Научная статья на тему 'Транскрипция углеводного фрагмента в аддукте дильса-альдера левоглюкозенона и изопрена в карбоциклодекановую систему'

Транскрипция углеводного фрагмента в аддукте дильса-альдера левоглюкозенона и изопрена в карбоциклодекановую систему Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
149
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕВОГЛЮКОЗЕНОН / АДДУКТЫ ДИЛЬСА-АЛЬДЕРА / РАСКРЫТИЕ 1 / 6-АНГИДРОСАХАРА / ОКСАЦИКЛИЗАЦИЯ / КАРБОЦИКЛИЗАЦИЯ / ПРОЦЕДУРА ФЕРЬЕ / LEVOGLUCOSENONE / DIELS-ALDER ADDUCTS / 6-ANHYDROCARBOHYDRATE / 6-ANHYDRO-BRIDGE / OXACYCLIZATION / CARBOCYCLIZATION / FERRIER REACTION

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Шарипов Б. Т., Краснослободцева О. Ю., Сафаров М. Г., Спирихин Л. В., Валеев Ф. А.

Изучена возможность транскрипции углеводного фрагмента аддукта левоглюкозенона и изопрена в карбоциклическую систему по радикальному и анионному пути. Обнаружена внутримолекулярная карбоциклизация аддукта в аннелированный циклобутан. Разработан метод внутримолекулярной оксациклизации аддукта действием I2, H3PO4, SOCl2 и Pd/C в 1,4-эпоксид, который использован в синтезе карбобициклического ядра по реакции Ферье.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Шарипов Б. Т., Краснослободцева О. Ю., Сафаров М. Г., Спирихин Л. В., Валеев Ф. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TRANSCRIPTION OF a CARBOHYDRATE FRAGMENT OF THE LEVOGLUCOSENONE AND ISOPRENE ADDUCT INTO a CARBOCYCLIC SYSTEM

The possibility of transcription of carbohydrate fragments of the levoglucosenone and isoprene adduct into a carbocyclic system by radical and anionic modes has been studied. The intramolecular carbocyclization of the adduct into an annelated cyclobutane has been found. The method of the intramolecular oxacyclization of the adduct under the I2, H3PO4, SOCl2 and Pd/C influence into the 1,4-epoxide which has been used in the synthesis of the carbobicyclic cоre on the Ferrier reaction.

Текст научной работы на тему «Транскрипция углеводного фрагмента в аддукте дильса-альдера левоглюкозенона и изопрена в карбоциклодекановую систему»

УДК 547.917

ТРАНСКРИПЦИЯ УГЛЕВОДНОГО ФРАГМЕНТА В АДДУКТЕ ДИЛЬСА-АЛЬДЕРА ЛЕВОГЛЮКОЗЕНОНА И ИЗОПРЕНА В КАРБОЦИКЛОДЕКАНОВУЮ СИСТЕМУ

© Б. Т. Шарипов 1а, О. Ю. Краснослободцева 1, М. Г. Сафаров 2,

Л. В. Спирихин 1, Ф. А. Валеев 1

1 Институт органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, г. Уфа, 450054, Проспект Октября, 71.

Факс: + 7 (347) 235 60 66.

Е-шаИ: sinvmet@anrb.ru 2 Башкирский государственный университет Россия, г. Уфа, 450074, ул. Фрунзе, 32.

Тел.: +7 (347) 273 67 98.

Изучена возможность транскрипции углеводного фрагмента аддукта левоглюкозенона и изопрена в карбоциклическую систему по радикальному и анионному пути. Обнаружена внутримолекулярная карбоциклизация аддукта в аннелированный циклобутан. Разработан метод внутримолекулярной оксациклизации аддукта действием 12, Н3Р04, 80С12 и РС/С в 1,4-эпоксид, который использован в синтезе карбобициклического ядра по реакции Ферье.

Ключевые слова: левоглюкозенон, аддукты Дильса-Альдера, раскрытие 1,6-ангидросахара, оксациклизация, карбоциклизация, процедура Ферье.

Левоглюкозенон зарекомендовал себя высокореакционноспособным диенофилом, приводящим по реакции диенового синтеза к получению функциона-лизированных хиральных циклогексанов, нашедших применение в синтезе природных соединений [1]. Реализация способов транскрипции углеводного фрагмента в карбоцикл в этих аддуктах представляет собой следующий важный этап в решении проблем расширения синтетических возможностей левоглю-козенона.

Мы изучили способы радикальной и анионной перегруппировок углеводного фрагмента в карбоцик-лические производные на основе пирановых производных аддукта левоглюкозенона и изопрена (1).

Первый подход состоял в генерации С11-центри-рованного радикала, атакой которого по карбонильному углеродному атому с одновременным раскрытием пиранового цикла возможно образование анне-лированного циклопентана. Другой - в генерации С11-енола с последующей альдолизацией по Ферье в шестичленный цикл.

С целью получения ключевого радикального интермедиата 1,6-ангидромостик в аддукте левоглюкозенона и изопрена 1 [2] раскрыли действием НС1 -МеОН с образованием метилацеталя (2) в смеси с побочным триметоксипроизводным (3), который в условиях кислого гидролиза легко переходит в основной продукт 2. Последующие реакции тозилиро-вания и нуклеофильного замещения действием №1 привели к получению иодида (5).

При обработке иодида 5 Би38пН с целью генерации радикального центра и инициирования внутримолекулярной циклизации, произошло восстановительное деиодирование и превращение карбонильной группы в карбинольную с образованием смеси спирта (6а, 6Ь).

Результат реакции позволяет сделать предположение, что в ходе процесса не достигаются условия отщепления метоксигруппы, что препятствует раскрытию пиранового цикла, необходимого для циклизации.

Схема 1

7 Я=1

8 Я=ОН

81%

МеОН; Ь) НС1 - МеОН - Н2О; с) ТШ, конц, ф ^-ТвС1, Ру; е) N1, Лс2О, кипячение;

а) НС1 НС1

1) Би^иН, лты, С6Н6

Попытка гидролиза метоксигруппы в иодиде 5 обработкой его раствора в тетрагидрофуране (ТЭТ) действием концентрированной НС1 закончилась кар-боциклизацией с образованием аннелированного циклобутана (7). Аналогичная операция с метокси-производным 2 также привела к сходному результату - образованию циклобутана (8), но с меньшим выходом. Следует отметить стереоспецифичность

я

2

и

* автор, ответственный за переписку

16

раздел ХИМИЯ и ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

реакции - в реакционной смеси диастереомерных продуктов обнаружить не удалось.

По всей вероятности, присоединение карбока-тиона, образовавшегося в результате отщепления метанола, происходит внутримолекулярно в его у-положении по делокализованной двойной связи. Этому в определенной степени способствует карбонильная группа, а также создаваемый ею эффект поля вследствие цис-сочлененной структуры субстрата. Кетализация не влияет на стереохимический контроль процесса и может происходить как согласованно, так и после образования циклобутанового кольца. Вновь образовавшийся третичный карбока-тион стабилизируется в соответствующий олефин 7 или 8 элиминированием протона.

Схема 2

Структура циклобутанов 7 и 8 установлена на основании спектров ЯМР 1Н и 13С. Так, в спектре ЯМР 1Н соединения 7 дублет-дублетный сигнал С1Н регистрируется при 2.63 м.д. с 7110 = 5.7 Гц и ^,9 = 5.2 Гц, что свидетельствует об их Р-син-расположении. Близкая к этим величинам константа спин-спинового взаимодействия (КССВ) протонов, при С10 и С5 равная 5.0 Гц также указывает на их цис--ориентацию. При таком син-расположении циклов для полуке-тальной гидроксильной группы остается единственно возможная ее Р-ориентация. В спектрах ЯМР 13С атом С8 детектируется при 111.51 м.д., другие углеродные атомы циклобутанового кольца С1, С9 и С10 -при 45.66, 84.94 и 46.55 соответственно.

Для изучения возможностей анионной перегруппировки по типу альдольной внутримолекулярной циклизации наиболее рациональным путем представляется предварительное превращение 1,6-ангидромостика в альдегидную функцию. Необходимое в этом случае блокирование кетофункции достаточно устойчивой защитной группой проблематично для данной цис-сочленной бициклической системы. Поэтому удобнее провести эти трансформации через защищенное гидроксипроизводное, а учитывая обнаруженную нами ранее способность (+)-5-кадинола к внутримолекулярной оксациклиза-ции [3, 4], мы предприняли усилия по созданию аналогичной 2-гидрокси-5-метил-5-еновой системы для ее последующей циклизации в тетрагидрофурановый цикл, блокирующей гидроксильную группу. Это превращение достаточно просто провели обработкой метилмагнийиодидом аддукта 1, что дало гидрокси-производное (9). Последующая иодциклизация [5] спирта 9, действительно, гладко привела к образованию аннелированного тетрагидрофурана (10).

81%

-ОАс

н ^—о

Н \«И)Лс

Он

a) МеМв1, Е12О; Ь) 12, Е12О - Н2О, ЫаНСО3;

О Н3РО4, Ас2О; d) 8ОС12, Ру, 75%; e) 5%-Рё/С, ЕЮАс, Н2, 83%; 1) Н28О4, Ас2О

Обработка третичного спирта 9 фосфорной кислотой в Ас2О сопровождается 1,4-оксациклизацией с одновременным раскрытием 1,6-ангидромостика с образованием аномерных диацетатов (11). Замена фосфорной кислоты в этом превращении на серную приводит лишь к раскрытию 1,6-ангидромостика с образованием аномерной смеси (13). Обработка аддукта 9 8ОС12 или гидрирование на Рё/С дает анне-лированный тетрагидрофуран (12).

Аннелированное производное фурана 11 является удобным объектом для изучения возможностей альдольной конденсации с перспективой транскрипции хиральных центров в карбобициклодекановое ядро. Ацидолиз смеси диацетатов 11 непосредственно или щелочной гидролиз с последующей обработкой раствором НС1 - МеОН приводит к образованию смеси метилацеталя (15) и побочного 1,6-ангидро-производного 12.

Окисление первичной гидроксильной группы в соединении 15 по Сверну дает альдегид (16). Попытка реализации теоретически возможной альдольной циклизации обработкой альдегида 16 КОН в водном этаноле привела к образованию единственного соединения (17) более полярного по ТСХ, чем исходный альдегид 16 (АК^ = 0.05).

Спектральные характеристики полученного соединения 17 указывают на а-эпимеризацию при альдегидной группе. В спектрах ЯМР 1Н наиболее характерными являются сигналы протонов при С5, регистрируемые при 3.78 м.д. и 4.23 м.д. с практически одинаковыми КССВ ^4 (2.0 и 1.9 Гц для Р- и а-диа-стереомеров соответственно). В спектрах ЯМР 13С большие различия наблюдаются в химических сдвигах С5, С7 и СН3О - 83.22 и 77.03 м.д., 104.71 и 104.06 м.д., 57.08 и 55.68 м.д. соответственно для Ри а-стереомеров.

По всей вероятности, реализации альдольной конденсации или завершению кетольной перегруппировки препятствует наличие метоксигруппы, не отщепляющейся в условиях реакции.

а

1

О

А

11

Схема 3

11

из 11: 57% из 14: 54%

а) КОН, ЕЮН, Н2О; Ь) НС1 - МеОН; с) (СОС1)2, БМ8О, СН2С12, ЕОД d) Н3РО4

Г идролиз метилацеталя 16 оказался возможным только при действии 80%-ной Н3РО4, причем последующая обработка полуацеталя (18) литий диизо-пропиламидом (ЬБА) привела к образованию ряда трудно идентифицируемых продуктов.

Альтернативный путь состоял из двух этапов: стабилизации енольной формы альдегида 16 в виде эфиров и последующей их альдолизации по Ферье [6, 7].

20а,Ь К = Ас

а) ЬБА, Е^С1; Ь) К2СО3, Ас2О, СН3СЫ; с) Щ(ОАс)2

Попытка получения триэтилсилилового эфира обработкой ЬБА - Е1:381С1 привела к получению целевых енолэфиров (19а,Ь) с выходом 30%. Более простым и удобным оказался метод получения енол-

ацетатов (20а,Ь) обработкой соединения 16 К2СО3 в Ас2О [8].

Процедура Ферье [6, 7] с использованием Н^(ОАс)2 завершила стереоспецифично карбоцикли-зацию углеводного фрагмента: из реакционной смеси выделен только аннелированный с карбобицикло-декановым ядром тетрагидрофуран (21) с выходом 58% в расчете на две последние стадии. Согласно спектральным данным стереохимический результат превращения аналогичен описанному в литературе [9], т.е. ацетатная группа ориентирована экваториально, гидроксильная - аксиально. КССВ между протонами при С2 и С3 составляет 4.0 Гц, что соответствует величине константы цис-взаимодействия протонов. Полученное соединение 21 является удобным хиральным предшественником для получения функционализированных сесквитерпеноидов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мифтахов М. С., Валеев Ф. А., Гайсина И. Н. // Успехи химии. 1994. N8. С. 922-935.

2. Мифтахов М. С., Гайсина И. Н. // Изв. АН. Сер. хим. 1996. №8. С. 2047-2048.

3. Валеев Ф. А., Толстиков Г. А., Цыпышева И. П.,

Кунакова А. М. // Изв. АН. Сер. Хим. 2001. № 9. С. 1618-

1620.

4. Валеев Ф. А., Цыпышева И. П., Кунакова А. М.,

Толстиков Г. А. // Доклады Академии Наук. 2002. Т. 382. № 6. С. 781-784.

5. Валеев Ф. А., Цыпышева И. П., Кунакова А. М., Красносло-бодцева О. Ю., Шитикова О. В., Спирихин Л. В., Толстиков Г. А. // ЖОрХ. 2004. Т. 40. Вып. 3. С. 368-375.

6. Blatther R., Ferrier R. J., Haines S. R. // J. Chem. Soc. Perkin Trans. Part 1. 1985. P. 2413-2416.

7. Ferrier R. J., Middleton S. // Chem. Rev. 1993. V. 93. P. 27792831.

8. Cook S. L., Secrist III J. A. // J. Am. Chem. Soc. 1979. V. 106.

№6. P. 1554-1564.

9. Bender S. L., Budhu R. J. // J. Am. Chem. Soc. 1991. V. 113. №26. P. 9883-9885.

a

Поступила в редакцию 05.02.2008 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.