СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ (13Z)-ЭЙКОЗ-13-ЕН-10-ОНА Российский патент 2017 года по МПК C07C45/68 C07C49/203 

Описание патента на изобретение RU2624902C1

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она.

(13Z)-Эйкоз-13-ен-10-он (1) в смеси с минорным компонентом (12Z)-нонадец-12-ен-9-оном в соотношении 20:1 идентифицирован как половой феромон персиковой плодожорки Carposina niponensis - опасного вредителя фруктов [Tamaki Y., Honma К., Kawasaki К. // Appl. Ent. Zool., 1977, V. 12, P. 60]. Гусеницы плодожорки поражают плоды груши, яблони, абрикоса, персика, сливы, айвы и многих других культурных и диких плодовых растений косточковых и семечковых пород.

Результаты изобретения могут быть использованы в химии, малотоннажной химической промышленности и сельском хозяйстве.

Основной задачей в синтезе (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она является стереоселективное построение двойной углерод-углеродной связи (Z)-конфигурации в γ-положении к карбонильной группе.

Известны способы получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она [Bestmann H.J., Schmidt М. // Tetrahedron Lett., 1985, V. 26, P. 6171; Lee E., Koh S.Y., Song B.D., Park Т.К. // Bull. Korean Chem. Soc, 1984, V. 5, P. 223], в которых двойная связь (Z)-конфигурации создавалась парциальным стереоселективным гидрированием соответствующих ацетиленовых предшественников. Способы базируются на труднодоступном сырье и характеризуются невысоким общим выходом целевого продукта.

Известны способы получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она [Naoshima Y., Kawakubo М., Wakabayashi S., Hayashi S. // Agric. Biol. Chem., 1981, V. 45, P. 439; Hernandez J.E., Cisneros A., Fernandez S. // Synth. Commun., 1983, V. 13, P. 191], в которых двойная связь (Z)-конфигурации создавалась реакцией Виттига. Способы базируются на труднодоступном сырье и характеризуются невысокой стереоселективностью (~90% Z).

Известны способы получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она на основе относительно труднодоступного (Z)-1-бром-2-нонена [Yamashita М., Matsumiya K., Murakami K., Suemitsu R. // Bull. Chem. Soc. Jpn., 1988, V. 61, P. 3368; Kang S.-K., Lee D.-H. // OPPI, 1990, V. 22, P. 122].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по типу металлокатализируемой реакции сочетания и взятому нами за прототип является способ получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она, в котором двойная связь (Z)-конфигурации создавалась Pd-катализируемым кросс-сочетанием 2-[(3Z)-4-иодбут-3-ен-1-ил]-1,3-диоксолана с н-гексилцинкбромидом [Zhong-young W., Jisheng L., Deheng C. // Acta Chim. Sinica, 1989, V. 47, P. 818-820]. Недостатками способа являются недостаточно высокий выход на ключевой стадии кросс-сочетания (74%) и общий выход целевого продукта (21%), использование труднодоступного винилиодида и дорогостоящего Pd-катализатора [Pd(PPh3)4].

Задачей изобретения является создание более эффективного, практичного и стереоселективного способа получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она.

Указанная задача решается тем, что в способе получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она (1), согласно изобретению, двойную углерод-углеродную связь (Z)-конфигурации формируют в результате стереоселективного Fe(acac)3-катализируемого кросс-сочетания этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата (2) с н-гексилмагнийбромидом в смеси тетрагидрофурана (ТГФ) и N-метил-пирролидона (NMP) с получением этил(4Z)-ундец-4-еноата (3), затем проводят щелочной гидролиз этил(4Z)-ундец-4-еноата (3) с получением (4Z)-ундец-4-еновой кислоты (4), трансформируют ее в хлорангидрид под действием SOCl2 и осуществляют второе Fe(асас)3-катализируемое кросс-сочетание хлорангидрида с н-нонилмагнийбромидом.

Исходный этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата (2) получают аллилированием малонового эфира (5) промышленно доступным (Z)-1,3-дихлорпропеном (6) в присутствии K2CO3 и каталитических количеств 18-краун-6 с последующим декарбалкоксилированием образующегося диэтил [(2Z)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]пропандиоата (4) под действием LiCl и воды в N-метилпирролидоне.

Способ осуществляется следующим образом. К раствору этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата (2) и ацетилацетоната железа (Fe(acac)3) в смеси тетрагидрофурана и N-метилпирролидона в атмосфере аргона медленно приливали при 0°C 1 М раствор н-гексилмагнийбромида в ТГФ и перемешивали 30 минут при следующем мольном соотношении реагентов [этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноат] : [н-гексилмагнийбромид] : [Fe(acac)3] : [ТГФ] : [W-метилпирролидон] = 1: 1.05:0.02:12:8. Продукт выделяли экстракцией этилацетатом и очищали методом колоночной хроматографии.

Затем щелочной гидролиз этил(4Z)-ундец-4-еноата (3) в (4Z)-ундец-4-еновую кислоту (4), трансформация кислоты 4 в хлорангидрид под действием SOCl2 и второе Fe-катализируемое кросс-сочетание хлорангидрида с н-нонилмагнийбромидом в присутствии Fe(acac)3 приводит к целевому феромону (1) с общим выходом 33% и изомерной чистотой более 98%.

Пример 1. Получение этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата (2)

Смесь 1.92 г (0.012 моль) малонового эфира (5), 1.11 г (0.01 моль) (Z)-1,3-дихлорпропена (6), 0.05 г 18-краун-6, 1.38 г (0.01 моль) K2СО3 в 10 мл ацетонитрила перемешивали 6 ч при кипении до полной конверсии 6 (контроль методом ГЖХ). Реакционную смесь фильтровали, осадок промывали этилацетатом и объединенные органические слои концентрировали. Получили 2.42 г сырого диэтил[(2Z)-3-хлорпроп-2-ен-1-ил]пропандиоата (4), используемого далее без дополнительной очистки.

Смесь диоата 4, 0.36 г (0.02 моль) H2O, 1.27 г (0.03 моль) LiCl в 12 мл N-метилпирролидона перемешивали при 140-150°C до полной конверсии субстрата (4-5 ч, контроль методом ГЖХ). Затем добавили 30 мл воды и 30 мл этилацетата, органический слой отделяли, водный слой обрабатывали этилацетатом (2×20 мл). Объединенные органические фазы промывали водой, сушили MgSO4 и концентрировали при атмосферном давлении. Продукт реакции выделяли методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан - диэтиловый эфир, 9:1→8:2). Выход 0.91 г (56%) в 2 стадии, маслообразное вещество. ИК-спектр (ν, см-1): 2984, 1730, 1373, 1333, 1304, 1258, 1211, 1184, 1161, 735. Спектр ЯМР 1Н (300 МГц, CDCl3, δ, м. д., J/Гц): 1.26 (3Н, т, J=7, СН3), 2.42 (2Н, т, J=7.3, СН2-2), 2.52-2.57 (2Н, м, СН2-3), 4.14 (2Н, к, J=7, СН2O), 5.80 (1Н, к, Jцис=7, СН-4), 6.07 (1Н, д, Jцис=7, СН-5). Спектр ЯМР 13С (75 МГц, CDCl3, δС, м.д.): 14.08 (СН3), 22.42 (С-3), 32.77 (С-2), 60.42 (СН2O), 119.27 (С-5), 129.60 (С-4), 172.59 (С-1). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 127 ([М-Cl]+, 70), 117 (28), 99 (92), 91 (25), 89 (47), 88 (33), 53 (100), 51 (25), 43 (32), 42 (22).

Пример 2. Получение этил(4Z)-ундец-4-еноата (3)

К раствору 0.325 г (2 ммоль) этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата (2), 14 мг (0.04 ммоль) Fe(acac)3 в смеси 2 мл ТГФ и 1.6 мл NMP в атмосфере аргона при 0°C медленно прибавляли по каплям 1 М раствор н-гексилмагнийбромида в ТГФ (2.1 мл). Реакционную смесь перемешивали 1 ч при комнатной температуре, обрабатывали 10 мл 5% раствора HCl и 10 мл этилацетата, органический слой отделяли, а водный экстрагировали этилацетатом (2×10 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором NaHCO3, сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт выделяли методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан - этилацетат, 9:1). Выход 0.332 г (78%), маслообразное вещество. ИК-спектр (ν, см-1): 2958, 2927, 2857, 1740, 1466, 1371, 1349, 1250, 1162, 1039. Спектр ЯМР 1Н (300 МГц, CDCl3, δ, м. д., J/Гц): 0.88 (3Н, т, J=7, СН3-11), 1.22-1.38 (11Н, м, СН3СН2O, 4СН2), 2.04 (2Н, к, J=6.8, СН2-6), 2.33-2.43 (4Н, м, СН2-2, СН2-3), 4.13 (2Н, к, J=7.1, CH3CH2О), 5.28-5.46 (2Н, м, СН-4, СН-5). Спектр ЯМР 13С (75 МГц, CDCl3, δС, м.д.): 14.03 (С-11), 14.18 (СН3СН2O), 22.60 (С-10), 22.78 (С-3), 27.15 (С-6), 28.92 (СН2), 29.55 (СН2), 31.71 (С-9), 34.37 (С-2), 60.22 (СН2O), 127.30 (С-4), 131.46 (С-5), 173.22 (С-1). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 212 ([М]+, 3), 124 (75), 96 (72), 88 (93), 84 (54), 81 (53), 69 (64), 67 (65), 55 (100), 43 (65), 41 (86).

Пример 3. Получение (4Z)-ундец-4-еновой кислоты (4)

Раствор 0.3 г (1.41 ммоль) эфира 3 и 0.252 г (4.5 ммоль) КОН в 5 мл 95% этилового спирта перемешивали при 70°C в течение 5 ч до полной конверсии субстрата (контроль методом ГЖХ). После охлаждения большую часть растворителя удаляли, остаток подкисляли 5% HCl и экстрагировали хлороформом. Органическую фазу промывали насыщенным раствором NaHCO3, сушили MgSO4 и концентрировали. Выход 0.246 г (95%), маслообразное вещество. ИК-спектр (ν, см-1): 2956, 2926, 2855, 1715, 1465, 1457, 1378, 1250, 1164, 723. Спектр ЯМР 1Н (300 МГц, CDCl3, δ, м. д., J/Гц): 0.88 (3Н, т, J=7, СН3-11), 1.21-1.42 (8Н, м, 4СН2), 2.04 (2Н, к, J=6.9, СН2-6), 2.34-2.43 (4Н, м, СН2-2, СН2-3), 5.29-5.48 (2Н, м, СН-4, СН-5). Спектр ЯМР 13С (75 МГц, CDC13, δС, м.д.): 14.03 (С-11), 22.48 (С-3), 22.60 (С-10), 27.18 (С-6), 28.92 (СН2), 29.55 (СН2), 31.73 (С-9), 34.19 (С-2), 126.88 (С-4), 131.88 (С-5), 179.81 (С-1). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 184 ([М]+, 1), 84 (36), 82 (40), 69 (61), 68 (44), 67 (48), 56 (36), 55 (93), 54 (38), 43 (83), 41 (100).

Пример 4. Получение (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она (1)

К раствору 0.2 г (1.09 ммоль) кислоты 4 и 4 мкл N,N-диметилформамида (DMF) в 1 мл безводного толуола прибавляли 0.169 г (1.42 ммоль) тионилхлорида. Реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение 4 ч до полной конверсии кислоты (контроль методом ГЖХ). Растворитель и избыток SOCl2 удаляли под вакуумом.

К раствору полученного хлорангидрида кислоты 4, 11 мг (0.03 ммоль) Fe(acac)3 в 2 мл безводного ТГФ в атмосфере аргона медленно прибавляли 1 М раствор н-нонилмагнийбромида в ТГФ (1.1 мл). Реакционную смесь перемешивали 1 ч при комнатной температуре, приливали 5 мл 5% раствора HCl и 10 мл гексана, органический слой отделяли, а водный экстрагировали гексаном (2×5 мл). Объединенные органические фазы промывали насыщенным раствором NaHCO3, сушили MgSO4 и концентрировали. Продукт выделяли методом колоночной хроматографии (SiO2, гексан - этилацетат, 9:1). Выход 0.254 г (79%) в 2 стадии, маслообразное вещество. ИК-спектр (ν, см-1): 2956, 2927, 2856, 1716, 1466, 1458, 1368, 1261, 1163, 722. Спектр ЯМР 1Н (300 МГц, CDCl3, δ, м. д., J/Гц): 0.88 (6Н, т, J=7, СН3-1, СН3-20), 1.19-1.41 (20Н, м, 10СН2), 1.54-1.59 (2Н, м, СН2-8), 2.00-2.07 (2Н, м, СН2-15), 2.26-2.46 (6Н, м, СН2-9, СН2-11, СН2-12), 5.25-5.43 (2Н, м, СН-13, СН-14). Спектр ЯМР 13С (75 МГц, CDCl3, δС, м.д.): 14.02 (С-1, С-20), 21.66 (С-8), 22.59 (С-2, С-19), 23.79 (С-12), 27.15 (С-15), 28.94 (СН2), 29.21 (2СН2), 29.39 (2СН2), 29.57 (СН2), 31.73 (С-3 или С-18), 31.82 (С-3 или С-18), 42.61 (С-9 или С-11), 42.91 (С-9 или С-11), 127.75 (С-13), 131.17 (С-14), 210.86 (С-10). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 294 ([М]+, 5), 155 (75), 95 (42), 83 (48), 81 (44), 71 (72), 69 (49), 57 (65), 55 (79), 43 (100), 41 (71).

Преимуществами предлагаемого способа получения феромона являются более высокий выход на ключевой стадии кросс-сочетания (78%) и общий выход целевого продукта (33%), использование промышленно доступного (2)-изомера 1,3-дихлорпропена (побочного продукта производства аллилхлорида), малостадийность, а также низкая стоимость Fe-катализатора, применяемого в двух последовательных реакциях кросс-сочетания.

Похожие патенты RU2624902C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ (4Е)-ТРИДЕЦ-4-ЕН-1-ИЛАЦЕТАТА 2013
  • Зорин Владимир Викторович
  • Шахмаев Ринат Нажибуллович
  • Сунагатуллина Алиса Шамилевна
RU2538753C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ (4E, 6Z)-ГЕКСАДЕКА-4,6-ДИЕН-1-ОЛА 2015
  • Шахмаев Ринат Нажибуллович
  • Сунагатуллина Алиса Шамилевна
  • Зорин Владимир Викторович
RU2582619C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛК-4Z-ЕНОВ 2001
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Гильфанова Г.Н.
  • Кунакова Р.В.
  • Прохорова Н.А.
RU2203876C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬВЕРИНА 2017
  • Шахмаев Ринат Нажибуллович
  • Сунагатуллина Алиса Шамилевна
  • Зорин Владимир Викторович
RU2656858C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛК-4Z-ЕН-1-ОЛОВ 2001
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Гильфанова Г.Н.
  • Ялалова Д.Ф.
  • Прохорова Н.А.
RU2200147C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИННАРИЗИНА 2014
  • Зорин Владимир Викторович
  • Шахмаев Ринат Нажибуллович
  • Сунагатуллина Алиса Шамилевна
RU2570112C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАФТИФИНА 2013
  • Шахмаев Ринат Нажибуллович
  • Сунагатуллина Алиса Шамилевна
  • Зорин Владимир Викторович
RU2539654C1
ЖИРНОКИСЛОТНЫЕ ФУМАРАТНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 2011
  • Ву Чи Б.
  • Бемис Джин Э.
  • Джироусек Майкл Р.
  • Милн Джилл К.
  • Смит Джесси Дж.
RU2588256C2
КОНЪЮГИРОВАННЫЕ ЛИПИДНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 2007
  • Хольмеиде Анна Кристин
RU2480447C2
ЦИТОСКЕЛЕТОАКТИВНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, КОМПОЗИЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ 2006
  • Лампе Джон В.
  • Плаурде Роберт Мл.
  • Шэ Цзинь
  • Виттитоу Джейсон Л.
  • Ватсон Пол С.
  • Кримминс Майкл Т.
  • Слейд Дэвид Дж.
RU2407745C2

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ (13Z)-ЭЙКОЗ-13-ЕН-10-ОНА

Настоящее изобретение относится к способу получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она, который в смеси с минорным компонентом (12Z)-нонадец-12-ен-9-оном в соотношении 20:1 идентифицирован как половой феромон персиковой плодожорки Casposina niponensis. Способ заключается в том, что двойную углерод-углеродную связь (Z)-конфигурации формируют в результате стереоселективного Fe(acac)3-катализируемого кросс-сочетания этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата с н-гексилмагнийбромидом в смеси тетрагидрофурана и N-метилпирролидона с получением этил(4Z)-ундец-4-еноата, затем проводят щелочной гидролиз этил(4Z)-ундец-4-еноата с получением (4Z)-ундец-4-еновой кислоты, трансформируют ее в хлорангидрид и осуществляют второе Fe(асас)3-катализируемое кросс-сочетание полученного хлорангидрида с н-нонилмагнийбромидом. Предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт на ключевой стадии кросс-сочетания с более высоким выходом. 4 пр.

Формула изобретения RU 2 624 902 C1

Способ получения (13Z)-эйкоз-13-ен-10-она, включающий стадию металлокатализируемого кросс-сочетания, отличающийся тем, что двойную углерод-углеродную связь (Z)-конфигурации формируют в результате стереоселективного Fe(acac)3-катализируемого кросс-сочетания этил(4Z)-5-хлорпент-4-еноата с н-гексилмагнийбромидом в смеси тетрагидрофурана и N-метилпирролидона с получением этил(4Z)-ундец-4-еноата, затем проводят щелочной гидролиз этил(4Z)-ундец-4-еноата с получением (4Z)-ундец-4-еновой кислоты, трансформируют ее в хлорангидрид и осуществляют второе Fe(асас)3-катализируемое кросс-сочетание полученного хлорангидрида с н-нонилмагнийбромидом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2624902C1

W
Zhong-Yong et al
Organosilicon Reagents for Application in Synthesis of Insect Sex Pheromones-A New Synthesis of the Sex Pheromones of Peach Fruit Moth, (Z)-7-Eicosen-11-one and (Z)-7-Nonadecen-11-one
Acta chimica Sinica, 1989, 47, 818-820
Y.Naoshima et al
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Agricultural and Biological Chemistry, 1981, 45(2), 439-442
Устройство для измерения расхода мелкосыпучих материалов 1982
  • Перфилов Петр Андреевич
  • Корольков Владимир Дмитриевич
SU1163147A1
0
SU369115A1

RU 2 624 902 C1

Авторы

Шахмаев Ринат Нажибуллович

Сунагатуллина Алиса Шамилевна

Зорин Владимир Викторович

Даты

2017-07-10Публикация

2016-06-20Подача