-129.
19. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova
D.A., Zorin V.V. Stereoselective Synthesis of Pear Ester // Chem. Nat. Compd.- 2017. V.53, №6.- Pp.1017-1019.
6. [Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis]. Ed. E. Negishi. N.-Y., Wiley interscince Publ., 2002, 3424 p.
7. Shakhmaev R.N., Ishbaeva A.U., Zorin V.V. Pd-kataliziruemyi sintez 1 -[( 2E,4E)-dodeka-2,4-dieno-il]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, pp.97-99.
8. Ishbaeva A.U., Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Stereonapravlennyi sintez 1-[(2E, 4E)-deka-2,4-dienoil]piperidina [ Stereodirected Synthesis of 1-[(2E,4E)-deca-2,4-dienoyl]-piperidine]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2010, vol.17, no.3, pp.53-55.
9. Ishbaeva A.U., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Pd-kataliziruemoe arilirovanie akrilonitrila v uslovi-yakh mikrovolnovogo izlucheniya [Microwave Pd-Ca-talyzed Arylation of Acrylonitrile]. Izvestiya Vys-shikh Uchebnykh Zavedenii. Khimiya i khimiches-kaya tekhnologiya, 2010, vol.53, no.8, pp.136-137.
10. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Synthesis of Isomerically Pure 5-Chloro-y-vinylketones]. Russian Journal of General Chemistry, 2017, vol.87, no.10, pp.2472-2476. doi: 10.1134/S1070363217100310.
11. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova
D.A., Zorin V.V. [Synthesis of Ethyl (2E,4E)- and (2E,4Z)-5-Chloropenta-2,4-dienoates]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.4, pp.608610. doi: 10.1134/S1070428017040194.
12. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Filippova
E.A., Zorin V.V. Alkilirovanie 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, pp.45-47.
13. Alieva R.M., Sunagatullina A.Sh., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Sintez (E)- i (Z)-izomerov 2-(3-khlor-prop-2-en-1-il)tsiklopentanona [Synthesis of (E)- and (Z)-isomers of 2-(3-chloroprop-2-en-1-yl)cyclopentano-ne]//Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya, 2017, vol.60, no.4, pp.21-25.
14. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed synthesis of (13Z)-eicos-13-en-10-one, the main sex pheromone component of Carposina niponensis]. Chem. Nat. Compd., 2017, vol.53, no.1, pp.128-131. doi: 10.1007/s10600-017-1925-3.
15. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Fe-catalyzed synthesis of flunarizine and its (Z)-isomer]. Russian Journal of General Chemistry, 2016, vol.86, no.8, pp.1969-1972. doi: 10.1137/S107036321608034X.
16. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova D.A., Zorin V.V. [Fe-Catalyzed Synthesis of Methyl-(2E,4Z)-deca-2,4-dienoate, a Component of Sex Phe-romones of Pityogenes chalcographus and Acanthosce-lides obtectus]. Russian Journal of General Chemistry, 2017, vol.87, no.7, pp.1638-1640. doi: 10.1134/S1070363217070325.
17. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Alternative Synthesis of Al-verine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.6, pp.832-835. doi: 10.1134/S1070428017060045.
18. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Emvshaeva N.V., Zorin V.V. [Synthesis of (4E,6Z)-hexadeca-4,6-dien-1-ol and its acetate — components of the sex pheromone of Stathmopoda masinissa]. Chem. Nat. Compd., 2015, vol.51, no.1, pp.127-129. doi: 10.1007/ s10600-015-1217-8.
19. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Akimova D.A., Zorin V.V. [Stereoselective Synthesis of Pear Ester]. Chem. Nat. Compd., 2017, vol.53, no.6, pp.1017-1019. doi: 10.1007/s10600-017-2191-0.
Башкирский химический журнал. 2018. Том 25. Жо 1
19
