Изучение превращений диэпоксидов некоторых терпенов в условиях гомогенного и гетерогенного катализа тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

САЛОМАТИНА ОКСАНА ВЛАДИМИРОВНА

ИЗУЧЕНИЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ ДИЭПОКСИДОВ НЕКОТОРЫХ ТЕРПЕНОВ В УСЛОВИЯХ ГОМОГЕННОГО И ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА

(02.00.03 - органическая химия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Новосибирск - 2007

003068666

Работа выполнена в Новосибирском институте органической химии им. II. Н. Ворожцова СО РАН и в Новосибирском государственном университете

Научный руководитель: достор химических наук,

проф. Бархаш В. А.

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

с.н.с. Василевский С. Ф.

кандидат химических наук, с.н.с. Шмидт Э. Н.

Ведущая организация: Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН

диссертационного совета Д 003.049.01 в Новосибирском институте органической химии им. II. II. Ворожцова СО РАН по адресу 630090, г. Новосибирск, проспект акад. Лаврентьева, 9.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН.

Защита состоится «13 » апреля 2007 г. в 9 часов на заседании

,15

Автореферат разослан <_> марта 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор химических наук

Петрова Т. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В литературе достаточно хорошо изучены кислотно-катализируемые превращения терпенов и их моноэпоксидов, приводящие к интересным и, зачастую, неожиданным результатам. Введение в молекулу еще одной эпоксидной группы в сочетании с конформационно-подвижным остовом позволяет ожидать увеличения спектра возможных продуктов гетеро- и карбоциклизаций по сравнению с монофункциональными аналогами. В литературе практически отсутствуют данные о превращениях диэпоксипроизводных терпенового ряда. Применение разнообразных кислотных катализаторов, в особенности микро- и наноструктурированных (цеолитов, глин и твердых суперкислот), в превращениях диэпоксидов терпенов также представляет интерес, поскольку может позволить как повысить селективность некоторых перегруппировок, так и направить реакцию по новому необычному пути, что расширит синтетические возможности доступного возобновляемого сырья. В качестве объектов для исследования нами были выбраны диэпоксиды доступных монотерпенов п-ментанового ряда (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена). Схожесть в строении попарно лимонен — терпннолен и кариофиллен - изокариофиллен делает возможным сопоставление полученных результатов.

Цель работы. Целью данной работы является: систематическое изучение кислотно-катализируемых перегруппировок диэпоксидов монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена); сравнительное изучение кислотно-катализируемых перегруппировок диэпоксидов в различных кислотных средах (гомогенных или гетерогенных); выявление влияния введения двух эпоксидных групп на конечный результат превращений.

Научная новизна и практическая ценность. В работе впервые проведено систематическое изучение кислотно-катализируемых превращений таких малоизученных соединений, как диэпоксиды монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена). Показано, что конечный результат превращений данного класса веществ зависит не только от типа кислотной среды -гомогенная или гетерогенная, но и от особенностей строения используемого твердого катализатора. Проведенное сравнение поведения исходных терпенов и их диэпоксидов позволяет сделать выводы о влиянии введения двух эпоксидных групп на конечный результат превращений.

Показано, что направление превращений диэпоксидов терпенов п-ментанового ряда - на примере лимонена и терпинолена - зависит от типа используемой кислотной среды. Так, в гомогенных кислотных средах и транс-диэпоксид терпинолена, и диэпоксиды лимонена образуют производные 6-оксабицикло[3.2.1]октана. Превращения в гетерогенных кислотных средах транс-диэпоксида терпинолена также приводят к 6-оксабицикло[3.2.1]октановым производным, в то время как диэпоксиды лимонена образуют широкий спектр би- и трициклических кислородсодержащих соединений, причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора (глина, цеолит, твердая суперкислота) меняется качественный и количественный состав реакционной смеси.

Впервые были исследованы превращения терпеновых производных - диэпоксидов лимонена на твердом катализаторе - сульфатированной окиси циркония с изменением модификации катализатора - количества нанесенных кислотных центров. Показано, что тип модификации окиси циркония существенно влияет на скорость протекания процесса, в то время как концентрация нанесенных кислотных центров влияет не только на место первоначального возникновения каггионного центра (раскрытие 1,2- или 8,9-эпоксидного цикла), но и на стереохимическое строение продуктов.

Изучены превращения диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа. Найдено, что в гетерогенных кислотных средах диэпоксиды кариофиллена и изокариофиллена ведут себя сходным образом, в то время как в гомогенных средах направления превращений кардинально различаются. Для диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена обнаружена перегруппировка, которая стереоселективно приводит к альдегидоспиртам с декагидроциклобута[е]инденовым остовом, не наблюдавшаяся ранее при кислотно-катализируемых превращениях ни исходных диенов, ни их моноэпоксидов. Сравнение поведения диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена с исходными диенами и моноэпоксидами в кислотных средах показало, что введение двух эпоксидных групп в молекулу кариофиллена и изокариофиллена приводит к более селективному протеканию кислотно-катализируемых реакций по сравнению с исходными диенами, существенно сужая набор остовов полученных соединений. Гидроксиальдегид, полученный при кислотно-катализируемом превращении диэпоксидов кариофиллена, использовался в синтезе хирального основания Шиффа, перспективного для применения в качестве лиганда в металлокомилексном катализе.

В работе предложены возможные механизмы образования для всех полученных соединений; кроме того, предложенные пути превращения в гомогенных средах подтверждены молекулярно-механическими и квантово-химическими расчетами.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам ЛФМИ к.х.н. Корчагиной Д.В. за установление структуры всех полученных новых соединений с помощью ЯМР спектроскопии, д.х.н. Гатилову Ю.В. за проведение расчетов методами молекулярной механики и квантовой химии, сотруднику ЛЛиПБАС Хоменко Т.М. за синтез лиганда для хиралыгого сульфоксидирования на основе альдегидоспирта, полученного из диэпоксида кариофиллена, сотруднику ИК им. Г. К. Борескова Кузнецовой Т.Г. за синтез твердых суперкислот - сульфатированных окисей циркония с заданными характеристиками.

Апробация работы. Основные результаты обсуждены на семинарах Отдела

)

природных и биологически активных веществ, молодежных конкурсах научных работ НИОХ СО РАН; отдельные части работы были доложены на Молодежных научных школах по Органической химии (Екатеринбург 2002, Новосибирск 2003), международной конференции по природным продуктам и физиологически активным веществам (ICNPAS-2004), международной конференции молодых ученых по органической химии «Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования» (Санкт-Петербург 2004) и на международном конгрессе «4Th Asia Pacific Congress on Catalysis» (Сингапур 2006 г).

Публикации. По материалам диссертации в рецензируемых журналах • опубликовано 7 работ, включая один обзор.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 116 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (139 наименований). Работа содержит 86 схем, 2 таблицы и рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖА1П1Е РАБОТЫ

Литературный обзор, представленный в работе, посвящен превращениям эпоксипроизводных, имеющих в своем остове еще одну кислородсодержащую функциональную группу - эпоксидную, карбонильную или спиртовую. Анализ литературы показал, что вторая нуклеофильная группа активно участвует в раскрытии эпоксидного кольца, приводя к образованию различных карбо- и гетероциклических продуктов.

Кислотно-катализнруемые превращения диэпоксидов лимонена и терпинолена.

Нами были изучены кислотно-катализируемые превращения диэпоксидов лимонена (1, 2) и его изомера - терпинолена (3, 4) в условиях гомогенного и гетерогенного катализа, в связи со значительной биогенетической ролью кислородсодержащих производных п-ментанового ряда и доступностью исходных монотерпенов.

Нами показано, что превращение диэпоксидов лимонена (1, 2) (в соотношении (1):(2) = 3:2 'Н ЯМР), изомерия которых обусловлена различной конфигурацией С атома, в системах муравьиная кислота-диоксан, трифторуксусная кислота - диоксан приводит к образованию сложных эфиров (5а,б) (5а:5б =~0.45:1 (ЯМР 'Н)) и (6а,б) (6а:6б=~0.8:1 (ЯМР 'Н)), соответственно. Растворение соединений (1, 2) в системе аллиловый спирт - серная кислота приводит к получению соединений (7а,б) в соотношении -1:1 (ЯМР 'Н). Исхода из данных спектров ЯМР установлено, что изомерия соединений (5а,б-7а,б) обусловлена различным расположением заместителей при атоме С7 (схема 1). Предполагаемый механизм образования соединений (5а,б-7а,б) приведен на схеме 1. Мы предполагаем, что и диэпоксид (1) и диэпоксид (2) первоначально претерпевают раскрытие 8,9-эпоксидного цикла с образованием одного и того же катиона А. В подтверждение предположения о первоначальном раскрытии 8,9-эпоксидного цикла говорит тот факт, что соотношение продуктов (5а,б) не зависит от соотношения исходных диэпоксидов.

5a:R--CHO 6а: R= -COCF3 7а: R=-CH2CHCH2

56: R= -СНО 66: R= -COCFj 76: R=-CH2CHCH2

-н+

8а,б

Схема 1

Растворение диэпоксидов (1, 2) в системе ацетон - вода - серная кислота приводит к соединениям (8а,б), содержащим 1,3-диоксо лаповый цикл (8а:8б =~1:0.8 ЯМР 'Н) (схема 1). Методом ЯМР и ,3С установлено, что изомерия соединений (8а,6) обусловлена различной конфигурацией С8-атома. Возможный механизм образования полученных соединений включает взаимодействие катионного центра, образованного в результате протонирования 8,9-эпоксидной группы, с молекулой ацетона и раскрытие 1 ,2-эпокеидного кольца до диольной группы (схема 1). Соотношение образующихся соединений (8а,б), также как и в случае изомеров (5а,б), не зависит от соотношения исходных диэпоксидов. Далее мы исследовали превращения диэпоксидов лимонена (1, 2) в условиях гетерогенного кислотного катализа. Изомеризация диастереомерных диэпоксидов (1, 2) как на синтетической глине К-10, так и на природной глине асканит-бентонит приводит к соединениям (9), (11), (12) и (13а,б) в соотношении -4:3:7:2 (ПКХ) (схема 2). При использовании в качестве катализаторов широкопористого цеолита р или твердой суперкислоты "ЛОг/БО.)2- меняется качественный и количественный состав реакционной смеси - образуются соединения (9), (10) и (12) в соотношении -2:2:5 (ГЖХ) и -3:1:2 (ГЖХ), соответственно (схема 2). Возможный механизм образования соединений (9-13а,б) приведен на схеме 2. Мы полагаем, что первоначально раскрывается как 1,2-, так и 8,9-эпоксидный цикл, с образованием катионов Г (путь I) и А (путь П), соответственно. Катион Г затем претерпевает превращения, приводящие к продуктам (9-10), а катион А - к соединениям (11-13а,б).

Схема 2

Безусловно, механизм, приведенный на схеме 2, является гипотетическим. Однако, наличие бициклических ацеталей (9) и (13а,б) в реакционной смеси требует перегруппировки одного из эпоксидных колец с образованием карбонильной группы. Подобные перегруппировки эпоксидных групп в карбонильные наблюдались при кислотно-катализируемых превращениях ыоноэпоксидов лимонена. Таким образом, наше предположедае о первоначальном раскрытии либо 1,2- либо 8,9-эпокеидного цикла является правомерным.

Сравнивая полученные результаты превращения диэпоксидов (1, 2) в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа, можно сделать следующие выводы. При выдерживании диэпоксидов (1, 2) в гомогенных кислотных средах реакции протекают с обязательным участием внешнего нуклеофила. При этом первоначально образующийся при раскрытии 8.9-эпоксидного цикла катионный центр либо сразу взаимодействует с внешним нуклеофилом, давая продукты независимого раскрытия эпоксидных колец (8а,б), либо подвергается внутримолекулярной циклизации с образованием 6-оксабицикло[3.2.]]октановых катионов, улавливание которых внешним нуклеофилом приводит к соединениям (5а,б-7а,б) (схема 1). Изомеризация на твердых катализаторах протекает без участия внешнего нуклеофила и приводит с широкому спектру би- и трициклических кислородсодержащих продуктов, причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора меняется набор и соотношение продуктов (схема 2).

Таким образом, согласно полученным данным основной путь кислотно-катализируемых превращений в условиях гетерогенного катализа определяется не только стабильностью образующихся катионов (как в случае гомогенных сред), но и некоторыми специфическими факторами, которые возникают при проведении реакций на твердых катализаторах, такими кис закрепление определенной конформации субстрата на поверхности и'или в полости катализатора; различные типы лыоисовских и бренстедовских кислотных центров на поверхности катализатора; особенности структуры твердого катализатора (например, и глины и цеолиты являются алюмосиликатными катализаторами, однако цеолиты являются жесткими каркасными соединениями, а глины - слоистыми) и др.

Влияние характеристик твердой суперкислоты - сульфатврованной окиси ппркония- на конечный результат превращений диэпоксидов лимонена

Существенная зависимость качественного и количественного состава реакционной смеси превращений яиэпокеидов лимонена (1, 2) от природы твердого кислотного

катализатора побудила нас провести исследования по изучению возможности влияния некоторых характеристик твердого катализатора на ход превращений и состав реакционной смеси. Наиболее удобным объектом для плавного изменения одного из параметров является диоксид циркония, на котором, например, можно менять либо количество нанесенных кислотных центров, либо тип модификации (моноклинная (М), тетрагональная (Т) и кубическая (К)). Влияние структуры диоксида циркония

Сравнительные Эксперименты по изучению влияния структуры диоксида циркония на превращения диэпоксидов лимонена (1, 2) были выполнены на трех образцах ((90% М + 10%Т), (60% Т + 40% М), а также (95%К + 5% СаО), содержащих 0.9% БО,2' (здесь и далее содержание сульфат-ионов приведены в массовых %). При нанесении смеси диэпоксидов (1, 2) на твердые суперкислоты всех модификаций реакция протекала относительно селективно: в качестве основного продукта образовывался циклический спирт (11) (схема 3), только в небольших количествах в реакционной смеси присутствовали трициклические диэфиры (9) и (12) (соотношение (11):(9):(12) =-10:1:1 (ГЖХ)). Сульфатированные образцы различались по активности: через 24 ч реакции степень конверсии исходных диэпоксидов составляла 100% для 0.9% 80ц/(60% Т+ 40% М) и только 60% и 40% для сульфатированных диоксидов циркония с преимущественно моноклинной или кубической модификациями, соответственно. Высокая активность диоксида циркония, содержащего 60% тетрагональной модификации, может быть связана высокой площадью поверхности (8=150 м2/г) (для образца (95%К + 5% СаО) Буд= 72 м2/г; а в случае образца (90% М + 10% Т) - 74 м3/г). Влияние содержания сульфат-ионов

Варьирование содержания сульфатных центров от 0.9 до 30.3% было выполнено на диоксиде циркония, содержащем 60% Т и 40% М' модификаций. Данные по превращениям диэпоксидов (1, 2) приведены в таблице 1. Предварительными экспериментами нами показано, что при выдерживании диэпоксидов лимонена (1,2) на несульфатированном диоксиде циркония исходные соединения остаются неизменными, то есть кислотные центры поверхности диоксида циркония не оказывают существенного влияния на ход превращений. Изомеризация диэпоксидов (1, 2) на сульфатированной окиси циркония состава 0.9% 504/7.г02 достаточно селективно приводит к образованию соединения (11) и небольших количеств соединений (9) и (12) (схема 3, таблица 1). Увеличение содержания сульфатных центров до 1.8-3.0% приводит к постепенному усложнению состава реакционной смеси: наряду с уменьшением относительного содержания соединения (11) и увеличением доли соединений (9) и (12) в реакционной

7

смеси появляются новые продукты - соединения (13а,б), (10), (14-16), причем соединения (14-16) не наблюдались при превращении диэпоксидов (1, 2) на других твердых катализаторах.

Таблица 1. Содержание продуктов превращений диэпоксидов лимонена (1, 2) на твердых кислотных катализаторах: супьфатиро ванном диоксиде циркония, содержащем 60% Т и 40% М модификаций, сульфатированной у-АЬОз.__ _

N Катализатор* Соотношение продуктов11 * Соотношение путей', %

Путь! Путь II

9 10 14 15, 16 12 13а,б 11 Путь I Путь II

1 0.9% н^сугю^ 1.1 - - - 1.1 - 10.4 12.6 8.7 913

2 1.8%Н,5(У2Ю: 1.6 - - 0.2 2.5 0.7 8.7 13.7 13.2 86.8

3 3.0% н^сугЮг 1.7 1.7 0.6 1.3 2.5 1.9 4.3 14.0 37.9 62.1

4 9.0% НгБО^Юг 1.7 3.4 1.1 1.3 2.5 2.0 0.4 12.4 60.5 39.5

5 15.2%Н250„/2Ю2 1.8 3.7 1.1 1.8 2.5 2.1 - 13.0 64.6 35.4

6 30.3% НгБСУггО, 1.9 3.6 1.3 1.8 2.4 2.1 - 13.1 65.6 34.4

7 3.0% Н250ф'А)203 0.4 15.5 - - 2.9 - - 18.8 93.8 6.2

" Реакции проводились в хлористом метилене в течение 5 ч, соотношение исходных диэпоксидов 1:2=3:2,

соотношение твердый Катализатор : диэшкеиды = 5:2.2 (по массе). ь Приведены площади пиков по данным ГЖХ в реакционных смесях с введением внутреннего стандарта, площадь пика которого принята за 1. с Реакция проводилась в течение 24 ч. * Сумма площадей всех пиков в хроматограмме. ' Путь I - соединения 9,10,14-16, путь П - соединения 11-13а,б.

Анализируя полученные результаты с точки зрения предложенного механизма, можно увидеть, что существует зависимость направления превращений (пути I или II) от

количества нанесенных сульфатных групп Если при небольшом проценте сульфатирования (0.9-3%) в основном образовывались продукты, соответствующие первоначальному раскрытию 8,9-эпоксидной группы (путь II), то повышение количества сульфат-ионов (> 9.0%) способствовало увеличению содержания в реакционной смеси продуктов, образующихся при первоначальном раскрытии 1,2-эпоксидной группы (путь I). Наиболее существенные изменения наблюдались при сульфатировании поверхности диоксида циркония в пределах монослойного покрытия (до 9.0% НгБО^гОг) (таблица

I)-

Кроме того, количество нанесенных сульфатных групп также влияет на стереохимический состав продуктов: в присутствии катализатора 0.9% Н^Од/гг02 основным является соединение (11), в образовании которого ключевым является катион В с экзо-расположением гидроксиметалькой группы при С7; дальнейшее увеличение количества сульфогрупп (до 5%) приводит к исчезновению этого соединения из реакционной смеси, в то время как доля соединения (12), образование которого протекает через промежуточный каггион Б с эндо-расположением гидроксиметильной группы, остается практически постоянной величиной при варьировании количества сульфогрупп от 1.8 до 30% (таблица 1).

Таким образом, изменение только одного параметра твердой суперкислоты вОч/гЮг - концентрации нанесенных кислотных центров - влияет не только на место возникновения первоначального кагаонного центра в исходном полифункциональном терпеноиде (1,2), но и на стереохимический состав продуктов. Влияние кристаллической фазы твердого катализатора.

Для определения роли кристаллической фазы в изучаемых превращениях, мы исследовали превращения диэпоксидов (1, 2) на оксиде алюминия, который обладает близкой удельной площадью поверхности по отношению к оксиду циркония. Нами показано, что, как и в случае оксида циркония, диэпоксиды лимонена претерпевают превращения только на сульфэтированном оксиде алюминия; на несульфатнрованной фазе превращений диэпоксидов не происходит. Из таблицы 1 (строки 3 и 7) видно, что выбор кристаллической фазы оказывает значительное влияние на направление превращений: если при использовании в качестве катализатора твердой суперкислоты 3.0% ЗО^гОг основными были продукты, образующиеся по пути П, то в присутствии сульфатированной окиси алюминия (3.0% БОд/А^Оз) главным направлением стало первоначальное раскрытие 1,2-эпоксидной группы (путь I) Таким образом, свойства кислотных центров поверхности сульфатированного оксида алюминия отличаются от

кислотных центров, образующихся на поверхности сульфатированного диоксида циркония.

Следует также отметить, что нами в литературе не обнаружено работ, в которых бы исследовалась зависимость превращений таких полифункциональных и конформационно-подвижных соединений как диэпоксиды лимонена от характеристик твердого катализатора.

Далее нами было изучено поведение диэпоксидов терпинолена - изомера лимонена по положению двойной связи в изопропильной группе - в гомогенных и гетерогенных кислотных средах с целью выявления влияния взаимного расположения эпоксидных групп в п-ментаповом остове на ход кислотно-катализируемых превращений.

Превращения в гомогенных средах транс-диэпоксида (3) приводит к образованию соединений с 6-оксабицикло[3.2.1]октановым типом остова, также как и в случае диэпоксидов лимонена: в среде муравьиная кислота - диоксан в качестве единственного продукта реакции образуется соединение (17), а в среде ацетон - вода - серная кислота -диол (18). В последнем случае наряду с соединением (18), было выделено соединение (19) с 7-оксабицик1ю[2.2.1]гептановым типом остова (схема 4). Растворение цис-диэпоксида (4) как в среде муравьиная кислота - диоксан, так и в среде ацетон — вода -серная кислота приводагг только к соединению (19) (схема 4).

Схема 4.

Возможный механизм превращений диэпоксидов (3) и (4), представлен на схеме 4 и сходен с приведенным ранее для диэпоксидов лимонена: перегруппировка начинается с раскрытия эпоксидного колца, расположенного в изопропильной группе и в дальнейшем образующийся катионный центр взаимодействует со вторым эпоксидным кольцом с образованием триатсшюксониевьгх ионов Д и Е.

В гетерогенных кислотных средах транс-диэпоксид (3) на цеолите-р и на твердой суперкислоте - сульфатированной окиси титана изомеризуется с образованием соединений (20) и (21) в соотношении -5:2 и -6:1 (ГЖХ), соответственно. При нанесении соединения (3) на глину К-10 в качестве единственного продукта образуется соединение (18). Цис-диэпоксид (4) на глине и на сульфатированной окиси титана изомеризуется с образованием соединения (22) в качестве основного продукта, в то время как на цеолите-р образуется сложная смесь продуктов. Возможный механизм превращений диэпоксидов (3) и (4) приведен на схеме 5. Для диэпоксида (3) механизм аналогичен приведенному ранее для случая гомогенных сред, а в случае диэпоксида (4) происходит независимое раскрытие эпоксидных колец, что, по-видимому, связано с тем, что при превращении диэпоксидов терпинолена в условиях гетерогенного катализа ключевым фактором является конформация, закрепленная на поверхности и/или в полости катализатора.

но V. но I 21 18

Сравнивая продукты кислотно-катализируемых превращений диэпоксидов лимонена (1, 2) и транс-диэпоксида терпинолена (3) (эти соединения имеют одинаковое взаимное расположение 1,2-эпоксидного кольца и С*-С*-связи) в гомогенных средах и гетерогенных средах, можно увидеть, что в гомогенных средах диэпоксиды как лимонена (1, 2), так и терпинолена (3) приводят к производным 6-оксабицикло[3.2.1]окгана, различающихся только расположением гидроксильных групп в остове, что обусловлено различным расположением эпоксидных групп в изопропильной группе. Иная картина наблюдается в случае твердых катализаторов: если в случае транс-диэпоксида терпинолена (3) образуются продукты только с 6-оксабицикло[3.2.1]октановым типом остова, то в случае диэпоксидов лимонена (1, 2) образуется широкий спектр различных би- и трициклических соединений. Таким образом, большая конформационная подвижность диэпоксидов лимонена, по сравнению

11

с диэпоксидами терпинолена, обусловленная различным расположением эпоксидных групп в изопропильной группе, приводит к увеличению разнообразия типов остовов полученных продуктов

Кислотно-катализируемые превращения диэпоксидов кариофиллена и изокариофнллена

Следующими объектами для исследований нами были выбраны диэпоксиды сесквитерпеновых углеводородов - кариофиллена и изокариофнллена - цис-изомера кариофиллена по эндоциклической двойной связи. Необычная структура кариофиллена - напряженное бутановое кольцо, транс-сочлененное с конформационно-подвижным девятичленным циклом, содержащим транс-замещенную двойную связь и 1,5-диеновый фрагмент - обуславливает различные перегруппировки, приводящие к более устойчивым бя- и трициклическим системам. Изокариофиллен также легко изомеризуется при действии кислот, но состав продуктов получается несколько иной, поскольку в молекуле изокариофнллена практически отсутствует напряжение 4,5-двойной связи. Нами были изучены превращения диэпоксидов кариофиллена (23, 24), изомерия которых обусловлена различной конфигурацией атома С*, и изокариофнллена (25) с целью изучения влияния введения двух эпоксидных групп в молекулу на конечный результат превращений.

Было показано, что диэпоксиды кариофкплеиа (23, 24) и изокариофнллена (25) в условиях гетерогенного катализа ведут себя сходным образом. Так, изомеризация диэпоксидов кариофиллена (23) и (24) на твердых катализаторах (цеолит {3, глина асканит-бентонит, синтетическая глина К-10, твердая суперкислота ТЮ2/50«2") приводит к диальдегиду (26) и Чрициклическому альдегидоспирту (27), причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора соединения (26) и (27) образуются в разных соотношениях (схема б). Возможный механизм образования соединений (26) и (27) приведен на схеме 6. По-видимому, первоначально происходит раскрытие 8,13-эпоксйдного кольца с последующей перегруппировкой в альдегидную группу и образованием эпоксиальдегида (28). Соединение (28) далее превращается либо в диальдегид (26), в результате раскрытия 4,5-эпоксидного кольца и сужения нонаиового цикла до октанового; либо в соединение (27) в результате енолизации альдегидной группы, раскрытия 4,5-эпоксидного кольца с последующей трансаннулярная циклизацией

В пользу предложенного механизма, по которому реакция начинается с раскрытия 8,13-эпоксидного цикла, свидетельствует тот факт, что соотношение соединений (26) и (27) в реакционной смеси не зависят от соотношения исходных диэпоксидов (реакции проводились для диэпоксида (23), и для смеси диэпоксидов (23) и (24) в соотношении 2:1 и 0.9:1).

Изомеризация диэпоксида изокариофиллена (25) на твердых катализаторах (цеолит-р, глина асканит-бентонит) приводит к тому же самому диальдегиду (26) и трициклическому альдегидоспирту (29), стереоизомеру соединения (27), также из реакционной смеси были выделены соединения (30) и (31) в соотношении 1:0.4 (по данным ЯМР 'Н) (схема 6). Возможный механизм превращений соединения (208) аналогичен приведенному выше для кариофиллена (схема 6). Выделенный из реакционной смеси эпоксиальдегид (30), при нанесении которого на цеолит-Р происходит образование соединений (26) и (29) (ГЖХ), подтверждает наши предположения о возможном пути превращения диэпоксида (25). Тот факт, что в случае превращений диэпоксидов кариофиллена не удалось выделить промежуточный эпоксиальдегид, объясняется большей устойчивостью 4,5-эпоксидного цикла в диэпоксиде изокариофиллена, нежели в диэпоксиде кариофиллена. Образование соединений с остовом декагидроциклобута[е]индена (продукты (27) и (29)) не наблюдалось при кислотно-катализируемых превращениях ни исходных диенов, ни их моноэпоксидов, причем перегруппировка диэпоксидов (23, 24) и (25) протекает стереоселективно с образованием только одного оптического изомера - (27) и (29), соответственно.

В гомогенных кислотных средах поведение диэпоксидов кариофиллена (23,24) и изокариофиллена (25) кардинально различаются. Растворение диэпоксидов (23, 24) в жидких кислотных системах: фторсульфоновой кислоте, муравьиная кислота-диоксан, муравьиная кислота и трифторуксусная кислота образуются те же соединения (26) и (27), что в условиях гетерогенного катализа, а также ненасыщенный альдегидоспирт (32) и его сложные эфиры (33-34) (схема 7). Возможный механизм превращений диэпоксидов (23, 24) аналогичен приведенному ранее для случая гетерогенных сред, в котом ключевым моментом является образование эпоксиальдегида (28). Образование соединения (32) можно предположить в результате депротонирования катиона, возникающего при раскрытии 4,5-эпоксидного кольца. Получение сложных эфиров (33) и (34) является результатом реакции этерификации (схема 7).

34: Я=-СОСР3 26

Условия проведения реакций 26 27 32 33 34

Ш03Р-802РС1

С73СООН

1

I

НСООН

НСООН-диоксан

Схема 7

Диэпоксид изокариофиллена (25) в системе ацетон - вода - серная кислота образует трициклический эфир (35), а в муравьиной кислоте или в системе муравьиная кислота - диоксаи получаются продукты (35) и (36) в соотношении 1:1 (схема 7). Возможный механизм образования соединений (35) и (36) представлен на схеме 7 и включает в себя первоначальное превращение 8,13-эпоксидного цикла в диольную группу. Дальнейшее раскрытие 4,5-эпоксидного цикла и последующая трансаннулярная циклизация приводит к трицикяическому диолу (35). Образование соединения (36) происходит в результате реакции этерификации.

Таким образом, сравнивая поведение дизпоксидов кариофиллена и изокариофиллена с исходными диенами и моноэпоксидами в кислотных средах можно увидеть, что введение двух эпоксидных групп в молекулу кариофиллена и изокариофиллена приводит к более селективному протеканию кислотно-катализируемых реакций, по сравнению с исходными диенами поскольку существенно сужается набор остовов полученных продуктов; перегруппировка, приводящая к трициклическим соединениям (27) и (29) не наблюдалась ранее при кислотно-катализируемых превращениях исходных диенов и их моноэпоксидов; в гетерогенных кислотных средах диэпоксиды кариофиллена и изокариофиллена ведут себя сходным образом, в то время как в гомогенных средах направления превращений кардинально различаются, что можно объяснить различной устойчивостью 4(5,5а- и 4(5,5р-эпоксидных колец в кислотных средах.

Взаимодействие гидроксиальдегида (27) (ее>99%, ЯМР 'Н с хиральным реагентом сдвига Еи(ЬГс)з) с 4,б-дитретбутил-2-аминофенолом в ацетонитриле в атмосфере аргона привело к образованию соединения (37) с почти количественным выходом (схема 8).

Схема 8.

Окисление сульфида (39) провели водной перекисью водорода в присутствии получаемого in situ комплекса ацетилацетоната ванадия (IV) с полученным лигандом (37), и, для сравнения, с коммерчески доступным салицилальдимином (38) (схема 8). В случае, когда в качестве лиганда (L) использовалось соединение (37) выход сульфоксида (40) составил 95% (ее 5%), в то время как при использованиии салицилальдимина (38) сульфоксид (40) был получен с выходом 74% (ее 3%). Таким образом, впервые па основе кариофиллена было получено хиралыюе основание Шиффа, перспективное для применения в качестве лиганда в металлокомплексном катализе.

ВЫВОДЫ

1. Проведено систематическое изучение кислотно-катализируемых превращений диэпоксидов монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпепов (кариофиллена и изокариофиллена). Показано, что конечный результат превращений данного класса веществ зависит не только от типа кислотной среды -гомогенная и гетерогенная, но и от особенностей строения используемого твердого катализатора. Проведено сравнение поведения исходных терпенов и их диэпоксидов, позволяющее сделать выводы о влиянии введения двух эпоксидных групп на конечный результат превращений.

2. Показано, что направление превращений диэпоксидов терпенов п-ментанового ряда лимонена и терпинолена зависит от типа используемой кислотной среды. В гомогенных кислотных средах и тралс-диэпоксид терпинолена, и диэпоксиды лимонена образуют производные 6-оксабицикло[3.2.1]октана. Превращения в гетерогенных кислотных средах транс-диэпоксида терпинолена также приводят к 6-оксабицикло[3.2.1]октановым производным, в то время как диэпоксиды лимонена образуют широкий спектр би- и трициютических кислородсодержащих соединений, причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора (глина, цеолит, твердая суперкислота) меняется качественный и количественный состав реакционной смеси.

3. Впервые были исследованы превращения диэпоксидов лимонена на твердой суперкислоте - сульфатированной окиси циркония - с плавным изменением количества нанесенных кислотных центров на твердом катализаторе. Обнаружено, что концентрация нанесенных кислотных центров влияет не только на место первоначального возникновения катионного центра (раскрытие 1,2- или 8,9-эпоксидного цикла), но и на стереохимический состав продуктов.

4. Показано, что в гетерогенных кислотных средах диэпоксиды кариофиллена и изокариофиллена ведут себя сходным образом, в то время как в гомогенных средах направления превращений кардинально различаются, что можно объяснить различной устойчивостью 4(3.5«- и 4р,5(5-эпоксидных колец. Для диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена обнаружена перегруппировка, которая стереоселективно приводит к альдегидоспиртам с декагидроциклобута[е]инденовым остовом, не наблюдавшаяся ранее при кислотно-катализируемых превращениях ни исходных диенов, ни их моноэпоксидов.

5. Сравнение поведения диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена с исходными диенами и моноэпоксидами в кислотных средах показало, что введение двух эпоксидных групп в молекулу кариофиллена и изокариофиллена приводит к более селективному протеканию кислотно-катализируемых реакций по сравнению с исходными диенами, существенно сужая набор остовов полученных продуктов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих сообщениях:

1. Саломатина О.В., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Гатилов Ю.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения диэпоксидов кариофиллена в различных кислотных средах // ЖОрХ -

2004. - Т.40. - № 10-С. 1492-1499.

2. Salomatina, O.V., Yarovaya, O.I., Korchagina, D.V., Polovinka, M.P., Barkhash, V.A. Solid acid-catalysed isomerisation of R-(+)-limonene diepoxide // Mendeleev Commun. - 2005. - P. 59-61.

3. Саломатина O.B., Яровая О.И., Бархаш В.А Раскрытие эпоксидного цикла при внутримолекулярном участии кислородсодержащей нуклеофильной группы Ц ЖОрХ -

2005. - Т.41. -№ 2 - С. 167-197.

4. Саломатина О.В., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Гатилов Ю.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения диэпоксида изокариофиллена в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа // ЖОрХ - 2005. - Т.41. - № 9 - С. 1307-1312.

5. Саломатина О.В., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Гатилов Ю.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения диэпоксипроизводных лимонена в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа// ЖОрХ - 2006. - Т.42. - № 9 - С. 1333-1340.

6. Хоменко Т.М., Саломатина О.В., Курбакова С.Ю., Ильина И. В., Волчо К.П., Комарова Н.И., Корчагина Д.В., Салахутдинав Н.Ф., Тостиков А.Г. Новые хиральные лиганды на основе миртеналя и кариофиллена для метаплокомплексного асимметрического окисления сульфидов IIЖОрХ -2006. -Т.42. - № И -С. 1666-1673.

7. Salomatina О. V., Kuznetsova T.G., Korchagina D. V., Paukshtis E.A., Moroz E.M., Volcho K.P., Barkhash V.A., Salakhutdinov N.F. Effects of the properties ofZrCySO.! solid-phase catalysts on the products of (+)-limonene diepoxides transformation and reaction mechanism. //J. Mol. Cat. A: Chemical,(http://dx.doi.Org/10.1016/j.molcata.2007.01.005)

Результаты, положенные в основу диссертации, докладывались на отечественных и международных конференциях.

8. Саломатина О.В., Половинка М.П., Бархат В.А. Превращения дижэпоксидов кариофиллена в Кислотных средах // V-я Молодежная научная школа-конференция по органической химии, апрель 22-26,2002, Екатеринбург, С. 388.

9. Саломатина О.В., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Половинка М.П., Бархат В.А. Превращения диэпоксидов лимонена в гомогенных и гетерогенных средах Молодежная научная школа-конференция, октябрь, 2003, Новосибирск, С 243

10. Khomenko Т.М., Salomatina O.V., Kurbakova S.Yu., Volcho K.P., Komarova N.I., Korchagina D. V., Salahitidinov N.F., Tolstikov A.G New chiral ligand derived from Caryophyliene useful for vanadium catalyzed asymmetric oxidation of sulfides // 2nd Internetional Conference on Natural Products and Physiologically Active Substances (ICNPAS-2004), September 12-17, 2004, Novosibirsk, С 72.

11. Salomatina O.V., Korchagina D.V., Yarovaya O.I., Polovinka M.P., Barkhash V.A. Isomerisation of R-(+)-limonene, citronellene and terpinolene diepoxides in the presence of solid acidic catalysts // 2nd Internetional Conference on Natural Products and Physiologically Active Substances (ICNPAS-2004), September 12-17,2004, Novosibirsk, C. 105.

12. Саломатина O.B., Корчагина Д.В., Половинка М.П., Бархат В А Влияние структуры и свойств твердой суперкислоты на состав продуктов превращения диэпоксидов R-(+)-лимонена // 4-я Международная конференция молодых ученых по органической химии «Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования», июнь 2005, Санкт-Петербург, С. 306.

13. Саломатина О.В., Яровая О.И., Бархаш В. А. Эпоксипроизводные терпенового ряда как источник полифункциональных кислородсодержащих соединений // 4-я Международная конференция молодых ученых по органической химии «Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования», июнь 2005, Санкт-Петербург, С. 77.

14. Kuznetsova Т., Sadykov V., Burgina Б., Moroz Б., Batuev £., Salomatina О., Volcho К. The influence of the synthesis parameters on the defect structure of zirconia and its catalytic properties // 4lh Asia Pacific Congress on Catalysis, December 6-8,2006, Singapore, C. 237 (Al-P59).

Формат бумаги 60x84 1/16. Объем 1 печ. л. Заказ № Тираж 100 экз.

Отпечатано на ротапринте Новосибирского института органической химии СО РАН им. Н. Н. Ворожцова. 630090, Новосибирск, 90, пр. акад. Лаврентьева, 9

Введение.

1. Раскрытие эпоксидного цикла при внутримолекулярном участии кислородсодержащей нуклеофильной группы (обзор литературы).

1.1. Внутримолекулярные превращения эпоксикарбонильных соединений.

1.1.1. Изомеризация а,Р-эпоксикарбонильных соединений.

1.1.2. Превращение соединений, в которых эпоксидная и карбонильная группы

разделены одним и более атомами углерода.

1.1.2.1. Образование продуктов С- и О-алкилирования.

1.1.2.2. Образование диоксабициклических соединений.

1.2. Реакции циклизаций эпоксиспиртов.

1.3. Превращения диэпоксидов.

Изучение превращений терпеновых соединений - традиционное направление исследований, начатое в России еще Е. Е. Вагнером, который открыл скелетные перегруппировки в ряду терпенов. Для России это важнейшее направление в силу ее огромных растительных ресурсов, содержащих значительное количество терпенов (хвойные породы деревьев).

Интерес исследователей к химическим превращениям терпеновых соединений обусловлен доступностью, структурным разнообразием, конформационной подвижностью и химической лабильностью этого класса веществ, что позволяет получать на их основе продукты самого разнообразного строения. Химия терпенов - это в значительной мере реакции электрофилов (в частности протона) с двойными связями терпенов. Однако, в ряде случаев олефины не вступают в реакцию с протоном, что обусловлено низкой нуклеофильностью двойной связи и/или стерическими затруднениями, возникающими при при атаке электрофильной частицы на двойную связь. Переход от олефина к эпоксиду часто ускоряет взаимодействие с электрофилами. Сравнивая продукты кислотно-катализируемых превращений эпоксипроизводных терпенов с продуктами, полученными в тех же самых условиях из исходных терпенов, можно сделать выводы о влиянии введения кислородсодержащей функциональной группы на конечный результат превращений. Эпоксидный цикл в природе может быть образован в результате ферментативного или аутоокисления двойных связей терпенов. Поэтому, исследование превращения эпоксипроизводных терпеновых соединений в кислотных средах открывает возможности для реализации процессов, имитирующих реакции в природных условиях и являющихся химическим подтверждением реальности тех или иных биогенетических схем.

Применение твердых гетерогенных катализаторов (цеолитов, глин и твердых суперкислот) в тонком органическом синтезе позволяет не только увеличить скорость и улучшить селективность многих химических процессов, но и направить реакцию по новому, необычному пути. Более простая, по сравнению с гомогенными процессами, обработка реакционной смеси, и экологическая чистота таких катализаторов увеличивают привлекательность их применения в реакциях эпоксипроизводных терпенов.

Моноэпоксиды терпенов в гомогенных и гетерогенных кислотных средах уже были изучены, в то время как в литературе гораздо меньше данных по поведению би- и полифункциональных соединений, несмотря на то, что наличие в молекуле двух и более 3 одинаковых (или различных) кислородсодержащих функциональных групп приводит к резкому возрастанию «ассортимента» возможных продуктов гетеро- и карбоциклизаций по сравнению с монофункциональными аналогами.

Представляемая работа посвящена исследованию кислотно-катализируемых превращений диэпоксидов терпенового ряда в условиях гомогенного и гетерогенного катализа. В качестве объектов для исследования ними были выбраны диэпоксиды доступных диеновых терпенов - монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена). Схожесть в строении попарно лимонен - терпинолен и кариофиллен - изокариофиллен делает возможным сопоставление полученных результатов.

С использованием указанных моделей проведена работа по выявлению некоторых закономерностей катиноидных превращений диэпоксидов терпенов: исследование зависимости направления перегруппировок от типа используемой кислотной среды - гомогенной или гетерогенной; влияние введения двух эпоксидных групп в молекулу терпенового соединения на конечный результат превращений.

Литературный обзор, представленный в работе, посвящен превращениям эпоксипроизводных, имеющих в своем остове еще одну кислородсодержащую функциональную группу - эпоксидную, карбонильную или спиртовую. Интерес к исследуемым соединениям связан с тем, что внутримолекулярная нуклеофильная атака карбонильной, спиртовой или второй эпоксидной группы, оказываемая при раскрытии эпоксидного кольца, может приводить к образованию различных карбо- и гетероциклических продуктов. Анализ литературных данных показал, что вторая нуклеофильная группа активно участвует в раскрытии эпоксидного кольца.

В результате настоящей работы впервые проведено систематическое изучение реакционной способности диэпоксидов некоторых доступных диеновых терпенов -монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена) - в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа.

Показано, что направление превращений диэпоксидов терпенов п-ментанового ряда лимонена и терпинолена зависит от типа используемой кислотной среды. Так, в гомогенных кислотных средах и транс-диэпоксид терпинолена, и диэпоксиды лимонена образуют производные 6-оксабицикло[3.2.1]октана, различающиеся только расположением гидроксильных групп в остове, что обусловлено различным расположением эпоксидных колец в изопропильной группе. Превращения в гетерогенных кислотных средах транс-диэпоксида терпинолена также приводят к 6оксабицикло[3.2.1]октановым производным, в то время как диэпоксиды лимонена образуют широкий спектр би- и трициклических кислородсодержащих соединений, причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора (глина, цеолит, твердая суперкислота) меняется качественный и количественный состав реакционной смеси.

Впервые были исследованы превращения таких конформационно-подвижных и полифункциональных соединений, как диэпоксиды лимонена на твердом катализаторе -сульфатированной окиси - с изменением некоторых характеристик твердого катализатора, а именно, модификации и количества нанесенных кислотных центров. Показано, что модификация окиси циркония существенно влияет на скорость протекания процесса, в то время как концентрация нанесенных кислотных центров влияет не только на место первоначального возникновения катионного центра (раскрытие 1,2- или 8,9-эпоксидного цикла), но и на стереохимическое строение продуктов.

Изучены превращения диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа. Конформационная подвижность девятичленного кольца и наличие двух эпоксидных групп служат предпосылкой для разнообразных перегруппировок. Было найдено, что в гетерогенных кислотных средах диэпоксиды кариофиллена и изокариофиллена ведут себя сходным образом, в то время как в гомогенных средах направления превращений кардинально различаются. Для диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена обнаружена перегруппировка, которая стереоселективно приводит к альдегидоспиртам с остовом декагидроциклобута[е]индена, не наблюдавшаяся ранее при кислотно-катализируемых превращениях ни исходных диенов, ни их моноэпоксидов. Сравнение поведения диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена с исходными диенами и моноэпоксидами в кислотных средах показало, что введение двух эпоксидных групп в молекулу кариофиллена и изокариофиллена приводит к более селективному протеканию кислотно-катализируемых реакций по сравнению с исходными диенами, существенно сужая набор остовов полученных соединений. Взаимодействие гидроксиальдегида, полученного при кислотно-катализируемом превращении диэпоксидов кариофиллена, с 4,6-дитретбутил-2-аминофенолом в ацетонитриле в атмосфере аргона привело к образованию хирального основания Шиффа, перспективного для применения в качестве лиганда в металлокомплексном катализе.

В работе предложены возможные механизмы образования для всех полученных соединений, кроме того, предложенные пути превращения в гомогенных средах подтверждены молекулярно-механическими и квантово-химическими расчетами.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам ЛФМИ к.х.н. Корчагиной Д.В. за установление структуры всех полученных новых соединений с помощью ЯМР спекртоскопии, д.х.н. Гатилову Ю.В. за проведение расчетов методами молекулярной механики и квантовой химии, сотруднику ЛЛиПБАС Хоменко Т.М. за синтез лиганда для хирального сульфоксидирования на основе альдегидоспирта, полученного из диэпоксида кариофиллена, сотруднику ИК им. Г. К. Борескова Кузнецовой Т.Г. за синтез твердых суперкислот - сульфатированной окиси циркония с заданными характеристиками, благодарит РФФИ за использование базы данных STN (грант 00-03-32721) через STN-центр Новосибирского института органической химии СО РАН. Также выражает признательность к.х.н. Яровой О.И. к.х.н. Половинке М.П. за помощь в экспериментальной работе и научному руководителю д.х.н., профессору Бархату В.А. за внимательное отношение к соискателю.

Литературный обзор

Выводы

1. Проведено систематическое изучение кислотно-катализируемых превращений диэпоксидов монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена). Показано, что конечный результат превращений данного класса веществ зависит не только от типа кислотной среды - гомогенная и гетерогенная, но и от особенностей строения используемого твердого катализатора. Проведенное сравнение поведения исходных терпенов и их диэпоксидов позволяет сделать выводы о влиянии введения двух эпоксидных групп на конечный результат превращений.

2. Показано, что направление превращений диэпоксидов терпенов п-ментанового ряда лимонена и терпинолена зависит от типа используемой кислотной среды. В гомогенных кислотных средах и транс-диэпоксид терпинолена, и диэпоксиды лимонена образуют производные 6-оксабицикло[3.2.1]октана. Превращения в гетерогенных кислотных средах транс-диэпоксида терпинолена также приводят к 6-оксабицикло[3.2.1]октановым производным, в то время как диэпоксиды лимонена образуют широкий спектр би- и трициклических кислородсодержащих соединений, причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора (глина, цеолит, твердая суперкислота) меняется качественный и количественный состав реакционной смеси.

3. Впервые были исследованы превращения диэпоксидов лимонена на твердой суперкислоте - сульфатированной окиси циркония - с плавным изменением количества нанесенных кислотных центров на твердом катализаторе. Обнаружено, что концентрация нанесенных кислотных центров влияет не только на место первоначального возникновения катионного центра (раскрытие 1,2- или 8,9-эпоксидного цикла), но и на стереохимический состав продуктов.

4. Показано, что в гетерогенных кислотных средах диэпоксиды кариофиллена и изокариофиллена ведут себя сходным образом, в то время как в гомогенных средах направления превращений кардинально различаются, что можно объяснить различной устойчивостью 4/?,5а- и 4Д5/?-эпоксидных колец. Для диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена обнаружена перегруппировка, которая стереоселективно приводит к альдегидоспиртам с декагидроциклобута[е]инденовым остовом, не наблюдавшаяся ранее при кислотно-катализируемых превращениях ни исходных диенов, ни их моноэпоксидов.

5. Сравнение поведения диэпоксидов кариофиллена и изокариофиллена с исходными диенами и моноэпоксидами в кислотных средах показало, что введение двух эпоксидных групп в молекулу кариофиллена и изокариофиллена приводит к более селективному протеканию кислотно-катализируемых реакций по сравнению с исходными диенами, существенно сужая набор остовов полученных продуктов.

Заключение

Подводя итог обсуждению превращений эпоксипроизводных, можно сделать вывод, что вторая нуклеофильная группа (карбонильная, эпоксидная или спиртовая) активно участвует в раскрытии эпоксидного кольца. Изомеризация а,р-эпоксикетонов приводит к образованию 1,3-дикарбонильных соединений путем миграции соседней группы. В частном случае, когда изомеризации подвергаются окиси циклических непредельных кетонов с эпоксидной группой, конденсированной с кольцом или расположенной в спиро-положении к циклическому фрагменту. С-С-миграция приводит к сужению или расширению цикла, соответственно. Внутримолекулярное взаимодействие карбонильной и эпоксидной групп, разделенных между собой одним и более атомом углерода, может проявляться двояко -приводить к продуктам С- или О-алкилирования. Как показывает обзор литературы. f3.y-эпоксикарбонильные соединения и в щелочных, и в кислых средах образуют фурановые производные, являющиеся продуктами реакции О-алкилирования. Образование фурановых производных может также проходить через первоначальную изомеризацию эпоксидной группы в кетонную. Карбоциклизация у,5-эпоксикетонов в основной среде является одним из способов получения соединений, содержащих циклопропановое кольцо. При этом, если молекула эпоксикетона уже содержит углеродный цикл, то в результате взаимодействия эпоксидной и карбонильной групп образуются бициклические соединения с конденсированными или спиросочленеиными кольцами. Направление превращений эпоксикетонов - соединений, в которых эпоксидная и кетонная группы разделены двумя или тремя атомами углерода - существенно зависит от используемого катализатора (как правило, в кислой среде образуются продукты О-алкилирования, а в щелочной - С-алкилирования), структуры исследуемой молекулы и стабильности переходного состояния. Увеличение количества атомов углерода между карбонильной и эпоксидной группами в сочетании с гибкостью углеродной цепочки приводит к преобладанию процесса нуклеофильной атаки кратной углерод-углеродной связи (образованной в процессе енолизации карбонила) на

43 эпоксидный цикл, приводящей к образованию продуктов С-алкилирования. Следует отметить, что образующиеся продукты, принадлежащие к различным классам циклических соединений: бициклические, спиро- и/или оксаспиросоединения, которые нелегко получить при использовании альтернативных синтетических процедур, были получены с высокой стерео- и региоселективностью. Рассуждения, на которых основываются обсуждаемые механизмы, могут быть использованы для предсказания природы циклического продукта.

Кислотно-катализируемые циклизации соединений, содержащих эпоксидную и кстонную группу, разделенные тремя атомами углерода, приводят к образованию производных 6,8-бицикло[3.2.1]октана. Бициклические ацетали представляют интерес как с биологической точки зрения, так как являются характерными составляющими феромонных композиций некоторых насекомых, так и с синтетической, поскольку при действии нуклеофильных агентов происходит разрыв одной из связей С-0 при ацетальиом атоме углерода, приводя тем самым к образованию моноциклических простых эфиров.

Работ, описывающих превращения соединений, имеющих в своем остове две эпоксидные группы, в современной научной литературе ограниченное количество. Анализ представленных исследований показывает, что если эпоксидные группы в молекуле расположены так. что может проявляться их взаимное влияние, то превращения диэпоксисоединений приводят к циклическим простым эфирам. При этом обычно образуются тетрагидрофурановые или гетрагидропирановые производные.

Внутримолекулярное взаимодействие эпоксидной и спиртовой групп приводит к образованию циклических эфиров. Атака атомом кислорода гидроксильной группы на эпоксидное кольцо приводит к продуктам как эндо-, так и экзо- циклизации. Соотношение путей определяется используемым катализатором и заместителями в исходной молекуле. Превращения соединений, в которых спиртовая и эпоксидная группы разделены одним и более атомами углерода, используются в современной органической химии для синтеза структурных фрагментов природных, биологически активных соединений.

Несмотря на множественность возможных путей превращений эпоксисоединений с различными кислородсодержащими функциональными группами, подбирая условия проведения реакции, можно получить необходимый продукт, что позволяет рассматривать эти превращения как группу интересных синтетических подходов и использовать их для синтеза достаточно сложных веществ.

2. Изучение превращений диэпоксидов некоторых терпенов в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа

Интерес исследователей к химическим превращениям терпеновых соединений обусловлен доступностью, структурным разнообразием, конформационной подвижностью и химической лабильностью этого класса веществ, что позволяет получать на их основе продукты самого разнообразного строения. Использование эпоксипроизводных терпенового ряда позволяет не только получать новые соединения, но и расширить научные представления о механизмах химических реакций и относительной реакционной способности данного класса соединений.

Химия терпеновых производных - это в основном наука превращениях соединений с одной функциональной группой, например, кислородсодержащей. Так, в литературе описан ряд работ [48, 89-91], посвященный кислотно-катализируемым превращениям моноэпоксидов терпенов. Несмотря на то. что наличие в молекуле двух и более одинаковых (или различных) кислородсодержащих функциональных групп резко увеличивает «ассортимент» возможных продуктов гетеро- и карбоциклизаций по сравнению с монофункциональными аналогами, в литературе гораздо меньше данных по поведению би- и полифункциональных соединений. В литературном обзоре мы рассматривали поведение эпоксидов, содержащих в своей структуре еще одну кислородсодержащую группу - карбонильную, спиртовую и эпоксидную. Было показано, что вторая нуклеофильная группа активно участвует в раскрытии эпоксидного кольца. Несмотря на доступность исходных терпенов и сравнительную легкость введения эпоксидных групп в молекулу, в литературе практически отсутствуют примеры превращений диэпоксипроизводных терпенового ряда (практически все они приведены в литературном обзоре). В то же время наличие в молекуле двух высокореакционоспособых функциональных групп в сочетании с конформационно-подвижным терпеновым остовом позволило нам ожидать нестандартных и интересных результатов при превращении •диэпоксидов терпенов в кислых средах.

Целью нашей работы являлось систематическое изучение превращений диэпоксидов доступных диеновых терпенов - монотерпенов (лимонена и терпинолена) и сесквитерпенов (кариофиллена и изокариофиллена) - в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа. Схожесть в строении попарно лимонен - терпинолен и кариофиллен - изокариофиллен делает возможным сопоставление полученных результатов.

2.1 Кислотно-катализируемые превращения диэпоксидов лимонена и терпинолена.

В связи со значительной биогенетической ролью кислородсодержащих производных п-ментанового ряда [92] и доступностью исходных монотерпенов нами были изучены кислотно-катализируемые превращения диэпоксидов лимонена и его изомера -терпинолена в условиях гомогенного и гетерогенного катализа.

Чтобы сделать выводы о влиянии типа функциональной группы (двойной связи или эпоксидного кольца) на конечный результат превращений, необходимо знать какие превращения претерпевают исходные монотерпены и их моноэпоксиды в кислотных средах. Известно, что И-(+)-лимонен (212), являющийся одним из самых распространенных циклических монотерпенов (является основным компонентом лимонного масла (90%) [93]), изомеризуется в присутствии кремнефосфосфорной кислоты (210-220°С) с образованием диастереомерных соединений (213), а нагревание до 200°С с фосфорной кислотой приводит к бициклическим соединениям (214-216) [94]. В обычных кислых средах Я-(+)-лимонен наряду с рацемизацией претерпевает миграцию двойных связей с образованием соединений п-ментанового ряда: терпинолена (218), а-фелландрена (219), а-(220) и у-терпиненов (221) (схема 69) [94]. Терпинолен (218), изомер лимонена по положению двойной связи в изопропильной группе, также встречается в природе - входит в состав кориандрового масла [93]. При действии кислот терпинолен не претерпевает скелетных перегруппировок, а изомеризуется с образованием соединений (219-221) (схема 69) [94].

Схема 69

Кислотно-катализируемые превращения эпоксидов лимонена (222, 223) и терпинолена (225), согласно литературным данным [95-100], приводят к продуктам раскрытия эпоксидного цикла - диолам, карбонильным соединениям, а также к а,Рнепредельным спиртам (схема 70). Кроме того, изомеризация 1,2-эпоксида лимонена на монтмориллонитовой глине приводит к образованию соединения (226) (глина асканит-бентонит, выход 15%) [101], а 4,8-эпоксида терпинолена (225) - к соединению (227) (глина К-10, выход 70%) [102]. Образование соединений (226) и (227) объясняется авторами в результате С-С-сдвига в первоначально возникающем катионе, приводящего к сужению (в случае эпоксида (222)) или расширению (в случае эпоксида (223)) циклогексанового кольца, (схема 70). Нами не было найдено литературных данных по превращению 1,2-эпоксида терпинолена (224) в кислых средах, что, возможно, связано с со сложностью его получения, поскольку эпоксидирование терпинолена приводит к образованию смеси моноэпоксидов. в которой 1.2-эпоксид является минорным [103]. о он

Ч N >4 \

-I -Н*\ 226

ОН ньо

J\/0H а -U

Ч 222

61 - Л i/O 223 0

227

Схема 70.

2.1.1 Получение и конформационный анализ диэпоксидов лимонена и терпинолена.

Известно, что эпоксидирование лимонена двукратным избытком надкислот (м-хлорнадбензойная, надуксусная) приводит к образованию 4-х диастереизомеров [104]. Нами при действии N-бромсукцинимида на лимонен (112) с последующим разложением образующихся бромгидринов были получены два диэпоксида лимонена (228, 229), изомерия которых обусловлена различной конфигурацией 8,9-эпоксидного цикла (схема 71) по известной методике [105]. На схеме 71 также представлены наиболее стабильные конформеры для полученных диэпоксидов (228, 229) и их относительные энергии образования ДЕ в ккал/моль.

212

РВЕ/ TZ2P. ДЕ (ккал/моль) (Е = -540.606606 Н)

I'BE/ TZ2P. ДЕ (ккал/моль) 0.0 (Е = -540.606606 Н)

22%

0.5

229в 1.4

229г

4.5

U)

Схема 71

Дм.эпоксиды терпинолена (230, 231) в соотношении 5:1 были получены нами при действии на тсриинолен (218) двукратного избытка надуксусной кислоты (схема 72) по известной методике [106]. Соединения (230) и (231) были выделены в индивидуальном виде колоночной хроматографией на силикагеле. лО

Е = -540.006606 Н)

PBE/TZ2P, ДЕ (ккал/моль) (Е =-540.606606 Н)

0 230а 2306 ' 230в о.о 0.8 5.1

0 231а or N 2316 6 231в

1 0.0 1.7 4.4

Схема 72

Поскольку молекула диэпоксида содержит две высокореакционные в кислых средах группы, то конечный результат превращений зависит от взаимного расположения в пространстве эпоксидных колец. В связи с этим, нами был проведен поиск наиболее стабильных конформаций для диэпоксидов (228, 229) и (230, 231) с помощью метода молекулярной механики и моделей Дрейдинга, и оценена их относительная стабильность (относительные энергии образования (ДЕ в ккал/моль) приведены на схемах 71 и 72). Квантовохимические DFT-расчёты для газовой фазы провели по программе PRIRODA (BPE/TZ2P) [107]. Для диэпоксидов лимонена (228, 229) конформационные переходы связаны как . с конформацией циклогексанового кольца, так и с вращением эпоксиизопропильной группы вокруг связи С4-С8 (схема 71). Из расчитанных величин относительных энергий видно, что наиболее стабильными являются конформеры (228а-в, 229а-в), в которых циклогексановое кольцо принимает форму полукресла, конформеры (228г, 229г) с твист-формой шестичленного цикла менее стабильны. Для диэпоксидов терпинолена (230, 231), анализируя величины полученных относительных энергий образования, можно увидеть что устойчивость конформационных форм диэпоксидов терпинолена напрямую коррелирует с устойчивостью конформеров циклогексана, т.е. конформеры (230а, 231а), в которых шестичленный цикл принимает форму полукресла, являются более стабильными, нежели конформеры (230в, 231 в), в которых циклогексановое кольцо находиться в конформационной форме «ванны» (схема 72).

2.1.2 Превращения диэпоксидов лимонена.

Нами показано [108], что превращение диэпоксидов (228, 229) (в соотношении (228):(229) = 1:0.6 по данным !Н ЯМР) в муравьиной кислоте или в системе муравьиная кислота-диоксан приводит к образованию двух сложных эфиров (232а,б) в соотношении (232а:232б=~0.45:1 (ЯМР 'Н)) (схема 73), в системе трифторуксусная кислота-диоксан - к образованию соединений (233а,б) в соотношении (233а:233б=~0.8:1 (ЯМР 'Н)). Растворение соединений (228,229) в системе аллиловый спирт - серная кислота приводит к получению соединений (234а,б) в соотношении -1:1 (ЯМР 'Н). Точная конфигурация атома С4 нами не определена, однако исходя из данных, полученных из спектров ЯМР, установлено, что изомерия соединений (232а,б-234а,б) обусловлена различным расположением заместителей при атоме С7.

Предполагаемый механизм образования соединений (232а,б-234а,б), согласующийся с квантово-химическими расчетами (PBE/TZ2P) [107], приведен на схеме 73. Несмотря на то, что расчеты проводились для газовой фазы без учета эффекта сольватации, они хорошо коррелируют с полученными экспериментальными результатами, что говорит о правомерности применения квантово-механических расчетов в случае гомогенных реакций. На схеме 73 также представлены возможные превращения ионов, получающихся при протонировании и раскрытии эпоксидных циклов (под катионами приведены относительные энергии ДЕ в ккал/моль). На основании расчетов мы предполагаем, что первоначально раскрывается 8,9-эпоксидный цикл с образованием третичного катиона Б, поскольку первоначальное протонирование 1,2-эпоксидного цикла (пути а и а' схема 73) приводит сначала к оксониевому иону с последующим образованием третичного катиона, причем устойчивость катиона Б выше, нежели ионов, образованных при протонировании 1,2-эпоксидного цикла. В подтверждение предположения о первоначальном раскрытии 8,9-эпоксидного цикла говорит тот факт, что соотношение продуктов реакции превращения диэпоксидов лимонена в среде муравьиная кислота - диоксан не зависит от соотношения исходных диэпоксидов. Продукты (232а,б) образуются в соотношении 0.45:1 (ЯМР 'Н) при превращении смеси диэпоксидов как в случае соотношения исходных диэпоксидов (228):(229) = 1:0.95, так и в случае, когда соотношение (228):(229) = 1:0.6. Таким образом мы полагаем, что наиболее вероятный маршрут превращений диэпоксидов (228, 229) состоит из а) протонирования и раскрытия 8,9-эпоксидного цикла с образованием иона Б; б) конформационного перехода формы полукресло в твист-форму, в которой эпоксидное кольцо и катионный центр в изопропильной группе сближены друг с другом; в) внутримолекулярной атаки катионного центра атомом кислорода 1,2-эпоксидной группы с образованием триалкилоксониевых ионов В и Г. Дальнейшее раскрытие последних происходит с образованием наиболее устойчивых третичных катионов с 6-оксабицикло[3.2.1]октановым типом остова Д и Е соответственно. Улавливание ионов Д и Е молекулой нуклеофила приводит к конечным соединениям (232а,б-234а,б). Возможно, что взаимодействие с молекулой ROH (R = ОНС-, CF3OC-, СН2=СНСН2-) происходит уже с ионами В и Г и дальнейшее образование конечных продуктов происходит по синхронному механизму (схема 73). путь Я И>

9 / О

26.9

НО' 7.0

24.9

228а но-^ L 0-9 в J но—' L 12.1 д]

-ОН

232а: R= -СНО 233а: R= -COCF3 234а: R=-CH,CHCH,

ROH

2326: R= -СНО 2336: R= -COCF3 2346: R=-CH2CHCH2 л+7

6.3 4/4 .

24.8 Схема 73

Растворение диэпоксидов (228, 229) в системе ацетон - вода - серная кислота приводит к соединениям (235а,б), содержащим 1,3-диоксолановый цикл, в соотношении (235а):(235б) =~1:0.8 (ЯМР !Н) (схема 74). К сожалению, определить конфигурацию атома С' из полученных нами спектральных данных не удалось, однако методом ЯМР 'Н и 13С установлено, что изомерия соединений (235а,б) обусловлена различным расположением о заместителей при С . Возможный механизм образования полученных соединений включает взаимодействие 8,9-эпоксидной группы с молекулой ацетона и раскрытие 1,2-эпоксидного кольца с образованием диольной группы (схема 74). н

228,229

-н н* он

235а,б

Схема 74

Следует также отметить, что соотношение образующихся соединений (235а,б), также как и в случае образования соединений (232а,б-234а,б), не зависит от соотношения исходных диэпоксидов. Поскольку при растворении диэпоксидов (228, 229) в системе ацетон-вода-серная кислота происходит независимое раскрытие двух эпоксидных колец, можно предположить, что данный факт связан с большей нуклеофильностью и большей концентрацией нуклеофильного агента (атома кислорода карбонильной группы) в сравнении с другими гомогенными системами, что приводит к тому, что первоначально образующийся катион взаимодействует не с внутренним, а с внешним нуклеофилом.

Далее мы исследовали превращения диэпоксидов лимонена (228, 229) в условиях гетерогенного кислотного катализа [109]. В последнее время очевидна тенденция замены наиболее традиционных и широко распространенных кислотных катализаторов -неорганических кислот и кислот Льюиса - твердыми кислотными катализаторами, такими как цеолиты, кислотные формы глин и твердыми суперкислотами, что связано с более простой обработкой реакционных смесей и относительной экологической чистотой протекающих процессов [110]. Среди всего многообразия кислотных кристаллических катализаторов нами были выбраны монтмориллонитовые глины (природная глина асканит-бентонит и синтетическая глина К-10), широкопористый цеолит р и твердая суперкислота - сульфатированная окись титана.

Изомеризация диастереомерных диэпоксидов (228, 229) как на синтетической глине К-10, так и на природной глине асканит-бентонит приводит к соединениям (236), (238), (239) и (240а,б) в соотношении ~4:3:7:2 (по данным ГЖХ) соответственно. При использовании в качестве катализаторов широкопористого цеолита р или твердой суперкислоты T1O2/SO4' меняется качественный и количественный состав реакционной смеси - образуются соединения (236), (237) и (239) в соотношении -2:2:5 (ГЖХ) и -3:1:2 (ГЖХ), соответственно (схема 75).

Нами предложен возможный механизм образования соединений (226-230а,б), приведеный на схеме 75. Мы полагаем, что первоначально раскрывается либо 1,2-эпоксидный цикл с образованием катиона Ж (путь I), либо 8,9-эпоксидное кольцо, приводящее к катиону Б (путь II). Катион Ж затем превращается по двум альтернативным путям. Путь а) - катион Ж претерпевает С-С-сдвиг, приводящий к сужению шестичленного цикла до пятичленного, дальнейшее взаимодействие образовавшейся альдегидной группы со вторым эпоксидным кольцом приводящее бициклическому ацеталю (236). Путь б) - образование двойной связи в результате отщепления протона в катионе Ж, и дальнейшее раскрытие 8,9-эпоксидного кольца при нуклеофильном участии образовавщейся гидроксильной группы дает соединение (237). Катион Б также претерпевает превращения по двум путям. Одно из направлений перегруппировки -промежуточное образование альдегидной группы в результате гидридного сдвига и дальнейшее взаимодействие последней с эпоксидным кольцом приводит к двум изомерным соединениям (240а,б). Другой путь - взаимодействие катионного центра с 1,2-эпоксидным кольцом, которое приводит к двум бициклическим ионам Д и Е в результате вращения (С^-С^-связи в катионе Б. Далее катион Е превращается в соединение (238) в результате отщепления протона и образования двойной связи, а катион Д приводит к соединению (239) при внутримолекулярном взаимодействии гидроксильной группы с катионным центром. путь а)

Н+ путь I

0-Н+| „утьб) 2)+FtT

1 *0Н ел

1

238 ;

Схема 75

Безусловно, механизм, приведенный на схеме 75, является гипотетическим. Однако, наличие бициклических ацеталей (236) и (240а,б) в реакционной смеси требует перегруппировки одного из эпоксидных колец с образованием карбонильной группы. Подобные перегруппировки эпоксидных групп в карбонильные наблюдались при кислотно-катализируемых превращениях моноэпоксидов лимонена (схема 71). Таким образом, наше предположение о первоначальном раскрытии 1,2- или 8,9-эпоксидного цикла является правомерным.

Анализируя полученные результаты превращения диэпоксидов (228,229) в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа, можно сделать следующие выводы. В гомогенных кислотных средах, по-видимому, первоначально раскрывается 8,9-эпоксидный цикл с образованием третичного катиона, который взаимодействует либо внешним нуклеофилом, что приводит к продуктам независимого раскрытия эпоксидных колец (соединения (235а,б)), либо с внутренним - 1,2-эпоксидной группой, с последующим образованием 6-оксабицикло[3.2.1]октановых производных (схема 76). В условиях гетерогенного кислотного катализа на первом этапе раскрывается как 8,9-, так и 1,2-эпоксидный цикл, в результате образуется широкий спектр би- и трициклических кислородсодержащих продуктов, причем в зависимости от типа используемого твердого катализатора меняется набор и соотношение продуктов: на глинах основным продуктом являлось соединение (239), а соединения (236), (240а,б) и (238) образовывались в меньших количествах, на цеолите и твердой суперкислоте - сульфатированной окиси титана - образовывались соединения (236), (239) и (237). а-г

235а,б

232а,б: R= -СНО 233а,б: R= -COCF3 234а,б: R=-CH2CHCH2 а) цеолит-Ь б) Ti02/S042' в) глина К-10 г) глина асканит-бентонит

ОН

Схема76

Таким образом, согласно полученным данным основной путь кислотно-катализируемых превращений в условиях гетерогенного катализа определяется не только стабильностью образующихся катионов (как в случае гомогенных сред), но и некоторыми специфическими факторами, которые возникают при проведении реакций на твердых катализаторах, такими как:

• характер адсорбции молекулы на катализаторе (закрепление определенной конформации субстрата на поверхности и/или в полости катализатора);

• различные типы льюисовских и бренстедовских кислотных центров на поверхности катализатора;

• особенности структуры твердого катализатора (например, и глины и цеолиты являются алюмосиликатными катализаторами, однако цеолиты являются жесткими каркасными соединениями, а глины - слоистыми);

• размер частиц и др.

2.1.2.1. Влияние характеристик твердой суперкислоты - сульфатированной окиси циркония - на конечный результат превращений диэпоксидов лимонена

Существенная зависимость качественного и количественного состава реакционной смеси превращений диэпоксидов лимонена (228, 229) от природы твердого кислотного катализатора побудила нас провести исследования по изучению возможности влияния некоторых характеристик твердого катализатора на ход превращений и состав реакционной смеси.

Поскольку при проведении реакции на твердом катализаторе существует ряд специфических факторов, упомянутых выше, то некорректно сравнивать реакции, протекающие на различных типах твердых катализаторов. Наиболее удобным объектом для плавного изменения только одного параметра является диоксид циркония, на котором, например, можно менять количество нанесенных кислотных центров. Сульфатированный диоксид циркония широко известен в качестве катализатора ряда кислотно-катализируемых реакций как для газофазных реакций изомеризации алканов, так и для жидкофазных реакций, таких, как циклизация цитронеллаля и этерификация бензойной кислоты [111, 112]. Обработка поверхности диоксида циркония сульфатами приводит к существенному увеличению кислотности катализатора.

Известны следующие модификации массивного высокодисперсного диоксида циркония: моноклинная (М), тетрагональная (Т) и низкотемпературная, частично стабилизированная (например, катионами кальция), кубическая (К) [113, 114]. Варьируя количество нанесенных сульфогрупп, можно менять каталитические свойства твердых катализаторов в достаточно широких пределах, при этом покрытие поверхности оксида циркония может быть как монослойным, так и многослойным. Возможность плавного изменения каталитических свойств твердых суперкислот позволяет изучить влияние таких особенностей строения катализатора как кристаллическая структура и количество нанесенных кислотных центров на ход реакций.

Набор твердых твердых катализаторов с заданными характеристиками был синтезирован в Институте катализа им. Борескова в Лаборатории Катализа Глубокого Окисления.

Влияние структуры диоксида циркония

Сравнительные эксперименты по изучению влияния структуры диоксида циркония на превращения диэпоксидов лимонена (228, 229) были выполнены на трех образцах ((90% М + 10%Т), (60% Т + 40% М), а также (К + 5% СаО)), содержащих 0.9% S042' (здесь и далее содержание сульфат-ионов приведены в массовых %). При нанесении смеси диэпоксидов (228, 229) на твердые суперкислоты всех модификаций реакция протекала относительно селективно: в качестве основного продукта образовывался циклический спирт (238) (схема 77), только в небольших количествах в реакционной смеси присутствовали трициклические диэфиры (236) и (239) (соотношение соединений (238):(236):(239) -10:1:1 (ГЖХ)). Следует заметить, что сульфатированные образцы различались по активности. Так, через 24 ч реакции степень конверсии исходного диэпоксида составляла 100% для 0.9% SC>4/(60% Т+ 40% М) и только 60% и 40% для сульфатированных диоксидов циркония с преимущественно моноклинной или кубической модификациями, соответственно. Высокая активность диоксида циркония, содержащего 60% тетрагональной модификации, может быть связана со специфичными особенностями сульфогрупп, нанесенных на образец с высокой площадью поверхности (S=150 м2/г) и характеризующийся высокой степенью разупорядоченности поверхности (для образца (95%К + 5% СаО) удельная площадь поверхности 72 м2/г; а в случае образца (90% М + 10% Т) - 74 м2/г). Для дальнейших экспериментов по варьированию содержания сульфат-ионов был выбран именно этот образец. Влияние содержания сульфат-ионов

Варьирование содержания сульфатных центров от 0.9 до 30.3% было выполнено на диоксиде циркония, содержащем 60% Т и 40% М модификаций. Данные по превращениям диэпоксидов (228, 229) приведены в таблице 1. Определение соотношения продуктов в реакционных смесях проводили методом ГЖХ с введением внутреннего стандарта, площадь пика которого принята за 1. Предварительными экспериментами нами показано, что при выдерживании диэпоксидов лимонена (228, 229) на несульфатированном диоксиде циркония исходные соединения остаются неизменными, то есть кислотные центры поверхности диоксида циркония не оказывают существенного влияния на ход превращений.

Схема 77

Как уже было отмечено выше, изомеризация диэпоксидов (228, 229) на сульфатированной двуокиси циркония состава 0.9% SCVZrC^ достаточно селективно приводит к образованию соединения (238) и небольших количеств соединений (236) и (239) (схема 77, таблица 1). Увеличение содержания сульфатных центров до 1.8-3.0% приводит к постепенному усложнению состава реакционной смеси: наряду с уменьшением относительного содержания соединения (238) и увеличением доли соединений (236) и (239) в реакционной смеси появляются новые продукты - соединения (240а,б), (237), (241), (242) и (243).

При содержании сульфат ионов 9% и более соединение (238) или образуется в минорных количествах, или вовсе не определяется в реакционной смеси, а качественный и количественный состав реакционной смеси уже не претерпевает значительных изменений. Несмотря на большую исходную удельную поверхность образца (Sya=150 м2/г), при таком высоком проценте сульфатирования уже реализуется многослойная адсорбция сульфатных групп, которая изменяет поверхностные центры, приближая их по свойствам к объемным сульфатам.

1. Дрюк, В.Г., Карцев, В.Г., Войцеховская, М.А. Оксираны синтез и биологическая активность. -М.: «Богородский печатник». 1999. - 528 с.

2. Яндовский, В.Н., Караван, B.C., Темникова, Т.Н. Реакции циклизации с участием а-окисей // Успехи химии. 1970. - Вып.4. - С. 571-604.

3. Rao, A.S., Paknikar, S.K., Kirtane, J.G. Recent advances in the preparation and synthetic applications of oxiranes // Tetrahedron -1983. V. 39. - N 14. - P. 2323-67

4. Smith, J.G. Synthetically useful reactions of epoxides // Synthesis. 1984. - T. 8. - P. 62956.

5. Taylor, S.K. Biosynthetic, biomimetic and related epoxide cyclizations // Organic preparations and procedures int. 1992. - 24. - N 3. - P. 245-84.

6. Silva, L.F. Construction of cyclopentyl units by ring contraction reactions // Tetrahedron. -2002. V. 58. - N 45 - P. 9137-9161.

7. Касьян, Л.И., Оковитый, С.И., Касьян, A.O. Реакции ациклических эпоксидных соединений с азотсодержащими нуклеофильными реагентами // ЖОрХ. 2004. - Т 40.-№ 1.-С. 11-42.

8. Pfenninger, A. Asymmetric epoxidation of allylic alcohols: the Sharpless epoxidation // Synthesis-1986.-N2.-P. 89-116.

9. Шауманн, Э. Новые реакции раскрытия кольца в химии эпоксидов // Современные методы органической химии. С-Петербург. 1996. - С. 93-114.

10. Lauret, С. Ероху ketones as versatile building blocks in organic synthesis //Tetrahedron: Asymmetry. 2001. - V. 12. - N 17. - P. 2359-2383.

11. Репа, P.C.A., Roberts, S.M. The chemistry of epoxy alcohols // Current Organic Chemistry. 2003. - V. 7. - N 6. - P. 555-571.

12. House, H.O., Ryerson, G.D. The rearrangement of a,(3-epoxy ketones. VIII. Effect of substituents on the rate of rearrangement // J. Am. Chem. Soc. 1961. - V. 83. - P. 97983.

13. Domagala, J.M., Bach, R.D. Lewis acid catalyzed acyl migration with optically active (Z)-and (E)-l,3-diphenyl-2-buten-l-one oxide. Evidence of a concerted pathway // J. Am. Chem. Soc. 1978. - V. 100. - N 5. - P. 1605-7.

14. Meskens, F.A.J. Methods for the preparation of acetals from alcohols or oxiranes and carbonyl compounds // Synthesis. 1981. - N 7. - P. 501-22.

15. Okada, K., Murakami, K., Tanino, H. Asymmetric synthesis of the pentacyclic ring system of Aspidosperma alkaloids // Tetrahedron. 1997. - V. 53. - N 42. - P. 14247-54.

16. Kunisch, F„ Hobert, K., Welzel, P. On the stereochemistry of the boron trifluoride-catalyzed rearrangement of (+)-isophorone oxide // Tetrahedron Lett. 1985. - V. 26. - N 49. P. 6039-42.

17. Klix, R.C., Bach, R.D. 1,2-Carbonyl migrations in organic synthesis. An approach to the perhydroindanones//J. Org. Chem. 1987. V. 52. -N 4. - P. 580-6.

18. Bach, R.D., Klix, R.C. On the geometric requirements for concerted 1,2-carbonyl migration in a,(3-epoxy ketones //Tetrahedron Lett. 1985. - V. 26. - N 8. - P. 985-8.

19. Enev, V., Tsankova, E. Biomimetic germacrene-humulene rearrangement // Tetrahedron Lett. 1988. - V. 29. - N 15. - P. 1829-32.

20. Sankararaman, S.; Nesakumar, J. E. Highly chemo- and regioselective rearrangement of. a,(3-epoxy ketones to 1,3-dicarbonyl compounds in 5 mol dm"3 lithium perchlorate-diethyl ether medium//J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 1999.-N21.-P. 3173-75

21. Ranu, B.C., Jana, U. Indium (III) chloride-promoted rearrangement of epoxides: a selective synthesis of substituted benzylic aldehydes and ketones // J. Org. Chem. 1998. - V. 63. -N23.-P. 8212-16.

22. Bach, R.D., Klix, R.C. Concerted 1,2-carbonyl migrations in organic synthesis. A practical synthesis of spiro cyclic 1,3-diketones // J. Org. Chem. 1985. - V.50. - N 25. - P. 54385440.

23. Asaoka, M„ Hayashibe, S., Sonoda, S., Takei, H. New route to (-)-frontalin and (-)-malyngolide via epoxyketone rearrangement // Tetrahedron. 1991. - V. 47. - N 34. - P. 6967-74.

24. Cormier, R.A., Grosshans, C.A., Skibbe, S.L. A synthesis of furans from epoxycarbonyl precursors // Synth. Commun. 1988. - V. 18. - N 7. - P. 677-9.

25. Kim, J.H., Kulawiec, R.J. Synthesis of 2-phenyl-2-cycloalkenones via palladium-catalyzed tandem epoxide isomerization-intramolecular aldol condensation // Tetrahedron Lett. -1998. V. 39. - N 20. - P. 3107-3110.

26. Pri-Bar, Т., Pearlman, P.S., Stiile, J.K. Synthesis of substituted cyclic ethers from halo ketones and halo aldehydes by palladium-catalyzed coupling with organotin reagents // J. Org. Chem. 1983. - V. 48 - N 24. - P. 4629-34.

27. Fritel, H„ Fetizon, M. New synthesis of menthofiiran // J. Org. Chem. 1958. - V. 28. - P. 481.

28. Dechoux, L. Doris. E„ Jung, L., Stambach. J.F. Diastereocontrol in the opening of vic-acceptor-donor cyclopropanes. Application to the synthesis of (cis)-l-EWG-2-hydroxymcthylcyclopropanes//Tetrahedron Lett. 1994. -V. 35. -N 31. - P. 5633-6.

29. Dechoux. L. Ebel. M. Jung, L., Stambach, J.F. A simple one-pot preparation of (Z)-cvclopropanes from y,5-ketoalkenes using KOH/DMSO intramolecular alkylation conditions // Tetrahedron Lett. 1993. - V. 34. - N 46. - P. 7405-8.

30. Antonioletti. R., Righi, G., Oliveri, L. Bovicelli, P. An easy approach to dihydrofurans by one-step cyclization of 2-alkcnyl-substituted 1,3-dicarbonyl compounds // Tetrahedron Lett. 2000. -V. 41. -N51. -P. 10127-30.

31. Ziegler, F.E. Reid, G.R. Studt, W.L. Wender, P.A. Stereochemistry of dialkylcuprate additions to cyclopropyl acrylic esters. An application to the synthesis of (+/-)-eremophilone//J. Org. Chem. 1977. - V. 42.-N 11.-P. 1991-2001

32. Gaoni. Y. Base induced isomerizations of y,5-epoxy ketones. II. Syntheses in the thujane series. D,L-Sabina ketone and D,L-cis-sabinene hydrate // Tetrahedron. 1972. - V. 28. -N22.-P. 5525-31.

33. Crandall, J.K., Huntington, R.D. Brunner, G.L. Transannular alkylations of cyclooctanones // J. Org. Chem. 1972. - V. 37. - N 18. - P. 2911 -13.

34. Niwa, М., Iquchi, М., Yamamura, S. Biogenetic model reactions of epoxygermacrones // Bull. Chem. Soc. Japan. 1976. - V. 49. - N 11. - P. 3137-44.

35. Stork, G., Kobayashi, Y., Suzuki, Т., Zhao, K. The allylic epoxide cyclization. A method for the control of regiochemistry and stereochemistry in cyclohexane systems // J. Am. Chem. Soc. 1990,-V. 112.-N4.-P. 1661-3.

36. Hodgson, G.L., MacSweeney, D.F., Money, T. Alternative total synthesis of (+-)-£-santalene, (+/-)-epi-(3-santalene, (+/-)-a-santalene, (+/-)-copacamphor, and (+/-)-ylangocamphor // Tetrahedron Lett. 1972. - N 35. - P. 3683-6.

37. Одиноков, B.H., Серебряков, Э.П. Синтез феромонов насекомых. Изд. «Гилем», Уфа, 2001.- 372 с.

38. Wasserman, Н.Н., Wolff, S., Oku, Т. Application of the carbonyl epoxide rearrangement to the formation of dioxabicycloalkanes and alkenes. Synthesis of the Mus-musculus pheromone // Tetrahedron Lett. 1986. - V. 27. - N 40. - P. 4909-12.

39. Coke, J.L., Williams, H.J., Natarajan, S. A new preparation of acetylenic ketones and application to the synthesis of exo-brevicomin, the pheromone from Dendroctonus brevicomis // J. Org. Chem. 1977. -V. 42. -N 14. - P. 2380-2.

40. Wasserman, H.H., Oku, T. The carbonyl epoxide rearrangement. A chiral synthesis of the Mus musculus pheromone // Tetrahedron Lett. 1986. - V. 27. - N 40. - P. 4913-16.

41. Hodgson D.M., Bailey J.M., Harrison T. A cycloaddition-rearrangement approach to the squalestatins // Terahedron Lett. 1996. - V. 37. - N 26. - P. 4623-26.

42. Do Ceu Costa, M., Tavares, R., Motherwell, W.B.; Joao, M., Curto, M. Novel diastereoselective routes for the synthesis of the ambergris ketals // Terahedron Lett. -1994. V. 35. - N 47. - P. 8839-42.

43. Яровая О.И., Саломатина O.B., Корчагина Д.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения 6,7-эпоксидов цитраля и цитронеллаля в различных кислотных средах // ЖОрХ 2002. - Т. 38. - № 11. - С. 1649-60.

44. Cernigliaro, G.J., Kocienski, P.J. Pheromone synthesis. 6. A synthesis of (-)-a-multistriatin // J. Org. Chem. 1977. - V. 42. - N 22. - P. 3622-4.

45. Fujiwara, K., Amano, A., Tokiwano, Т., Murai, A. Novel oxepane formation by TiCU-catalyzed nucleophilic cleavage of l-alkoxymethyl-6,8-dioxabicyclo3.2.1.octanes // Tetrahedron. 2000. - V. 56. - N. 8, - P. 1065-80.

46. Yasumoto, Т., Murata, M. Marine toxins // Chem. Rev. 1993. - V. 93. - N 5. - P. 18971909.

47. Ishihara, K„ Mori, A., Yamamoto, H. Stereoselective reduction of acetals. A method for reductive generation of heterocyclic ring systems // Tetrahedron. 1990. - V. 46. - N 1314. p. 4595-4612.

48. Rychnovsky, S.D., Dahaunukar, V.H. Oxepanes from an unusual acetal cleavage of 6,8-dioxabicyclo3.2. l.octanes // Tetrahedron Lett. 1996. - V. 37. - N 3. - P. 339-42.

49. Karikomi, M., Watanabe, S., Kimura, Y„ Uyehara, T. Synthesis of tetrahydrofurans by regio- and stereoselective cyclization of epoxyalcohols using magnesium halide // Tetrahedron Lett. -2002. V. 43. -N 8. - P. 1495-98.

50. Murai, A., Ono, M., Masamune, T. Intramolecular cyclization of 3,4-epoxy-alcohols; oxetan formation// J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1976. -N21. - P. 864-5.

51. Masamune, Т., Ono, M„ Sato, Sh„ Murai, A. Intramolecular cyclization of epoxy alcohols. Part IV. Steric effect in regioselective formation of oxetanes from 3,4-epoxy alcohols // Tetrahedron Lett. 1978. - N 4. - P. 371-4.

52. Holton, R.A., Kennedy, R.M. Stereochemical requirements for fragmentation of homoallylic epoxy alcohols // Tetrahedron Lett. 1984. - V. 25. - N 40. - P. 4455-8.

53. Felix, D., Malera, A., Seibl, J., Kovats, E. sz . Essential oils. II. The structure of the so-called linalool oxides//Helv. Chim. Acta. 1963. -V. 46. -N. 5. - P. 1513-36.

54. Klein, E„ Farnow, H., Rojahn, W. Constitution of linalool oxide // Tetrahedron Lett. -1963.-N 17.-P. 1109-11.

55. Хоменко, T.M., Татарова, JI.E., Корчагина, Д.В., Бархаш, В. А. , В. А. Перегруппировки эпоксидов линалоола и неролидацетата в кислотных средах // ЖОрХ. 2002. - Т 38,- С. 523-31.

56. Fujiwara, R., Tokiwano, Т., Murai, A. La(OTf)3-catalyzed 6-endo epoxide opening of 4,5-epoxy-4-methoxymethyl-l-hexanols // Tetrahedron Lett. 1995. - V. 36. - N 44. - P. 8063-6.

57. Gonzalez, I.C., Forsyth, C.J. Tandem organochromium-coupling and epoxide ring opening: a direct approach for the synthesis of cyclic ethers // Tetrahedron Lett. 2000. - V. 41. - N 20. - P. 3805-7.

58. Wu, M.H., Hansen, K.B., Jacobsen, E.N. Regio- and enantioselective cyclization of epoxy alcohols catalyzed by a Co(III)(salen). complex // Angew. Chem., Int. Ed. 1999. - V. 38 N13/14.-P. 2012-2014.

59. Nicolaou, K.C., Prasad, C.V.C., Somers, P.K., Hwang, C.K. Activation of 7-endo over 6-c'.vo-epoxide openings. Synthesis of oxepane and tetrahydropyran systems // J. Am. Chem. Soc. 1989. - V. 111. - N 14. - P. 5335-40

60. Fujiwara, R., Mishima, H., Amano, A., Tokiwano, Т., Murai, A. La(OTf)3-catalyzed 7-endo and S-endo selective cyclizations of hydroxy epoxides // Tetrahedron Lett. 1998. -V. 39. - N 5/6. - P. 393-96.

61. Chen, R„ Rowand, D.A. Total synthesis of (+/-)-zoapatanol // J. Am. Chem. Soc. 1980. -V. 102. -N21. - P. 6609-11.

62. Nicolaou, K.C., Claremon, D.A., Barnette, W.E. Total synthesis of (+/-)-zoapatanol // J. Am. Chem. Soc. 1980. - V. 102. - N 21. - P. 6611-12.

63. Okada, K., Katsura, Т., Tanino, H„ Kakoi, H., Inoue S. Construction of a chiral quaternary carbon center via 1,2-acyl migration of an optically active a,p-epoxy ketone // Chem. Lett. 1994.-N l.-P. 157-160.

64. Norte, M., Fernandez, J.J., Souto, M.L. New polyether squalene derivatives from Laurencia // Tetrahedron. 1997. - V. 53. - N 13. - P. 4649-54.

65. Miller, S.L., Tinto, W.F., McLean, S., Reynolds, W.F., Yu, M., Carter, C.A.G. Quassiols B-D, new Squalene triterpenes from Quassia multiflora // Tetrahedron. 1995. - V. 51. -N44.-P. 11959-66.

66. Spinella, A., Mollo, E., Trivellone, E„ Cimino, G. Testudinariol A and B, two unusual triterpenoids from the skin and the mucus of the marine mollusk Pleurobranchus testudincirius II Tetrahedron. 1997. - V. 53. - N 49. - P. 16891-96.

67. Metzger, P. Two terpenoid diepoxides from the green microalga, Botryococcus braunii: their biomimetic conversion to tetrahydrofurans aid tetrahydropyrans // Tetrahedron. -1999.-V. 55.-N l.-P. 167-176.

68. Baldwin J.E. Rules for ring closure I I J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1976. - N 18. - P. 734-6.

69. Klein, E., Rojahiv, W., Henneberg, D. Die Chemie der epoxide der acyclischen monoterpenalkohole geraniol, nerol und linalool // Tetrahedron 1964. - V. 20. - N 9. - P. 2025-35.

70. Lindel, Т., Franck, B. Synthesis and biomimetic rearrangement of a chiral diterpene dioxide // Tetrahedron Lett. 1995. - V. 36. - N 52. - P. 9465-8.

71. Hayashi, N., Fujiwara, K., Murai, A. Fused cyclic ether formations from bromo-diepoxides by AgOTf-promoted successive ring expansion reactions // Tetrahedron Lett. 1996. - V. 37.-N34.-P. 6173-76.

72. McDonald, F.E., Wang, X., Do, В., Hardcastle. K.I. Synthesis of oxepanes and trans-fused bisoxepanes via biomimetic, endo-regioselective tandem oxacyclizations of polyepoxides // Org. Lett. 2000. - V. 2. - N 18. - P. 2917-19.

73. McDonald, F.E., Bravo, F„ Wang, X., Wei, X., Toganoh, M„ Rodriguez. J.R., Do, В., Neiwert, W.A., Hardcastle, K.I. Endo-oxacyclizations of polyepoxides: biomimetic synthesis of fused polycyclic ethers // J. Org. Chem. 2002. - V 67. - N 8. - P. 2515-23.

74. Evans, D.A., Ratz, A.M., Huff, B.E., Sheppard, G.S. Total synthesis of the polyether antibiotic Lonomycin Л (Emericid) II J. Am. Chem. Soc. 1995. - V. 117. - N 12. - P. 3448-67.

75. Cane, D.E., Celmer. W.D., Westley, J.W. Unified stereochemical model of polyether antibiotic structure and biogenesis // J. Am. Chem. Soc. 1983. - V. 105. - N 11. - P. 3594-600.

76. Gyimesi, J., Melera, A. Structure of crotoncin, an antifungal antibiotic // Tetrahedron Lett. 1967. -N 17.-P. 1665-73.

77. Srinivasan, V., Warnhoff, E.W. Base-catalyzed intramolecular displacements on certain 1,2-epoxides // Can. J. Chem. 1976. - V. 54. - N 9. - P. 1372-82.

78. Салахутдинов, Н.Ф., Бархат, B.A. Реакционная способность терпенов и их аналогов в «организованной среде» // Усп. Химии 1997. - Т. 66. - № 4. - С. 376-400.

79. Половинка. М.П. Корчагина Д.В. Гатилов Ю.В., Выглазов О.Г., Бархаш В.А. Перегруппировки 2.3-энокси-цис-пинана в кислых средах // ЖОрХ. 1999. — Т 35. — Вып. 9.-С. 1325-29.

80. Guha, Р.С. Recent advanced in the chemistry of sesquiterpenes // J.Indian Chem.Soc. -1953.-V. 30.-P. 81-97

81. Кинтя, П.К. Фадеев, Ю.М. Акимов, Ю.А. Терпеноиды растений. Кишинев. Штиинца. 1990.- 151 с.

82. Майо де. П. Терпеноиды. М.: Издательство иностранной литературы. 1968. - 496 с.

83. Erman. W.F. Chemistry of monoterpenes P.В. New York 1985.

84. Wolinsky. J. Chan. D. Carbonyl-olefin reactions. The cyclization of 3-isopropenyl-6-oxoheptanoic acid //J. Org. Chem. 1966. - V. 31. -N 8 - P. 2471-2474.

85. Royals. E.E., Leffmgwell. J.C. Reactions of the limonene 1,2-oxides. I. The stereospecific reactions of the (+)-cis- and (+)-trans-!imonene 1,2-oxides //J. Org. Chem. 1966. - V. 31 -N6.-P. 1937-44.

86. Mcinvvald. J. Jones, Т.Н. Synthesis and stereochemistry of chrysomelidial and plagiolactone // J. Am. Chem. Soc. 1978. - V. 100. - N 6 - P. 1883-6

87. Carman. R.M. Klika, K.D. Partially racemic compounds as brushtail possum urinary metabolites // Aust. J. Chem. 1992. - V. 45. - N 4 - P. 651-657.

88. Eschinasi. E.H. Aluminum alkoxide rearrangement of epoxides. I. The synthesis of allylic alcohols and glycol monoethers // Isr. J. Chem. 1968. -V. 6. - N 5 - P. 713-721.

89. Thomas. A.F. Dubini, R. 2.3. Sigmatropic reaction of acetonyl allyl ethers, a new method for preparing certain 2-hydroxyketones // Helv. Chim. Acta. 1974. - V. 57. - N 7 - P. 2084-2087.

90. Волчо. К.П., Татарова. JI.E., Корчагина, Д. В., Салахутдинов, Н.Ф., Бархаш, В.А. Реакции цис- и транс-эпоксидов (+)-3-карена и лимонена с альдегидами на глине асканит-бентонит//ЖОрХ. -2000. -Т 36. -№ 1 С. 41-48.

91. Roy, A. Chemoenzymatic Synthesis of Homochiral (R)- and (S)-Karahanaenol from // J. Agric. Food Chem. 1999. - V. 47. -N 12. - P. 5209-5210.

92. Adolfsson, H., Converso, A., Sharpless, К. B. Comparison of amine additives most effective in the new methyltrioxorhenium-catalyzed epoxidation process // Tetrahedron Lett. 1999,-V. 40.-N21 - P. 3991-3994

93. Carman, R.M., Duffield, A.R. (+)-a-Bisabolol and (+)-anymol. A repetition of the synthesis from the limonene 8,9-epoxides // Aust.J.Chem. 1989. - V. 42. - N. 11. - P. 2035-39.

94. Старцева, В.А., Никитина, JI.E., Племенков, В.В. транс-Диэпоксид лимонена. Синтез, структура и продукты раскрытия оксиранового цикла серасодержащими реагентами. // ЖОрХ. 2001. - Т. 37. - № 1. - С. 46-48.

95. Carman, R.M., Rayner, А.С. The diepoxides of terpinolene // Aust.J.Chem. 1994. - V. 47.-N. 2.-P. 195-202

96. Laikov D.N. Fast evaluation of density functional exchange-correlation terms using the expansion of the electron density in auxiliary basis sets // Chem. Phys. Lett. 1997. - V. 281.-N 1-3.-P. 151-156.

97. Саломатина O.B., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Гатилов Ю.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения диэпоксипроизводных лимонена в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа// ЖОрХ 2006. - Т.42. - № 9 - С. 1333-1340.

98. Salomatina, O.V., Yarovaya, O.I., Korchagina, D.V., Polovinka, M.P., Barkhash, V.A. Solid acid-catalysed isomerisation of R-(+)-limonene diepoxide // Mendeleev Commun. -2005.-P. 59-61.

99. Sheldon R.A. Asymmetric Catalysis in Organic Synthesis edited by Ryoji Noyori // Recueil desTravauxChimiquesdesPays-Bas- 1996. V. 115.-N2.-P. 155-165.

100. Chuah, G. K.; Liu, S. H.; Jaenicke, S.; Harrison, L. J Cyclization of Citronellal to Isopulegol Catalyzed by Hydrous Zirconia and Other Solid Acids // J. Catal. 2001. - V. 200,-N2.-P. 352-9.

101. Ardizzone, S.; Bianchi, C. L.; Cappelletti, G.; Porta, F. Liquid-phase catalytic activity of sulfated zirconia from sol-gel precursors: the role of the surface features // J. Catal. 2004. -V. 227.-N2.-P. 470-8.

102. Jung, К. Т., Bell, A. T. The effects of synthesis and pretreatment conditions on the bulk structure and surface properties of zirconia // J. Molecul. Catal. A: Chem. 2000. - V. 163. N 1. - P. 27-42

103. Noma, Y., Nishimura, H. Bottrospicatols, novel monoterpenes produced on conversion of (-)- and (+)-cis-Carveol by Streptomyces. // Agric.Biol.Chem. 1987 - V. 51. - N 7. - P. 1845-49.

104. Maatooq, G. Т., Gohar, A. A., Hoffmann, J. J. New terpenoids from Haplopappus multifolius. // Pharmazie 2002 - V.57. - N 4. - P. 282-285.

105. Zhou, G., Gao, X., Li W. Z., Li Y. An enantioselective synthetic strategy toward the polyhydroxylated agarofuran // Tetrahedron Lett. 2001. - V. 42. - N 17. - P. 3101-3103.

106. Jikai, L., Becker, H., Zapp, J., Dagang W. Four sesqiterpenes from the insecticidal plant CELASTRUSANGULATUS// Phytochemestry 1995. - V. 40. - N 3 - P. 841-6

107. Boyer, F.-D., Prange, Т., Ducrot P.-H. Synthesis of agarofuran antifeedants. Part 6: Enantioselective synthesis of a key decalinic intermediate //Tetrahedron : Asymetry -2003.-V. 14,-N9.-P. 1153-9.

108. Spivey, A. C., Weston M., Woodhead S. Celastraceae sesquiterpenoids: biological activity and synthesis// Chem. Soc. Rev. 2002. - V. 31. - N 1. - P. 43-59.

109. Войткевич, С.A. 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии. М.: Пищевая промышленность, 1994 - 596с.

110. Pat. 3621070 USA. Process for preparing isocaryophyllene / Rachlin S. U.S-. 16.11.71 (РЖХим.-192.14P448).

111. Collado, I.G., Hanson, J.R., Macias-Sanchez, A.J. Recent advances in the chemistry of caryophyllene // Natural Product Reports 1998. - V. 15. - N 2. - P. 187-204

112. Ткачев, A.B. Химия кариофиллена и родственных соединений // Химия природных соединений 1987. - Т. 4. - С. 475-499.

113. Ramage, G.R., Whitehead, R. The caryophyllenes. Part X*. Oxides from the Caryophyllenes // J. Chem. Soc.- 1954. N 12 - P. 4336-4340.

114. Schulte-Elte, K., Ohloff, G. Zur Photochemie des Caryophyllens und des iso-Caryophyllens Umlagerungen ihrer 1,5-diensysteme nach direkter 7r,7i*-anregung in flussinger phase// Helv. Chim. Acta.-1971. V. 54- N 1. - P. 370-397.

115. Нисневич, Г.А., Корчагина, Д.В., Макальский, В.И., Дубовенко, Ж.В., Бархаш, В.А. Молекулярные перегруппировки 4,5-эпоксидов кариофиллена и изокариофиллена в суперкислых средах // ЖОрХ. 1993. -Т. 29. - № 3. - С. 524-541.

116. Саломатина О.В., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Гатилов Ю.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения диэпоксидов кариофиллена в различных кислотных средах //ЖОрХ- 2004. -Т.40.-№ Ю-С. 1492-1499.

117. Саломатина О.В., Яровая О.И., Корчагина Д.В., Гатилов Ю.В., Половинка М.П., Бархаш В.А. Превращения диэпоксида изокариофиллена в условиях гомогенного и гетерогенного кислотного катализа // ЖОрХ 2005. - Т.41. - № 9 - С. 1307-1312.

118. Ткачев А.В. Восстановление 4,5-эпоксидов кариофиллена и изокариофиллена литием в жидком аммиаке //ЖОрХ. 1989. - Т. 25. -№ 1. - С. 122-32

119. Posner, G.H. The Chemistry of Sulfones and Sulfoxides. Eds. Patai, S.; Rappoport, Z.; Stirling, C.J.M. UK: J. Wiley & Sons Inc., 1988 Chapter 3. P. 55.

120. Carreno, M.C. Applications of Sulfoxides to Asymmetric Synthesis of Biologically Active Compounds // Chem. Rev. 1995. - V. 95. - N 6. - P. 1717-1760.

121. Юнусов, С. Ю. Алкалоиды Ташкент: FAN, 1981. - С. 212.

122. Takaishi, Y.; Murakami, Y.; Uda, M.; Ohashi, Т.; Hamamura, N.; Kido, M.; Kadota, S. Hydroxyphenylazoformamide derivatives from Calvatia craniformis // Phytochemistry -1997. V. 45. -N 5 - P. 997-1001.

123. Lippmaa, E„ Pehk, Т., Paasivirta, J., Belikova, N. A., Plate, A. F. Carbon-13 chemical shifts of bicyclic compounds // Organic Magnetic Resonance 1970. - V. 2. - N 6. - P. 581-604

124. Ferreira, M. J. P., Emerenciano, V. P., Linia, G. A. R., RomofF, P., Macari, P. А. Т., Rodrigues, G. V. 13C NMR spectroscopy of monoterpenoids // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 1998. - V. 33. -N 3-4. - P. 153-206.

125. Bombarda, I., Gaydou, E. M., Smadja, J., Faure, R. Synthesis of oxygenated compounds derived from caryophyllene // Bull. Soc. Chim. de France 1995. - V. 132. - N 8. - P. 836-42

126. Maurer В., Hauser A. New sesquiterpenoids from clary sage oil (Salvia sclarea L.) // Helv. chim. acta. 1983. - V. 66. - N 7. - P. 2223-35.