CC BY
9
УДК 547.39
Демина А.А., Белякова Ю.Ю., Радулов П.С., Ярёменко П.С., Терентьев А.О. СИНТЕЗ МАКРОЦИКЛИЧЕСКИХ ТРИС-ПЕРОКСИДОВ
Демина Арина Анатольевна, студент 3 курса химического факультета; Московский государственный
университет им. М. В. Ломоносова, 119991, ул. Ленинские горы, 1, Москва, Россия;
e-mail: [email protected]
Белякова Юлия Юрьевна, аспирант 2-го года.
Институт органической xимии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Ленинский просп., 47, Москва, Россия; всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, 143050, ул. Институт, владение 5, р.п. Большие Вяземы, Одинцовский район, Московская область, Россия; Радулов Петр Сергеевич, аспирант 4-го года.
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия;
2Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, 143050, ул. Институт, владение 5, р.п. Большие Вяземы, Одинцовский район, Московская область, Россия;
Ярёменко Иван Андреевич, к.х.н., с.н.с. лаборатории исследований гемолитических реакций №13 Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия;
2Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, 143050, ул. Институт, владение 5, р.п. Большие Вяземы, Одинцовский район, Московская область, Россия;
Терентьев Александр Олегович, д.х.н., член-корр. РАН, профессор РАН, заведующий лабораторией исследований гомолитических реакций №13
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Ленинский просп., 47, Москва, Россия; 2Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, 143050, ул. Институт, владение 5, р.п. Большие Вяземы, Одинцовский район, Московская область, Россия;
Разработан селективный метод синтеза макроциклических трис-пероксидов из карбонильных соединений 1,1' дигидропероксиди(циклоалкил) пероксидов.
Ключевые слова: трж-пероксиды, гексаоксонаны, тетрахлорид олова.
SYNTHESIS OF MACROCYCLIC TRIS-PEROXIDES
Anna A. Demina, Yulia Yu. Belyakova*, Peter S. Radulov*, Ivan А. Yaremenko*, Alexander O. Terent'ev* Lomonosov Moscow State University, 119991, ul. Leninskiye Gory, 1, Moscow, Russia
:N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, 119991, Leninsky prosp., 47, Moscow, Russia
2All-Russian Research Institute for Phytopathology, 143050, B. Vyazyomy, Moscow Region, Russia
Selective method for the synthesis of macrcyclic tris-peroxides from carbonyl compounds and hydrogen peroxide was developed.
Keywords: tris-peroxides, hexaoxonanes, tin tetrachloride.
Триотероксиды, 1,2,4,5,7,8-гексаоксонаны, нашли свое применение как инициаторы полимеризации [1-3]. Они могут быть использованы в качестве стартовых реагентов в синтезе макроциклических кетонов и лактонов по реакции Стори [4-8], а также в синтезе несимметричных тетраоксанов. Открытый широкий спектр биологической активности, в частности высокая противомалярийная [9-12], антишистосомная [1315], фунгицидная [13] активности, а также цитотоксичность по отношению к раковым клеткам [16-17] родственных классов циклических органических пероксидов позволяют предположить, что макроциклические трис-пероксиды могут представлять большой интерес для разработки веществ с полезными свойствами.
1,2,4,5,7,8-гексаоксонаны получают в основном: озонолизом алкенов [18-20], кислотно-катализируемой реакцией пероксида водорода с кетонами [21-23], конденсацией 1,1'-дигидропероксиди- (циклоалкил)пероксидов с кетонами [24], кеталями [25, 26]. Главными
недостатками этих методов является низкая селективность и трудность получения 1,2,4,5,7,8-гексаоксонанов с геометрически загруженными заместителями. Конденсация 1,1-
дигидропероксиди(циклоалкил)пероксидов с
кетонами приводит к умеренным выходам и ограничена в размере цикла исходных циклических кетонов. Конденсации с циклическими кетонами, содержащими больше восьми атомов углерода в цепи или содержащими заместитель рядом с карбонильной группой в большинстве случаев не протекают. В редких случаях удается получить 1,2,4,5,7,8-гексаоксонаны с выходом не более 40% [27]. Наиболее эффективным методом синтеза макроциклических 1,2,4,5,7,8-гексаоксонанов
является конденсация 1,1'-дигидропероксиди-(циклоалкил)пероксидов с кеталями, катализируемая BFз•Et2O [26].
Известны всего несколько работ, где хлорид олова (IV) используется в синтезе геминальных бисгидропероксидов, геминальных гидрокси-гидропероксидов по реакции пероксидирования
кетонов и альдегидов [28], в синтезе вицинальных гидроксигидропероксидов по реакции раскрытия оксиранового цикла в присутствии пероксида водорода [29], а также в синтезе циклического тетрапероксида из ацетона и Н202 [30].
В настоящей работе предложен метод синтеза 1,2,4,5,7,8-гексаоксонанов, основанный на
реакции кеталей с 1,1'-
дигидропероксиди(циклоалкил)пероксидами при участии кислоты Льюиса, хлорида олова (IV) (Схема 1). Применение тетрахлорида олова и кеталей в качестве стартовых реагентов вместо кетонов позволяет решить задачу синтеза гексаоксонанов из циклоалканонов с размером цикла С7 и С12.
R1 OMe
X
R2 OMe
1а, Ri =R2 = -(CH2)5. 1b, Ri = R2 = -(CH2)6
1c, Ri = R2 =-(CH2)7
1d, R1 = R2 =-(CH2)l1
n(
HOO
OOH
2a, n = 2
2b, n = 8
SnCl4
ТГФ, 0-25 oC, 4-8ч.
O O
O O
RfX
3a-d, n = 2 4a-d, n = 8
Схема 1. 1,2,4,5,7,8-Синтез гексаоксонанов 3a-d, 4a-d
Для определения границ применимости и надежности разработанного метода был осуществлен синтез ряда 1,2,4,5,7,8-гексаоксонанов 4a-d. В случае 1,2,4,5,7,8-гексаоксонанов 3a-d конденсацию кеталей 1a-d с 1,1'-дигидропероксиди(циклогексил)пероксидом 2a проводили при температуре 0-5 °С. На примере синтеза пероксида 3a было установлено, что при 0-5 °С выход целевого пероксида 3a на 20% выше, чем при 20-25 °С. Все пероксиды были получены с высоким выходом до 90% на выделенный продукт: 80% (3a), 90% (3b), 74% (3c), 88% (3d), 70% (4a), 83% (4b), 72% (4c) и 72% (4d). Выход целевых пероксидов был выше, чем при использовании BF3^Et2O [37] в качестве катализатора, например, выход пероксидов 3b и 4d увеличился с 65 % до 88% и с 40% до 72% соответственно.
Таким образом, разработан способ селективного синтеза 9-членных циклических пероксидов, 1,2,4,5,7,8-гексаоксонанов, с высоким выходом на выделенный продукт. Впервые показано, что хлорид олова (IV) в ТГФ является эффективным реагентом для синтеза макроциклических органических трис-пероксидов, с применением которого осуществлена конденсация кеталей с 1,1'-
дигидропероксиди(циклоалкил)пероксидами.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 19-73-20190).
Список литературы
1. W. C. Sheng, J. Y. Wu, G. R. Shan, Z. M. Huang, Z. X. Weng, Free-radical bulk polymerization of styrene with a new trifunctional cyclic peroxide initiator // J. Appl. Polym. Sci. - 2004. - Vol. 94, № 3. - P. 1035-1042.
2. R. M. Torenbeek, J. A. Hogt, H. G. Bekendam. WO 9603397, 1996.
3. J. M. Van der Schuur, J. Nuysink, R. C. J. Millet, B. Fischer, WO 2015135865, 2015.
4. P. R. Story, D. D. Denson, C. E. Bishop, B. C. Clark, J. C. Farine, A new general synthesis of macrocyclic compounds // J. Am. Chem. Soc. -1968. - Vol. 90, №3. - P. 817-818.
5. J. R. Sanderson, K. Paul, P. R. Story, D. D. Denson, J. A. Alford, Macrocycles. The Synthesis and Thermal Decomposition of Some Disubstituted Dicyclohexylidene Diperoxides // Synthesis-Stuttgart. - 1975. - Vol. 3. - P. 159-161.
6. J. R. Sanderson, K. Paul, P. R. Story, Macrocycles: The Synthesis and Thermal Decomposition of Some Trisubstituted Tricyclohexylidene Triperoxides // Synthesis-Stuttgart. - 1975. - Vol. 4. - P. 275-276.
7. J. R. Sanderson, P. R. Story, K. Paul, Thermal decomposition of some bis cyclododecylidene-cycloalkylidene triperoxides in chlorobenzene // J. Org. Chem.. - 1975. - Vol. 40, №6. - P. 691-695.
8. E. K. Starostin, A. V. Aleksandrov, A. V. Ignatenko, G. I. Nikitin, Decomposition of tricyclohexylidene peroxide // Bull. Acad. Sci. USSR, Div. Chem. Sci. (Engl. Transl.). - 1982. -Vol. 31, №1. - P.133-136.
9. L. C. Fisher, M. A. Blackie, Mini-Rev. Tetraoxanes as Antimalarials: Harnessing the Endoperoxide // Med. Chem. - 2014. - Vol. 14. - P. 123-135.
10. C. W. Jefford, Synthetic Peroxides as Potent Antimalarials. News and Views // Curr. Top. Med. Chem. - 2012. - Vol. 12. - P. 373-399.
11. D. M. Opsenica, B. A. Solaja, Antimalarial peroxides // J. Serb. Chem. Soc. - 2009. - Vol. 74. - P. 1155-1193.
12. B. A. Solaja, N. Terzic, G. Pocsfalvi, L. Gerena, B. Tinant, D. Opsenica, W. K. Milhous, L. C. Fisher, M. A. Blackie. Mixed Steroidal 1,2,4,5-Tetraoxanes: Antimalarial and Antimycobacterial
+
Activity // J. Med. Chem. - 2014. - Vol. 45. - P. 3331-3336.
13. V. A. Vil', I. A. Yaremenko, A. I. Ilovaisky, A. O. Terent'ev, Peroxides with Anthelmintic, Antiprotozoal, Fungicidal and Antiviral Bioactivity: Properties, Synthesis and Reactions // Molecules. - 2017. - Vol. 22, №11. - p.1881.
14. N. Cowan, I. A. Yaremenko, I. B. Krylov, A. O. Terent'ev, J. Keiser, Elucidation of the in vitro and in vivo activities of bridged 1,2,4-trioxolanes, bridged 1,2,4,5-tetraoxanes, tricyclic monoperoxides, silyl peroxides, and hydroxylamine derivatives against Schistosoma mansoni // Bioorg. Med. Chem. - 2015. - Vol. 23, №16. - P. 51755181.
15. K. Ingram, I. A. Yaremenko, I. B. Krylov, L. Hofer, A. O. Terent'ev, J. Keiser, Identification of Antischistosomal Leads by Evaluating Bridged 1,2,4,5-Tetraoxanes, Alphaperoxides, and Tricyclic Monoperoxides // J. Med. Chem. - 2012. - Vol. 55, № 20. - P. 8700-8711.
16. P. Coghi, I. A. Yaremenko, P. Prommana, P. S. Radulov, M. A. Syroeshkin, Y. J. Wu, J. Y. Gao, F. M. Gordillo, S. Mok, V. K. W. Wong, C. Uthaipibull, A. O. Terent'ev, Novel Peroxides as Promising Anticancer Agents with Unexpected Depressed Antimalarial Activity // ChemMedChem. - 2018. - Vol. 13, № 9. - P. 902908.
17. I. A. Yaremenko, M. A. Syroeshkin, D. O. Levitsky, F. Fleury, A. O. Terent'ev, Cyclic peroxides as promising anticancer agents: in vitro cytotoxicity study of synthetic ozonides and tetraoxanes on human prostate cancer cell lines // Med. Chem. Res. - 2017. - Vol. 26, №1. - P. 170179.
18. R. Criegee, Über den Verlauf der Ozonspaltung (III. Mitteilung) // Justus Liebigs Ann. Chem. -1953. - Vol. 583, №1. - P. 1-36.
19. K. Griesbaum, W. S. Kim, Ozonolyses of selected vinyl ethers // J. Org. Chem. - 1992. - Vol. 57, № 21. - P. 5574-5577.
20. H. Keul, K. Griesbaum, Ozonolysis of olefins containing monochloro substituted double bonds // Can J Chem. - 1980. - Vol. 58, №19. - P. 20492054.
21. K. Zmitek, S. Stavber, M. Zupan, D. Bonnet-Delpon, J. Iskra, Fluorinated alcohol directed formation of dispiro-1,2,4,5-tetraoxanes by
hydrogen peroxide under acid conditions // Tetrahedron. - 2006. - Vol. 62, №7. - P. 14791484.
22. N. A. Milas, A. Golubovic, Studies in Organic Peroxides. XXVI. Organic Peroxides Derived from Acetone and Hydrogen Peroxide // J. Am. Chem. Soc. - 1959. - Vol. 81, №24. - P. 6461-6462.
23. E. Climent, D. Groninger, M. Hecht, M. A. Walter, R. Martinez-Manez, M. G. Weller, F. Sancenon, P. Amoros, K. Rurack, Selective, Sensitive, and Rapid Analysis with Lateral-Flow Assays Based on Antibody-Gated Dye-Delivery Systems: The Example of Triacetone Triperoxide // Chem-Eur J. - 2013. - Vol. 19, №13. - P. 4117-4122.
24. N. A. Milas, A. Golubovic, Studies in Organic Peroxides. XXIV. Preparation, Separation and Identification of Peroxides Derived from Diethyl Ketone and Hydrogen Peroxide // J. Am. Chem. Soc. - 1959. - Vol. 81, №13. - P. 3361-3364.
25. A. O. Terent'ev, M. M. Platonov, I. B. Krylov, G. I. Nikishin, Synthesis of 1,2,4,5,7,8-hexaoxonanes by iodine-catalyzed reactions of bis(1-hydroperoxycycloalkyl) peroxides with ketals // Russ. Chem. Bull. - 2009. - Vol. 58, №2. - P. 335338.
26. A. O. Terent'ev, M. M. Platonov, E. J. Sonneveld, R. Peschar, V. V. Chernyshev, Z. A. Starikova, G. I. Nikishin, New Preparation of 1,2,4,5,7,8-Hexaoxonanes // J. Org. Chem. - 2007. - Vol. 72, №19. - P. 7237-7243.
27. K. Paul, P. R. Story, P. Busch, J. R. Sanderson, New method for the synthesis of biscyclododecylidene cyclo alkylidene triperoxides // J. Org. Chem. - 1976. - Vol. 41, №7. - P. 12831285.
28. D. Azarifar, K. Khosravi, F. Soleimanei, Stannous Chloride Dihydrate: A Novel and Efficient Catalyst for the Synthesis of gem-Dihydroperoxides from Ketones and Aldehydes // Synthesis-Stuttgart. -2009. - Vol. 15. - P. 2553-2556.
29. X. Yan, C. H. Qiao, Z. W. Guo, Tin(IV) Chloride Promoted Reaction of Oxiranes with Hydrogen Peroxide // Synlett. - 2013. - Vol. 24, №4. - P. 502-506.
30. H. Jiang, G. Chu, H. Gong, Q. D. Qiao, Tin Chloride Catalysed Oxidation of Acetone with Hydrogen Peroxide to Tetrameric Acetone Peroxide // J. Chem. Res-S. - 1999. - Vol. 4. -p.288.
