CC BY
45
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: [email protected] 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].
1б
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.
