Стереоспецифический синтез феромонов насекомых E-алкенового ряда на основе изопропил 3E,8-нонадиеноата - продукта каталитической теломеризации бутадиена и окиси углерода

Публикация доступна для обсуждения в рамках функционирования постоянно

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

  Поступила в редакцию 6 мая 2013 г. УДК 547.361 + 547.394.

Стереоспецифический синтез феромонов насекомых E-алкенового ряда на основе изопропил 3E,8-нонадиеноата – продукта каталитической теломеризации бутадиена и окиси углерода

© Ишмуратов* Гумер Юсупович, ,

Яковлева+ Марина Петровна, ,

и

Институт органической химии. Уфимский научный центр РАН. Просп. Октября, 71. г. Уфа, 450054.

Республика Башкортостан. Россия. Факс: [phone]. E-mail: *****@***ru

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: изопропил 3Е,8-нонадиеноат, Е-моноеновые феромоны, синтез.

Аннотация

Осуществлен стереоспецифический синтез ряда E-моноолефиновых компонентов половых феро-монов насекомых отряда Lepidoptera [6E-нонен-1-ола и его ацетата – феромонов средиземноморской плодовой мухи Ceratitis capitata и дынной бабочки Dacus cucurbitae, а также 11E-тетра-децен-1-ола и его ацетоксипроизводного – феромонов фруктовой листовёртки Archips argyrospilus и лугового мотылька Loxostege sticticalis соответственно] из доступного продукта катализируемой комплексными соединениями палладия содимеризации бутадиена и окиси углерода – изопропил 3E,8-нонадиеноата – с использованием на ключевых стадиях реакций гидридного восстановления сложноэфирных произ-водных, термического гидроалюминирования – окисления и кросс-сочетания диалкиллитийкуп-ратного реагента с пара-толуолсульфонатным производным.

Результаты и их обсуждение

Ряд половых феромонов насекомых являются производными E-алкенов [1]. К этим соединениям относятся 6E-нонен-1-ол (1) и его ацетат (2) – феромоны средиземноморской плодовой мухи (Ceratitis capitata) и дынной бабочки (Dacus cucurbitae), а также 11E-тетра-децен-1-ол (3) и его ацетоксипроизводное (4) – феромоны фруктовой листовёртки (Archips argyrospilus) и лугового мотылька (Loxostege sticticalis) соответственно.

Ранее мы сообщали [2] о синтезе ряда моно - и диеновых компонентов феромонов насе-комых отряда Lepidoptera исходя из изопропил 3E,8-нонадиеноата (5) – продукта катализи-руемой комплексными соединениями палладия содимеризации бутадиена и окиси углерода [3].

В представленной работе на примерах синтеза гормонов 1-4 нами демонстрируются дополнительные возможности этого субстрата после перевода его в диеновый спирт 6 под действием LiAlH4. К тому же данное исследование приобретает особую актуальность из-за острой необходимости контроля численности лугового мотылька и борьбы с ним в Российс-кой Федерации в современных условиях.

Углеродный скелет ключевого спирта 6 из 9 атомов соответствует структуре первых двух вышеназванных феромонов. Превращение гомоаллильного спирта 6 в 6E-моноеновый спирт 1 было выполнено с общим выходом 45% в расчёте на субстрат 5 за 3 после-довательные операции с участием гидроксильной группы и терминальной двойной связи: замену спиртовой на тозилокси-функцию, восстановление алюмогидридом лития промежу-точного тозилата 7 и заключительное переалкилирование триизобутилалюминия образую-щимся 1,6E-нонадиеном (8) c последующим окислением алюминийорганического интерме-диата кислородом.

В свою очередь, E-алкенол (1) послужил исходным соединением в синтезе его гомолога – феромона 3. Для этого он был переведён в соответствующий тозилат 9 и далее вовлечён в реакцию кросс-сочетания с литийкупратным реагентом, генерированным из 5-бром-1-(1-этокси)этоксипентана [4]. После стандартного снятия этоксиэтильной защиты был выделен целевой спирт 3 с общим выходом 35% в расчёте на диеноат 5. Ацетилирование спиртов 1 и 3 завершило синтез феромонов 2 и 4 соответственно.

Экспериментальная часть

ИК спектры записывали на приборе IRPrestige-21 Shimadzu в тонком слое. Спектры ЯМР 1Н регистрировали на спектрометре Bruker AM-300 (300 МГц) в раствореCDCl3 с внутренним стандартом TMS. Химические сдвиги приведены в шкале д. Хроматографический анализ проводили на приборах Chrom-5 (длина колонки – 1.2 м, неподвижная фаза – силикон SE-30 (5%) на Chromaton N-AW-DMCS (0.16-0.20 мм), рабочая температура 50-300 °С) и GC-9А Shimadzu (неподвижная фаза РЕG-20M, кварцевая капиллярная колонка длиной 25 м, диаметром 0.2 мм); газ-носитель – гелий. Контроль ТСХ – на SiO2 марки Sorbfil (Россия). Для колоночной хроматографии применяли SiO2 марки Lancaster (England). Данные элементного анализа всех соединений отвечали вычисленным.

3Е,8-Нонадиен-1-ол (6). К раствору 11.20 г (57.0 ммоль) изопропил 3Е,8-нонадиеноата (5) в 60 мл абс. Et2O небольшими порциями (Ar, 0 oC) добавляли 2.24 г (59.0 ммоль) LiAlH4, перемешивали (0 оС, 1 ч; 20 оС, 2 ч), охлаждали до 0 оС, добавляли 5 мл H2O, размешивали 2 ч при комнатной температуре, затем отфильтровывали, осадок промывали Et2O (3 х 80 мл), сушили Na2SO4 и упаривали. Получили 7.58 г (95%) спирта 6. ИК спектр (н, см-1): 3470 (ОН); 1645 и 972 (Е-СН=СН). Спектр ЯМР 1Н (д, м. д., J/Гц, СDCl3): 1.10-1.62 м (2Н, Н-6); 1.80-2.42 м (6Н, Н-2, Н-5, Н-7); 3.61 т (2Н, Н-1, J = 6.3); 4.80-6.00 м (5Н, Н-3, Н-4, Н-8, Н-9).

1-Тозилокси-3Е,8-нонадиен (7). К раствору 7.42 г (53.0 ммоль) спирта 6 в 18 мл сухого Py при -5-0о С прибавляли порциями 11.05 г (58.0 ммоль) TsCl. Смесь выдерживали при 0оС в течение 6 ч, затем выливали на лед и экстрагировали Et2O (3 х 100 мл). Эфирный слой промывали 10%-ным раствором HCl, далее 10%-ным раствором NaHCO3 и насыщенным раствором NaCl, сушили Na2SO4 и упаривали. Получили 16.23 г (92%) тозилата 7. ИК спектр (н, см-1): 3030 и 1600 (Ar); 1370 и 1185 (SO2); 1660 и 970 (Е-СН=СН).

1,6Е-Нонадиен (8). К раствору 16.20 г (55.1 ммоль) тозилата (7) в 58 мл абс. Et2O (Ar, 0 oC) добавляли 2.17 г (57.0 ммоль) LiAlH4. Перемешивали при этой температуре 1 ч, разлагали 5 мл Н2О, разбавляли 120 мл Et2O и отфильтровывали. Фильтрат промывали насыщенным раствором NaCl, сушили Na2SO4 и упаривали. Получили 5.61 г (82%) диена 8. ИК спектр (v, см-1): 3090, 1648, 1605, 1000, 975, 920. Спектр ЯМР 1Н (д, м. д., J/Гц, СDCl3): 0.93 т (3Н, Н-9, J = 7.0); 1.25-1.63 м (2Н, Н-4);1.98-2.42 м (6Н, Н-3, Н-5, Н-8); 4.75-6.00 м (5Н, Н-1, Н-2, Н-6, Н-7), ср. [8].

6E-Нонен-1-ол (1). К 13.3 мл 88%-ного раствора (45.9 ммоль) триизобутилалюминия прибав-ляли по каплям (80 оС, Ar) 5.58 г (45.0 ммоль) диена 8. Реакционную смесь нагревали до 100 оС, перемешивали 5 ч, затем охлаждали до 0 оС, разбавляли 75 мл абс. Et2O и через реакционную смесь пропускали со скоростью 3 л/ч осушенный воздух (0-20 оС, 1 ч), затем – кислород (20 оС, 1 ч; 30-40 оС, 3 ч). После этого реакционную смесь охлаждали до 0 оС, добавляли по каплям 28 мл 10%-ной H2SO4, перемешивали 1 ч при комнатной температуре, экстрагировали Et2O (3 х 200 мл), объединенный экстракт последовательно промывали насыщенными растворами NaHCO3 и NaCl, сушили Na2SO4, упаривали и перегоняли. Получили 4.03 г (63%) непредельного спирта 1, Т. кип. 76-84 єС (0.2 мм).  ИК спектр (н, см-1): 3339 (ОН); 967 (Е-С=С). Спектр ЯМР 1Н (д, м. д., J/Гц, СDCl3): 0.95 т (3Н, Н-9, J = 7); 1.10-1.75 м (6Н, Н-2-Н-4); 1.80-2.22 м (5Н, Н-5, Н-8); 3.61 т (2Н, Н-1, J = 6.0); 5.29-5.50 м (2Н, Н-6, Н-7), ср. [6].

6E-Нонен-1-илацетат (2). К 0.43 г спирта (3.0 ммоль) добавляли 3 мл смеси (2:3) Ac2O и сухого Py, перемешивали (24 ч, 20 оС), разбавляли 80 мл CH2Cl2, последовательно промывали 10%-ной HCl, насыщенными растворами NaHCO3 и NaCl, сушили MgSO4 и упаривали. Остаток хромато-графировали (SiO2, гексан-Et2O, 10:1) и получили 0.52 г (94%) ацетата 3, содержащего по данным капиллярной ГЖХ не менее 99% основного вещества. ИК спектр (н, см-1): 1740 (С=О);1239 (О-C-O); 967 (Е-С=С). Спектр ЯМР 1Н (д, м. д., J/Гц, СDCl3): 0.95 т (3Н, Н-9, J = 7.0); 1.20-1.79 м (6Н, Н-2чН-4); 1.81-2.19 м (7Н, СН3СО, Н-5, Н-8); 4.05 т (2Н, Н-1, J = 7.0); 5.37-5.50 м (2Н, Н-6, Н-7), ср. [7].

1-Тозилокси-6Е-нонен (9). К раствору 3.55 г (25.0 ммоль) спирта (1) в 8 мл сухого Py при -5-0 оС прибавляли порциями 5.33 г (27.0 ммоль) TsCl и далее обрабатывали как описано ранее для соединения (7). Получили 7.03 г (95%) тозилата 9. ИК спектр (н, см-1): 3030 и 1600 (Ar); 1370 и 1185 (SО2); 1660 и 970 (E-CH=CH).

11Е-Тетрадецен-1-ол (3). К 1.32 г (188 мг-ат.) тонкоизмельченного лития в 62 мл абс. Et2O (Ar) при -15 оС добавляли при перемешивании раствор 22.47 г (94.0 ммоль) 1-(1-этоксиэтокси)-5-бром-пентана (10) в 21 мл Et2O. Как только реакция начнется (помутнение раствора), дальнейшее прибав-ление соединения 10 вели при -20о С. После прибавления всего количества бромида 10 реакционную смесь перемешивали 2 ч при -10 оС.

Полученный эфирный раствор [1-(1-этокси)этокси]пентиллития прибавляли в атмосфере аргона к суспензии 8.95 г (47.0 ммоль) CuJ в 33 мл абс. Et2O при -25 оС, перемешивали при этой же температуре в течение 30 мин и затем к реакционной смеси при -30 оС прибавляли 16 мл абс. ТГФ, выдерживали при этой температуре в течение 10 мин и по каплям прибавляли 6.96 г (23.5 ммоль) 1-тозилокси-6Е-нонена (9) в 16 мл абс. ТГФ при -20 оС за 30 мин. Реакционную смесь перемешивали 2 ч при -20 оС и оставляли на 12 ч при -10 оС. Затем к реакционной смеси добавляли 12 мл 10%-ной HCl, перемешивали 12 ч при 20 оС, разбавляли 250 мл Et2O, органический слой отделяли, последовательно промывали насыщенными растворами NaHCO3 и NaCl, сушили над Na2SO4 и упаривали. Остаток перегоняли и получали 4.09 г (82%) спирта 3, Т. кип. 115-118 оС (0.5 мм). ИК спектр (н, см-1): 3220 (OH); 1070 (C-O); 980 (Е-С=С). Спектр ЯМР 1Н (д, м. д., J/Гц, СDCl3): 0.88 т (3H, Н-14, J = 7.6); 1.02-1.68 м (16Н, Н-2чН-9); 1.68-2.20 м (4Н, Н-10, Н-13); 2.82 уш. с (1Н, ОН); 3.58 т (2Н, Н-1, J = 6.4); 5.32-5.37 м (2Н, Н-11, Н-12),ср.[8].

1-Ацетокси-11Е-тетрадецен (4). К 0.51 г спирта (2.4 ммоль) добавляли 3 мл смеси (2:3) Ac2O и сухого Py, и далее обрабатывали как описано ранее для соединения 2. Получили 0.56 г (92%) ацетата 4, содержащего по данным капиллярной ГЖХ не менее 99% основного вещества. ИК спектр (н, см-1): 1740 (C=O); 1240 (CO); 970 (Е-С=С). Спектр ЯМР 1Н (д, м. д., J/Гц, СDCl3): 0.86 т (3Н, Н-14, J = 7.8); 1.04-1.66 м (16Н, Н-2-Н-9); 1.66-2.14 м (7Н, СН3СО, Н-10, Н-13); 3.94 т (2Н, Н-1, J = 7.2); 5.32-5.37 м (2Н, Н-11, Н-12), ср. [8].

Выводы

Выполнен стереоспецифический синтез ряда E-алкеновых компонентов половых ферро-монов насекомых отряда Lepidoptera из продукта каталитической содимеризации бутадиена и окиси углерода – изопропил 3E,8-нонадиеноата.

Литература

, Серебряков феромонов насекомых. Уфа: Гилем. 2001. 372с. , , Толстиков природ. соедин. 1993. С.145-150. J. Tsuji, Y. Mori, M. Hara. Tetrahedron. 1972. Vol.28. P.3721-3725. , , Ахунова природ. соедин. 1982. С.239-245. , Мырсина химический журнал. 1975. Т.41. С.1296-1299. H. C. Brown, D. Basavaian, S. M. Singh. Synthesis.1984. P.920-922. H. C. Brown, H. D. Lee, and S. U. Kulkarni. J. Org. Chem. 1986. Vol.51. P.5282-5286. , , Балезина природ. соедин. 1982. С.750-752.