Синтез феромонов насекомых на основе продуктов природного и синтетического происхождения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

\ и

Г, ЛЕН

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

На правах рукописи

ЯКОВЛЕВА МАРИНА ПЕТРОВНА

СИНТЕЗ ФЕРОМОНОВ НАСЕКОМЫХ НА' ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ ПРИРОДНОГО И СИНТЕТИЧЕСКОГО ПРОИСХОХДЕНИЯ

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата -химических наук

Уфа - 1996

работа выполнена в Институте органической химии Уфиыскогс научного центра Российской академии наук. \

" Научные руководители:

доктор химических наук, старший научный сотрудник ИШМУРАТОВ Г.Ю.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

кандидат химических наук, старший научный сотрудник ХАРИСОВ Р.Я.

доктор химических наук,

профессор

ОДИНОКОВ В.Н.

доктор химических наук, старший научный сотрудник ГАЛИН Ф.З.

кандидат химических наук,

доцент

ГАЛЕЕВА Р.И.

Ведущая организация: Башкирский государственный университе

Защита диссертации состоится " ^ " \ дде ГОда в ^^

на заседании диссертационного совета К 002.14.01 в Институте оргг нической химии УНЦ РАН по адресу: 450054, Башкортостан, г.Уфе проспект Октября, 71.

С диссертацией иожно ознакомиться в научной библиотеке Уфиис кого научного центра РАН.

Автореферат разослан -Л*.

ИИ&У^тХ, 1996 Г.

"Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат химических наук ¿/^ ВАЛЕЕВ Ф.А,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы получил развитие новый подход к управлению численностью насекомых, базирующийся на успехах биологической науки в понимании механизма коммуникации членистоногих. Установлено, что передача информации в мире насекомых обеспечивается химическими веществами - экэо-гормонами. К таким низкомолекулярным биорегуляторам, в частности относятся феромоны - вещества, продуцируемые насекомыми и выделяемые в окружающую среду для внутривидового общения. Экологические преимущества феромонов перед остальными видами пестицидов не вызывают сомнений: их действие максимально видоспецифично, эффективные, дозы мизерны даже по сравнению с пиретроидами и ювеноидами, они нетоксичны и не оставляют токсичных остатков. Т.к. феромоны являются продуктами генетически запрограммированного метаболизма насекомых у них невозможно развитие нечувствительности к высоким дозам своего феромона.

Усилиями химиков различных стран достигнут значительный прогресс в области химии феромонов насекомых. Тем не менее разработка новых регио- и стереоселективных схем синтеза этих низкомолекулярных биорегуляторов из доступного сырья остается актуальной задачей.

Работа выполнялась как плановая по теме "Разработка эффективных путей и методов полного синтеза природных соединений и их аналогов с практически важной биологической активностью" (регистрационный N 01.90.0 011565).

Цель работы состоит в поиске новых путей синтеза ахиральных феромонов, содержащих двойные связи заданной (Z)- или (Е)-геомет-рии, а также хиральных метилразветвленных феромонов как в рацемической, так и в оптически активной формах с требуемой конфигурацией асимметрических центров на основе доступного сырья природного и :интетического происхождения.

Научная новизна и практическая значимость. Выявлены новые воз-южности для хемоселективного синтеза рацемических метилразветвлен-|ых феромонов на основе бифункциональных продуктов раскрытия цикла 1-метилтетрагидропирана. Обнаружена способность 1-тозилокси-5-брон-t-метилпентана к селективному гидридному восстановлению по тозилок-:игруппе, что использовано в синтезе формиата 2,б-диметилоктан-1-ла - имитатора агрегационного феромона хрущаков рода Tribalium. азработана эффективная схема синтеза 11Е-тетрадецен-1-ола и его роиэводных - феромонных компонентов многих насекомых отряда Lepi-

(1ор1ега из ундециленовой кислоты с использованием на определяющей стадии создания транс-двойной связи регио- и стереоспецифичной, протекающей по механизму реакции метилмагнийкупратного реаген-

та со вторичным аллильным ацетатом - З-ацетокси-1-тетрадеценом. Предложены новые пути синтеза феромонов сосновых пилильщиков и аналога феромона таракана-пруссака с применением на ключевых стадиях построения метилразветвленных углеродных скелетов реакции восстановительного Р-винилирования С(-олефинов. Разработан новый общий подход к синтезу оптически чистых метилразветвленных феромонов из (-)-ментона, базирующийся на его регио- и стереоспецифическом окислении по реакции Байера-Виллигера с помощью нового эффективного реагента втор.-декансульфонадкислоты. Осуществлен конвергентный синтез 2Е,132-октадекадиен-1-илацетата - феромона смородинной стеклянницы на основе селективных превращений доступных соолигомеров бутадиена - 2Е,7-октадиен-1-ола и (Ъ,г)-1,5-циклодиена.

Проведены испытания оптически чистых феромона большого мучного хрущака (ВИЗР, г.Санкт-Петербург) и аналога феромона таракана-пруссака (Башкирский агроуниверситет, г.Уфа), показавшие их эффективность для привлечения этих вредителей и их отлова.

Апробация работы. Результаты исследований- были представлены на Международных симпозиумах по коммуникации насекомых и современным методам защиты растений (Харьков, 1994 г.), XVII 117РАС по химии природных соединений (Нью-Дели, Индия, 1990 г.), на IV Международ- * ной Конференции по изопреноидам (Закопане, Польша, 1993 г.), на Всесоюзной и Всероссийской конференциях по применению металлокомп-лексного катализа в органическом синтезе (Уфа, 1989 г.) и металло-органической химии, посвященной 100-летию со дня рождения ак. Г.А. Разуваева (Н.Новгород, 1995 г.), а также на Всероссийских совещаниях по лесохимии и органическому синтезу (Сыктывкар, 1994 г.) и экологически безопасным и беспестицидным технологиям получения растениеводческой продукции (Краснодар, 1994 г.). В 1996 году присуждена Государственная научная стипендия для молодых ученых России в области химии.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 8 статей и тезисы 4 докладов на конференциях и симпозиумах, получено авторское свидетельство на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 157 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, посвященного использованию монотерпеноидов в син-

J

тезе оптически активных феромонов насекомых, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Список цитируемой литерату-

ний и заключения по биологической активности синтезированных соединений .

2.1. Синтез метилразветвленных*феромонов насекомых на основе продуктов кислотной дециклизации 4-метилтетрагидропирана

Единственным продуктом гидрирования смеси 4-метилентетрагидро-пирана (1.) и 4-метил-5,6-дигидро-2Н-пирана (2), входящих в состав "дигидропирановой фракции" - отхода промышленного производства изопрена через стадию расщепления в условиях кислотного катализа промежуточного 4,4-диметил-1,3-диоксана является 4-метилтетрагидропи-ран (2) (4-метилТГП). Раскрытие пиранового цикла (3) происходит под действием кислот и, в зависимости от реагентов, получаются различные продукты. Так, при действии на циклоэфир (¿) НВг-Н^БО^ образуется дибромид (4.) , в других условиях (АсВг-гпС12) - бромацетат (5.), из которого легко получают <Х,(3-бифункциональные соединения ■ (.6-8.) , использованные в синтезе феромонов большого мучного хрущака (11) и сосновых пилильщиков (¿5) и имитатора агрегационного феромона мучных хрущаков рода Тг1ЬоНит (13).

ры составляет 158 наименований. В приложение включены акты испыта-

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1

2

3

с

а

1

б

е

Вг

ОТНР

Реагенты: а.Н2/»Н; Ь.НВг-Н2Б04; с.АсВг/2пС12; ¿.ТвОН/МеОН-Н^; е.ОНР/ТзОН; £.ТвС1/Ру.

2.1.1. Синтез имитатора агрегационного феромона мучных хрущаков рода Тт1ЬоНит

Агрегационный феромон малого (Тг^ЬоНит сол/иь-и/л) и булавоусо-го (Г. castaлelш) мучных хрущаков, идентифицированный как 4,8-диме-тилдеканаль, дезактивируется при применении, окисляясь на воздухе.. Найден устойчивый аналог этого феромона - 2,б-диметилокт-1-илформи-ат (13).

Нами предложен рациональный путь получения (13.), основанный на катализированной реакции кросс-сочетания металлилхлорида (14) с 1-бром-З-метилпентаном (Ц). Последний может быть синтезирован селективным гидридным восстановлением бромгозилата {£!) либо из р-ме-тилвалериановой кислоты (£) через соответствующий спирт (10). Структура и индивидуальность продукта конденсации - 2,6-диметил-октена (12) подтверждена присутствием в ИК-спектре сигналов 900, 1645 и 3080, характерных для винилиденовой группы, и данными капиллярной ГЖХ.

Для превращения терминального олефина (12) в целевой формиат (13) использована реакция гидроборирования-окисления с последующей обработкой муравьиной кислотой. Общий выход аналога (13) составил 72% в расчете на исходный бромтозилат (8.) и 54% - на кислоту (£).

,СО н

9

9955

9455

Ъ, с

79%

11

а.е

89%

I Г-Ь

8255

а

8

>

а

Реагенты: а. 1ЛА1Н4/Е120, 0°С; Ь.ТзС1/Ру; с.КаВг/ЮМР; а.Мв;

I

XI (14)/Ь10СиС1 ; £ .НаВН.-ВР'Е^О;

Я.Н202/«а0Н; Ь.НСООН.

2.1.2. Синтез полового феромона большого мучного хрущака

Половой феромон большого мучного хрущака (ГепеЬп'о тоШот £.) идентифицирован как 4-метилнонан-1-ол (Я)-конфигурации. Поскольку биологически активен и его рацемический' аналог (12.) , нами разработана новая схема его синтеза исходя из бромацетата (¿). Сочетание последнего с н-пропилмагнийбромидом в присутствии катализатора 1Д2СиС14 протекает селективно и щелочной гидролиз продукта реакции приводит к З-метклоктан-1-олу (15.), превращенному в соответствующий бромид (16). Взаимодействие реагента Гриньяра, генерированного из (1А) 1 с формальдегидом дает рацемический феромон (Ц) с суммарным выходом 32% в расчете на исходный пиран (2).

а,Ь

88%

ОН

с,<1

85%

15

17

Реагенты: а.п-РгМЕВг/1Л2СчС14; Ь.КОН-МеОН; с.ТэО/Ру;

¿.1ЛВг/Ме2СО; е.Мв; 1.СН20.

2.1.3. Синтез полового феромона сосновых пилильщиков

Природный половой феромон сосновых пилильщиков родов 01РГ10П и Ыео<Нрг1оп определен как ацетат оптически активного 3,7-диметил-пентадекан-2-ола (2Б,ЗБ,7в)-конфигурации. С другой стороны известно, что соответствующая рацемическая смесь ацетатов (25.) также проявляет заметную биологическую активность.

^

Весьма практичным представляется осуществленный нами синтез рацемического феромона (¿¿.), базирующийся на реакции восстановительного (З-винилирования СИ-олефинов. Исходный для реализации такого

подхода терминальный алкен (20) получен из 4-метилТГП (2) через бромгидрины (5) и (7.)- Сочетание каждого из них с н-гексилиагнийбромидом в присутствии Ь12СиС14 и последующий гидролиз дали одно и то же соединение - З-метилундекан-1-ол * (18.), причем выход его из (5.) был несколько выше и составил 80%. Дальнейшие трансформации спирта (18), включающие его бромированиё' , генерацию из полученного бромида (12) реагента Гриньяра и сочетание с бромистым аллилом привели к б-метил-1-тетрадецену (2£). Винилирование алкена (20) дает смесь 3,7-диметил-1-пентадецена (21), его изомера (22) (855) и соответствующего алкана (¿3) (17%), окисление которой (02/Р(1С12-СиС1) приводит к смеси 3,7-диметилпентадекан-2-она (24.) и непрореагировавших (22) и (21), из которой выделен индивидуальный кетон (21) с суммарным выходом 58% на две стадии. Гидридное восстановление кетона (21) и последующее ацетилирование привели к феромону (21) с общим выходом 13% в расчете на- исходный (3) и соотношением эритро- и трео-изомеров равным 1:1 (данные капиллярной ГХХ).

5 или 7

а,Ь или с 80% или 76%

<1

74.5%

18

19

е,(

89.5%

20

Е1-А1

И -1

21

+

22

21

ОАс

Реагенты: а.Ме(СН2)51^Вг/и2СиС14; ¿.Тз0Н/Ме0Н-Н20; с.КОН-МеОН;

¿.НВг-Н2$04; е.Мк; /Сч1-Ыру;

£.А1Е13/Ср2ггС12; Ь. /МИасас)2/РРП3/В1ВАН;

1.02/Р<ЗС12-СиС1; 1.3102; £.КаВН4; 1.Ас20/Ру.

Итак, нами выявлены новые возможности для хемоселективного синтеза рацемических метилразветвленных феромонов насекомых на основе 1,5-бифункциональных Э-метилпентанов - продуктов кислотной де~

«

циклизации промышленно доступного 4-метилтетрагидропирайа.

2.2. Синтез оптически активных феромонов насекомых на основе продуктов превращения 1,-(-)-ментола

Использование препаратов на основе оптически чистых или даже частично обогащенных природным энантиомером синтетических феромонов позволяет существенно сократить нормы расхода и обтьем их производства. Однако для того, чтобы применение оптически активных биорегуляторов было экономически целесообразно, необходимо использовать доступные и дешевые исходные хиральные соединения с известной абсолютной конфигурацией асимметрических центров и простые, препаративно удобные схемы синтеза.

Для получения энантиомерно чистых феромонов насекомых чрезвычайно перспективным представляется Ь-(-)-ментол , доступный из мятного масла (эфирное масло из перечной мяты в стадии цветения), не нашедший до настоящего времени широкого применения в химии ниэ-комолекулярных биорегуляторов насекомых, в том числе и феромонов.

Нами разработаны эффективные синтезы оптически чистых феромона большого мучного хрущака (К)-(12) и аналога полового феромона рыжего таракана пруссака ( 5 > — (АЗ.) на основе ЗИ, 7-диметил-68-олида ( 28 ) - продукта регио- и стереоспецифического окисления по реакции Байе- • ра-Виллигера втор.-декансульфонадкислотой (ДСНК) (-)-(Ш',4Б)-менто-на (Ц) , получаемого из Ь-(-)-ментола (26) .

«

*Нами впервые [6, 7] в химии феромонов насекомых использован данный эффективный реагент, синтез которого и методика применения разработаны в лаборатории химической кинетики ИОХ УНЦ РАН.

2.2.1. Синтез оптически чистого феромона большого мучного хрущака

Для синтеза хирального феромона (R)-(l_2) ключевой лактон (.28) омылением и этерификацией метанолом превращен в (3R,6S)-гидрокси-эфир (¿9). После окисления вторичной спиртовой группы в (2j}) и защиты кетогруппы в (¿0) полученный кеталь Т21) восстановлен по слож-ноэфирной группе с помощью DIBAH. Образовавшийся спирт (¿2) переведен в бензилоксипроиэводное, снятие ацетальной защиты в котором дало бензилоксикетон (.33). Как и в случае циклического кетона (22). окисление ациклического кетона (.33) под действием ДСНК протекало

региоспецифично (по данным капиллярной ГХХ) с образованием

13

(О-бензилоксиэфира (34) ^-конфигурации. ЯМР С-спектр соединения (34Т хорошо согласуется со спектром, получаемым из аддитивных, расчетов химических сдвигов. К изопропокси-группе относятсядублетный сигнал 67.37 ы.д. 0-£Н атома, а двум эквивалентным CH-j-группам квартет при 21.87 м.д. Гидридное восстановление эфира (.34) дало 6-бензилокси-411-метилгексан-1-ол (¿5.) i переведенный в соответствующий тозилат, который при сочетании с диэтиллитийкупратным реагентом образует бензиловый эфир (ЗЯ)-метилоктан-1-ола (16.). Для завершения синтеза целевого феромона (R)-(JLZ) требовалось удлиннить углеродную цепь на один атом со стороны гидроксильной группы. Эта задача выполнена в 4 стадии включающие, гидрогенолиз эфира (¿6), бронирование спирта (R)-(J_5.) и гомологизацию бромида (R)-(_l_6) путем карбок-силирования соответствующего реагента Гриньяра и последующего гид-ридного восстановления промежуточной карболовой кислоты.

Найденное значение удельного угла вращения ([Ct]^+1.32°), полученного с общим выходом 16% в расчете на исходный (26) феромона (R)-(JJZ.) свидетельствует о полном сохранении асимметрического с'-центра исходного (IR,3R,4S)-ментола (26) (ее^ЭЭЙ).

А

26

30

A/\0Bn b

x

33

98%

11

к а

V

о

Ж 14

ОН 8, h

32

Л^овп f Л^ОВП

90% \ 68%

ОН 35

36

ОВп

91%

R-1 5

95%

R-16

62. 5%

R-17

Реагенты: а.РСС; b.G1()H21S020H; с.КОН/МеОН; d.MeOH/TsOH;

е.(CHjOH)2/TsOH; f.DIBAH; .g.BnCl/KOH; h.HCl; l.TsCl/Py; i.EtjCuLi; ^.Hj/PdClj-, l.PBr3/Py; m-Mg; n.C02; o.LiAlH^

2.2.2. Синтез оптически чистого аналога полового феромона таракана-пруссака

Половым феромоном рыжего таракана-пруссака (Blatella germanica L.) является 3S,115-диметилнонакозан-2-он, а (S)-(+)-3-метил-ген-эйкоэан-2-он (S)-(13) является его действующим оптически активным аналогом.

Нами осуществлен синтез оптически чистого аттрактанта (S)-(43) из ключевого лактона (28.). Для построения липофильной части молекулы (S)-(43.) соединение (28.) после гидридного восстановления в соответствующий лактол (3J7) олефинировано по Виттигу с образованием

(г)-непредельного спирта (¿8) (содержание основного стереоизомера 78% по данным капиллярной ГХХ). Слабопольное смещение сигнала С7-атома в спектре ЯМР1:}С соединения (¿8) обусловлено Р-влиянием

7

СН--группы на экранирование С -ядра. На (г)-конфигурацию двойной связи указывает характеристичный химический сдвиг С -атома, равный 27.45 ы.д,, тогда как в случае (Е)-конфигурации эта величина составляет ы 33 м.д. Непредельный спирт (¿8) превращен каталитическим гидрированием в его насыщенный аналог (3.9). При создании структуры целевого (Х-метилкетона (5)-(4_3) (Б )-конфигурации из диметилразветв-

ленного спирта (¿9.) использована цепь протекающих без затрагивания

„6

С -асимметрического центра превращении: последовательное окисление хлорхроматом пириднния в кетон (.40), а затем - по региоспецифичной (по данным капиллярной ГХХ) реакции Байера-Виллигера - в изопропи-ловый эфир (4±), окислительное декарбоксилированне соответствующей кислоты и трансформация образующегося терминального алкена (Э)-(42) по Уокеру-Цудзи молекулярным кислородом в присутствии палладиевого катализатора. Общий выход полученного в итоге хирального феромонно-го аналога (5)-(4_2) составил 15% в расчете на исходный (28) .

28

Ъ

42%

(СН,)..Ме

Vой

Ач

38

97%

(СН2)17Ме

99%

ч(СН2)пМе е^

96%

40

'(СН2)17Ме

(СН2)1?Ме

5-41

(СН2)1?Ме

Б-43

а

а

Реагенты: a.DlBAH, -75°С; Ь.[Ме(СН2>14P+Ph3]Br~/n-BuLi; c.H2/Ni; d.PCC; e.MCPBA; l.KOH/MeOH; K.Pb(0Ac)4/Cu(0Ac)2'H20; Jh.Oj/PdCl2~CuCl

Таким образом, нами предложен новый общий подход к синтезу оптически чистых метилразветвленных феромонов из (-)-ментона, базирующихся на его регио- и стереоспецифическом окислении по реакции Байера-Виллигера с помощью нового эффективного реагента - втор.-де-кансульфонадкислоты.

2.3. Синтез феромонов насекомых на основе ундециленовой кислоты

Ундециленовая кислота (44.) i получаемая деструктивной дистилляцией касторового.масла и используемая в пищевой и химико-парфюмерной промышленности, находит все более широкое применение в химии низкомолекулярных биорегуляторов насекомых.

Нами расширен круг феромонов, синтезированных из бифункциональных синтонов, доступных на основе селективных трансформаций непредельной кислоты (.44).

2.3.1. Синтез аналога полового феромона таракана-пруссака в рацемической форме

Известно, что рацемический З-метилгенэйкозан-2-он (43.) в кон— 8

центрации 6.9'10 моль/мл привлекает 5055 испытуемых самцов таракана-пруссака .(Blatel la germanica). Нами разработан рациональный под1-ход к синтезу феромонного аналога (43.) • базирующийся на реакции восстановительного ß-винилирования ключевого Я-олефина - 1-эйкоэена (47), который получен путем несложных трансформаций кислоты (44) через промежуточные спирт (15.) и йодкд (££). Продукт винилирования (42), аналогично описанному в разделе 2.1.3, содержал суммарно до 25% примесей его изомера (М) и насыщенного аналога (4£), от которых легко освобождались хроматографически после трансформации (4%) в соответствующий кетон (42) а условиях реакции Уоккера-Цудэи (02/PdC 12~СиС1). Общий выход целевого Ct-метилкетона (43.) составил 285t в расчете на исходную кислоту (44).

^{сн.)ясоон -► ^(СН,)о0Н -►

I 86% 29 78%

II 45

О* '^(СН,),

'2'9* 71% ' 1^п2,17Ме

46 41

<^Лч/(СН2)16Ме ♦ ЧчД^(СН2)1бМе + ^А^«^) 16Ме

59%

12 11 19

(СН2)16Ме 43

Реагенты: а.МеОН/ТвОН; Ъ.ШВАН; с.ТзС1/Ру; ¿.Ыа1/Ме2СО;

е.Ме(СН2)8МяВг/Си1-Ь1ру; £.А1Е13/Ср2ггС12;

/И1(асас)2/РРЬ3/1)1ВАН; Ь.02/Р(1с12-СиС1;

2.3.2. Синтез 11Е-тетрадецен-1-ола и его производных

фероионных компонентов насекомых отряда Ьер1с1ор1ега

В состав феромонов многих насекомых отряда чешуекрылых, например, опаснейшего сельскохозяйственного вредителя - лугового мотылька (Loxostege зНсМсаНв), входят 11Е-тетрадеценаль (¿6) и соответствующие ему спирт (54) и ацетат (¿5), для которых известен целый ряд синтезов, в том числе и на основе ундециленовой кислоты (Ц) с использованием на стадии построения (Е)-двойной связи модифицированной реакции Кневенагеля.

Нами предложен альтернативный подход к синтезу соединений (54-56), использующий на ключевой стадии сборки их углеродного скелета протекающую регио- и стереоспецифично по -механизму реакцию метилмагнийкупратного реагента со вторичным аллильным ацетатом (12) • Последний получен из ундециленовой кислоты (41) по маршруту (45. -► ¿() -► ¿1) на основе конденсации винилмагнийбромида с

10-ундеценалем (.50.) • Селективная анти-марковниковская гидратация продукта сочетания - 1,11Е-тетрадекадиена (Ц) проведена через алю-

минийорганический кнтермедиат. Катализированное тетрахлоридом циркония гидроалюминирование диена (¿3.) с последующим окислением кислородом дало с выходом более 70% спирт (54) » превращенный в ацетат (¿5). Окисление спирта (¿4) привело к третьему целевому соединению - альдегиду (56). Выход феромонного компонента (54) по разработанной схеме составил 35% в расчете на исходную кислоту (.44) . Выходы двух других целевых соединений - ацетата (55) и альдегида (56) были, соответственно, 32 и 26.5%. Стереохимическая чистота феромонов (54-56) контролировалась с помощью капиллярной ГЖХ, подтвердившей высокую (Е)-стереоселективность синтеза - содержание основного вещества во всех образцах превышало 99%.

45

85%

<^(сн2)8сно

50

52

I 1

ОАС

85%

85%

'^(сн2)

93%

51

53

ОН

1, J

71%

54

92%

^ЧХ;:;ч(сн2)10оас

55

54 -► ^Х^СН-ЬСНО

76% ^ У

56

Реагенты: а.РСС; Ь. 'í^>SMgBr; с.Ас20/Ру; ¿.МеМЕ1/Си1;

1.П1ВАН/ггС14; 1.о2.

Таким образом, нами исследованы селективные трансформации ун-дециленовой кислоты, послужившие основой новых путей синтеза аналога полового феромона таракана-пруссака в рацемической форме и 11-тетрадецен-1-ола и его производных - феромонных компонентов многих насекомых отряда Ьер1<1ор1ега.

2.4. Синтез 2Е,1Зг-октадекадиен-1-илацетата - компонента полового феромона смородинной стеклянницы из соолигомеров бутадиена

В известных синтезах 2Е,13г-октадекадиен-1-илацетата (¿4) основного компонента полового феромона смородинной стеклянницы (ЗупапгЬейоп I1риНГогпиз С.) создание цис-двойной связи обычно не представляет особых трудностей и осуществляется олефинированием по Виттигу или через соответствующие ацетиленовые производные. В то же время единственным методом введения транс-аллильной спиртовой функции является (Е)-стереоселективное восстановление соответствующих пропаргильных соединений.

Нами предлагается новый конвергентный путь синтеза диенового феромона (64.) , базирующийся на сочетании по Вюрцу двух блок-синтонов - тетрагидропиранилового эфира 8-йод-2Е-октен-1-ола (62)* и 5г-децен-1-илбромида (60) - источников 2Е- и 13г-двойных связей соответственно.

Непредельный бромид (60) синтезирован из гексина-1 (57.) традиционным "ацетиленовым" методом по маршруту (¿8 -► 60) с использованием на стадии восстановления промежуточного ацетиленового спирта (58) в его (г)-алкеновый аналог (.59) реакции гидронагнирования, что позволило получить бромид (60) с 98%-ным содержанием основного сте-реоизомера без примеси соответствующего предельного соединения, обычно образующегося в условиях каталитического гидрирования.

На завершающей, стадии построения углеродного скелета феромона (64) при катализировании комплексами 1Л2СиС14 и Си1-Ыру продукт реакции (63.) образуется лишь в следовых количествах, тогда как в присутствии однобромистой меди его выход составил 36%. Ацетилирова-ние спирта (63) привело к целевому диеновому ацетату (64), содержащему 90% (Е,г)-изомера, с общим выходом 25% в расчете на исходный алкин (57.) .

а_с Ч/Ч /ч/ч й

_ _► >—лш г ^ хш -►

57 90% 18 98*

*Йодгидрин (62,) 90%-ной стереочистоты доступен из теломера бутадиена и воды (£1) на основе процесса гидроалюминирования-йодирования, разработанного научным сотрудником ИОХ УНЦ РАН Гороб-цом Е.В.

Реагенты: а.1ЛЫН2; Ь,Вг(СН2)4ОТНР; с.Тз0Н/Ме0Н-Н20;

а.1-Ви1^Вг/Ср2Т1С12; е.Вг2'РРЪ3; Х.03; £.НА1С12; 11 -12 5 1. (бО)/1^/СиВг; 1_АС20/Ру.

Таким образом, нами разработан конвергентный синтез несопряженного диенового феромона смородинной стеклянницы на основе селективных трансформаций доступных соолигомеров бутадиена - 2£,7-октадиен-1-ола и (г,Е)-1,5-циклодекадиена.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены новые возможности для хемоселективного синтеза рацемических метилразветвленных феромонов на основе 1,5-бифункцио-нальных 3-метилпентанов - продуктов кислотной дециклизации промыш-ленно доступного 4-метилтетрагидропирана. С использованием этого подхода получены феромоны большого мучного хрущака и сосновых пилильщиков и имитатор агрегационного феромона мучных хрущаков рода Tri bol i um.

2. Исследованы селективные трансформации ундециленовой кислоты, послужившие основой новых путей синтеза аналога феромона таракана-пруссака в рацемической форме и 11Е-тетрадецен-1-ола и его

производных - феромонных компонентов многих насекомых отряда чешуекрылых .

3. Предложены эффективные схемы синтеза феромона сосновых пилильщиков и аналога феромона таракана-пруссака с использованием на ключевых стадиях построения метилразветвленных углеродных скелетов реакции восстановительного р-вннилирования й-олефинов.

4. Разработан новый общий подход к синтезу оптически чистых метилразветвленных феромонов из (-)-ментона, базирующийся на его регио- и стереоспецифическом окислении по реакции Байера-Виллигера с помощью нового эффективного реагента - втор.-декансульфонадкис-лоты. Предложены экономичные .схемы синтеза природного феромона большого мучного хрущака и оптически активного аналога феромона таракана-пруссака.

5. Осуществлен конвергентный синтез 212, 13г-октадекадиен-1-ил-ацетата - феромона смородинной стеклянницы на основе селективных превращений доступных соолигомеров бутадиена - 2Е,7-октадиен-1-ола и (Ъ ,Е)-1,5-циклодекадиена.

Материалы диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Одиноков В.Н., Ишыуратов Г.Ю., Харисов Р.Я., Яковлева М.П., Толстиков Г.А. Феромоны насекомых и их аналоги. XXIV. Метилразветв-ленные феромоны на основе 4-метилтетрагидропирана. 3. Синтез рацемического 14-метил-1-октадецена - феромона персиковой минирующей моли ЬуопеНа с1егке11а.//Химия природ. соедин.-1990.-К 1.- С.106-108.

2. Сафиуллин Р.Л., Волгарев А.Н., Яковлева М.П., Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Комиссаров В.Д., Толстиков Г.А. Декансульфо-надкислота как новый окислитель в реакции Байера-Виллигера. //доклады АН СССР.-1991.-Т.316.-К 3.-С.640-642.

3. Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Ибрагимов А.Г., Золотарев А.П., Джемилев У.М., Толстиков Г.А. Феромоны насекомых и их аналоги. XXVIII. Синтез (+)-З-метилгенэйкозан-2-она и (+)-2-ацетокси-З,7-диметилпентадекана с использованием реакции восстановительного (3-винилирования Я-олефинов.//Химия природ, соедин.-1992.-И 5.-С.567-571.

4. Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Толстиков Г.А. Феромоны насекомых и их аналоги. Х1ЛI. Синтез 2,6-диметилокт-1-ил формиата - имитатора агрегационного феромона мучных хрущаков

рода Tribo1 i um.//Химия природ. соедин.-1992 .'-N 5,-С.571-573.

5. Одинокое В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Сокольская О.В., Харисов Р.Я., Серебряков Э.П., Толстиков Г.А. Феромоны насекомых и их аналоги. XLIII. Хиральные феромоны на основе (S)-(+)-3,7-диметил-1,б-октадиена. 3. синтез (4Ю-4-метилнонан-1-ола - полового феромона большого мучного хрущака и его рацемического аналога.//Химия природ, соедин.-1992.-N б.-С.711-714.

6. Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Сафиуллин Р.Л., Волгарев А.Н., Комиссаров В.Д., Муслухов P.P., Толстиков Г.А. Энантиоспецифический синтез 411-нонан-1-ол - полового, феромона большого мучного хрущака (Tenebrio mol i tor).//Доклады АН СССР.-1992.-T.326.-N 5.-С.842-846.

7. Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Сафиуллин Р.Л., Комиссаров В.Д., Толстиков Г.А. Оптически чистые ациклические бифункциональные соединения из (-)-ментона. Синтез (Ю-4-метил-нонан-1-ола - полового феромона большого мучного хрущака (Tenebrio mol i tor).//Изв. РАН.-1993.-N 7.-С. 1301-1302.

8. Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Сафуанова P.M., Губайдуллин ИГЛ., Одиноков В.Н., Толстиков Г.А. Металлилхлорид в синтезе эндо-и экзо-гормонов насекомых.// Сборник статей Всероссийского научно-производственного совещания "Экологически безопасные и беспестицид-ные технологии получения растениеводческой продукции", Краснодар, 1994.-С.217-220.

9. Odinokov V.N., Kharisov R.Ya., Yakovleva M.P., Ishmuratov G.Yu., Safiullin R.L., Tolstikov G.A. Enantiospecifi с synthesis of chiral pheromones based on oxidation ring opening product in'L-(-)-mentol.//XV Conference on isoprenoids, Zakopane, Poland, 199Э.-P. 38.

10. Ишмуратов Г.Ю., Харисов P.Я., Яковлева М.П. Синтез оптически чистого аналога феромона рыжего таракана (Blatella germanica). //Тезисы докладов Международного симпозиума "Коммуникация насекомых и современные методы защиты растений", Харьков, 1994.-С.60-61.

11. Ишмуратов Г.Ю., Харисов Р.Я., Яковлева М.П., Одиноков В.Н., Серебряков Э.П., Толстиков Г.А., Ишмуратова Н.М. Синтез хи-ральных феромонов и ювеноидов из технического дигидромирцена.//Тезисы докладов X Совещания "Лесохимия и органический синтез", Сыктывкар, 1994.-С.32.

12. Харисов Р.Я., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Муслимова И.М., Ишмуратова Н.М., Толстиков Г.А. Синтез (Е)-моноеновых феромо-

нов насекомых на основе реакции органокупратов с ацетатами вторичных аллильных спиртов.//Всероссийская конференция по металлоргани-ческой химии, посвященная 100-летию со дня рождения акад. Г.А.Разу-ваева, Н.Новгород, 1995.-Т.2.-С.372.

13. A.C. 1685909 (1991). Способ получения 3,7-диметилнонак-1-ола./Толстиков Г.А., Одинокое В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Харисов Р.Я., Яковлева М.П., Боцман Л.П., Каргапольцева Т.А., Сангалов Ю.А., Нелькенбаум Ю.Я., Ибатуллин У.Г., Серебряков Э.П., Моисеенков A.M., Закладной Г.А., Ческис Б.А., Ахаев Н.С., Хаметова P.P.

Соискатель

/