Синтез (7E,9Z)- и (7Z,9Z)-7,9-додекадиенилацетатов (феромонов гроздевой и подсолнечниковой листоверток) из сопряженных алкадиин-1-олов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Г1 У

г 1 №? ^

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им.Н.Д.ЗЕЛИНСКОГО

На правах рукописи УДК 632.936.2

Чрелашвили Заза Гивиевич

СИНТЕЗ (ТЕ,92)- И (7Д92)-7,9-ДОДЕКАДИЕНИЛАЦЕТАТОВ

(ФЕРОМОНОВ ГРОЗДЕВОЙ И ПОДСОЛНЕЧНИКОВОЙ ЛИСТОВЕРТОК) ИЗ СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИИН-1—ОЛОВ

02.00.03 — Органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в лаборатории тонкого органического синтеза Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН.

Научный руководитель:

д.х.н., ведущии сотрудник М.В.Мавров

Официальные оппоненты:

д.х.н.,

С.И.Завьялов

д.х.н.,

К.ВЛебедева

Ведущая организация: Институт органической химии Уфимского

научного центра Российской АН

Защита диссертации состоится « 199^г. в « /С? » час. на

заседании специализированного Совета К 002.62.02 по присуждению ученой степени кандидата химических наук в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН по адресу: 117913 Москва, Ленинский просп., 47, Конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН.

Автореферат разослан « ^»-¿-^199^г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 002.62.02 доктор химических наук

Н.Я.Григорьева

Актуальность работы: Среди современных экологически безопасных пестицидов все большее значение приобретают феромоны насекомых — важный компонент в интегрированной системе защиты растений. Многие чешуекрылые фитофаги используют в качестве половых феромонов линейные алкадиен—1—олы и/или их ацетаты с определенной (и видоспецифической) конфигурацией сопряженных двойных связей. Так, половым феромоном широко распространенного и опасного вредителя виноградников — гроздевой листовертки Lobesia botrana (Schiff.) является (7£,92)-7,9—додекадиенилацетат, а его 7Z.9Z— стереоизомер входит в состав феромонов листоверток из родов Epinotia и Eucosma (вредителей подсолнечника и леса). Однако эти соединения, в своем большинстве, недоступны в настоящее время для проведения широких биологических испытаний. Таким образом, одной из актуальных задач для практического применения феромонов является разработка эффективных путей их синтеза из доступного сырья.

Целью работы является оптимизация путей получения ключевых интермедиатов для технологически приемлемых вариантов синтеза 7,9— додекадиенилацетатов (ДДДА) E,Z— и Z,Z— конфигурации, исследование стереохимии стадии сборки углеродного скелета целевых молекул.

Научная новизна. В работе подробно изучены методы синтеза ключевых интермедиатов E,Z— и Z,Z— конфигурированных 1—замещенных (ОН, ОАс, OTs, Вг) 2,4—гептадиенов и 3,5—октадиенов, основанные на селективном восстановлении тройных связей в сопряженных алкадиин—1—олах и на химических превращениях 1—бутина и 1,3—гексадиина. Изучена стереохимия и найдены возможности стереоселективных трансформаций этих блок—синтонов в реакциях их сочетания с органокупратными реагентами. Показано, что «гомоаллильные» электрофилы в этой реакции в целом сохраняют исходную конфигурацию диеновой системы, тогда как его «аллильные» аналоги реагируют нестереоселективно.

Предложен препаративный вариант син—восстановления алкадиинов (2,4— гептадиин—1—ола и 3,5—октадиин—1—ола) в сопряженные Z,Z— алкадиенолы.

Практическая ценность работы. Разработаны препаративно удобные синтезы (7£,92)-ДДДА (1) — феромона гроздевой листовертки Lobesia botrana (Schiff.) и (1Z,92)—ДДДА (2) — феромона и/или компонента феромонных композиций насекомых рода Epinotia (вредителей леса) и Eucosma (вредителя подсолнечника) на основе доступного сырья. В работе предложен вариант использования бутадиина — многотоннажного отхода от производства ацетилена пиролизом нефти и газа.

Публикации. Основное содержание диссертации изложенов четырех публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на ._стр.

машинописного текста, включает_таблиц, _рисунк_и состоит из

введения, обзора литературы, результатов исследования и их обсуждения,

экспериментальной части и выводов. Список литературы содержит _

наименований.

Содержание работы. Усилиями химиков различных стран (Хенрик, 1977; Росси, 1981; Алексакис, 1988 и др.) достигнут значительный прогресс в области синтеза ациклических диеновых систем, в том числе и (7£',92)-ДДДА (1) — полового феромона гроздевой листовертки ЬоЬеэга ЬоЪгапа (5сЫ(Г.). Однако большинство разработанных до сих пор способов затруднено сложностью их масштабирования и необходимостью использования дорогих реагентов.

С целью разработки более простого и, по возможности, общего метода синтеза нами был выбран способ синтеза ДЦЦА, на основе ацетиленовой стратегии, позволяющий использовать более доступные материалы и реагенты и, в частности, диацетилен, являющийся отходом производства ацетилена из природного газа.

Как изображено в ретросинтетической схеме, для получения целевых феромонов использовали принцип удлинения углеводородной цепи в молекулах конфигурированных диеновых электрофилов (ДЭ, п = 1, 2), которые могут быть приготовлены из диацетиленовых спиртов (ДС, п = 1,2) путем избирательного и стереоселективного построения 2г и ^-двойных связей.

н н н

АСО(СН2)6С=СС=ССН2СН3

Н 1 (7ГЧ7-Л.ПЛА)

н н

АСО(СН2)6С=СС=ССН2СН3

Н н 2 (7г,аг-ддоА)

н н н Х(СН2)ЛС=СС=ССН2СН3

Е.2-ДЭ Н

н н

Х( СН2) ЛС=СС=ССН2СН3

н н

42-да

Н0(СН2)пСзССзССН2СН3

до

НОССН2СН3 и/или НС=СОССН2СН3

з 4

1. Получение диацетиленовых спиртов (ДС)

Необходимыми соединениями в синтезе диеновых электрофилов служат сопряженные ДС (и = 1, 2). Для их получения были использованы два пути (см. Схему 1). Первый из них заключается в конденсации 1-бутина (3) с бромацетиленовыми спиртами в условиях реакции Кадио—Ходкевича, а другой

— в гидроксиалкилировании 1,3-гексадиина (4) параформальдегидом или окисью этилена.

• Схема 1

НОСН2С=СОССН2СН3

•I •

d (или g)

^ (или К)

НОСН2СН2ОСН2СН2ОСОССН2СН3 8

НОСН2СН2ОСОССН2СН3 7

ВгОССН2СНэ

Реагенты и условия: а. HOCH2CsCBr/Cu2Cl2-NH2OH-<-BuNH2> 10°->35°С, 3 ч, 50 %; Ь. EtMgBr/Et20, затем Вг2> -40°-»20°С, 40 %; с. HOCH2C=CH/Cu2Cl2-NH2OH-i-BuNH2, 10°->35°С, 2 ч, 72 %; d. IJNH2/NH3/NH3—ТГФ, затем СН20, -70°->-23°С, 8 ч, 26 %; е. 34 % р-р СН20, анионит АВ-17-8П, 20°С, 2 ч, 9 %; g. L1NH2/NH3—ТГФ, затем (CH2)20/DMSO, —70°->—23°С, 8 ч, 65 %; h. EtMgBr/Et20, затем (CH2)2/Et20, 20°С, 2 ч, 52 %.

При сочетании 3 с 3—бром— 1— пропин— 1—олом в присутствии полухлористой меди, трет—бутиламина и солянокислого гидроксиламина с выходом 50—55 % образуется спирт (5). С лучшим выходом диинол 5 получается при взаимодействии пропаргилового спирта с 1—бром— 1— бутином (6) в аналогичных условиях, однако этот вариант в целом менее предпочтителен, так как число операций увеличивается, а выход 6 не превышает 40 % из—за потерь этого летучего бромида при очистке. Аналогичным путем получили 3,5—октадиин—1— ол (7).

Во втором варианте использован более доступный технический 1,3—гексадиин. Синтез спиртов осуществлялся обработкой ацетиленид—аниона (Li, Na, MgX) окисью этилена или формальдегидом, однако применение технической смеси 4 в октане (содержание 4 20—25 %) оказалось недостаточно эффективным. Препаративно приемлемые выходы гидроксиалкадиинов 5 и 7 получены в случае концентрирования раствора диина 4 до 54—60 % и его металлирования при соотношении алкина к реагенту 1 : 2-^2.5. На стадии синтеза 7 по маршруту А одновременно образуется побочный карбинол 8 с выходом 8—12 %.

2. Исследование путей синтеза сопряженных диеновых электрофилов

Получение необходимых для синтеза ДДДА промежуточных С7— и С8—блоков нужной конфигурации проводилось несколькими путями, включающими легко варьируемый путь стерео— и региоселективного восстановления, тройной

углерод—углеродной связи. 1—Бутан может быть использован для получения известными путями таких соединений (Схема 2)*).

Схема 2

НС=ССН2СН3 Л з

носн2с=сс=ссн2сн3

5

сн2=снсноссн2сн3-

« 6н *(

СН2=СНСНОССН2СН3 14 0Л: ,

'I

сн2 =снснсн =СНСН2СН3 ¿Ас 15

НОСН2С =9С=ССН2СН3 •

н

9

"1

н н н

Н0СН^-^С=ССН2СН3

I н

М 11

н н н

■» АСОСН2С=СС=ССН2СН3 Н 13

НОСН2СН2СН =с =СНСН2СН3 10

Реагенты и условия: а. (£)-ВгС=СНСН20Н/Си1-Е12МН, кат. РаС12(РР11з)2, 40°С, 3 ч,

76%; Ь. 1л1ЧН2/НН3-ТГФ, затем с1снгсн^сн^ _

70°-»—23°С, 8 ч, 63 %; с. н-

ВчЦ/С6Н14-ТГФ, затем Н2С=СНСНО, ~60°->20°С, 76 %; й. ШШуЕ^О, 36°С, 2.5 ч, 85 %; е. гп(Си)/!-РгОН(ач), 50-60°С, 3 ч, 72 %; /. Н2-Р(УСаС03-РЬ0(С!ит.), 0°-5°С, 93 %; %. 10%—ная Н2504, 20°С, 60 ч, 86 %; к. Ас20-ЫЕ13, кат. 4-ОМАР, 20°С, 24 ч, -90 %; /. РсЮ12-2МеСЫДГФ, 20°С, 10 %.

В процессе работы бьшо показано, что достаточно простым и надежным методом трдкс-восстановления ближайшей к гидроксилу тройной связи в диинолах 5, 7 является ее восстановление действием 1ЛА1Н4 (в Е120 или ТГФ). Наилучшие результаты стереоселективного цис-восстановления сопряженных енинов и диинов были получены с избытком активированной в щелочных условиях Хп—Си-пары в изопропаноле (исследовалось влияние на протекание этой реакции растворителя, температуры, времени реакции). (2.Е,4.2)—2,4—Гептадиен—1—ол (11). Маршрут 5-»9->11.

Восстановление 5 алюмогидридом лития в кипящем Е1:20 или ТГФ с высоким выходом приводит к конфигурационно однородному (£)—2—гептен—4-ин—1—олу (9). В качестве побочного продукта с выходом 2—12 % образуется 3,4— гептадиен—1—ол (10), идентифицированный по данным ИК— и ПМР—спектров (у 1960 см-1 и мультиплет группировки —СН=С=СН— при 6 5.2—5.4 м.д.). Очевидно, образование 10 обусловлено гидридным 1,4—восстановлением ениновой системы 9. Применение избытка 1лА1Н4 (1.5—2 моля) и снижение температуры реакции до 10—15°С почти полностью подавляет восстановление 9 в 10.

н

*) На схемах 2—4 все олефиновые соединения изображены в виде основного стереоизомера.

, • 7

Парциальное ¡(»с-гидрирование тройной связи осугцествялялось действием на Э цинк—медной пары в водном изопропаноле при 50—60°С. Выход продуктов восстановления составляет свыше 70 %, а геометрическая однородность 2Е-двойной связи, имевшейся в енине 9, и образующейся при его восстановлении 4£-двойной связи, близка к 95 %. Однако химическая чистота полученного диенола 11 составляет при этом всего 84—86 %, так как в продукте реакции содержится 4—8 масс.% исходного енинола 9 и 8—10 масс.% смеси двух моноолефиновых спиртов неуточненного строения (предположительно — продуктов восстановления алленовой системы в спирте 10). Таким образом, фактический выход (2£,42)-11 на этой стадии составляет 54—60 %. Эффективность синтеза (2Е,42)-11 по этому маршруту увеличивается, если парциальное восстановление тройной связи в ениноле 9 проводить посредством гидрирования над катализатором Линдлара в присутствии хинолина при температуре 0—5°С. В этом случае ¿-стереоселективность гидрирования составляет 90—92 %. С учетом химической чистоты получаемого образца (80—82 %) выход целевого диенола (2£,42)-И составляет 72—75 %.

Маршрут 3->9->11. Вариант А. Видоизменение рассмотренного выше пути, заключающееся в катализируемом фосфиновым комплексом РсЗ(П) сочетании 1-бутинида Си(1) с (£)-1-бром-2-пропен-1-олом (БП) по методу Соногасиры, позволяет в одну стадию перейти от соединения 3 к енину 9 почти 100%-ной геометрической чистоты. Выход 9 по этому методу составляет 76 %. Общий выход (2£,421)-11 при парциальном гидрировании тройной связи 9 (см. выше) составляет в этом варианте 50—52 %, считая на исходный 3, что делает данный путь одним из наиболее привлекательных. Однако его применение для крупномасштабного получения (2£,42)-11 сдерживается необходимостью использования относительно труднодоступных БП и Р(1С12 • 2 РРИ3.

Маршрут 3->9-»11. Вариант Б. Попытка одностадийного синтеза енинола 9 из алкина 3 путем взаимодействия последнего с эпихлоргидрином в системе ЫН2/ЫН3—ТГФ (—70°С->—23°С) с выходом 63 % привела к бинарной смеси Е- и ¿■-изомеров енинола 9 в соотношении Е: X = 63 : 37 (данные капиллярной ГЖХ и спектра ПМР). Низкая стереоселективность анионотропной перегруппировки промежуточно образующегося при этом пропаргилоксирана делает данный вариант малопригодным для дальнейшего получения диенола (2Е,42)-11.

Маршрут 3—>12->9-»11. Другой путь синтеза енинола 9 основан на аллильной перегруппировка 1-гептен-4-ин-3-ола (12), получаемого конденсацией 1-бутинида лития с акролеином в смеси гексан—ТГФ (—60°С-»20°С)'>. Под действием 10%-ной Н2504 (20°С, 60 ч) карбинол 12 превращается с 86 %-ным выходом в бинарную смесь Е- и ¿-изомеров енинола 9 с сотношением Е: Z «

*) В указанных условиях выход карбинола 12 составляет 76 %, тогда как взаимодействие EtCзCMgBг с Н2С=СНСНО в среде ТГФ дает 12 с выходом 64 %.

8 • выходом в бинарную смесь Е— и 2— изомеров енинола 9 с сотношением £: 7 = 80 : 20. Хотя данный способ препаративно несложен и эффективен (выход 9 из 3 составляет 65 %), однако относительно невысокое содержание нужного Е— изомера предопределяет еще меньшую стереохимическую однородность получаемого при его парциальном гидрировании диенола 11 и, как следствие, дальнейшее ее снижение при переходе от данного образца (2Е,42)—1\ к ДДЦА.

Все полученные описанными выше путями образцы диенола 11 при ацетилировании в системе Ас20—ЫЕ13—4—диметиламинопиридин с выходом 92—95 % были превращены в соответствующие образцы (2Е,42)-2,4— гептадиенилацетат (13) с сохранением той же степени геометрической однородности, что и в исходном спирте (данные капиллярной ГЖХ и спектров ПМР). Аналогично из карбинола 12 с выходом 92 % получен его ацетат (14).

Маршрут 3->12->14->15 • ->13. Мы изучили также новый вариант превращения спирта 12 непосредственно в ацетат 13, минующий стадию получения (2Е,42)~ 11. С этой целью енинол 12 превратили в ацетат 14, который далее подвергли парциальному гидрированию над Рё/СаС03/РЬ0 в присутствии хинолина. Однако селективность восстановления тройной связи оказалась невелика. Продукт гидрирования представлял собой многокомпонентную смесь, в которой на долю 3—ацетоксигепта—1,4—диена (15) приходилось не более 30 % (данные ГЖХ и спектра ПМР).

В условиях катализируемой комплексом РсЮ2 • 2МеСЫ аллильной перегруппировки из неочищенного ацетата 15 образуется смесь (2Е,42)—\3 и (2Е,4Е)—13 с заметным преобладанием последнего (данные ГЖХ). Таким образом, исследованный нами новый вариант непригоден для получения нужного (2Е,42)—13.

Результаты проведенного нами сравнения нескольких вариантов синтеза (2.Е,42)—11 и/или его ацетата показывают, что для наработки мультиграммовых количеств этих интермедиатов наиболее приемлемы маршруты 3—»5—>9—»11 и 3—>9—»11 (Вариант А), включающие парциальное каталитическое гидрирование тройной связи в ениноле 9.

Аналогичным путем из 3,5—октадиин—1—ола (7) по схеме, включающей последовательное стереоселективное восстановление тройных связей, были последовательно получены (£)—3—октен—5—ин—1—ол (16) и (ЗД52)—октадиен— 1— ол (19), которые при трансформации гидроксильной группы через соответствующие р—толуолсульфонаты (17, 20) были превращены в гомоаллильные бромиды (18, 21) с общим выходом 65 % и 77 %.

Для получения ранее неизвестных 2,2— диеновых электрофилов было исследовано прямое чис-гидрирование диинолов 5, 7 под действием цинка (Схема 3).

Схема 3

НОСН2СН2СэСС=ССН2СН3 7

Ь'

н н

I I

ЯСН2СН2С=СС=ССН2СН3 22-24 " "

с I— 16, 19, 22 : Я = ОН Р 17, 20, 23 : И = ОТэ а и. 18, 21, 24: И = Вг

пснгсн2с=сс-ссн2сн3 Н 16-18 н н н

РСН2СН2С=СС=ССН2СН3 Н 19-21

н н

ПОСН2С=СС=ССН2СН3

н н

г I- 25 : И = Н и. 26: 13 = Ас

Реагенты и условия: а. иА1Н4ЛТФ, 60°С, 4 ч, 86 %; Ь. гп(Си)//-РгОН(ая), 60°С, 4 ч, 71 %;

Ь. те же, 130—140°С, 60 %; с. Т5С1/Е120/К0Н, -20°С, 2 ч, -90 %; </. ЫВг/ДМФА, 50°, 2 ч,

92 %; е. Ас20-НЕ13, кат. 4-ОМАР, 20°С, 24 ч, 92 %.

Стереоселективное г(мс-восстановление обеих тройных связей в диинолах 5 и 7 под действием 10 экв. цинк—медной пары в водном изопропаноле протекает с разной скоростью. Восстановление «пропаргилового» диинола 5 проходило неожиданно легко — за 3.5 ч при 85—90°С (температура бани)'' , приводя с выходом 53 % и селективностью 93 % к (2^42)-гептадиен-1-олу (25). В той же системе восстановление «гомопропаргильного» диинола 7 происходило менее эффективно — за 4 ч при 130—140°С (температура бани) приводя к (3^52)-октадиенолу (22) с выходом 60 % и селективностью не ниже 96 %. Анализ обоих диенолов с помощью ГЖХ и спектроскопии ЯМР не обнаружил в них продуктов более глубокого восстановления.

Спирт 25 был легко превращен в ацетат (26), а из спирта 22 через соответствующий тозилат (23) был получен бромид (24). По данным ГЖХ с спектров ПМР стереохимическая чистота ацетата 25 превышала 95 %, а у бромида 24 она составляла ~90 %.

Стереохимическая конфигурация всех полученных соединений надежно подтверждена данными спектрв 'Н и 13С ЯМР.

Таким образом, в результате рассмотренной серии превращений сопряженных дииновых спиртов удалось синтезировать труднодоступные до сих пор 2- и Е-изомеры диеновых электрофилов, которые далее изучены в реакции наращивания углеродной цепи.

*) Для сравнения укажем, что описанное в литературе ди-1<нс-восстановление 3,5-ундекадиин-2-ола при 65°С протекает с помощью не менее чем 6 экв. цинка Риеке (Хп—К) за 19 ч.

10 I

3. Стереохимия кросс—сочетания диеновых электрофилов аллильного и

гомоаллильного типа с н—алкилхлоридами по реакции Гриньяра—Шлоссера.

Располагая набором Е,2— и конфигурированных электрофилов —

ацетатов 13, 26 и бромидов 18, 21, 24, мы приступили к завершающему этапу синтеза (7Е,92)— ДДЦА 1 и (72',92)— ДДДА 2. Сборку углеродной цепи последних осуществляли путем взаимодействия «аллильных» 13, 26 и «гомоаллильных» 18, 21, 24 электрофилов с комплементарными н-алкилгалогенидами по реакции Гриньяра—Шлоссера.

Как известно, такие взаимодействия представляют один из наиболее распространенных способов получения диеновых феромонов насекомых. Однако вопрос о том, насколько стереоспецифично протекают подобное взаимодействие в зависимости от структуры конкретных соединений до сих пор не был изучен.

При сборке углеродной цепи феромона 1 по реакции Гриньяра—Шлоссера мы использовали в качестве катализатора 1л2СиС14, а в качестве галоидного алкила — комплементарные электрофилам 13 и 21 трет—бутиловые эфиры 5— хлорпентан-1-ола (27) и 4-хлорбутан—1—ола (28). Применение в этой реакции трет- бутиловых эфиров а,о—галоидгидринов вместо традиционных 2— тетрагидропираниловых дает следующие преимущества: (а) защитная группа в трет—ВиО(СН2)„Х в условиях получения реактива Гриньяра и последующего органокупратного кросс—сочетания более устойчива, чем тетрагидропиранильная, благодаря чему выход продукта кросс—сочетания повышается; (б) образующийся продукт может быть превращен в целевой ацетат 1 в одну стадию действием Ас20 и РеС13 по методу Алексакиса.

Непосредственный предшественник феромона, 1— трет—бутокси—(7£,92)— 7,9—додекадиен (29), был синтезирован по реакции Гриньяра—Шлоссера тремя однотипными путями (Схема 4).

При этом в продукте кросс—сочетания С5—хлорида 27 с «аллильным» ацетатом 13 или С4—хлорида 28 с «гомоаллильным» бромидом 21 неизменно содержались все возможные стереоизомеры (7Д92)—диена 29 (данные капиллярной ГЖХ), причем геометрическая чистота основного изомера (т.е. 29) была заметно ниже, чем геометрическая чистота исходных электрофилов 13 и 21. Суммарный выход диеновых продуктов кросс—сочетания при использовании аллильного ацетата 13 лучше, чем при использовании гомоаллильного бромида 21. В то же время содержание 29 в смеси стереоизомеров (т.е. степень сохранения исходной конфигурации электрофила) в последнем слечае заметно выше: при реакции 27 и 13 массовая доля 29 и суммы трех остальных его стереоизомеров соотносятся как -3:1, а при реакции 28 и 21 — как ~5 : 1 (см. табл.1). Сопоставление стереоизомерного состава продуктов кросс-сочетания с содержанием основного стереоизомера (2£,42— или 3£,52—) в исходных диеновых электрофилах показывает, что снижение геометрической чистоты происходит, в основном, за

счет цис-транс изомеризации по удаленной от реакционного центра двойной связи 13 или 21.

Схема 4

?-ВиО(СН2)4С1 28

а+ Ь

Н

а + q

а + с

f-BuO(CH2)6Cl 27

a + h

а + d

—► Г- BuO (СН2) fi =СОССН2СН3 \ е\ Н зо

. ^ * Н Н Н

-Buoi сн2)вс =<:с =ссн2сн3

/I н 29

» н н н

АсО (СН2) =ct =iCH2CH3 1 Н

н н

f-BuO(CH2)6C=CC=CCH2CH3 31 н "

/

н н

АсО( СН2) ¿t =¿0 =ССН2СН3

, н н

Реагенты и условия: а. М^ГФ^О), 60°С, 0.5 ч; Ь. 18/кат.Ц2СиС14, -30°->20°С, 2 ч, 50 %; с. 21/кат.и2СиС14, -30°->20°С, 2 ч, -50 %; </. 13/кат.и2СиС14, -30°->20°С, 2 ч, -60 %; е. Н2-Рс1/СаСОз-РЬО(<Зит.), 90 %; / Ас20-ЫЕ13> кат.4-ОМАР, 20°С, 24 ч, 90 %; £ 24/кат.П2СиС14, -30°-*20°, 2 ч, 50 %; А. 26/кат.иСиС14, -30°-»20°С, 2 ч, 56 %.

При мольных соотношениях 27 : 23 или 28 : 21, равных 3:1, выход продукта кросс—сочетания увеличивается на 4—6 %. Соотношение изомеров не изменяется сколько-нибудь заметно при увеличении количества катализатора или времени проведения реакции. В пересчете на содержание (7£',92)—изомера варианта 27 + 13 29 и 28 + 21 29 практически равноценны (40—44.8 % в первом и 41.8— 45 % во втором случае). Поэтому с препаративной точки зрения вариант 28 + 21 -> 29 предпочтительнее, как обеспечивающий более высокое содержание целевого (ТЕ,97)—стереоизомера в образце.

Таблица 1. Зависимость суммарного выхода и стереоизомерного состава продуктов кросс—сочетания от природы электрофила1)

Реагенты RC1 и субстрат (электрофил)

Содержание основного стереоизомера в исходном субстрате

Общий выход (%)

Изомерный состав продуктов сочетания (масс.%)2'

7£,9Z

TESE

7Z9X

7Z9£

27 + 13

28 + 21 28 + 18 + 2Н

90 % 18^92 Я 92 %

54-60 50-52 45"

74.7 83.6 84.7')

20.6 8.4 5.2')

1.8 4.2 4.8')

2.9 3.8 4.33'

') Условия: На 30 ммоль субстрата 13, 18, 21 берется 65 ммоль соответствующего и-трет-бутокси—1—хлоралкана и 80 ммоль катализатор — и^СиСЦ (2.0—2.5 ммоля), растворитель - ТГФ, —20°С.

2' В пересчете на 100%—ное содержание 29 и его стереоизомеров в продукте (данные анализа на

хроматографе «Hewlett-Packard 5890А»).

Цифры относятся к продукту, полученному после гидрирования енина 30 над катализатором

Линдлара.

Геометрическую чистоту эфира 29 можно повысить почти до 85 масс.%, если в реакцию с хлоридом 28 вводить вместо диена 21 соответствующий енин 18, а затем полученный 1— /л/?е/л-бутокси—(£)—7—додецен—9-ин (30) подвергнуть парциальному цис—гидрированию над катализатором Линдлара. Однако общий выход по этому маршруту составляет не более 45 % на сумму всех стереоизомеров или, соответственно, всего 38 % в пересчете на индивидуальный 29.

Полученные нами результаты показывают, что построение углеродной цепи феромона 1 по реакции Гриньяра—Шлоссера с использованием аллильных и гомоаллильных электрофилов не обеспечивают высокой (> 90%—ной) геометрической чистоты продукта.

Одностадийный переход от 29 к 1 осуществлен в мягких условиях действием уксусного ангидрида в присутствии каталитического количества FeCl3. При этом с выходом 90 % была получена сумма геометрических изомеров феромона, содержащая 70 масс.% целевого (7E,9Z)—изомера. Конечный продукт синтеза при движении по оптимальному маршруту 6^16—>19—>20—>21—>29—>1 после хроматографичесой очистки на Si02 был получен с общим выходом 21.4 % на шесть стадий синтеза; образец 1 имел следующий стереоизомерный состав (масс.%): (7£,9Z)-1 83.8; (7£,9£)-1 7.2; (7Z,9Z)-1 5.3; (7Z,9£)-1 3.7.

Синтез (7Z.9Z)—ДДЦА 2 выполнялся также на основе реакции органокупратного сочетания ацетата 26 и бромида 24 с реагентами Гриньяра, приготовленными, соответственно, из соединений 27 и 28 в условиях, сходных с применявшимися при синтезе феромона гроздевой листовертки 1 (Схема 4). Соотношение изомеров в. образующемся при этом С12—диеновом эфире (31) (сумма четырех возможных стереоизомеров) оценивалась после его превращения в соответствующий ацетат 2 (сумма стереоизомеров), которые идентифицировали методами капиллярной ГЖХ и ГЖХ—масс спектроскопии.

Хотя независимо от строения (Z,Z)—диенового электрофила (24 или 26) продукт органокупратного сочетания содержал все четыре возможных стереоизомера диена 31, стереоселективность образования целевого (Z,Z)— изомера (оцениваемая по соотношению стереоизомеров в получаемом из 31 ацетате 2 существенно зависит от природы электрофила (табл.2).

Таблица 2. Зависимость изомерного состава ДДДА от структуры ¿-диеновых электрофилов, используемых при органокупратном сочетании_

Диеновый Содержание Общий Содержание изомеров ДДДА, масс.%

электрофил + Z.Z-изомера в выход,

(нуклеофил) электрофиле,

масс.% % 7Z.9Z- 7£,9Z- 7Z,9£- 7Е.9Е-

26 + (27) 95 48 34.6 29.3 13.7 22.4

24 + (28) 90 36 87.0 6.0 6.0 1.0

На две стадии синтеза (получение диенового эфира 31 и его превращение в ацетат).

При использовании в качестве электрофила ацетата 26 происходит значительная стереомутация как по Д4-связи, так и, в особенности, по аллильной Д2-связи, что соответствующим образом отражается на составе конечного додекадиенилацетата. Напротив, реакция кросс-сочетания гомоаллильного бромида 24 с хлоридом 28 в сходных условиях обеспечивает почти полное сохранение исходной конфигурации обеих двойных связей в конечном продукте. Содержание целевого (Z,Z)-2 в нем составляет 87 %, а его суммарный выход из диинола 7 равен ~20 % на пять стадий синтеза.

Разработанная стратегия получения феромонов гроздевой и подсолнечниковой листоверток была использована для наработки препаративных образцов, испытания которых осуществляются Институтом защиты растений АН Грузии.

ВЫВОДЫ

1. Разработана схема синтеза ряда ациклических E,Z- и ¿".¿-диеновых феромонов, включающая стереоизбирательное построение Z- и £-олефиновых связей на основе доступных сопряженных алкадиин-1-олов и использующая в качестве ключевой стадии реакцию органокупратного сочетания.

2. Осуществлен 6-стадийный синтез (7 £, 9 Z) - 7,9-доде кади е нил ацетата — целевого феромона гроздевой листовертки Lobesia botrana (Schiff.) с общим выходом 21.4 %.

3. Осуществлен 5-стадийный синтез (7Д92)-7,9-додекадиенилацетата — феромона или компонента феромонных композиции листоверток рода Epinotia (вредителей леса) и Eucosma (вредителя подсолнечника) с общим выходом 20 %.

4. Подобраны реагенты и условия реакции для С4- и С5-гомологизации Е,Z-и Z,¿-диеновых электрофилов органокупратным синтезом.

5. Проведено сравнение стереохимических результатов реакции Гриньяра—Шлоссера при использовании различных E,Z- и ¿»¿-диеновых электрофилов, аллильного и гомоаллильного типа и на основе полученных результатов даны рекомендации по использованию «гомоаллильных» спиртов в синтезе биологически активных веществ.

6. С применением доступной восстановительной системы (Zn—Си—/— РгОН) разработан метод селективного гидрирования сопряженных диинолов (2,4— гептадиин—1—ола и 3,5—октадиин— 1—ола) до соответствующих Z,Z—диеновых спиртов.

7. Изучен ряд препаративных способов синтеза 2,4—гептадиен—1—ола и 3,5-октадиен—1—ола на основе 1-бутина и сопряженных алкадиин—1-олов. Для последних предложен метод синтеза, основанных на применении технического 1,3—гексадиина.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. З.Г.Чрелашвили, М.В.Мавров, А.В.Долидзе, А.П.Воронков, Э.П.Серебряков. Синтез (7£',92)-7,9-додекадиенилацетата, полового феромона Lobesia botrana (Schiff.), Изв. РАН. Сер. хим., 1993, №4, 766-768.

2. М.В.Мавров, З.Г.Чрелашвили, Э.П.Серебряков. Сравнительное изучение путей синтеза (2Е,42)—2,4—гептадиен—1—ола из 1—бутина. Изв. РАН. Сер. хим., 1993, №4, 769-772.

3. З.Г.Чрелашвили, М.В.Мавров, А.В.Долидзе, А.О.Чижов, Э.П.Серебряков. Синтез полового феромона гроздевой листовертки по реакции Гриньяра— Шлоссера: влияние структуры электрофила на стереоизомерный состав продуктов кросс—сочетания. Изв. РАН. Сер. хим., 1993, №6, 1133—1137.

4. З.Г.Чрелашвили, М.В.Мавров, Б.И.Уграк, А.А.Кугин, Э.П.Серебряков. Синтез (7Д92)—додекадиенилацетата, компонента половых феромонов листоверток Epinotia и Eucosma с использованием сопряженных диенолов, Изв. РАН. Сер. хим., 1993, №9, 1656-1660.