Взаимодействие 4-гидрокси-4-метил-6-оксо-2-фенилциклогексан-1,3-диэтилкарбоксилата с пиперидином и аллиламином

Публикация доступна для обсуждения в рамках функционирования постоянно

действующей интернет-конференции “Бутлеровские чтения”. http:///readings/

Поступила в редакцию 18 ноября 2006 г. УДК 547.442+547.443.

Взаимодействие 4-гидрокси-4-метил-6-оксо-2-фенилциклогексан-1,3-диэтилкарбоксилата с пиперидином и аллиламином

© + и *

Кафедра органической и биоорганической химии. Химический факультет. Саратовский государственный университет им. . Ул. Астраханская, 83, корп. 1. г. Саратов, 410012. Россия. Тел.: [phone]. E-mail: [e-mail], PoplevinaNV@chem. sgu. ru.

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: b-кетоэфироспирты, пиперидин, аллиламин, аминирование, дегидратация, декарбоксилирование.

Аннотация

На примере 4-гидрокси-4-метил-6-оксо-2-фенилциклогексан-1,3-диэтилкарбоксилата впервые изучены реакции b-кетоэфироспиртов указанного типа с аллиламином и пиперидином. Установлено, что в зависимости от нуклеофильной силы реагента реакции протекают в различных направлениях: как аминирование по карбонильной группе алицикла (образование 4-аллиламино-6-гидрокси-6-метил-2-фенил-3-циклогексен-1,3-диэтилкарбоксилата) или как аминирование, дегидратация, декарбоксили-рование (образование 2-метил-4-(1-пиперидил)-6-фенил-1,3-циклогексадиенэтилкарбоксилата). Состав и строение синтезированных соединений установлены с помощью элементного анализа, ИК, УФ, ЯМР 1Н спектроскопии, масс-спектрометрии.

Введение

Соединения ряда 2-арил-4-гидрокси-4-метил-6-оксоциклогексан-1,3-диэтилкарбоксила-тов (b-кетоэфироспирты) являются доступными поликарбонильными соединениями, значи-мыми как в теоретическом, так и прикладном аспектах [1]. Ранее нами было установлено, что при взаимодействии b-кетоэфироспиртов с аминами различных рядов (арил-, циклогексил-, бензиламины) образуются циклогексенил-NR-амины – продукты аминирования карбониль-ной группы алицикла. Спектральными методами (ИК, УФ, ЯМР 1Н, 13С), с помощью рент-геноструктурного анализа установлено енаминное строение, особенности геометрии, кристал-лической структуры ключевых соединений [2-4].

Результаты и их обсуждение

В настоящей работе представлены новые данные, полученные при изучении амини-рования 4-гидрокси-4-метил-6-оксо-2-фенилциклогексан-1,3-диэтилкарбоксилата 1 под дейст-вием аминов гетероциклического (пиперидин) и ациклического (аллиламин) рядов.

Установлено, что реакция с аллиламином протекает при кипячении реагентов в бензоле в течение 11 часов, в отсутствии катализатора, при соотношении амин : b-кетоэфироспирт = 1.7: 1 с образованием 4-аллил-амино-6-гидрокси-6-метил-2-фенил-3-циклогексен-1,3-диэтил-карбоксилата 2.

Реакция с пиперидином протекает в иных условий и в ином направлении. Для успеш-ного течения реакции требуется пятикратный избыток реагента, время реакции возрас-тает до 30 часов, вероятно из-за пространственных факторов.

В выбранных условиях, наряду с ожидаемым аминированием кетогруппы, имеет место дегидратация и декарбоксилирование. Продуктом реакции является 2-метил-4-(1-пиперидил)-6-фенил-1,3-циклогексадиенэтилкарбоксилат 3.

Пиперидин как более сильный нуклеофил по сравнению с аллиламином выполняет роль не только реагента, но и катализатора процессов дегидратации и декарбоксилирования. На основании полученных данных и литературных аналогий [5] схему образования циклогекса-диенилэтилкарбоксилата 3 можно представить через стадии нуклеофильной атаки на кето-группу субстрата, внутримолекулярную лактонизацию, распад лактонного интермедиата и дегидратацию:

Строение полученных соединений установлено с помощью ИК, УФ, ЯМР 1Н спектров, хромато-масс спектрометрии с учетом спектральных данных, полученных нами ранее [2-4].

В ИК спектре 4-аллиламино-6-гидрокси-6-метил-2-фенил-3-циклогексен-1,3-диэтилкар-боксилата 2 присутствуют полосы валентных колебаний гидроксильной, аминной, сопряже-нной и несопряженной карбонильных групп, С=С связей. В спектре ЯМР 1Н имеются сигналы протонов групп OH, NH, а, е-протонов при С5, аллильного радикала.

ИК спектр 2-метил-4-(1-пиперидил)-6-фенил-1,3-циклогексадиенэтилкарбоксилата 3 со-держит полосу валентных колебаний сопряженной карбонильной группы. В спектре ЯМР 1Н присутствуют сигналы, винильного (Н3) и аллильных (Н5) протонов алицикла, пиперидино-вого фрагмента. В УФ спектре имеется интенсивная полоса, соответствующая диенами-нооксофрагменту. В масс-спектре соединения 3 регистрируется пик молекулярного иона, соответствующего молекулярной массе соединения, а также пики осколочных ионов.

Таким образом реакция b-кетоэфироспирта 1 с аллиламином протекает аналогично реакции с близким по нуклеофильной силе бензиламином [4] в традиционном направлении с образованием соответствующего циклогексенил-NR-амина. Реакция соединения 1 с пипери-дином открывает путь к построению d-аминоциклогексадиенилкарбоксилатов, содержащих факмакофорные фрагменты.

Экспериментальная часть

ИК спектры получены на фурье-спектрометре ФСМ 1201 в тонком слое (вазелиновое масло и гексахлорбутадиен). Спектры ЯМР 1Н записаны на приборе Bruker MSL-400 (400 МГц) в растворе CDCl3, внутренний стандарт – ТМС. УФ спектр записан на приборе СФ-201 в хлороформе. Масс-спектр зарегистрирован на хроматомасс-спектрометре Trace DSQ ET/250. Контроль за ходом реакций и чистотой продуктов осуществлялся с помощью ТСХ на пластинах Silufol UV-254 в системе гексан-этилацетат-хлороформ (2:2:1).

4-Аллиламино-6-гидрокси-6-метил-2-фенил-3-циклогексен-1,3-диэтилкарбоксилат (2). К 2.0 г (0.006 моль) b-ке-тоэфироспирта 1, растворенного при нагревании в 35 мл безводного бензола, добавляют 0.7 мл (0.01 моль) аллиламина и кипятят в течение 11 часов с азеотропной отгонкой до прекращения выделения воды. При упаривании растворителя отфильтровывают кристаллы 2, промывают эфиром. Выход 1.15 г (52%). Белые кристаллы, Т. пл. 89-91 ºC (из этанола), Rf 0.63. Найдено, %: N 3.67, С 68.26, Н 8.16; C22H28NO5; Вычислено, %: N 3.63, С 68.39, Н 8.16.

ИК спектр, n, см-1: 3483–3453 (ОН), 3293 (NH), 3083–3028 (=CH, Ph), 1734 (С=О), 1699 (С=С–С=О). ЯМР 1Н спектр, d, м. д.: 0.66 (т., 3Н, Et), 0.99 (т., 3Н, Et), 1.26 (c., 3Н, СН3–С6); 2.35, 2,63 (д., 1Н; д., 1Н; Н5а, е); 2,42 (д., 1Н, Н1), 3.38 (с., 1Н, ОН), 3.72 (м., 2Н, Н1’); 3.84, 3.98 (неразр. кв., 2Н; кв., 2Н; СН2(OEt)); 4.10 (д., 1Н, Н2), 5.17, 5.26 (д., 1Н; д., 1Н; Н3’); 5,91 (м., 1Н, Н2’), 7.15 (м., 5Н, Ph), 9.06 (с., 1Н, NH).

2-Метил-4-(1-пиперидил)-6-фенил-1,3-циклогексадиенэтилкарбоксилат (3). К 10.4 г (0.030 моль) b-кетоэфиро-спирта 1, растворенного при нагревании в 150 мл безводного бензола, добавляют 14.8 мл (0.03 моль) пиперидина и кипятят в течение 30 часов с азеотропной отгонкой до прекращения выделения воды. При упаривании растворителя отфильтровывают кристаллы 3, промывают эфиром. Выход 5.81 г (60%). Желтые кристаллы, Т. пл. 118-120 ºC (из этанола), Rf 0.75. Найдено, %: C 77.25, H 8.51, N 4.78; C21H26NO2; Вычислено, %: C 77.54, H 8.31, N 4.30.

ИК спектр, ν, см-1: 3081–3026 (=CH, Ph); 1671 (С=О). УФ-спектр, λ, нм: 231 (Ph); 376 (N–C=C–C=C–C=O). Спектр ЯМР 1Н, δ, м. д.: 1.12 (т., 3Н, Et), 1,51 (м., 6Н, пиперидил); 2.33 (с., 3Н, СН3–С2 ); 2.54, 2.67 (д., 1Н; кв., 1Н; Н5а, е); 3.07 (м., 4Н, пиперидил); 4.02 (кв., 2Н, Et); 4.10 (д., 1H, Н6); 4.88 (с., 1Н, Н3); 7.19 (м., 5Н, Ph). Масс-спектр, m/z (I, %): 325 (2), 166 (100).

Литература

[1]  , Сорокин циклогексанолоны. Саратов. Изд-во Сарат. ун-та. 1999. 53с.

[2]  , , ЖОрХ. 1994. Т.30. Вып.4. С.528-530.

[3]  , , ЖОрХ. 2000. Т.36. Вып.6. С.815-818.

[4]  , , К, Изв. Высш. уч. зав. Химия и химическая технология. 2004. Т.50. Вып.5. С.131-133.

[5]  C. A. Kingsbury, R. S. Egan, T. J. Perun. J. Org. Chem. 1970. Vol.35. No.9. P.2913-2918.