CC BY
40
УДК 547.394+547.385.2
Р. Н. Шахмаев (к.х.н., с.н.с.), А. У. Ишбаева (асп.), E. A. Филиппова (студ.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
Стереоселективное винилирование активированных олефинов в воде
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. 89178051990, e-mail: [email protected]
R. N. Shakhmaev, A. U. Ishbaeva, E. A. Filippova, V. V. Zorin
Stereoselective vinylation of activated olefins in water
Ufa State Petroleum Technological University, 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. 89178051990, e-mail: [email protected]
Исследована возможность получения сопряженных диеновых соединений на основе Р^катали-зируемых реакций сочетания винилиодидов с активированными олефинами в воде. Взаимодействие (1Е)-1-иодокт-1-ена, полученного гид-роалюминированием—иодированием 1-октина, с метилакрилатом, 3-бутен-2-оном и Ы^-димети-лакриламидом, в присутствии Р^ОАс)2, основания и тетрабутиламмонийхлорида в воде протекает стереоселективно с образованием метилового эфира (2Е,4Е)-ундека-2,4-диеновой кислоты, (3Е,5Е)-додека-3,5-диен-2-она и (2Е,4Е)-Ы, Ы-диметилундека-2,4-диенамида соответственно с выходами 74—80 %.
Ключевые слова: активированные олефины; биологическая активность; винилиодиды; винилирование; диеновые соединения; (1Е)-1-иодокт-1-ен; палладий; реакция Мизороки-Хека; сочетание; стереоселективность.
The possibility of obtaining of conjugated dienoic compounds based on Pd-catalyzed coupling reactions of vinyliodides with activated olefins in water was researched. The coupling of (1E)-1-iodoct-1-ene obtained by hydroalumination-iodination of 1-octyne with methyl acrylate, but-3-en-2-one and N,N-dimethylacrylamide in the presence of Pd(OAc)2 base and tetrabutyl-ammonium chloride in water occurs stereo-selectively with formation methyl (2£,4£)-undeca-2,4-dienoate, (3£,5£)-dodeca-3,5-dien-2-one and (2£,4£)-N,N-dimethylundeca-2,4-dien-amide in 74—80 % yields.
Key words: (1E)-1-iodoct-1-ene; activated olefins; biological activity; coupling; dienoic compounds; Mizoroki-Heck reaction; palladium; stereoselectivity; vinylation; vinyliodides.
Сопряженные диеновые соединения проявляют различную биологическую активность и широко используются в органическом синтезе фармакозначимых соединений, феромонов и других биологически активных веществ 1-5. Удобным методом синтеза диеновых структур является Р^катализируемое сочетание вини-лиодидов с активированными олефинами (реакция Мизороки-Хека) 6-13. В литературе имеются многочисленные данные об успешном проведении данной реакции с участием арилга-логенидов в водной среде 14,15. Большой интерес к воде как растворителю вызван высокой активностью в ней каталитических систем Р^ четвертичная аммониевая соль/неорганическое основание 14,15. Кроме того, замена легковоспламеняющихся, часто токсичных, дорогостоящих и экологически опасных органичес-
Дата поступления 05.02.13
ких растворителей водой является общемировой тенденцией в органическом синтезе и актуальной задачей химической технологии 16,17.
Нами исследована возможность получения сопряженных диеновых соединений на основе Р^катализируемых реакций сочетания винилиодидов с различными активированными олефинами в воде.
Установлено, что взаимодействие (1Е)-1-иодокт-1-ена (1), полученного гидроалюмини-рованием-иодированием 1-октина (2) по оптимизированной методике 18, с метилакрилатом (3) (или 3-бутен-2-оном (4), ^,^-диметилак-риламидом (5)) в присутствии Р^ОАс)2, основания и тетрабутиламмонийхлорида в воде протекает стереоселективно с образованием соответственно метилового эфира (2Е,4Е)-ун-дека-2,4-диеновой кислоты (6) (77%), (3Е,5Е)-додека-3,5-диен-2-она (7) (80%) и (2Е,4Е)-^,^-диметилундека-2,4-диенамида (8) (74%).
о
С6Н13-=
_ ДИБАГ, 12
СбН
6Н13
Я
3-5
I
1
2
о
Ра(0Лс)2
Ви4КС1, основание, Н20
С6Н13
Я
6-8
3, 6 Я=0СН3
4, 7 Я=СН3
5, 8 Я=К(СН3)2
Строение и стереохимическая чистота синтезированных диеновых соединений подтверждена ГЖХ анализом на капиллярной колонке, данными ИК-, ЯМР и 13С-спектро-скопии и хроматомасс-спектрометрии. В спектрах ЯМР 1И продуктов 6-8 КССВ винильных атомов водорода составляет 14.7—15.5 Гц, что свидетельствует о трансоидной конфигурации двойной связи.
Экспериментальная часть
ИК спектры записаны в тонком слое на ИК Фурье-спектрофотометре ШРгев^е-21 БИШАОги. Спектры ЯМР 1Н и 13С записаны в СЭС13 на приборе Вгикег АМ-300 (рабочая частота 300 и 75.47 МГц соответственно), в качестве внутреннего стандарта использовали ТМС. Хроматографический и масс-спектраль-ный анализ проводили на аппаратно-программном комплексе Хроматэк-Кристалл 5000 с масс-селективным детектором Finnigan ЭБО (электронная ионизация при 70 эВ). Использовали капиллярную колонку Иев1ек Шх-5ш8 (5% дифенилполисилоксан, 95% диметилполи-силоксан, длина 30 метров), температура испарителя 250 оС, температура ионизационной камеры 250 оС. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 250 оС со скоростью 10 оС/мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин).
(1 Е)-1-Иодокт-1-ен (1). Получен по модифицированной методике 18. К раствору 1.10 г (10 ммоль) 1-октина (2) в 10 мл абсолютного гексана приливали 15 мл 1 М раствора диизобутилалюминийгидрида (ДИБАГ) в гек-сане и перемешивали 6 ч при 55 оС в атмосфере аргона. Реакционную смесь охлаждали до —50 оС и прибавляли раствор 2.79 г (11 ммоль) иода в 15 мл безводного ТГФ в течение 30 мин. Затем реакционную смесь нагревали в течение 1 ч до комнатной температуры, перемешивали
при этой температуре еще 12 ч и приливали при охлаждении льдом 25 мл 10%-го раствора серной кислоты. Органический слой отделяли, водный экстрагировали гексаном (3x15 мл). Объединенные органические слои промывали насыщенным раствором ЫаС1, сушили над Ыа2804 и концентрировали. Продукт выделяли методом колоночной хроматографии (БЮ2, гексан—хлороформ, 6:1—>2:1). Выход 2.07 г (87%), маслообразное вещество. ИК спектр, см-1: 2955, 2926, 2855, 1605, 1456, 1215, 1171, 943. Спектр ЯМР *И, 8, м.д.: 0.88 т (3И, СИ3), 1.21-1.45 м (8И, 4СИ2), 2.05 к (2И, СИ2СИ=, ] 7.0 Гц), 5.97 д (1И, С'И=, ] 14.5 Гц), 6.46-6.56 м (1И, С2И=). Спектр ЯМР 13С, дС, м.д.: 14.02 (С5), 22.50 (С7), 28.26 (С4), 28.52 (С5), 31.52 (С6), 36.01 (С3), 74.24 (С1), 146.72 (С2). Масс-спектр, т/г (1отн, %): 238 (24) [М]+, 167 (11), 154 (15), 69 (100), 56 (16), 55 (53), 43 (51), 42 (10), 41 (51).
Метиловый эфир (2Е, 4Е)-ундека-2,4-ди-еновой кислоты (6). К суспензии 0.154 г (1.116 ммоль) К2СО3, 0.124 г (0.446 ммоль) Ви4ЫС1, 2 мг (0.009 ммоль) Ра(0Ас)2 , 0.106 г (0.446 ммоль) (1£)-1-иодокт-1-ена (1) в 0.4 мл воды прибавляли 0.115 г (1.339 ммоль) мети-лакрилата (3). Реакционную смесь продували аргоном и нагревали при перемешивании в течение 10 ч при 50 оС. После полной конверсии (1£)-1-иодокт-1-ена (1) (контроль по ГЖХ) добавляли 3 мл воды и 5 мл гексана. Органический слой отделяли, а водный экстрагировали гексаном (2x5 мл). Объединенный органический слой промывали водой (5 мл), сушили над Ыа2804 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (БЮ2, гексан-этилацетат, 9:1). Выход 0.067 г (77%), маслообразное вещество. ИК спектр, см-1: 2953, 2926, 2855, 1720, 1643, 1616, 1435, 1263, 1140, 999. Спектр ЯМР *И, 8, м. д.: 0.88 т (3И, СИ3), 1.21-1.48 м (8И, 4СИ2), 2.16 к (2И, СИ2СИ=, ] 6.7 Гц), 3.73 с
(3H, CH3O), 5.79 д (1H, C2H=, J 15.5 Гц), 6.07-6.22 м (2H, 2CH=), 7.22-7.31 м (1H, CH=). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.92 (С11), 22.48 (C10), 28.59 (CH2), 28.77 (CH2), 31.56 (C9), 32.91 (C6), 51.23 (ОСН3), 118.64 (C2), 128.26 (C4), 144.77 (С5 или С3), 145.26 (C3 или C5), 167.58 (C1). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 196 (13) [M]+, 113 (28), 112 (17), 111 (100), 100 (15), 97 (15), 95 (16), 93 (14), 82 (19), 81 (55), 79 (31), 67 (32), 66 (20), 59 (19), 55 (25), 53 (17), 43 (24), 41 (29).
(3Е,5Е)-додека-3,5-диен-2-он (7). К суспензии 0.364 г (1.116 ммоль) Cs2m3, 0.124 г (0.446 ммоль) Bu4NCl, 2 мг (0.009 ммоль) Pd(OAc)2, 0.106 г (0.446 ммоль) (Ш-1-иодокт-1-ена (1) в 0.4 мл воды прибавляли 0.094 г (1.339 ммоль) 3-бутен-2-она (4). Реакционную смесь продували аргоном и нагревали при перемешивании в течение 14 ч при 50 оС. После полной конверсии (1Е)-1-иодокт-1-ена (1) (контроль по ГЖХ) добавляли 3 мл воды и 5 мл гексана. Органический слой отделяли, а водный экстрагировали гексаном (2x5 мл). Объединенный органический слой промывали водой (5 мл), сушили над Na2SO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан-эти-лацетат, 9:1). Выход 0.064 г (80%), маслообразное вещество. ИК спектр, см-1: 2955, 2926, 2855, 1717, 1684, 1670, 1630, 1593, 1458, 1359, 1254, 997. Спектр ЯМР *H, 8, м. д.: 0.89 т (3H, CH3), 1.21-1.49 м (8H, 4CH2), 2.19 к (2H, CH^CH^ J 6.7 Гц), 2.26 с (3H, ОТ3СО), 6.05 д (1H, C3H=, J 15.5 Гц), 6.15-6.21 м (2H, 2CH=), 7.06-7.15 м (1H, CH=). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.85 (С12), 22.36 (C11), 26.88 (C1), 28.47 (CH2), 28.65 (CH2), 31.43 (C10), 32.93 (C7), 128.56 (С5 или С3), 128.65 (C3 или
C5), 143.86 (C6), 145.60 (C4), 198.45 (C2). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 180 (4) [M]+, 97 (6), 96 (8), 95 (100), 81 (25), 79 (6), 67 (9), 55 (8), 53 (6), 43 (32), 41 (10).
(2Е, 4E)-N, М-диметилундека-2,4-диена-мид (8). К суспензии 0.364 г (1.116 ммоль) Cs2m3, 0.124 г (0.446 ммоль) Bu4NCl, 0.002 г (0.009 ммоль) Pd(OAc)2, 0.106 г (0.446 ммоль) (1Е)-1-иодокт-1-ена (1) в 0.4 мл воды прибавляли 0.088 г (0.892 ммоль) N^N-диметилакри-ламида (5). Реакционную смесь продували аргоном и нагревали при перемешивании в течение 11 ч при 70 оС. После полной конверсии (1Е)-1-иодокт-1-ена (1) (контроль по ГЖХ) добавляли 3 мл воды и 5 мл диэтилового эфира. Органический слой отделяли, а водный экстрагировали эфиром (2x5 мл). Объединенный органический слой промывали водой (5 мл), сушили над Na2SO4 и концентрировали. Сырой продукт очищали методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан - этилаце-тат, 9:1—>4:1). Выход 0.069 г (74%), маслообразное вещество. ИК спектр, см-1: 2949, 2926, 2855, 1651, 1624, 1495, 1464, 1395, 1261, 1134, 1059, 999, 976 . Спектр ЯМР *H, 8, м. д.: 0.88 т (3H, CH3), 1.17-1.47 м (8H, 4CH2), 2.14 к (2H, CH^CH^ J 7 Гц), 3.00 с (3H, CH3N), 3.07 с (3H, CH3N), 6.01-6.20 м (2H, 2CH=), 6.24 д (1H, C2H=, J 14.7 Гц), 7.20-7.28 м (1H, CH=). Спектр ЯМР 13С, 8С, м.д.: 13.87 (С11), 22.41 (C10), 28.58 (CH2), 28.67 (ОТ2), 31.49 (C9), 32.78 (C6), 35.54 (CH3N), 37.09 (CH3N), 118.16 (C2), 128.62 (C4), 142.70 (С5 или С3), 142.82 (C3 или C5), 166.91 (C1). Масс-спектр, m/z (1отн, %): 209 (18) [M]+, 165 (20), 152 (11), 124 (100), 95 (34), 87 (26), 83 (31), 81 (90), 79 (21), 72 (42), 67 (26), 66 (17), 55 (36), 53 (24), 44 (17), 43 (16), 41 (24).
Литература
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. // Acc. Chem. Res.— 2008.- V.41.— P.1474.
2. Brandt D., Bellosta V., Cossy J. // Org. Lett.— 2012.— V.14.— P.5594.
3. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Сунагатулли-на А. Ш., Зорин В. В. // ЖОХ.— 2011.— Т.81, Вып.9.— С.1578.
4. Cahiez G., Habiak V., Gager O. // Org. Lett.— 2008.— V.10.— P.2389.
5. Ишбаева А. У., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.— 2011.— Т.18, №3.— С.80.
6. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi. N.- Y.: Wiley interscince, 2002, 3424 p.
Literature
1. Negishi E., Huang Z., Wang G., Mohan S., Wang C., Hattori H. // Acc. Chem. Res.— 2008.- V.41.- P.1474.
2. Brandt D., Bellosta V., Cossy J. // Org. Lett.-2012.- V.14.- P.5594.
3. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Sunagatullina A. Sh., Zorin V. V. // J. General Chem.- 2011.- V. 81, Issue 9.- P. 1578.
4. Cahiez G., Habiak V., Gager O. // Org. Lett.-2008.- V.10.- P.2389.
5. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. // Bashkirskii khimicheskii zhurnal.- 2011.-V.18, №3.- P. 80.
6. Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. E. Negishi. N.- Y.: Wiley interscince, 2002, 3424 p.
7. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.- Y.: Wiley-VCH, 2004, 938 p.
8. Heck R. F. // Org. React.- 1982.- V.27.-P. 345.
9. Beletskaya I. P., Cheprakov A. V. // Chem. Rev.- 2000.- V.100.- P.3009.
10. Шахмаев Р. Н., Ишбаева А. У., Зорин В. В. / / ЖОрХ.- 2012.- Т.48, №7.- С.913.
11. Ишбаева А. У., Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.- 2010.-Т.17, №3.- С.53.
12. Jeffery T. // Advances in Metal-Organic Chemistry.- 1996.- V.5.- P.153.
13. Ишбаева А. У., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.- 2011.- Т.18, №4.- С.250.
14. Arvela R. K., Pasquini S., Larhed M. // J. Org. Chem.- 2007.- V.72.- P.6390.
15. Badone D., Baroni M., Cardamone R., Ielmi-ni A., Guzzi U. // J. Org. Chem.-1997.-V.62.- P.7170.
16. Li C. J., Chan T. H. Comprehensive organic reactions in aqueous media. Hoboken: Wiley interscience, 2007, 417 p.
17. Сунагатуллина А. Ш., Шахмаев Р. Н., Зорин В. В. // ЖОХ.- 2012.- Т.82, №7.-C.1216.
18. Zweifel G., Whitney C. C. // J. Am. Chem. Soc.- 1967.- V.89.- P.2753.
7. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Ed. de Meijere A., Diederich F. N.- Y.: Wiley-VCH, 2004, 938 p.
8. Heck R. F. // Org. React.- 1982.- V.27.-P. 345.
9. Beletskaya I. P., Cheprakov A. V. // Chem. Rev.- 2000.- V.100.- P.3009.
10. Shakhmaev R. N., Ishbaeva A. U., Zorin V. V. // J. Org. Chem.- 2012.- V.48, №7.- P. 913.
11. Ishbaeva A. U., Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. // Bashkirskii khimicheskii zhurnal.- 2010.- T. 17, №3.- C. 53.
12. Jeffery T. // Advances in Metal-Organic Chemistry.- 1996.- V.5.- P.153.
13. Ishbaeva A. U., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. // Bashkirskii khimicheskii zhurnal.- 2011.-V.18, №4.- P. 250.
14. Arvela R. K., Pasquini S., Larhed M. // J. Org. Chem.- 2007.- V.72.- P.6390.
15. Badone D., Baroni M., Cardamone R., Ielmi-ni A., Guzzi U. // J. Org. Chem.-1997.-V.62.- P.7170.
16. Li C. J., Chan T. H. Comprehensive organic reactions in aqueous media. Hoboken: Wiley interscience, 2007, 417 p.
17. Sunagatullina A. Sh., Shakhmaev R. N., Zorin V. V. // J. General Chem.- 2012.- V. 82, Issue 7.-C. 1216.
18. Zweifel G., Whitney C. C. // J. Am. Chem. Soc.- 1967.- V.89.- P.2753.
