Некоторые превращения продукта циклопентаанелирования левоглюкозенона

Полная исследовательская публикация ____________ Файзуллина Л.Х., Сафаров М.Г., Загреева И.А.,

Спирихин Л.В. и Валеев Ф.А.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2 _________________ http://butlerov.com/ _______________ ©--Butlerov Communications. 2008. Vol.13. No.3. P.1-6.

Тематический раздел: Препаративная химия. Полная исследовательская публикация

Подраздел: Органическая химия. Регистрационный код публикации: 8-13-3-1

г. Казань. Республика Татарстан. Россия. __________ ©--Бутлеровские сообщения. 2008. Т.13. №3. __________ 1

Башкирский государственный университет

Некоторые превращения продукта циклопентаанелирования левоглюкозенона

Файзуллина Лилия Халитовна

Результаты и их обсуждение

Разработанный нами способ циклопентаанелирования б-галоиденонов 2,2-диметил-1,3-динитропропаном [1, 2] приводит к получению производных циклопентена, содержащих гемм-диметильную группировку. б-Бром или - иодлевоглюкозенон в этой реакции энантио-специфично дают аддукт 1, перспективный для использования в синтезе ряда терпеноидов или других природных соединений, содержащих гемм-диметилциклопентановой фрагмент. С целью раскрытия синтетического потенциала соединения 1 мы изучили реакции: 1,2- и 1,4-присоединения, бромирования, оксимирования и борогидридного восстановления.

Валеев Фарид Абдуллович - доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией в Институте органической химии УфНЦ РАН.

Область научных интересов: углеводы, эйкозанойды, ангидросахара, мевиноиды, терпены, элеутеробин, саркодиктиины, валдивоны, элеутезиды, комбинаторная библиотека саркодиктиинов, ядро 4,7-оксаэуницелланового типа, N-метилурокановая кислота.

В первую очередь следует отметить активность карбонильной группы в реакциях 1,2-присоединения. Так, енон 1 по реакции Реформатского дает смесь 2а,b диастереомеров в соотношении 10:1, из которой диастереомер 2a выделен с выходом 72%. В спектре ЯМР 13С основного изомера 2а сигналы углеродных атомов С7, С8 находятся в более слабом поле при 104.35 м.д. и 73.67 м.д. соответственно, а для изомера 2b - в сильном поле при 100.7 м.д., 72.97 м.д. Сигналы углеродного атома метиленовой группы этоксикарбонилметильного заместителя, наоборот, для изомера 2а детектируются в сильном поле при 40.3 м.д., а 2b - в слабом при 40.7 м.д. Эти факты указывают на син-взаимодействие заместителей при С7 и С8 в эпимерах.

Отсутствие взаимодействия гидроксильной группы и мостика позволяет отнести эпимер 2а к R-, а 2b, имеющий это взаимодействие, - к S-ряду. Аналогично, в спектре ЯМР 1H протон С8Н для эпимера 2а имеет химический сдвиг при 5.30 м.д., а эпимер 2b - 5.34 м.д. Химический сдвиг в более слабом поле указывает на отсутствие взаимодействия между С8Н и С7ОН, что возможно в случае R конфигурации нового асимметрического центра С7 в эпимере 2a.

Схема 1

Реагенты и условия: а) BrZnCH2COOEt, THF; b) СН3NO2-CH3ONa, CH3OH; c) CH3MgI-CuI, Et2O.

Файзуллина Лилия Халитовна - кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры органической химии Башкирского государственного университета.

Область научных интересов: 1,6-ангидросахара, левоглюкозенон, реакция Михаэля, аминосахара, циклопентааннелирование, динитросоединения.

Загреева Ирина Александровна - кандидат химических наук, научный сотрудник Института органической химии УфНЦ РАН.

Область научных интересов: карбонилоксиды, кинетика химических процессов, 1,6-ангидросахара, левоглюкозенон.

Обработка аддукта 1 нитрометан-анионом привела к образованию только одного соединения - аддукта реакции Генри 3. Несмотря на наличие нитрогруппы, взаимодействие с диметилкупратом привело к продукту сопряженного 1,4-присоединения 4 с выходом 30%. Большие КССВ протонов Н2, Н3, Н5 и Н6 (от 10.7 до 11.1 Гц) однозначно указывают на их транс-взаимодействия и следовательно - на R- и S-конфигурации асимметрических центров С5 и С6 соответственно.

Гладко протекают другие реакции по карбонильной группе - оксимирование и борогидридное восстановление. Если в первом случае образуется смесь син- и анти-изомерных оксимов 5a,b в соотношении 3:7, то во втором - исключительно в-спирт 6, о чем свидетельствует характерный синглетный сигнал Н7 в спектре ЯМР 1Н.

Реагенты и условия: а) NH2OH HCl, Py; b) NaBH4, EtOH, c) Br2, CHCl3, Py.

Сафаров Марс Гилязович - доктор химических наук, профессор Башкирского государственного университета.

Область научных интересов: реакция Принса, кислородсодержащие гетероциклические соединения, ангидросахара, левоглюкозенон, аддукты Дильса-Альдера. нуклеофильный бромирование оксимирование

Спирихин Леонид Васильевич - кандидат химических наук, заведующий лабораторией в институте органической химии УфНЦ РАН.

Область научных интересов: спектроскопия ЯМР, ИК-, УФ-спектроскопия, конформационный анализ.

Реакция бромирования аддукта 1 по АdЕ2 привела к образованию дибромида 7. Строение дибромида 7 установлено на основании спектроскопии ЯМР 1Н и 13С. На основании расчетных спектров ЯМР 1Н (программа ACD/Labs, 3D-optimization) установлено, что для С5-б- и С6-в-ориентированных атомов брома J2,3 = 8.52 Гц. Экспериментально установленное значение J2,3 составляет 9.4 Гц. Таким образом, на этом основании и согласно механизму реакции промежуточный бромониевый катион б-ориентирован и атакуется из в-области анионом Br-, по С5 приводя к дибромиду с S- и R-конфигурациями центров С5 и С6.

Таким образом, изучены реакции нуклеофильного 1,2- и 1,4-присоединения, бромиро-вания, оксимирования и борогидридного восстановления продукта циклопентааннелирования б-бромлевоглюкозенона 2,2-диметил-1,3-диметилпропаном.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР 1Н и 13С записывали на спектрометре Bruker AM-300 с рабочими частотами 300 (1Н) и 75.47 МГц (13С). Для аналитической ТСХ использовали пластины Sorbfil марки ПТСХ-АФ-А, изготовитель ЗАО «Сорбполимер» (г. Краснодар). Исходный (-)-(1S,2R,3S,8R)-4,4-диметил-3-нитро-9,11-диоксатрицикло[6.2.1.02,6]ундец-5-ен-7-он (1) был получен согласно методикам [1, 2].

(-)-(1S,2R,3S,8R)-4,4-Диметил-3-нитро-9,11-диоксатрицикло[6.2.1.02,6]ундец-5-ен-7-он (1) в реакции Реформатского. К суспензии 0.338 г (5.2 ммоль) Zn, активированного по методу [3] из ZnCl2 и K, в сухом THF по каплям добавили 0.521 г (3.12 ммоль) бромацетоуксусного эфира. Через 15 мин добавили 0.322 г (1.3 ммоль) аддукта 1. После окончания реакции (контроль по ТСХ) реакционную массу обработали насыщенным раствором NH4Cl, экстрагировали этилацетатом (3х20). Объединенные органические слои промыли водой (3х10) и сушили над MgSO4. Растворитель упарили, остаток хроматографировали. Выделили 0.235 г (72%) продукта 2a и 0.020 г (6%) эпимера 2b.

(-)-(1S,2R,3S,7R,8R)-4,4-Диметил-3-нитро-7-этоксикарбонилметил-9,11-диоксатрицикло-[6.2.1.02,6]ундец-5-ен (2a). Rf 0.4 (гексан: этилацетат=4:1). []20D-2220 (с 1.0, CHCl3). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), , м.д.: 0.99 c (3H, CH3), 1.23 т (3H, CH3, J 7.4 Гц), 1.40 c (3H, CH3), 2.72 д (1H, CH2, J 16.1 Гц), 2.51 д (1H, CH2, J 16.1 Гц), 3.45 д.д (1H, C2H, J 2.4, 9.3 Гц), 3.72 д (1H, C10H, J 7.3 Гц), 3.89 д.д (1H, C10H, J 4.2, 7.3 Гц), 4.16 к (2H, CH2, J 7.1 Гц), 4.47 д (1H, C1H, J 4.2 Гц), 4.6 уш.с (1Н, С7Н), 4.70 д (1H, C3H, J 9.1 Гц), 5.3 c (1H, C8H), 5.68 д (1H, C5H, 4J 2.1 Гц). Cпектр ЯМР 13С, , .м.д.: 14.0 (CH3), 20.9 (CH3), 26.7 (CH3), 40.3(CН2), 47.4 (C4), 47.7 (C2), 60.9 (CН2), 70.4 (C10), 73.7 (C7), 74.3 (C1), 97.7 (C3), 104.3 (C8), 135.6 (C5), 136.7 (C6), 171.8 (CО2Et). Найдено (%): С 55.00, Н 6.32, N 4.10. С15Н21О7N. Вычислено (%): С 55.04, H 6.47, N 4.28.

(-)-(1S,2R,3S,7S,8R)-4,4-Диметил-3-нитро-7-этоксикарбонилметил-9,11-диоксатрицикло-[6.2.1.02,6]ундец-5-ен (2b). Rf 0.45 (гексан: этилацетат=4:1). Для эпимера 2b спектр ЯМР 1Н хорошо просматриваются только протоны С3Н и С8Н: 4.64 д (1H, C3H, J 9.1 Гц), 5.34 c (1H, C8H). Cпектр ЯМР 13С, , .м.д.: 14.0 (CH3), 20.4 (CH3), 26.9 (CH3), 40.7 (CН2), 47.7 (C4), 48.6 (C2), 60.9 (CН2), 70.9 (C10), 72.97 (C7), 72.97 (C1), 97.0 (C3), 100.7 (C8), 135.5 (C5), 136.7 (C6), 171.8 (CО2Et). Найдено (%): С 55.00, Н 6.32, N 4.10. С15Н21О7N. Вычислено (%): С 55.04, H 6.47, N 4.28.

(-)-(1S,2R,3S,7S,8R)-4,4-Диметил-3-нитро-7-гидрокси-7-нитрометил-9,11-диоксатрицикло-[6.2.1.02,6]-ундец-5-ен (3). К раствору 0.28 г (1.2 ммоль) соединения 1 в 14 мл MeОН, содержащего 0.5 г (8.2 ммоль) СН3NO2, добавили при перемешивании 0.056 г (1.2 ммоль) MeОNа. После окончания реакции (контроль по ТСХ) реакционную массу подкислили 1н водным раствором HCl, экстрагировали этилацетатом (3х10), сушили MgSO4. После упаривания растворителя остаток хроматографировали, получили 0.154 г (51%) соединения 3. Rf 0.3 (гексан:этилацетат=1:1). []20D-28.4o (с 1.0, CHCl3). Спектр ЯМР 1Н ((CD3)2CO), , м.д.: 0.98 c (3H, CH3), 1.38 c (3H, CH3), 3.65 д.д (1H, C10Hэндо, J 7.2, 4.2 Гц), 3.94 д (1H, C10Hэкзо, J 7.2 Гц), 4.53 д (1H, CH2, J 13.1 Гц), 4.74 д (1H, C1H, J 4.2 Гц), 4.84 д (1H, CH2, J 13.1 Гц), 4.88 д (1H, C3H, J 9.2 Гц), 4.9 м (1H, C2H), 5.42 c (1H, C8H), 5.82 д (1H, C5H, J 2.6 Гц). Cпектр ЯМР 13С, , .м.д.: 20.0 (CH3), 26.0 (CH3), 47.0 (C4), 47.1 (C2), 69.9 (C10), 73.7 (C7), 74.1 (C1), 78.7 (CН2), 97.2 (C3), 103.6 (C8), 134.4 (C6), 137.0 (C5). Найдено (%): С 48.50, Н 5.32, N 9.01. С12Н16О7N2. Вычислено (%): С 48.00, H 5.37, N 9.33.

(-)-(1S,2R,3S,5S,6S,8R)-4,4,5-Триметил-3-нитро-9,11-диоксатрицикло[6.2.1.02,6]ундец-7-он (4). К раствору MeMgBr 0.310 г (1.8 ммоль) в 20 мл абс. Et2O при перемешивании и охлаждении до - 50 oС добавили 0.05 мл Me2S и 0.010 г (0.05 ммоль) CuI. Через 15 мин реакционную массу охладили до -78 oС и добавили 0.4 г (1.7 ммоль) аддукта 1 в 5 мл абс. Et2O. Реакционную смесь перемешивали 15 мин при -78 oС, нагревали до 20 oС в течение 30 мин, затем гидролизовали насыщенным раствором NH4Cl. Экстрагировали этилацетатом (3x20), сушили над MgSO4, упарили, хроматографировали, получили 0.216 г (30%) аддукта 4. Rf 0.3 (этилацетат:гексан=1:7). []D20-110o (c 1.6, CH2Cl2). Спектр ЯМР 1Н (CD2Cl2), , м.д.: 0.72 c (3H, CH3), 1.20 c (3H, CH3), 1.10 д (3H, CH3, J 6.8 Гц), 1.88 д.д (1H, C5H, J 6.8, 10.7 Гц), 2.57 д.д (1H, C2H, J 10.8, 11.1 Гц), 3.20 д.д (1H, C6H, J 11.1, 10.7 Гц), 3.94 м (2H, C10H), 4.62 д (1H, C2H, J 3.2 Гц), 4.64 д (1H, C3H, J 10.8 Гц), 5.08 c (1H, C8H). Cпектр ЯМР 13С, , .м.д.: 14.6 (CH3), 16.1 (CH3), 20.0 (CH3), 43.4 (C5), 45.5 (C4), 46.1 (C6), 47.2 (C2), 68.9 (C10), 73.8 (C1), 95.5 (C3), 100.9 (C8), 197.3 (C7). Найдено (%): С 56.50, Н 7.62, N 5.21. С12Н17О5N. Вычислено (%): С 56.46, H 7.71, N 5.49.

Син-, анти-оксимы (1S,2R,3S,8R)-4,4-диметил-3-нитро-9,11-диоксатрицикло[6.2.1.02,6]ундец-5-ен-7-она (5a,b). К раствору 0.221 г (0.9 ммоль) аддукта 1 в 30 мл Py при перемешивании добавили 1.68 г (0,02 моль) NH4OHHCl Через 30 мин (контроль методом ТСХ) реакционную смесь разбавили 100 мл этилацетата, промыли водой (2100), сушили MgSO4, упарили, остаток хроматографировали. Получили 0.202 г (90%) оксимов (5a,b). Rf 0.27 (этилацетат:гексан=1:3). []D20-179.5o (c 1.6, CHCl3). Спектр ЯМР 1Н, (CDCl3), , м.д.: 1.08 c и 1.12 c (3H, CH3), 1.47 c и 1.48 c (6H, CH3), 3.62 м (2H, C2H), 3.90 м (2H, C1H), 3.92 м (1H, C10H) и 3.82 д.д (1H, C10H, J 7.2, 4.3 Гц), 3.92 м (1H, C10H) и 3.95 д (1H, C10H, J 7.2 Гц), 5.98 д (1H, C5H, J 2.8 Гц) и 6.68 д (1H, C5H, J 2.8 Гц), 6.35 c (1H, C8H) и 5.63 c (1H, C8H), 9.15 уш.с (1H, С=NOH). Cпектр ЯМР 13С, , м.д.: 19.9 и 19.5 (CH3), 26.5 и 26.6 (CH3), 48.5 и 48.4 (C4), 48.8 (C1), 70.2 и 60.6 (C10), 73.2 и 71.1 (C1), 92.5 и 95.6 (C3), 96.3 и 98.1 (C8), 125.4 и 121.3 (C6), 137.5 и 146.4 (C5), 151.8 и 147.9 (C7). Найдено (%): С 51.81, Н 5.12, N 11.70. С11Н14О5N2. Вычислено (%): С 51.97, H 5.55, N 11.02.

(-)-(1S,2R,3S,7S,8R)-4,4-Диметил-3-нитро-9,11-диоксатрицикло[6.2.1.02,6]ундец-7-ол (6). К сус-пензии 0.433 г (1.8 ммоль) аддукта 1 в 20 мл EtOH при энергичном перемешивании порциями доба-вили 0.137 г (3.6 ммоль) NaBH4. После окончания реакции (контроль по ТСХ) добавили 1 мл ацетона, реакционную массу упарили, получили 0.4 г спирта 6 (92%). Rf 0.3 (гексан:этилацетат=3:1). []20D-51.7o (с 1.0, CHCl3). Спектр ЯМР 1Н, (CDCl3), , м.д.: 1.0 c (3H, CH3), 1.42 c (3H, CH3), 3.47 д (1H, C2H, J 9.3 Гц), 3.7 д.д (1H, C10Hэкзо, J 7.2, 4.2 Гц), 3.85 д (1H, C10Hэндо, J 4.2 Гц), 4.13 уш.с (1Н, С7Н), 4.45 д (1H, C1H, J 4.2 Гц), 4.68 д (1H, C3H, J 9.3 Гц), 5.32 c (1H, C8H), 5.7 м (1H, C5H). Cпектр ЯМР 13С, , .м.д.: 20.9 (CH3), 27.1 (CH3), 47.5 (C4), 47.7 (C2), 70.2 (C10), 71.5 (C1), 74.4 (C7), 97.6 (C3), 104.1 (C8), 135.2 (C6), 135.4 (C5). Найдено (%): С 54.50, Н 6.62, N 5.21. С11Н15О5N. Вычислено (%): С 54.77, H 6.27, N 5.81.

(-)-(1S,2R,3S,5S,6R,8R)-5,6-Дибром-4,4-диметил-3-нитро-9,11-диоксатрицикло[6.2.1.02,6]ун-дец-7-он (7). К раствору 0.450 г (1.88 ммоль) аддукта 1 в 15 мл CHCl3, охлажденному до 0 oС, медлен-но по каплям добавили 0.3 г (1.9 ммоль) Br2 и 0.3 г (3.76 ммоль) Py. Перемешивали 30 мин, поддерживая температуру постоянной. После окончания реакции (контроль по ТСХ) реакционную массу разбавили 0.1 н раствором NaOH, экстрагировали этилацетатом (3х20). Объединенные органи-ческие слои промыли водой (3х10), сушили над MgSO4. Растворитель упарили, остаток хроматогра-фировали. Выделили 0.360 г (68%) продукта 7. Rf 0.4 (гексан:этилацетат=4:1). Т.пл. 39-40 oС. []20D-550 (с 1.0, CHCl3). Спектр ЯМР 1Н, (CDCl3), , м.д.: 1.10 c (3H, CH3), 1.20 с (3H, CH3), 1.88 д.д (1H, C5H, J 6.8, 10.7 Гц), 3.90 д (1H, C2H, J 9.4 Гц), 4.08 д.д (1H, C10Hэкзо, J 7.3, 5.4 Гц), 4.51 д (1H, C10Hэндо, J 7.3 Гц), 4.60 д (1H, C3H, J 9.4 Гц), 4.62 д (1H, C1H, J 5.4 Гц), 5.38 c (1H, C8H). Cпектр ЯМР 13С, , .м.д.: 18.1 (CH3), 25.5 (CH3), 46.9 (C4), 55.4 (C2), 61.2 (C5), 66.4 (C6), 67.4 (C10), 72.6 (C1), 90.1 (C3), 100.2 (C8), 192.0 (C7). Найдено (%): С 33.20, Н 3.52, N 3.21. С11Н13О5NBr2. Вычислено (%): С 33.11, H 3.38, N 3.51.

Литература

[1] Цыпышева И.П., Валеев Ф.А., Калимуллина Л.Х., Спирихин Л.В., Сафаров М.Г. Циклопентааннелирование б-бром- и -иодпроизводных левоглюкозенона 2,2-диметил-1,3-динитропропаном. ЖОрХ. 2003. Т.39. С.1119-1120.

[2] Файзуллина Л.Х., Сафаров М.Г., Спирихин Л.В., Колосницын В.С., Кондрова Ю.А., Валеев Ф.А. Взаимодействие нитроалканов с левоглюкозеноном и его -бром-, -иодпроизводными. Циклопентааннелирование -галоидцикленонов. ЖОрХ. 2008. (в печати)

[3] Ender E. Use of activation methods for organozinc reagents. Tetrahedron. 1987. Vol.43. №10. P.2203-2212.

Рецензия

Статья “Некоторые превращения продукта циклопентаанелирования левоглюкозенона” Файзуллиной Л.Х. и соавторов посвящена препаративному и аналитическому исследованию разработанного авторами способа циклопентаанелирования б-галоиденонов 2,2-диметил-1,3-динитропропаном. Было показано, что б-бром или - иодлевоглюкозенон в этой реакции энантиоспецифично дают аддукт, перспективный для использования в синтезе ряда терпеноидов или других природных соединений, содержащих гемм-диметилциклопентановой фрагмент. С целью раскрытия синтетического потенциала данного соединения авторы изучили реакции: 1,2- и 1,4-присоединения, бромирования, оксимирования и борогидридного восстановления. Каждый из полученных продуктов в исследованных синтезах детально и полноценно идентифицирован методами спектрометрии. Статья представляет собой исключительно качественную исследовательскую работу в области тонкого органического синтеза, разработанные методы синтеза имеют значительный синтетический потенциал для последующих изысканий, что переводит статью в категорию актуальных публикаций.

По существу недостатки в статье отсутствуют. К недостаткам статьи редакционного плана следует отнести отсутствие введения и детализированных выводов. Кроме того, в тексте статьи необходимо указать ссылки на имеющиеся три схемы. После добавления недостающих разделов и ссылок на схемы статья может быть опубликована в журнале “Бутлеровские сообщения”.

Аннотация

Изучены реакции нуклеофильного 1,2- и 1,4-присоединения, бромирования, оксимирования и борогидридное восстановление продукта циклопентааннелирования б-бромлевоглюкозенона 2,2-диметил-1,3-диметилпропаном.

Ключевые слова: левоглюкозенон, 1,6-ангидросахар, циклопентааннелирование, реакция Реформатского, реакция Генри, бромирование.

Размещено на Allbest.ru