CC BY
8
Раздел 02.00.03
Органическая химия
УДК 547.39 + 544.47 DOI: 10.17122/bcj-2020-1-12-15
М. Г. Игнатишина (асп.), Э. Ю. Юнусова (студ.), Е. В. Климина (студ.), Р. Н. Шахмаев (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
СТЕРЕОНАПРАВЛЕННЫЙ СИНТЕЗ ЭТИЛ (2£^)-4-(ФЕНИЛМИТИЛИДЕН)ДОДЕЦ-2-ЕН-5-ИНОАТА
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450064, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: [email protected]
M. G. Ignatishina, E. Yu. Yunusova, E. V. Klimina, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
STEREOSELECTIVE SYNTHESIS OF ETHYL (2^,4Z)-4-(PHENYLMETHYLIDENE)DODEC-2-EN-5-YNOATE
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450064 Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
На основе Рё/Си-катализируемого кросс-сочетания (22)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналя с окт-1-ином осуществлен стереоселективный синтез этил (2£,,4Z)-4-(фенилметилиден)додец-2-ен-5-иноата. Исходный (2Z)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналь получен иодированием доступного коричного альдегида молекулярным иодом в присутствии 4-димети-ламинопиридина (БМАР) в качестве нуклео-фильного катализатора. Его однореакторное кросс-сочетание с окт-1-ином в присутствии каталитической системы Рё(РРЬ3)2С12/ Си1 и ди-изопропиламина в качестве основания с последующим олефинированием триэтилфосфоно-ацетатом в условиях Ма8атипе-ИошЬ при комнатной температуре дает целевой этил (2£,,4Z)-4-(фенилметилиден)додец-2-ен-5-иноат с высоким выходом (76%).
Ключевые слова: енины; кросс-сочетание; реакция Соногашира; этил (2£,4Z)-4-(фенилмети-лиден)додец-2-ен-5-иноат.
В настоящее время наиболее простым, надежным и высокостереоселективным методом получения линейных сопряженных енинов по праву считается Рё/Си-катализируемая реакция винилгалогенидов с терминальными алкинами (реакция Соногашира) 1-5. Как и в других реакциях кросс-сочетания, в качестве электрофиль-ных партнёров с успехом используются винилб-ромиды, винилиодиды и даже малореакционнос-пособные винилхлориды с терминальной галоге-налкенильной группировкой 6-9.
К одному из интересных и малоизвестных классов енинов относятся 2-алкинилбута-1,3-диены, которые являются полезными диено-
Дата поступления 26.12.19
Based on the Pd/Cu-catalyzed cross-coupling of (2Z)-2-iodo-3-phenylprop-2-enal with oct-1-yne, a stereoselective synthesis of ethyl (2£,4Z)-4-(phenylmethylidene)dodec-2-en-5-ynoate was carried out. The starting (2Z)-2-iodo-3-phenylprop-2-enal was prepared by iodination of available cinnamaldehyde with molecular iodine in the presence of 4-dimethylaminopyridine (DMAP) as a nucleophilic catalyst. Its one-pot cross-coupling with oct-1-yne in the presence of the Pd(PPh3)2Cl2/ CuI catalyst system and diisopropylamine as a base followed by olefination with triethyl phos-phonoacetate under Masamune-Roush conditions at room temperature gives the ethyl (2£,4Z)-4-(phenylmethylidene)dodec-2-en-5-ynoate in high yield (76%).
Key words: cross-coupling; enynes; ethyl (2£,4Z)-4-(phenylmethylidene)dodec-2-en-5-ynoate; Sonogashira coupling.
выми компонентами в реакции Дильса-Альде-ра 10 и ключевыми структурными мотивами перспективных ^-сопряженных полимеров и хромофоров 11. Несколько известных методов синтеза подобных структур характеризуются низкими выходами и (или) невысокой изомерной чистотой целевых продуктов 12-14. Нами исследована возможность синтеза этил (2E,4Z)-4-(фенилметилиден)додец-2-ен-5-ино-ата (1) на основе сочетания Соногашира окт-1-ина с (2Z)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналем 2 в качестве электрофильного партнера. В отличие от нормальных линейных винилгалогенидов, известно весьма ограниченное количество примеров использования в реакциях кросс-сочета-
ния подобных электрофилов с расширенной п-Взаимодействие доступного ко-
системой
15-17
ричного альдегида 3 с молекулярным иодом в присутствии 4-диметиламинопиридина (DMAP) в качестве нуклеофильного катализатора 18 приводит к (2Z)-2-иод-3-фенилпроп-2-еналю (2) 19. Кросс-сочетание винилиодида 2 с окт-1-ином гладко протекает в присутствии PdCl2(PPh3)2, CuI и диизопропиламина с образованием соответствующего енинового альдегида. Его олефинирование in situ триэтил-фосфоноацетатом в условиях Masamune-Roush оказалось оптимальным для быстрого и эффективного образования диенина 1 (схема).
Выбор диизопропиламина и ацетонитрила в качестве общего основания и растворителя является ключом к успеху one-pot реакции. Обычно применяемые при олефинировании по Masamune-Roush органические основания (DBU, DIPEA 20 и Et3N 21) дали неудовлетворительный результат, а менее полярные растворители (например, ТГФ, толуол) замедляли олефинирование.
One-pot реакция протекает с полной (Е)-стереоселективностью вновь образованой C=C двойной связи и сохранением конфигурации Br-несущей двойной связи с образованием ожидаемого единственного (2E,4Z)-изомера, как подтверждено данными ЯМР спектроскопии. (2Е)-Конфигурация была установлена на основе большой КССВ (J = 15.2 Гц) виниль-ных протонов. (4Z)-Конфигурация была определена на основе корреляции NOESY между H-3 и бензилиденовым протоном, а также отсутствия корреляции между H-3 и орто-аро-матическим протоном.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н и 13С записаны в CDCl3 на приборе AV-500 [500.13 (1H) МГц и 125.76 МГц (13C)]. Химические сдвиги в спектрах ЯМР 1H измеряли относительно ТМС, в спектрах ЯМР 13C относительно сигнала растворителя (5C 77.00 м.д.). Хромато-масс-спектраль-ный анализ проводили на приборе GCMS-QP2010S Shimadzu (электронная ионизация
при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33500 Да). Использовали капиллярную колонку HP-1MS (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 300 °C, температура ионизационной камеры 200 Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 300 0C со скоростью 10 ^/мин, затем при 300 ^ в течение 5 мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин).
(2Z)-2-Иoд-3-фенилпрoп-2-еналь (2). Смесь 1.32 г (0.01 моль) коричного альдегида, 3.81 г (0.015 моль) иода, 1.66 г (0.012 ммоль) K2CO3 и 0.244 г (2 ммоль) DMAP в 40 мл смеси водного тетрагидрофурана (1:1) перемешивали при комнатной температуре 24 ч. Затем реакционную смесь последовательно обрабатывали насыщенным раствором тиосульфата натрия и дихлорметаном (3 х 20 мл), объединенные органические фазы сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт реакции очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан—этилацетат, 9:1).
Выход 1.98 г (77%). Спектр ЯМР !H, 5, м. д.: 7.47-7.53 м (3H, CH^ ), 7.98-8.02 м (2H, CH^ ), 8.09 с (1H, C3H), 8.78 с (1H, C!H). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 105.8 (C2), 128.6
(2CHаром.), 13°.4 (2CHаром.), 131.6 ^^ром.Х
134.0 (C^), 155.8 (C3), 189.0 (C1). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 258 (64) [M]+, 131 (30), 130 (49), 103 (100), 102 (66), 77 (98), 76 (30), 53 (30), 51 (55), 50 (33).
Этил (2£,4Z)-4-(фенилметилиден)дo-дец-2-ен-5-иноат (1). К суспензии 0.181 г (0.7 ммоль) винилиодида 2, 13 мг (0.07 ммоль) CuI, 25 мг (0.035 ммоль) Pd(PPh3)2Cl2 и 0.283 г (2.8 ммоль) диизопропиламина в 2 мл сухого ацетонитрила прибавили 0.094 г (0.85 ммоль) окт-1-ина. Реакционную смесь перемешивали 5 ч при комнатной температуре в атмосфере аргона. Затем прибавляли 0.224 г (1 ммоль) три-этилфосфоноацетата и 42 мг LiCl (1 ммоль) и перемешивали еще 15 ч. Реакционную смесь обрабатывали водой и экстрагировали этила-цетатом (3 х 3 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором NaCl, сушили MgSO4 и концентрировали при пониженном давлении. Остаток очищали мето-
Схема
K2CO3 THF
-C6H,-
O Pd(PPh3)2Cl2, CuI, ¿-Pr2NH MeCN
2. (EtO)2P(O)CH2CO2Et, LiCl
OEt
C6H,
O
O
I2, DMAP
дом колоночной хроматографии (SiO2, гек-сан—этил ацетат, 95:5). Выход 0.165 г (76%), маслообразное вещество. Спектр ЯМР 1H, 5, м. д.: 0.91 т (3H, C12H3, /=6.9 Hz), 1.30-1.36 м (7H, CH2, CH3), 1.46-1.52 м (2H, CH2), 1.631.69 м (2H, CH2), 2.52 т (2H, C7H2, /=7.1 Hz), 4.24 к (2H, CH2O, /=7.1 Hz), 6.37 д (1H, C2H, /=15.2 Hz), 6.90 с (1H, CHPh), 7.32-7.38 м (3H, CHаром), 7.44 д (1H, C3H, /=15.2 Hz), 7.96 д (2H, CHаром, /=7.4 Hz). Спектр ЯМР
13С, 5, м.д.: 14.1 (CH3), 14.3 (CH3), 19.8 (C7) 22.6 (C11), 28.5 (CH2), 28.8 (CH2), 31.4 (C10) 60.4 (CH2O), 75.9 (C5), 100.7 (C6), 119.5 (С4) 120.5 (C2), 128.4 (2CHаром), 129.3 (CHаром ) 129.5 (2ОТаром.), 135.8 (Cаром.), 142.2 (CHPh) 146.9 (C3), 167.1 (C1). Масс-спектр, m/z (IomH %): 310 (44) [M]+, 197 (100), 167 (55), 166 (29), 165 (73), 152 (33), 141 (48), 55 (29), 43 (62), 41 (32).
Литература
1. Chinchilla R., Najera C. The Sonogashira reaction: A booming methodology in synthetic organic chemistry // Chem. Rev.— 2007.— V.107.— Pp.874-922.
2. Negishi E.I., Anastasia L. Palladium-catalyzed alkynylation // Chem. Rev.- 2003.- V.103.-Pp.1979-2018.
3. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Абдулли-на Э.А., Зорин В.В. Pd-катализируемый синтез 2-алкинилпроизводных 19 ß, 28-эпокси-18 а-оле-ан-1-ен-3-она // ЖОрХ.- 2017.- Т.53, №11.-С.1668-1672.
4. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Васильева А.Н., Зорин В.В. Однореакторный синтез N-2,4-ениновых циклических аминов // ЖОХ.-2019.- Т.89, №3.- С.472-474.
5. Игнатишина М.Г., Сулейманова А.Р., Шахмаев Р.Н., Зорин В.В. Pd/Cu-катализируемый синтез (2£)-2-бензилидендец-3-иналя // Баш. хим. ж.- 2019.- Т.26, №2.- С.30-32.
6. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More / Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M.- N.-Y.: Wiley-VCH, 2014.- 1576 p.
7. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Абдулли-на Э.А., Зорин В.В. Pd-Cu-катализируемый синтез алк-5-ен-7-ин-2-онов // ЖОХ.- 2018.-Т.88, №10.- С. 1711-1713.
8. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В.В. Альтернативный синтез альверина // ЖОрХ.- 2017.- Т.53, №6.- С. 818-820.
9. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Акимова Д. А., Зорин В.В. Fe-катализируемый синтез метил-(2Е,47)-дека-2,4-диеноата - компонента половых феромонов гравера обыкновенного и фасолевой зерновки. // ЖОХ.- 2017.- Т.87, №7.- С.1211-1213.
10. Hopf H., Jager H., Ernst L. On the chemical behavior of 2-ethynyl-l,3-butadiene // Liebigs Ann.- 1996.- Pp.815-824.
11. Pahadi N. K., Camacho D. H., Nakamura I., Yamamoto Y. Palladium-catalyzed dimerization of conjugated diynes: synthesis of (£)-1,2-divinyldiethynylethenes having donor and acceptor chromophores at the terminus of alkyne // J. Org. Chem.- 2006, V.71, №3.- Pp.11521155.
12. Maciagiewicz I., Dybowski P., Skowronska A. A general convenient synthesis of conjugated dieneynes // J. Organomet. Chem.- 2002.-V.643-644.- Pp.501-503.
References
1. Chinchilla R., Najera C. [The Sonogashira reaction: A booming methodology in synthetic organic chemistry]. Chem. Rev., 2007, vol.107, pp.874-922. doi: 10.1021/cr050992x.
2. Negishi E.I., Anastasia L. [Palladium-catalyzed alkynylation]. Chem. Rev., 2003, vol.103, pp.1979-2018. doi: 10.1021/cr020377i.
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Abdullina E.A., Zorin V.V. [Pd-catalyzed synthesis of 2-alkynyl derivatives of 190,28-epoxy-18a-olean-1-en-3-one]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.11, pp. 1705-1709. doi: 10.1134/S1070428017110173.
4. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Vasilyeva A.N., Zorin V.V. [One-pot synthesis of N-2,4-enyne cyclic amines]. Russian Journal of General Chemistry, 2019, vol.89, no.3, pp.540-542. doi: 10.1134/S1070363219030289.
5. Ignatishina M.G., Suleimanova A.R., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. Pd/Cu-kataliziruyemyy sintez (2E)-2-benzilidendets-3-inalya [Pd/Cu-catalyzed synthesis of (2E)-2-benzyl-idenedec-3-ynal]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal [Bashkir Chemical Journal], 2019, vol.26, no.2, pp.30-32. doi: 10.17122/bcj-2019-2-30-32.
6. [Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions and More]. Ed. by de Meijere A., Brase S., Oestreich M. N.-Y., Wiley-VCH, 2014, 1576 p.
7. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Abdullina E.A., Zorin V.V. [Pd-Cu-catalyzed synthesis of alk-5-en-7-yn-2-ones]. Russian Journal of General Chemistry, 2018, vol. 88, no. 10, pp.2197-2199. doi: 10.1134/S1070363218100274.
8. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Alternative synthesis of alverine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.6, pp.832-835. doi: 10.1134/ S1070428017060045.
9. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Akimova D.A., Zorin V.V. [Fe-catalyzed synthesis of methyl-(2E,4Z)-deca-2,4-dienoate, a component of sex pheromones of Pityogenes chalcographus and Acanthoscelides obtectus]. Russian Journal of General Chemistry, 2017, vol.87, no.7, pp. 1638-1640. doi: 10.1134/S1070363217070325.
10. Hopf H., Jager H., Ernst L. [On the chemical behavior of 2-ethynyl-l,3-butadiene]. Liebigs Ann., 1996, pp.815-824. doi: 10.1002/ jlac.199619960528.
13. Karabelas K., Hallberg A. Synthesis of 1-trime-thylsilyl 1,3-dienes by the palladium-catalyzed reaction of trimethylvinylsilane with vinyl iodides/silver nitrate or vinyl triflates // J. Org. Chem.- 1988.- V.53, №21.- Pp.4909-4914.
14. Sim S.O., Park H.-J., Le S. I., Chung Y.K. Palladium(0)-catalyzed decarboxylation of buta-2,3-dienyl 2'-alkynoates: approach to the synthesis of 2-alkynyl buta-1,3-dienes // Org. Lett.- 2008.- V.10, №3.- Pp.433-436.
15. Zeng X., Hu Q., Qian M., Negishi E. Clean inversion of configuration in the Pd-catalyzed cross-coupling of 2-bromo-1,3-dienes // J. Am. Chem. Soc.- 2003.- V. 125, №45.- Pp.13636-13637.
16. Yu L., Meng B., Huang X. Halohydroxylation of 1-cyclopropylallenes: an efficient and stereoselective method for the preparation of multisubstituted olefins // J. Org. Chem.-2008.- V.73, №17.- Pp.6895-6898.
17. Zeng X., Qian M., Hu Q., Negishi E. Highly stereoselective synthesis of (1E)-2-methyl-1,3-dienes by palladium-catalyzed trans-selective cross-coupling of 1, 1-dibromo-1-alkenes with alkenylzinc reagents // Angew. Chem., Int. Ed.- 2004.- V.43, №17.- Pp.2259-2263.
18. Krafft M.E., Cran J. W. A convenient protocol for the a-iodination of a,^-unsaturated carbonyl compounds with I2 in an aqueous medium // Synlett.- 2005.- №8.- Pp.1263-1266.
19. 0axMaeB P.H., CyHaraTy^^HHa A.0., HraaTi-mina M.T., roHycoBa 3.K., 3opHH B.B. CiHTea (2£)-5-^eHH^neHT-2-eH-4-HHoaTa // ^OpX.-2019.- T.55, №6.- C.976-979.
20. Blanchette M.A., Choy W., Davis J.T., Essenfeld A.P., Masamune S., Roush W.R., Sakai T. Horner-Wadsworth-Emmons reaction: use of lithium chloride and an amine for base-sensitive compounds // Tetrahedron Lett.- 1984.- V.25, №21.- Pp.2183-2186.
21. Rathke M.W., Nowak M. The Horner-Wadsworth-Emmons modification of the Wittig reaction using triethylamine and lithium or magnesium salt // J. Org. Chem.- 1985.- V.50, №15.- Pp.2624-2626.
11. Pahadi N.K., Camacho D.H., Nakamura I., Yamamoto Y. [Palladium-catalyzed dimerization of conjugated diynes: synthesis of (E)-1,2-divinyldiethynylethenes having donor and acceptor chromophores at the terminus of alkyne]. J. Org. Chem., 2006, vol.71, no.3, pp.1152-1155. doi: 10.1021/jo052262v.
12. Maciagiewicz I., Dybowski P., Skowronska A. [A general convenient synthesis of conjugated dieneynes]. J. Organomet. Chem., 2002, vol.643644, pp.501-503. doi: 10.1016/S0022-328X(01)01275-X.
13. Karabelas K., Hallberg A. [Synthesis of 1-trimethylsilyl 1,3-dienes by the palladium-catalyzed reaction of trimethylvinylsilane with vinyl iodides/silver nitrate or vinyl triflates]. J. Org. Chem., 1988, vol.53, no.21, pp.4909-4914. doi: 10.1021/jo00256a003.
14. Sim S.O., Park H.-J., Le S.I., Chung Y.K. [Palladium(0)-catalyzed decarboxylation of buta-2,3-dienyl 2'-alkynoates: approach to the synthesis of 2-alkynyl buta-1,3-dienes]. Org. Lett., 2008, vol.10, no.3, pp.433-436. doi: 10.1021/ol702577g.
15. Zeng X., Hu Q., Qian M., Negishi E. [Clean inversion of configuration in the Pd-catalyzed cross-coupling of 2-bromo-1,3-dienes]. J. Am. Chem. Soc., 2003, vol.125, no.45, pp.1363613637. doi: 10.1021/ja0304392.
16. Yu L., Meng B., Huang X. [Halohydroxylation of 1-cyclopropylallenes: an efficient and stereoselective method for the preparation of multisubstituted olefins]. J. Org. Chem., 2008, vol.73, no.17, pp.6895-6898. doi: 10.1021/ jo801087d.
17. Zeng X., Qian M., Hu Q., Negishi E. [Highly stereoselective synthesis of (1£)-2-methyl-1,3-dienes by palladium-catalyzed trans-selective cross-coupling of 1, 1-dibromo-1-alkenes with alkenylzinc reagents]. Angew. Chem., Int. Ed., 2004, vol.43, no.17, pp.2259-2263. doi: 10.1002/ anie.200353022.
18. Krafft M.E., Cran J.W. [A convenient protocol for the a-iodination of a,jß-unsaturated carbonyl compounds with I2 in an aqueous medium]. Synlett., 2005, no.8, pp.1263-1266. doi: 10.1055/s-2005-868495.
19. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Ignatishina M.G., Yunusova E.Yu., Zorin V.V. [Synthesis of ethyl (2E)-5-phenylpent-2-en-4-ynoate]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2019, vol.55, no.6, pp.897-899. doi: 10.1134/ S1070428019060253.
20. Blanchette M.A., Choy W., Davis J.T., Essenfeld A.P., Masamune S., Roush W.R., Sakai T. [Horner-Wadsworth-Emmons reaction: use of lithium chloride and an amine for base-sensitive compounds]. Tetrahedron Lett. , 1984, vol.25, no.21, pp.2183-2186. doi: 10.1016/S0040-4039(01)80205-7.
21. Rathke M.W., Nowak M. [The Horner-Wadsworth-Emmons modification of the Wittig reaction using triethylamine and lithium or magnesium salt]. J. Org. Chem, 1985, vol.50, no.15, pp.2624-2626. doi: 10.1021/jo00215a004.
