Превращения пероксидных продуктов озонолиза дельта3-карена и альфа-пинена при действии тозилгидразида в изопропаноле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уфимский институт химии РАН

Превращения пероксидных продуктов озонолиза Д³-карена и (-)-б-пинена при действии тозилгидразида в изопропаноле

Легостаева Юлия Викторовна,

Гарифуллина Лилия Рашидовна,

Назаров Иван Сергеевич,

Кравченко Алексей Александрович,

Ильясова Залия Закиевна,

Ишмуратов Гумер Юсупович

г. Уфа

Аннотация

Актуальность создания доступных методов получения N-функционализированных соединений обусловлена, прежде всего, их высокой биологической активностью и возможностью использования как в медицине, так и в органической и аналитической химии. Традиционным способом получения соединений с С=N связями является конденсация карбонильных соединений (альдегидов либо кетонов) с соответствующим гидразином либо гидроксиламином. Для получения карбонильных соединений применяют различные окислительные методы, часто с использованием дорогостоящих и токсичных реагентов. Озонолитическое расщепление является одним из эффективных и экологичных окислительных методов и широко применяется как в промышленности, так и в органическом синтезе. В настоящее время в мировой науке ведутся разработки по применению озона для прямого превращения алкенов в азотсодержащие соединения без выделения промежуточных карбонильных соединений. Ранее нами было установлено, что такие производные гидразина как семикарбазид, 2,4-динитрофенилгидразин, солянокислые гидразин, фенилгидразин, семикарбазид и тиосемикарбазид, сернокислый гидразин являются эффективными восстановителями пероксидных продуктов озонолиза алкенов в растворителях различной природы до карбонильных соединений и их О- или N-фукнкционализированных производных. В продолжение этих исследований в данной статье представлены данные по превращениям перекисных продуктов озонолиза доступных природных монотерпенов ((-)-б-пинена и Д³-карена) в изопропаноле под действием тозилгидразида и разработке прямого метода превращения тризамещенных алкенов в дитозилгидразоны. Установлено, что для получения из монотерпенов соответствующих оптически активных дитозилгидразонов необходима обработка перок-сидных продуктов озонолиза избытком (3.5 эквивалента) тозилгидразида. Образование дитозилгидразонов объясняется, вероятно, восстановлением первоначально образующихся изопропоксигидропероксидов до кетоальдегидов, конденсация карбонильных групп в которых с тозилгидразидом приводит к целевым дигидразонам. В результате проведенного исследования разработан однореакторный озонолитический способ получения дитозилгидразонов из природных монотерпенов ((-)-б-пинена и Д³-карена), предполагающий их озонолиз в изопропаноле и последующую обработку тозилгидразидом без необходимости выделения промежуточных карбонильных соединений.

Ключевые слова: Д³-карен, (-)-б-пинен, озонолиз, тозилгидразид.

Relevance of the available methods of preparation of N-functionalized compounds is due to their high biological activity and can be used both in medicine and in organic and analytical chemistry. The traditional method for preparing compounds with C=N bonds is the condensation of carbonyl compounds with hydrazine or hydroxylamine. For carbonyl compounds using various oxidizing methods, often with expensive and toxic reagents. Ozonolitic cleavage is an effective and ecological oxidation method and is widely used in industry and organic synthesis. Now in the world science investigated the use of ozone for the direct conversion of alkenes to N-containing compounds without isolating the intermediate carbonyl compounds. We have previously found that the semicarbazide, 2,4-dinitrophenylhydrazine, hydrochlorides of hydrazine, phenylhydrazine, semicarbazide and thiosemicarbazide, hydrazine sulphate are effective reducing agents of peroxide alkenes ozonolysis products to carbonyl compounds and their N- or O-functionalized derivatives. This article presents data on the transformations of ozonolysis peroxide products of available natural monoterpenes ((-)-б-pinene and Д³-carene) in isopropanol under the action of tosyl hidrazide and the development of the method of converting of tri-substituted alkenes to ditosylhidrazones. It was found that to obtain ditosylhidrazones from the appropriate optically active monoterpenes it is necessary the processing of peroxide ozonolysis products with excess (3.5 equivalents) of tosyl hidrazide. Formation of ditosylhidrazones is due to the reduction of the first formed isopropoxihydroperoxides to ketoaldehydes, condensation of carbonyl groups with tosyl hidrazide leads to a target tosylhidrazones. The result is one-pot ozonolitic method for preparing of ditosylhidrazones from natural monoterpenes, presupposing ozonolysis in isopropanol and subsequent treatment with tosyl hidrazide without requiring isolation of intermediates carbonyl compounds.

Keywords: Д³-carene, (-)-б-pinene, ozonolysis, tosyl hydrazide.

Ранее нами было показано, что производные гидразина (семикарбазид, 2,4-динитро-фенил-гидразин, солянокислые гидразин, фенилгидразин, семикарбазид и тиосемикарбазид, сернокислый гидразин) являются эффективными восстановителями пероксидных продуктов озонолиза алкенов в растворителях различной природы до карбонильных соединений и их О- или N-производных [1-5].

В продолжение этих исследований представлены данные по превращениям перекисных продуктов озонолиза доступных природных монотерпенов ((-)-б-пинена (1) и Д³-карена (2)) в изопропаноле под действием тозилгидразида, что позволило разработать новый однореак-торный озонолитический способ получения дитозилгидразонов из природных монотерпенов без выделения карбонильных соединений.

Результаты и их обсуждение

Установлено, что озонолиз в изопропиловом спирте монотерпенов 1 и 2 и последующая обработка промежуточных перекисных соединений избытком (3.5 эквивалента) тозилгид-разида приводят к оптически активным дитозилгидразонам 3 и 4 с хорошими выходами.

Образование дитозилгидразонов 3 и 4 объясняется, вероятно, восстановлением первона-чально образующегося изопропоксигидропероксида 5 до кетоальдегида 6, конденсация карбонильных групп в котором с тозилгидразидом приводит к дигидразону 4.

Экспериментальная часть

В работе использовали оборудование Центра коллективного пользования "Химия" Уфимского Института химии РАН. ИК спектры записывали на приборе IR Prestige-21 (Fourier Transform Spectrophotometer - Shimadzu) в тонком слое. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре Bruker АМ-300 [рабочие частоты 300 МГц (¹Н), 75.47 МГц (¹³С)] в CDCl₃, внутренний стандарт - ТМС. ГЖХ выполняли на приборе Chrom-5 [длина колонки 1.2 м, неподвижная фаза - силикон SE-30 (5%) на носителе Chromaton N-AW-DMCS (0.16-0.20 мм), рабочая температура 50-300 єС], газ-носитель - гелий. Контроль методом ТСХ проводили на SiO₂ марки Sorbfil (Россия). Для колоночной хромато-графии применяли SiO₂ (70-230) марки Lancaster (Великобритания). В работе использовали (-)-б-пинен "Acros Organics" (ее 86%) и (+)-3-карен (ее 100%) (химическая чистота каждого 97%). Данные элементного анализа всех соединений соответствовали вычисленным. Производительность озонатора - 40 ммоль О₃/ч.

Общая методика озонолиза алкенов 1 и 2. Через раствор 10.0 ммоль алкена 1 или 2 в 25 мл абс. i-PrOH при 0 єС барботировали озоно-кислородную смесь до поглощения 10 ммоль озона. Реак-ционную смесь продували аргоном. Добавляли (0 єС) 6.51 г (35.0 ммоль) ТsNHNH₂, перемешивали при комнатной температуре до исчезновения перекисей (контроль - йод-крахмальная проба), отгоняли спирт, остаток растворяли в CHCl₃ (150 мл), промывали насыщенным раствором NaCl (4x35 мл), сушили Na₂SO₄ и упаривали.

Озонолиз (-)-б-пинена (1). Получили 4.35 г реакционной смеси, после хроматографирования которой на SiO₂ (петролейный эфир - метил-трет-бутиловый эфир, 10:1>1:1, МеОН) выделили 3.88 г (77%) дигидразона (3).

N'-[(1)-2-(2,2-Диметил-3-{(1)-N-[(4-метилфенил)сульфонил] этангидразоноил}циклобутил)эти-лиден]-4-метилбензенсульфоногидразид (3). R_f 0.15 (гексан-метил-трет-бутиловый эфир, 1:2), [б]_D²⁰ -10є (c 0.05; CH₂Cl₂). Спектр ЯМР ¹Н, , м.д.: 0.95 (3Н, с, С^цисН ₃), 1.35 (3Н, с, С^трансН ₃), 1.70-2.05 (2Н, м, С ⁴Н ₂), 2.15 (3Н, с, СН ₃СО), 2.25-2.40 (3Н: м, 1Н, С ¹Н, 2Н, СН ₂,), 2.50 (6Н, с, 2СН ₃), 2.85 (1Н, м, С ³Н), 7.20 (4Н, д, С_аромН), 7.45 (1Н, м, СН=N), 7.65 (4Н, д, С_аромН), 8.55 (2Н, уш.с, 2NH). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 16.84 (к, СН ₃), 21.45 (к, 2СН _3аром), 21.57 (к, С^цисН ₃), 24.35 (т, С ⁴H₂), 28.45 (к, С^трансН ₃), 37.89 (д, С ¹H), 39.45 (т, CH₂), 42.13 (с, С ²), 49.32 (д, С ³H), 128.19 (128.26) (д, 4С_аромН), 129.19 (129.83) (д, 4С_аромН), 134.26 (135.02) (с, 2С-S), 143.54 (144.12) (с, 2C_аромCH₃), 157.54 (д, СH=NNH), 162.23 (c, C=NNH).

Озонолиз ?³-карена (2). Получили 4.15 г реакционной смеси, после хроматографирования которой на SiO₂ (петролейный эфир - метил-трет-бутиловый эфир, 10:1>1:1, МеОН) выделили 3.62 г (72%) дигидразона (4).

N'-{2-[2,2-Диметил-3-(2{[(4-метилфенил)сульфонил]гидразоно}этил)циклопропил]-1-метилэти-лиден}-4-метилбензенсульфоногидразид (4). R_f 0.2 (гексан-метил-трет-бутиловый эфир, 1:2). [б]_D²⁰ -83.7є (c 0.42; CH₂Cl₂). Т. пл. 118-120 ^оС. Спектр ЯМР ¹Н, , м.д.: 0.90 (1Н, м, С ¹Н), 1.05 (3Н, с, С^цисН ₃) 1.15 (1Н, м, С ³Н), 1.18 (3Н, с, С^трансН ₃), 2.10 (3Н, с, СН ₃С=N), 2.31 -2.40 (2Н, м, СН ₃С(N)СН ₂), 2.45 (6Н, с, 2СН ₃), 2.32 -2.55 (2Н, м, СН ₂СН=N), 7.20 (4Н, д, С_аромН), 7.45 (1Н, м, СН=N), 7.85 (4Н, д, С_аромН), 8.42 (2Н, уш.с, 2NH). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 14.65 (к, СН ₃С=N), 17.11 (к, С^цисН ₃), 19.44 (с, С ²), 21.59 (к, 2СН ₃), 25.28 (д, С ¹Н), 25.60 (д, С ³Н), 29.75 (к, С^трансН ₃), 33.39 (т, CH₂CН=N), 35.89 (т, CH₂C(N)), 128.37 (128.88) (д, 4С_аромН), 129.24 (129.50) (д, 4С_аромН), 135.47 (с, 2С-S), 143.88 (143.97) (с, 2C_аромCH₃), 156.89 (д, CH=NOH), 161.19 (с, C(N)).

Выводы

Разработан однореакторный озонолитический способ получения дитозилгидразонов из природных монотерпенов ((-)-б-пинена и Д³-карена), предполагающий их озонолиз в изопро-паноле и последующую обработку тозилгидразидом.

Литература

алкен озон азотосодержащий биологический

1. Ишмуратов Г.Ю., Легостаева Ю.В., Боцман Л.П., Муслухов Р.Р., Яковлева М.П., Талипов Р.Ф. Вестник Баш. ун-та. 2009. №1. C.27-32.

2. Ишмуратов Г.Ю., Легостаева Ю.В., Боцман Л.П., Толстиков Г.А. Ж. орган. химии. 2010. Т.46. №11. С.1591-1617.

3. Ишмуратов Г.Ю., Легостаева Ю.В., Боцман Л.П., Насибуллина Г.В., Гарифуллина Л.Р., Муслухов Р.Р., Толстиков Г.А. Ж. орган. химии. 2012. Т.48. №10. С.1278-1282.

4. Легостаева Ю.В., Гарифуллина Л.Р., Назаров И.С., Ишмуратов Г.Ю. Бутлеровские сообщения. 2016. Т.45. №2. С.63-65. ROI: jbc-01/16-45-2-63

5. Ишмуратов Г.Ю., Легостаева Ю.В., Гарифуллина Л.Р., Боцман Л.П., Муслухов Р.Р., Толстиков Г.А. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.38. №6. С.129-134. ROI: jbc-01/14-38-6-129

Размещено на Allbest.ru