Синтез и химические свойства этил-1,8,8-триметил-2-оксобицикло[3.2.1]октан-3-карбоксилата
- Авторы: Минигулова К.Р.1, Ткаченко И.М.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 1 (2022)
- Страницы: 259-260
- Раздел: Химия
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr/article/view/107279
- ID: 107279
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Терпеноиды часто становятся объектом исследования для химиков-органиков, поскольку являются доступным и нерацемическим сырьем. Многочисленные представители данного ряда соединений обладают широким спектром биологической активности [1]. Важным терпеновым углеводородом является камфора (1), поскольку ее химия по-прежнему открывает все новые возможности ее использования в органическом синтезе. Производные камфоры, обладающие биологической активностью, находят широкое применение во многих отраслях человеческой деятельности [2]. В связи с этим существует необходимость создания методов синтеза новых производных камфоры и изучения их химических свойств.
Цель — разработка методов синтеза этил-1,8,8-триметил-2-оксобицикло[3.2.1]октан-3-карбоксилата, α-замещенных производных на основе этил-1,8,8-триметил-2-оксобицикло[3.2.1]октан-3-карбоксилата и анализ их химического поведения.
Методы. Расширение цикла камфоры и дальнейшая α-функционализация целевого продукта проводились посредством разработанных методик синтез в ходе эксперимента. При проведении работы использовались общепринятые для органической химии экспериментальные, хроматографические, современные физико-химические методы анализа, которые позволили подтвердить структуры полученных соединений.
Результаты. Исследована реакция Бухнера – Курциуса – Шлоттербека, заключающаяся в расширении цикла камфоры 1 с 4.5 эквивалентами диазоуксусного эфира в присутствии хлорида алюминия. В ходе эксперимента ожидалось образование только β-кетоэфира 2, однако вместе с ним образуется с высоким выходом эфир енола 3 (рис. 1). Предполагается, что енольная форма целевого продукта 2.1 в ходе реакции быстрее взаимодействует с диазоуксусным эфиром, давай продукт О-алкилирования 3. Увеличить выход β-кетоэфира 2 до 54 % удалось в результате увлечения избытка диазоуксусного эфира до 8 эквивалентов и температуры до 50 °С. Оказалось возможным превратить эфир енола 3 в целевой продукт 2 в ходе кипячения 3 в 96 % этаноле.
Рис. 1. Реакция расширения цикла
Гетероциклические соединения, получение которых возможно с использованием β-кетоэфира, представляют интерес с точки зрения медицинской химии, поскольку большинство представителей проявляют разнообразные виды биологической активности [3]. Так, соединение 4 было синтезировано из целевого 2 и гидразин-гидрата (рис. 2). Примечательно, что полученный пирролидон 5, аналог γ-аминомасляной кислоты, содержащий гомокамфорный каркас, может стать перспективным терапевтическим агентом для лечения нейродегенеративных заболеваний.
Рис. 2. Синтез гетероциклических производных целевого β-кетоэфира
Отдельное внимание было уделено некоторым химическим свойствам полученного ранее соединения на основе β-кетоэфира 3. Таким образом, были получены карбоновая кислота 6 и амид 7 из эфира енола 3 (рис. 3).
Рис. 3. Синтез карбоновой кислоты и амида
Выводы. Рассмотрено расширение цикла камфоры с диазоуксусным эфиром в присутствии хлорида алюминия, где реакция протекает с преимущественным образованием этил-2-(2-этокси-2-оксоэтокси)-1,8,8-триметилбицикло[3.2.1]окт-2-ен-3-карбоксилата 3. Однако повысить выход целевого продукта 2 все-таки оказалось возможным при добавлении избытка диазоуксусного эфира и повышении температуры. Рассмотрены некоторые химические свойства β-кетоэфира, а именно: удалось осуществить синтез 2 с такими реагентами, как гидразин-гидрат и хлорацетонитрил, с последующим восстановлением продукта на никеле Ренея. Также было уделено внимание некоторым свойства эфира енола 3, где сложноэфирная группа была с легкостью превращена в карбоновую и амидную группы. Структуры синтезированных соединений подтверждены данными современных методов физико-химического анализа.
Ключевые слова
Полный текст
Обоснование. Терпеноиды часто становятся объектом исследования для химиков-органиков, поскольку являются доступным и нерацемическим сырьем. Многочисленные представители данного ряда соединений обладают широким спектром биологической активности [1]. Важным терпеновым углеводородом является камфора (1), поскольку ее химия по-прежнему открывает все новые возможности ее использования в органическом синтезе. Производные камфоры, обладающие биологической активностью, находят широкое применение во многих отраслях человеческой деятельности [2]. В связи с этим существует необходимость создания методов синтеза новых производных камфоры и изучения их химических свойств.
Цель — разработка методов синтеза этил-1,8,8-триметил-2-оксобицикло[3.2.1]октан-3-карбоксилата, α-замещенных производных на основе этил-1,8,8-триметил-2-оксобицикло[3.2.1]октан-3-карбоксилата и анализ их химического поведения.
Методы. Расширение цикла камфоры и дальнейшая α-функционализация целевого продукта проводились посредством разработанных методик синтез в ходе эксперимента. При проведении работы использовались общепринятые для органической химии экспериментальные, хроматографические, современные физико-химические методы анализа, которые позволили подтвердить структуры полученных соединений.
Результаты. Исследована реакция Бухнера – Курциуса – Шлоттербека, заключающаяся в расширении цикла камфоры 1 с 4.5 эквивалентами диазоуксусного эфира в присутствии хлорида алюминия. В ходе эксперимента ожидалось образование только β-кетоэфира 2, однако вместе с ним образуется с высоким выходом эфир енола 3 (рис. 1). Предполагается, что енольная форма целевого продукта 2.1 в ходе реакции быстрее взаимодействует с диазоуксусным эфиром, давай продукт О-алкилирования 3. Увеличить выход β-кетоэфира 2 до 54 % удалось в результате увлечения избытка диазоуксусного эфира до 8 эквивалентов и температуры до 50 °С. Оказалось возможным превратить эфир енола 3 в целевой продукт 2 в ходе кипячения 3 в 96 % этаноле.
Рис. 1. Реакция расширения цикла
Гетероциклические соединения, получение которых возможно с использованием β-кетоэфира, представляют интерес с точки зрения медицинской химии, поскольку большинство представителей проявляют разнообразные виды биологической активности [3]. Так, соединение 4 было синтезировано из целевого 2 и гидразин-гидрата (рис. 2). Примечательно, что полученный пирролидон 5, аналог γ-аминомасляной кислоты, содержащий гомокамфорный каркас, может стать перспективным терапевтическим агентом для лечения нейродегенеративных заболеваний.
Рис. 2. Синтез гетероциклических производных целевого β-кетоэфира
Отдельное внимание было уделено некоторым химическим свойствам полученного ранее соединения на основе β-кетоэфира 3. Таким образом, были получены карбоновая кислота 6 и амид 7 из эфира енола 3 (рис. 3).
Рис. 3. Синтез карбоновой кислоты и амида
Выводы. Рассмотрено расширение цикла камфоры с диазоуксусным эфиром в присутствии хлорида алюминия, где реакция протекает с преимущественным образованием этил-2-(2-этокси-2-оксоэтокси)-1,8,8-триметилбицикло[3.2.1]окт-2-ен-3-карбоксилата 3. Однако повысить выход целевого продукта 2 все-таки оказалось возможным при добавлении избытка диазоуксусного эфира и повышении температуры. Рассмотрены некоторые химические свойства β-кетоэфира, а именно: удалось осуществить синтез 2 с такими реагентами, как гидразин-гидрат и хлорацетонитрил, с последующим восстановлением продукта на никеле Ренея. Также было уделено внимание некоторым свойства эфира енола 3, где сложноэфирная группа была с легкостью превращена в карбоновую и амидную группы. Структуры синтезированных соединений подтверждены данными современных методов физико-химического анализа.
Об авторах
Камила Ренатовна Минигулова
Самарский государственный технический университет
Email: miniguloff2010@yandex.ru
студентка, группа 5-ХТФ-5, факультет химико-технологический
Россия, СамараИлья Михайлович Ткаченко
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: ilya.m.tkachenko@gmail.com
научный руководитель, кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры органической химии
Россия, СамараСписок литературы
- Пономарев Д.А., Федорова Э.И. Основы химии терпенов: учебное пособие. Сыктывкар: СЛИ, 2015.
- Халецкий А.М. Фармацевтическая химия. Ленинград: Медицина, 1966. 763 с.
- Jeyakumar K., Chand D.K. Molybdenum(VI) Dichloride Dioxide Catalyzed Synthesis of β-Keto Esters by C–H Insertion of Ethyl Diazoacetate into Aldehydes // Synthesis. 2008. Vol. 5, No.11. P. 1685–1687. doi: 10.1055/s-2008-1067029
Дополнительные файлы
