CC BY
15
Раздел 02.00.03 Органическая химия
УДК 547.333 + 544.473 DOI: 10.17122/bcj-2019-3-18-21
А. Р. Сулейманова (студ.), М. Г. Игнатишина (асп.), 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.)
СТЕРЕОСЕЛЕКТИВНЫЙ СИНТЕЗ (2£)-3-ФЕНИЛПРОП-2-ЕН-1-ИЛАМИНОВ
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: biochem@rusoil.net
A. R. Suleimanova, M. G. Ignatishina, A. Sh. Sunagatullina, R. N. Shakhmaev, V. V. Zorin
STEREOSELECTIVE SYNTHESIS OF (2E)-3-PHENYLPROP-2-EN-1-YLAMINES
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; e-mail: biochem@rusoil.net
Исследована возможность стереонаправленного синтеза (2£)-3-фенилпроп-2-ен-1-иламинов на основе Бе-катализируемого кросс-сочетания изомерно чистых 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с фенилмагнийбромидом. Установлено, что при взаимодействии РЬМ^Вг с (2£)-Ы-бензил-3-хлор-Ы-метилпроп-2-ен-1-амином и 1-[(2£)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]пирролидином в присутствии 2% мол. Бе(асас)3 и 10% мол. Ы.М.М'.Ы'-тетраметилэтилендиамина в тетрагидрофуране образуются соответствующие (2£)-М-бензил-Ы-метил-3-фенилпроп-2-ен-1-амин и 1-[(2£)-3-фе-нилпроп-2-ен-1-ил]пирролидин с выходами 86— 88 % и изомерной чистотой более 98%.
Ключевые слова: 1,3-дихлорпропен; Бе-катализ; кросс-сочетание; 3-фенилпроп-2-ен-1-ил-амины.
The possibility of stereoselective synthesis of (2£)-3-phenylprop-2-en-1-ylamines based on Fe-catalyzed cross-coupling of isomerically pure 3-chloro-prop-2-en-1-ylamines with phenylmagne-sium bromide was investigated. It was established that PhMgBr interacts with (2E)-N-benzyl-3-chloro-N-methylprop-2-en-1-amine and 1-[(2£)-3-chloro-prop-2-en-1-yl]pyrrolidine in the presence of 2% mol. Fe(acac)3 and 10% mol. TMEDA in tetra-hydrofuran to form the corresponding (2£)-N-benzyl-N-methyl-3-phenylprop-2-en-1-amine and 1-[(2£)-3-phenylprop-2-en-1-yl]pyrrolidine with yields of 86—88 % and isomeric purity over 98%.
Key words: Fe-catalysis; cross-coupling; 1,3-di-chloropropene; 3-phenylprop-2-en-1 -ylamines.
Аллиламины часто встречаются в природе, используются в синтезе биологически активных веществ и широко применяются в медицине 1-5. Особое практическое значение имеют промышленные лекарственные препараты, относящиеся к группе (2£)-3-фенилп-роп-2-ен-1-ил аминов. В частности, нафтифин [(2£)-К-метил-К-(нафталин-1-илметил)-3-фе-нилпроп-2-ен-1-амин] широко применяется в медицине как противогрибковое средство при лечении различных микозов 6, блокаторы кальциевых каналов циннаризин [(Ю-1-(ди-фенилметил)-4-(3-фенилпроп-2-ен-1-ил)пипе-разин] и его фторсодержащий аналог флуна-ризин используются при ишемическом инсуль-
Дата поступления 17.06.19
те, атеросклерозе сосудов головного мозга, черепно-мозговых травмах, эпилепсии, мигрени и других заболеваниях 7-9.
Известны достаточно многочисленные примеры синтеза 3-фенилпроп-2-ен-1-илами-нов на основе аллильного замещения, электро-фильного аминирования алкенов, сигматроп-ных перегруппировок, методов C-H-активации и др. 10'11. Однако сведения о стереонаправ-ленных методах синтеза этих соединений весьма ограничены 12-15.
Нами исследована возможность стерео-направленного синтеза (2£)-3-фенилпроп-2-ен-1-ил аминов на основе Fe-катализируемого кросс-сочетания изомерно чистых 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов 16 с фенилмагнийбромидом. Установлено, что при взаимодействии PhMgBr
с (2Е)-К-бензил-3-хлор-К-метилпроп-2-ен-1-амином 1а и 1-[(2Е)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]-пирролидином 1Ь в присутствии 2% мол. Ре(аеае)3 и 10 мол % К,К,К',К'-тетраметилэти-лендиамина (ТМЕЭА) в тетрагидрофуране образуются соответствующие (2Е)-К-бензил-К-метил-3-фенилпроп-2-ен-1-амин 2а и 1-[(2Е)-3-фенилпроп-2-ен-1-ил]пирролидин 2Ь (схема 1) с выходами 86—88% и изомерной чистотой более 98%.
Использование ТМЕЭА является ключевым для успешного протекания реакции. Проведение кросс-сочетания в присутствии стандартного К-метилпирролидона (КМР) приводит к снижению стереоселективности процесса, а также образованию значительного количества дифенила (продукта гомосочета-ния PhMgBг) и других побочных продуктов нуклеофильной атаки PhMgBг по амидной группе не вполне толерантного в этих условиях КМР. Кроме того, К-метилпирролидон признан канцерогенным и нежелательным к использованию, что вызвало в последнее время интенсивные исследования по его замене на более безопасные соединения 17-19.
Структура и стереохимическая чистота полученных соединений была подтверждена ГЖХ-анализом, данными ЯМР-спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии. Е-Конфигура-ция 3-фенилпроп-2-ен-1-иламинов 2а и 2Ь надежно доказана большим значением константы ССВ винильных протонов (15.8-15.9 Гц), а также смещением химического сдвига аллиль-ных С-атомов примерно на 4 м.д. в более слабое поле по сравнению с аналогичными атомами углерода Z-изомеров 6.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР *Н и С записаны в СЭС13 на приборах Вгикег АМ-300 [300.13 ОН) и 75.47 МГц (13С)], АУ-500 [500.13 ОН) МГц и 125.76 МГц (13С)]. Химические сдвиги в спектрах ЯМР измеряли относительно ТМС, в спектрах ЯМР 13С относительно сигнала растворителя (5С 77.0 м.д.). Хроматографичес-кий и масс-спектральный анализ проводили на
хроматомасс-спектрометре ОСМ5-ОР20105 5Н1МАВ2и (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—350 Да). Использовали капиллярную колонку НР-1МБ (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 300 оС со скоростью 10 оС/мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин). В масс-спектрах приводятся 10 наиболее интенсивных сигналов осколочных ионов плюс сигнал молекулярного иона.
(2£)-Х-бензил-3-хлор-Х-метилпроп-2-ен-1-амин (1а). Смесь 1.21 г (0.01 моль) N бензилметиламина, 1.22 г (0.011 моль) (Е)-1,3-дихлорпропена и 2.07 г (0.015 моль) К2С03 в 20 мл абсолютного ацетонитрила перемешивали 1 ч при комнатной температуре, затем еще 6 ч при кипении до полной конверсии амина (контроль методом ГЖХ). После охлаждения раствор фильтровали, осадок промывали этилацетатом и объединенные органические фазы концентрировали. Продукт реакции выделяли методом колоночной хроматографии. Выход 1.59 г (81%). Спектр ЯМР !Н, 5, м. д.: 2.20 с (3Н, СН3Ю, 3.03 д (2Н, С!Н2, I 6.7 Гц), 3.50 с (2Н, СН2Ю, 6.01 д.т (1Н, С2Н, 1транс 13.1, 6.7 Гц), 6.13 д (1Н, С3Н, 1транс 13.1 Гц), 7.23-7.33 м (5Н, СНар). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 41.90 (СН3Ю, 56.91 (С1), 61.46 (СН2Ю, 120.28 (С3), 127.17 (СНар ), 128.32 (2СНар ), 128.97 (2СНар), 130.71 (С2), 138.46 (Сар). Масс-спектр, ш/г (1отн, %): 160 (26), 118 (28), 104 (15), 92 (15), 91 (100), 77 (12), 75 (25), 65 (20), 42 (33), 39 (20).
1-[(2£)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]пирроли-дин (1Ь). Получали аналогично соединению 1а. Выход 1.14 г (78%). Спектр ЯМР *Н, 5 , м. д.: 1.75-1.82 м (4Н, СН2СН2Ю, 2.46-2.54 м (4Н, СН2Ю, 3.10 д (2Н, С!Н2, I 7.0 Гц ), 6.03 д.т (1Н, С2Н, 1транс 13.1, 7.0 Гц), 6.15 д (1Н, С3Н, 1транс 13.1 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5 , м.д.: 23.47 (2СН2СН2Ю, 53.87 (2СН2Ю, 55.74 (С1), 119.72 (С3), 131.36 (С2). Масс-спектр, ш/г (1отн, %): 145 (29) [М]+, 144 (49), 110 (100), 84 (69), 82 (28), 75 (47), 68 (20), 55 (23), 42 (97), 41 (45), 39 (54).
С1
MgBr
1а,Ь
Ре(аоао)3 ТМББА
ТИБ
2 а, Ь
Схема 1
+
(2£)-Х-бензил-Х-метил-3-фенилпроп-2-ен-1-амин (2a). К раствору 0.196 г (1 ммоль) (2£)-К-бензил-3-хлор-К-метилпроп-2-ен-1-амина 1a, 7 мг (0.02 ммоль) Fe(acac)3 и 12 мг (0.1 ммоль) ТМЭДА в 2 мл ТГФ медленно приливали при 0 °С в атмосфере аргона 1.3 мл 1 М раствора PhMgBr в ТГФ. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 1 ч, обрабатывали 1 мл воды и 5 мл этилацетата, органический слой отделяли, водный слой обрабатывали этилацетатом (3x5 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором NaCl, сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт реакции выделяли методом колоночной хроматографии. Выход 0.208 г (88%). Спектр ЯМР *H, 5, м. д.: 2.24 с (3H, CH3N), 3.19 д (2H, C!H2, J 6.6 Гц ), 3.55 с (2H, CH2N), 6.31 д.т (1H, C2H,
J
транс
15.9, 6.6 Гц), 6.54 д (1H, C3H, J.
15.9 Гц), 7.17-7.44 м (10H, CH^ ). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 42.16 (CH3N), 59.81 (C1),
61.81 (CH2N), 126.25 (2CH^ ), 126.97 (C2), 127.33 (CH^), 127.48 (CH^ ), 128.23 (2CHар ), 128.49 (2CH^ ), 129.09 (2CHар ), 132.57 (C3), 137.03 (Cар ), 138.83 (C™ ). Масс-
транс
спектр, m/z (1отн, %): 237 (12) [M]+, 236 (8), 147 (10), 146 (88), 118 (9), 117 (43), 115 (29), 92 (11), 91 (100), 65 (14), 42 (68).
1-[(2£ )-3-фенилпроп-2-ен-1-ил]пирроли-дин (2b). Получали аналогично соединению 2a. Выход 0.161 г (86%). Спектр ЯМР *H, 5, м. д.: 1.74-1.86 м (4H, CH2CH2N), 2.49-2.60 м (4H, CH2N), 3.26 д (2H, C!H2, J 6.6 Гц), 6.33 д.т (1H, С2^ JmpaHc 15.8, 6.6 Гц), 6.53 д (1H, С3^ JmpaHc 15.8 Гц), 7.18-7.46 м (5H, ОТар ). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 23.38 (2CH2CH2N), 54.00 (2CH2N), 58.33 (C1), 126.20 (2CHар ), 127.24 (C2), 127.70 (CHар ), 128.43 (2CHар ), 131.71 (C3), 137.05 (Cар). Масс-спектр, m/z (IomH, %): 187 (10) [M]+, 186 (13), 117 (38), 115 (36), 110 (11), 96 (100), 91 (18), 84 (23), 44 (62), 42 (17), 40 (21).
Литература
1. Shibasaki M., Ohshima T. Recent studies on the synthesis of strychnine // The alkaloids: chemistry and biology.— 2007.— V.64.— Pp. 103138.
2. Kobayashi K., Miyazawa S., Terahara A., Mishima H., Kurihara H. Gabaculine: y-aminobutyrate aminotransferase inhibitor of microbial origin // Tetrahedron Lett.— 1976.— V.17, №7.- Pp.537-540.
3. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В. В. Альтернативный синтез альверина // ЖОрХ.- 2017.- Т.53, №6.- С.818-820.
4. Martin D.B.C., Nguyen L.Q., Vanderwal C.D. Syntheses of strychnine, norfluorocurarine, dehydrodesacetylretuline, and valparicine enabled by intramolecular cycloadditions of Zincke aldehydes // J. Org. Chem.- 2012.-V.77, №1.- Pp.17-46.
5. Spangenberg T., Schoenfelder A., Breit B., Mann
A. A new method for the synthesis of chiral /3-branched a-amino acids // Org. Lett.- 2007.-V.9, №20.- Pp.3881-3884.
6. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.В. Стереонаправленный синтез аллиламинов на основе Fe-катализируемого кросс-сочетания 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с реактивами Гри-ньяра. Синтез нафтифина // ЖОpX. - 2014. -T.50, №3. - C.334-343.
7. Calcium regulation by calcium antagonists. (ACS Symp. 201). / Ed. R.G. Rahwan, D.T. Witiak, 1982.
8. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин В. В. Fe-катализируемый синтез циннаризина // ЖОpX.- 2015.- T.51, №1.- C.98-100.
9. Шахмаев Р.Н., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B.В. Fe-Катализируемый синтез флунаризина и его (Z/изомера // ЖОХ.- 2016.- Т.86, №8.-
C.1395-1398.
References
1. Shibasaki M., Ohshima T. [Recent studies on the synthesis of strychnine]. The alkaloids: chemystry and biology, 2007, vol.64, pp. 103138. doi: 10.1016/s1099-4831(07)64003-6.
2. Kobayashi K., Miyazawa S., Terahara A., Mishima H., Kurihara H. [Gabaculine: y-aminobutyrate aminotransferase inhibitor of microbial origin]. Tetrahedron Lett., 1976, vol.17, no.7, pp.537-540. doi: 10.1016/S0040-4039(00)77904-4.
3. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. [Alternative synthesis of alverine]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2017, vol.53, no.6, pp. 832835. doi: 10.1134/S1070428017060045.
4. Martin D.B.C., Nguyen L.Q., Vanderwal C.D. [Syntheses of strychnine, norfluorocurarine, dehydrodesacetylretuline, and valparicine enabled by intramolecular cycloadditions of Zincke aldehydes]. J. Org. Chem., 2012, vol.77, no. 1, pp.17-46. doi:10.1021/jo2020246.
5. Spangenberg T., Schoenfelder A., Breit B., Mann A. [A new method for the synthesis of chiral /3-branched a-amino acids]. Org. Lett., 2007, vol.9, no.20, pp.3881-3884. doi: 10.1021/ol071305m.
6. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Stereoselective synthesis of allylamines by iron-catalyzed cross-coupling of 3-chloroprop-2-en-1-amines with Grignard reagents. Synthesis of naftifine]. Journal of Organic Chemistry, 2014, vol.50, no.3, pp.322-331. doi:10.1134/ s1070428014030038.
7. [Calcium regulation by calcium antagonists. (ACS Symp. 201)]. Ed. R.G. Rahwan, D.T. Witiak, 1982.
8. 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.
10. Cheikh R.B., Chaabouni R., Laurent A., Mison P., Nafti A. Synthesis of primary allylic amines // Synthesis.- 1983.- Pp.685-700.
11. Johannsen M., Jorgensen K.A. Allylic amination // Chem. Rev.- 1998.- V.98, №4.- Pp. 16891708.
12. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B. В. Fe-катализируемое кросс-сочетание 3-хлорпроп-2-ен-1-иламинов с вшор-бутилмагний-бромидом // ЖОХ.- 2014.- Т.84, №8.-
C.1394-1396.
13. Шахмаев P.H., Сунагатуллина А.Ш., Зорин
B. В. Fe-катализируемый синтез (42)-алкеноа-тов // ЖОХ.- 2017.- Т.87, №3.- С.513-515.
14. Candeias N.R., Montalbano F., Cal P.M.S.D., Gois P.M.P. Boronic acids and esters in the Petasis-Borono Mannich multicomponent reaction // Chem. Rev.- 2010.- V.110, №10.-Pp.6169-6193.
15. Prediger P., Barbosa L.F., Genisson Y., Correia
C.R.D. Substrate-Directable Heck Reactions with Arenediazonium Salts. The regio- and stereoselective arylation of allylamine derivatives and applications in the synthesis of naftifine and abamines // J. Org. Chem.- 2011.- V.76, №19.- Pp.7737-7749.
16. Тахаутдинова А.У., Миндиярова Э.Р., Шахмаев P.H., Зорин В.В. Реакции (E)- и ^)-1,3-дих-лорпропенов с вторичными аминами // ЖПХ.- 2011.- T.84, №3.- C.513-515.
17. Diorazio L.J., Hose D.R.J., Adlington N.K. Toward a more holistic framework for solvent selection // Org. Process Res. Dev.- 2016.-V.20, №4.- Pp.760-773.
18. Bryan M.C., Dillon B., Hamann L.G., Hughes G.J., Kopach M.E., Peterson E.A., Pourasharf M., Raheem I., Richardson P., Richter D., Sneddon H.F. Sustainable practices in medicinal chemistry: current state and future directions // J. Med. Chem.- 2013.- V.56, №15.- Pp.60076021.
19. Bisz E., Podchorodecka P., Szostak M. N-Methylcaprolactam as a Dipolar aprotic solvent for iron-catalyzed cross-coupling reactions: matching efficiency with safer reaction media // ChemCatChem.- 2019.- V.11, №4.- Pp. 11961199.
9. 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: 10.1134/S107036321608034X.
10. Cheikh R.B., Chaabouni R., Laurent A., Mison P., Nafti A. [Synthesis of primary allylic amines]. Synthesis, 1983, pp.685-700. doi:10.1055/s-1983-30473.
11. Johannsen M., Jorgensen K.A. [Allylic amination]. Chem. Rev., 1998, vol.98, no.4, pp.1689-1708. doi: 10.1021/cr970343o.
12. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. Fe-catalyzed cross-coupling of 3-chloroprop-2-en-1-ylamines with sec-butylmagnesium bromide]. Russian Journal of General Chemistry, 2014, vol.84, no.8, pp.1638-1640. doi: 10.1134/S 1070363214080349.
13. Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.S., Zorin V.V. [Fe-catalyzed synthesis of (4Z)-alkenoates]. Russian Journal of General Chemistry, 2017, vol.87, no.3, pp.569-571. doi.org/10.1134/ S1070363217030306
14. Candeias N.R., Montalbano F., Cal P.M.S.D., Gois P.M.P. [Boronic acids and esters in the Petasis-Borono Mannich multicomponent reaction]. Chem. Rev., 2010, vol.110, no.10, pp.6169-6193. doi: 10.1021/cr100108k.
15. Prediger P., Barbosa L.F., Genisson Y., Correia C.R.D. Substrate-directable Heck reactions with arenediazonium salts. The regio- and stereoselective arylation of allylamine derivatives and applications in the synthesis of naftifine and abamines]. J. Org. Chem., 2011, vol.76, no.19, pp.7737-7749. doi: 10.1021/jo201105z.
16. Takhautdinova A.U., Mindiyarova E.R., Shakhmaev R.N., Zorin V.V. [Reactions of (E)-and (Z)-1,3-dichloropropenes with secondary amines]. Russian Journal of Applied Chemistry, 2011, vol. 84, no. 3, pp. 504-506. doi: 10.1134/ S1070427211030293.
17. Diorazio L.J., Hose D.R.J., Adlington N.K. [Toward a more holistic framework for solvent selection]. Org. Process Res. Dev., 2016, vol.20, no.4, pp.760-773. doi: 10.1021/acs.oprd.6b00015.
18. Bryan M.C., Dillon B., Hamann L.G., Hughes G.J., Kopach M.E., Peterson E.A., Pourasharf M., Raheem I., Richardson P., Richter D., Sneddon H.F. [Sustainable practices in medicinal chemistry: current state and future directions]. J. Med. Chem., 2013, vol.56, no.15, pp.6007-6021. doi: 10.1021/jm400250p.
19. Bisz E., Podchorodecka P., Szostak M. [N-Methylcaprolactam as a dipolar aprotic solvent for iron-catalyzed cross-coupling reactions: matching efficiency with safer reaction media]. ChemCatChem., 2019, vol.11, no.4, pp.11961199. doi: 10.1002/ cctc.201802032.
