Хиральные блоки из R-(-)-карвона и некоторые аспекты их приложения в направленном синтезе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Валеев, Руслан Фаридович

• Валеев, Руслан Фаридович
• кандидат химических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат химических наук Валеев, Руслан Фаридович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

КАРВОН КАК ХИРАЛЬНАЯ МАТРИЦА В СИНТЕЗЕ ПРИРОДНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Моноциклические блоки.

1.2. Сесквитерпеноиды.

1.2.1. Моноциклические сесквитерпеноиды.

1.2.2. Бициклические сесквитерпеноиды.

1.2.3. Трициклические сесквитерпеноиды.

1.3. Дитерпеноиды.

1.4. Алкалоиды, стероиды и другие биоактивные соединения.

ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

2.1 Подходы из К-(-)-карвона.

2.1.1. Практичный синтез (lR,4S,6R)-4-H3onponeHmi-l,3,3-триметил-7-оксабицикло[4.1.0]гептан-2-она.

2.1.2. Блоки из 6-метилкарвона и эпоксикарвона.

2.1.3. Гидрохлорид карвона в синтезе тиазолсодержащего С -С -блока гети-диметилциклопропанпроизводных эпотилонов.

2.2. Подходы из (-)-карвеола.

2.2.1. Синтез и некоторые превращения (-)-карвеола.

2.2.2. Новые ортогонально функционализированные синтетические блоки из (-)-карвеола.

2.2.3. Новая NBS-инициируемая скелетная перегруппировка (-)-карвеола.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

К разделу 2.1.1. Практичный синтез (lR,4S,6R)-4-roonponemm

1,3,3-триметил-7-оксабицикло[4.1.0]гептан-2-она.

К разделу 2.1.2. Блоки из 6-метилкарвона и эпоксикарвона.

К разделу 2.1.3. Гидрохлорид карвона в синтезе тиазолсодержащего С -С -блока гем-диметилциклопропанпроизводных эпотило

К разделу 2.2.1. Синтез и некоторые превращения (-)-карвеола.

К разделу 2.2.2. Новые ортогонально функционализированные синтетические блоки из (-)-карвеола.

К разделу 2.2.3. Новая NBS-инициируемая скелетная перегруппировка (-)-карвеола.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Хиральные блоки из R-(-)-карвона и некоторые аспекты их приложения в направленном синтезе»

Карвон, природное вещество из семейства терпеноидов, существует в двух изомерных формах. 8-(+)-карвон найден в семенах тмина (50-60%), укропа (20-30%), в цедре мандарина и апельсина (малые концентрации). Более доступный и дешевый 11-(-)-карвон извлекают из эфирных масел колосовой мяты (до 70%) и куроможи (японское дерево семейства лавровых).

В химическом аспекте R-(-)- и 8-(+)-карвоны синтетически привлекательны наличием в молекуле сопряженной системы а,р-ненасыщенного ке-тона и изопропенильного фрагмента в боковой цепи, что обуславливает их высокую реакционную способность и возможность быстрого получения разнотипно функционализированных хиральных блоков. Благодаря этому, энан-тиомерные карвоны интенсивно используется химиками-синтетиками в качестве хиральной матрицы в подходах к синтезу различных терпеноидов, алкалоидов, стероидов и других биоактивных структур, что можно особенно легко проследить в публикациях последнего десятилетия. В то же время мало работ посвящено синтезу ациклических и гетероциклических блоков из кар-веола и гидрохлорида карвона. Также мало сведений об использовании в синтезе трансформированных производных карвонов - 6-метил, 6,6-диметилкарвонов и их эпоксипроизводных.

В соответствии с вышесказанным поиск более стереоселективных реакций на начальных стадиях синтеза и получение новых хиральных блоков из карвона остаются по-прежнему перспективными задачами. Предпринятые в работе исследования по поиску новых с более высоким синтетическим потенциалом хиральных блоков из К-(-)-карвона (более доступного из двух энантиомеров) и развитие на их основе подходов к конкретным объектам, безусловно, касаются одной из актуальных областей органического синтеза -конструирования структур энантиомерно чистых биомолекул.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

КАРВОН КАК ХИРАЛЬНАЯ МАТРИЦА В СИНТЕЗЕ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Валеев, Руслан Фаридович

ВЫВОДЫ

1. На основе R-(-)-KapBOHa, 6-метил- и 6,6-диметилкарвонов синтезированы новые синтетически ценные хиральные блоки и продемонстрированы некоторые аспекты их использования в конструировании структур биомолекул.

2. Термодинамическим метилированием К-(-)-карвона (NaH, Mel, THF, 20°C) с последующим эпоксидированием щелочной перекисью водорода разработан простой и удобный one pot синтез (lR,4S,6R)-4-H3onponeHwi-1,3,3-триметил-7-оксабицикло[4.1.0]гептан-2-она. Показано, что реакция боргид-ридного восстановления полученного эпоксикетона протекает стереоселек-тивно с образованием (3-спирта, а попытки превращения его изопропениль-ной части в ацетатную перегруппировкой продуктов или интермедиатов окислительных фрагментаций привели лишь к получению промежуточных ацилпроизводных. В отсутствии Ме-заместителей, т. е. в самом эпоксикарво-не, превращение изопропенильного остатка в ацетатный может быть осуществлено гладко как в стандартных условиях перегруппировки Криге, так и через дикетон (lR,4R,6R)-4-aцeтил-l-мeтил-7-oкcaбициклo[4.1.0]гeптaн-2-oн окислением т-СРВА.

3. В ходе изучения превращений 6-метилкарвона и карвона выделены и охарактеризованы аномальный продукт регио- и стереоселективного раскрытия эпоксидного кольца в реакции озонолиза (lR,2R,4R,6R)-4-H3onponeHmi-1-метил-7-оксабицикло[4.1.0]гепт-2-илметансульфоната метанолом и новое ортогонально функционализированное хиральное производное циклогексена - [ {(1 R,5R)-5-roonponeHrni-2-MeTrnieH4HKJioreKC-3 -ен-1,3 -диил} бис(окси)]бис (триэтилсилан), образующееся при взаимодействии эпоксида карвона с три-этилсилилтрифлатом.

4. Исходя из гидрохлорида R-(-)-KapBOHa разработан синтез верхнего С11-С2/-сегмента гем-диметилциклопропанового аналога эпотилонов.

5. Показано, что реакция сольволиза мезилата (-)-карвеола протекает с образованием продуктов SN2- и Sn2 -замещения мезилоксигруппы с незначительным преобладанием последнего.

6. Внутримолекулярной иодэтерификацией (-)-г/мс-карвеола получен би-циклический иодэфир, который аллильным окислением комплексом Cr03-DMP превращен в синтетически ценный блок - (lR,5R,6S)-6-HOflMeTmi -2,6-диметил-7-оксабицикло[3.2.1]окт-2-ен-4-он. Конфигурация С6-хираль-ного центра в последнем доказана на основании данных последующей химической корреляции с получением (3S,3aR,5R,7aR)-3,6-flHMeTmi-2,3,3a,4,5,7a-гексагидро-3,5-эпокси-1-бензофурана.

7. Изучены реакции окислительного расщепления двойной связи (lR,5R,6S)-6-иoдмeтил-2,6-димeтил-7-oкcaбициклo[3.2.1]oкт-2-eн-4-oнa озоном и системой R11CI3 cat. - NalCU, получены аномальные продукты - высо-кофункционализированное производное тетрагидрофурана (2S,5R)-5- ацетил-2-иодметил-2-метилдигидрофуран-3-он и бициклический (2R,3aR,6aS)-2-ацетил-6а-метилтетрагидрофуро[3,4-Ь]фуран-4(2Н)-он соответственно.

8. Обнаружена новая скелетная перегруппировка (-)-карвеола, протекающая при взаимодействии с NBS.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Валеев, Руслан Фаридович, 2010 год

1. Li Y., Feng J.-P., Wang W.-H., Chen J., Cao X.-P. Total Synthesis and Correct Absolute Configuration of Malyngamide U // J. Org. Chem. 2007. - V. 72, N. 7. - P. 2344-2350.

2. McPhail K. L., Gerwick W. H. Three New Malyngamides from a Papua New Guinea Collection of the Marine Cyanobacterium Lyngbya majuscula II J. Nat. Prod. 2003. - V. 66, N. 1. - P. 132-135.

3. De Faria M. L., De A. Magalhaes R., Silva F. C., De O. Matias L. G., Ceschi M. A., Brocksom U., Brocksom T. J. Enantiodivergent syntheses of cyclohep-tenone intermediates for guaiane sesquiterpenes // Tetrahedron: Asymmetry. -2000.-V. 11.-P. 4093-4103.

4. Boyer F.-D., Ducrot P.-H. Syntheses of Cyclobutane Derivatives: Total Synthesis of (+) and (-) Enantiomers of the Oleander Scale Aspidiotus nerii Sex Pheromone // Eur. J. Org. Chem. 1999. N. 5. - P. 1201 -1211.

5. Barbier P., Mohr P., Muller M., Masciadri R. Efficient Fluorination with Tetrabutylammoium Dihydrogen Trifluoride in a Novel Approach toward i-a-Fluoro-25-hydroxy-vitamin D3 Analogues // J. Org. Chem. 1998. - V. 63, N. 20.-P. 6984-6989.

6. Mehta G., Kumuran R. S. A general, ring closure metathesis based enantio-specific approach to polynctional eudesmane, eremophilane and agarofuran sesquiterpenoids // Tetrahedron Letters. 2003. - V. 44, N. 37. - P. 70557059.

7. Hua D. H., Takasu K., Huang X., Millward G.S., Chen Y., Fan J. Palladium-Mediated Ring Closure Reactions. Facile Syntheses of Enantiopure Bicyclic and Tricyclic Alkenones // Tetrahedron. 2000. - V. 56, N. 38. - P. 73897398.

8. Shing Т. K.M., Lo H. Y., Мак Т. С. W. Diels-Alder Reaction of R-(-)-Carvone with Isoprene // Tetrahedron. 1999. - V. 55, N. 15. - P.4643-4648.

9. Srikrishna A., Vijaykumar D. Enantiospecific Synthesis of (+)-Pinguisenol, (+)-Pinguisen-10-one and (-)-Pinguisen-8,10-dione // Tetrahedron Letters. -1998. V. 39, N. 27. - P. 4901-4904.

10. Fiirstner A., Hannen P. Platinum- and Gold-Catalyzed Rearrangement Reactions of Propargyl Acetates: Total Syntheses of (-)-a-Cubebene, (-)-Cubebol, Sesquicarene and Related Terpenes // Chem. Eur.J. 2006. - V. 12, N. 11.-P. 3006-3019.

11. Ohta Y., Ohara K., Hirose Y. Acid catalyzed isomerization of a-cubebene, a-copaene and a-ylangene // Tetrahedron Lett. 1968. -N. 39. - P. 4181-4184.

12. Srikrishna A., Kumar P. R., Ramasastry S. S. V. Carbanion cyclisation of esters. Part 2: Enantiospecific construction of the tricyclic framework of the marine sesquiterpenes, spirodysins // Tetrahedron Lett. 2004. - V. 45, N. 2. -P. 383-386.

13. Srikrishna A., Viswajanani R., Sattigeri J. A. A radical cyclisation based cyclopentenone annulation of allyl alcohols // Tetrahedron: Asymmetry. -2003. V. 14.-P. 2975-2983.

14. Srikrishna A., Kumar P. R. First enantiospecific synthesis of (-)-9-pupukeanon// Tetrahedron Letters. 2002. - V.43, N. 6. - P. 1109-1 111.

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

16. Srikrishna A., Anebouselvy K. An Enantiospecific Approach to Tricyclic Sesquiterpenes Mayurone and Thujopsenes // J. Org. Chem. 2001. - V. 66, N. 21.-P. 7102-7106.

17. Chen P., Chen Y., Carroll P. J., Sieburth S. McN. Novel Reaction Pathways for 2-Pyridone 4+4. Photoadducts // Org. Lett. 2004. - V. 6, N. 2, - P. 3367-3370.

18. Srikrishna A., Dethe D. H. Synthetic Approaches to Guanacastepenes. Enantiospecific Syntheses of ВС and AB Ring Systems of Guanacastepenes and Rameswaralidet // Org. Lett. 2004. - V. 6, N. 2. - P. 165-168.

19. Abad A., Agullo C., Cunat A. C., Garcia A. B. Synthesis of oxygenated spongiane-type diterpenoids from carvone // Tetrahedron Letters. 2002. - V. 43, N. 44.-P. 7933-7936.

20. Juhl M., Nielsen Т. E., Le Quement S., Tanner D. Synthesis of the Zoan-thamine ABC Ring System: Some Surprises from Intramolecular Diels-Alder Reactions // J. Org. Chem. 2006. -V. 71, N. 1. - P. 265-280.

21. Baran P. S., Richter J. M. Direct Coupling of Indoles with Carbonyl Compounds: Short, Enantioselective, Gram-Scale Synthetic Entry into the Hapal-indole and Fischerindole Alkaloid Families // J. Amer. Chem. Soc. 2004. -V. 126,N. 24.-P. 7450-7451.

22. Dratch S., Charnikhova Т., Saraber F. С. E., Jansen B. J. M., De Groot A. A new approach toward the synthesis of C,D-cis coupled steroid and C,D-cis coupled d-homosteroid skeletons I I Tetrahedron. 2003. - V. 59, N. 24. - P. 4287-4295.

23. Wang J., Busson R., Blaton N., Rozenski J., Herdewijn P. Enantioselective Approach to the Synthesis of Cyclohexane Carbocyclic Nucleosides // J. Org. Chem. 1998. - V. 63, N. 9. - P. 3051-3058.

24. Ebert S., Krause N. Synthesis of the Insect Pheromone (2S,3S,7RS)-Diprionyl Acetate by Diastereoselective Protonation // Eur. J. Org. Chem. 2001. - N. 20.-P. 3831-3835.

25. Abad A., Agullo C., Cunat A.C., Navarro I. Stereoselective synthesis of poly-oxygenated atisane-type diterpenoids // Tetrahedron Lett. 2001. - V. 42, N. 51.-P. 8965-8968.

26. Arno M., Gonzalez M.A., Zaragoza R.J. Diastereoselective synthesis of spongian diterpenes. Total synthesis of the furanoditerpene (-)-spongia-13(16),14-diene// Tetrahedron. 1999. - V. 55, N. 42. - P. 12419-12428.

27. Mehta G., Chattopadhyay S.K., Umarye J.D. A new carvone based construction of the ring-a of taxoids // Tetrahedron Lett. 1999. - V. 40, N. 26. - P. 4881-4886.

28. Srikrishna A., Reddy T.J., Kumar P.P. Synthesis of taxanes the carvone approach; a simple, efficient stereo- and enantio-selective synthesis of the func-tionalised A ring // Chem. Commun. - 1996. - V. 11. - P. 1369-1370.

29. Gesson J.-P., Jacquesy J.-C., Renoux B. A new annulation of carvone to chiral trans and cis fused bicyclic ketones // Tetrahedron Lett. 1986. - V. 27, N. 37.-P. 4461-4464.

30. Schreiber S.L., Liew W.F. Criegee rearrangement of a-alkoxy hydroperoxides a synthesis of esters and lactones that complements the Baeyer-Villiger oxidation of ketones // Tetrahedron Lett. 1983. - V. 24, N. 23. - P. 2363-2366.

31. Schreiber S.L. Fragmentation reactions of .alpha.-alkoxy hydroperoxides and application to the synthesis of the macrolide (.+-.)-recifeiolide // J. Amer.

32. Chem. Soc.-1980.-V. 102, N. 19. P. 6163-6165.

33. McChesney J.D., Thompson T.N. Stereochemistry of the reductive alkylation of alpha., beta.-epoxy ketones // J. Org. Chem. 1985. - V. 50, N. 19. - P. 3473-3481.

34. Watkins E.B., Chittiboyina A.G., Avery M.A. Recent Developments in the Syntheses of the Epothilones and Related Analogues // Eur. J. Org. Chem. -2006. V. 2006, N. 18.-P. 4071-4084.

35. Feyen F., Cachoux F., Gertsch L., Wartmann M., Altmann K.-H. Epothilones as Lead Structures for the Synthesis-Based Discovery of New Chemotypes for Microtubule Stabilization // Acc. Chem. Res. 2008. - V. 41, N. 1. - P. 2131.

36. Cachoux F., Izarno Т., Wartmann M., Altmann K.-H. Total Synthesis and Biological Assessment of Cyclopropane-Based Epothilone Analogues -Modulation of Drug Efflux through Polarity Adjustments // Synlett. 2008. -N. 9.-P. 1384-1388.

37. Wolinsky J., Hamsher J.J., Hutchins R.O. Isomerization of carvone tribromides. Hydrohalide-catalyzed elimination and readdition // J. Org. Chem. -1970.-V. 35, N. l.-P. 207-214.

38. Mass D.D., Blagg M, Wiemer D.F Synthesis and reactions of (-)- and (+)-carenones // J. Org. Chem. 1984. - V. 49, N.5. - P. 853-856.

39. VanRheen V., Kelly R.C., Cha D.Y. An improved catalytic 0s04 oxidation of olefins to cis-l,2-glycols using tertiary amine oxides as the oxidant // Tetrahedron Lett. 1976. - N. 23. - P. 1973-1976.

40. Baer E. J. Oxidative Cleavage of Cyclic a-Keto Alcohols by Means of Lead Tetraacetate. II // J. Am. Chem. Soc. 1942. - V. 64, N. 5. - P. 1416-1421.

41. Garver L., Eikeren P. A facile synthesis of (+)-pinol from (-)-carvone // J. Org. Chem. 1976. -V. 41, N.16. - P. 2773-2774.

42. Luche J.L. Lanthanides in organic chemistry. 1. Selective 1,2 reductions of conjugated ketones // J. Am. Chem. Soc. 1978. - V. 100, N. 7. - P. 22262227.

43. Yasuda A., Yamamoto H., Nozaki H. A stereoselective 1,3-transposition reaction of allylic alcohols // Tetrahedron Lett. 1976. - N. 30. - P. 2621-2622.

44. Schroeter S.H., Eliel E.L. The Configuration of the Carvomenthols, Carveols, and Related Compounds // J. Org. Chem. 1965. - V. 30, N. 1. - P. 1-7.

45. Overman L.E. Thermal and mercuric ion catalyzed 3,3.-sigmatropic rearrangement of allylic trichloroacetimidates. 1,3 Transposition of alcohol and amine functions // J. Am. Chem. Soc. 1974. - V. 96, N. 2. - P. 597-599.

46. Kok P., DeClercg P.J., Vandewalle M.E. (+)-Carpesiolin: total synthesis and structural determination // J.Org.Chem. 1979. - V. 44, N. 25. - P. 45534557.

47. Carlsen P. H. J., Katsuki Т., Martin V. S., Sharpless К. B. A greatly improved procedure for ruthenium tetroxide catalyzed oxidations of organic compounds // J. Org. Chem. 1981. - V. 46, N. 19. - P. 3936-3938.

48. Wolinsky J., Hutchins R. O. Favorsky rearrangement and Grob fragmentation of carvone tribromides // J. Org. Chem. 1972. - V. 37, N. 21. - P. 32943299.

49. Davies S. G., Polywka M. E. CTTThomas S. E. Synthesis of cyclic ethers via bromine assisted epoxide ring expansion // J. Chem. Soc. Perkin Trans. -1986.-I, P. 1277-1282.

50. 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.