СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

DMSO - диметилсульфоксид

Et этил

Me метил

MCPBA мета-хлорнадбензойная кислота

PCC пиридиния хлорхромат

Ph фенил

Pri изо-пропил

THF тетрагидрофуран

? кипячение

t нагревание

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В литературном обзоре представлены именные реакции, направленные на получение циклических соединений (малых, средний и макроциклов).

НАЗАРОВ

Циклизация аллилвинилкетонов в циклопентеноны под действием фосфорной кислоты:

H2SO4, HCl, n-CH3C6H4SO3H, HCOOH, лед. CH3COOH + H2SO4

Винильная группа может содержать алифатические или ароматические заместители [16]. Как винильная, так и аллильная группы могут быть частью циклической системы:

Аллилвинилкетон и все замещённые кетоны, винильная группа которых входит в систему пятичленного цикла, гидратируются с последующей циклизацией в тетрагидро-г-пироны:

Реакция находит применение в синтезе стероидов [17].

БЕРТЛО (BERTHELOT)

Циклотримеризация ацетилена в бензол при пропускании через раскалённые трубки:

Бензол образуется с низким выходом; побочными продуктами являются метан, нафталин и смолы. Метод не находит практического применения; имеются другие, более эффективные методы получения ароматических углеводородов. Реакция представляет лишь исторический интерес, так как является первым примером превращения алифатического соединения в ароматическое [18].

ИПАТЬЕВ

Получение производных циклопропана циклоконденсацией 1,4-дибромолефинов с натриймалоновым эфиром:

* Бензол, диоксан

В реакцию вступают алифатические и алициклические дибромолефины, например:

1,1,4,4-Тетразамещённые 1,4-дибромолефины не образуют циклопропанового кольца. Кроме натриймалонового эфира в реакции используют натриевые производные циануксусного и бензоилуксусного эфиров, ацетилацетона и дезоксибензоина, например:

Из дибромолефинов и способных к енолизации циклических в-дикетонов получают производные дигидрофурана [19], например:

ПЕЙН - СМИТ ( PAYNE - SMITH С.W.)

Окисление циклоалканонов перекисью водорода в циклоалканкарбоновые кислоты, сопровождающееся сужением цикла:

Аналогично окисляются пергидроинданоны и декалоны, давая смесь карбоновых кислот с цис- и транс-конфигурацией [20].

СИММОНС - СМИТ (SIMMONS - SMITH R.D.)

Получение циклопропанов из олефинов действием йодистого метилена и цинк-медной пары:

Из СH2I2 и цинк-медной пары образуется йодистый йодметилцинк (реагент Симмонса - Смита), который и присоединяется к олефину. Другие метиленгалогениды в реакцию не вступают [21].

В реакцию вступают также олефины, содержащие функциональные группы, жирноароматические и непредельные гетероциклические соединения и циклоолефины (С6-С12), например:

В случае диенов образуется смесь продуктов, например:

Наличие гидроксильной группы в молекуле олефина приводит к более высоким выходам соответствующих продуктов:

Замена цинк-медной пары цинк-серебряной парой приводит обычно к существенному увеличению выхода продуктов. Так, например, в случае метилакрилата при замене цинк-медной пары цинк-серебряной парой выход эфира циклопропанкарбоновой кислоты возрастает с 9 до 80% [21].

НОРРИШ (NORRISH)

Фотохимическое расщепление карбонильных соединений с последующим превращением образовавшихся свободных радикалов по типу I или II [22].

Тип I* (для циклоалканонов в газовой фазе) - декарбонилирование ацилбирадикала и образование циклоалкана или алкенов (см. выше).

Тип II* (в жидкой фазе) - переход г-водородного атома к кислороду с образованием 1,4-бирадикала и «фотоэлиминирование», приводящее к олефину и енолу, или циклизация бирадикала в производное циклобутана:

В некоторых случаях, например при фотолизе изовалерианового альдегида (в парах), наблюдаются одновременно оба типа превращения [22]:

ВИДЕКВИСТ (WIDEQVIST)

Межмолекулярная конденсация кетонов или альдегидов с динитрилом

броммалоновой кислоты под действием иодистого калия и последующая циклизация в тетрацианоциклопропаны [23]:

R, R= H, Alk, Ar H2O, тетрагидрофуран

В реакцию вступают также циклические кетоны (C5-C10). Из ароматических альдегидов и этилового эфира бромциануксусной кислоты аналогично получают замещённые циклопропаны:

Ar = C6H4, C6H4Cl, C6H4OCH3, C6H4NO2

В качестве побочных продуктов при этом образуются (с выходом 10-30 %) RC6H4CH=C(CN)COOC2H5. [23].

БЛАН (BLANC)

Циклизация 1,4- и 1,5-дикарбоновых кислот в кетоны под действием уксусного ангидрида:

Разветвление углеродной цепи, особенно наличие геминальных CH3-групп, способствует циклизации. При n=4 реакция проходит с малыми выходами, при n>4 образуются межмолекулярные ангидриды [24] .

Кислоты с n=0,1, а также соединения типа R2C(COOH)2 в указанных условиях превращаются в ангидриды (в соответствии с правилом Блана):

Правило Блана: под действием уксусного ангидрида 1,4- и 1,5-дикарбоновые кислоты превращаются в кетоны, а 1,2- и 1,3-дикарбоновые кислоты - в ангидриды, например [24]:

Правило Блана часто используют при установлении строения терпенов и стероидов.

БЛЭЗ (BLAISE)

Циклизация 2,6-дикетонов с образованием циклогексенонов под действием хлористого водорода [25]:

R= CH3, C2H5

2,7-Дикетоны в этих условиях циклизуются с образованием семичленного цикла, а 2,5-дикетоны образуют производные фурана [25], например:

КОУП (COPE)

Термическая изомеризация 1,5-диенов, сопровождающаяся миграцией аллильной группы от С-3 к С-1 и сдвигом двойных связей [26]:

Перегруппировка является внутримолекулярной реакцией, протекающей через циклическое переходное состояние с инверсией аллильной группы. Скорость реакции зависит от природы заместителей (Y и Z) и уменьшается в ряду:

2CN > CN + COOC2H5 >2COOC2H5

1,5-Диены, не содержащие электроноакцепторных заместителей, реагируют, как правило, в более жёстких условиях (~3000С). Дивинилциклопропан и дивинилциклобутан перегруппировываются с расширением цикла [26], например:

В случае соединений типа ArC(YZ)CH2CH=CH2 перегруппировка не происходит. Синтез кетонов термической изомеризацией 3-окси-1,5-диенов называют окси-перегруппировкой Коупа (oxy-Cope) [26]:

ПЕРКИН (PERKIN)

Получение алициклических соединений алкилированием в-дикарбонильных соединений дигалогеналканами в присутствии алкоголята [27]:

В реакцию вступают различные дигалоген- и дикарбонильные соединения, а также в-кетонитрилы, например [27]:

ДИКМАН (DIECKMANN)

Внутримолекулярная конденсация сложных эфиров двухосновных карбоновых кислот в присутствии оснований с образованием циклических в-кетоэфиров [28].

* Na, K, ROK, NaH, KH, KNH2, NaNH2, ** абс. C2H5OH, эфир

Лёгкость замыкания цикла цикла зависит от природы б-заместителя и уменьшается в ряду H > CH3 > C2H5 (дальнейшее удлинение цепи не оказывает заметное влияние на скорость реакции). Как правило, образуются пятичленные циклы, но возможно получение макроциклов. На направление циклизации (размер цикла) влияют заместители в в-положении (например, метильная группа блокирует соседнюю CH2-группу, а COOC2H5 - активирует [28].

Эфиры, содержащие гетероатом (N, S, O), претерпевают аналогичную конденсацию:

Побочные продукты те же, что и в реакции Кляйзена. Следует отметить также возможность образования ацилоинов, особенно при использовании Na и NaH.

Реакция широко применяется для получения полициклических систем. Метод Хауза-Бабада (House-Babad) - получение циклических кетонов циклизацией солей фосфония (реакция, родственная конденсации Дикмана) [28]:

Синтез Дикмана - Компа (Komppa) - конденсация щавелевого эфира с эфирами глутаровой кислоты или её аналогов и последующая циклизация с образованием б-дикетонов [28]:

ДИЛЬС - АЛЬДЕР (DIELS - ALDER)

1,4-Присоединение соединений с активированной кратной связью (диенофилов) к сопряжённым диенам с образованием циклических структур (диеновый синтез) [30].

В реакцию вступают циклические, ациклические и гетероциклические 1,3-диены и соединения с фрагментами

В качестве диенофилов кроме олефинов могут быть использованы соединения, содержащие группировки и др.

Реакция проходит, как правило, с высокими выходами.

Наличие электроноакцепторных заместителей в диенофиле и электронодонорных в диене облегчает процесс присоединения. Скорость реакции уменьшается с увеличением числа и объёма заместителей в исходных веществах.

Диеновый синтез протекает по схеме цис-присоединения; компоненты ориентируются в соответствии с правилом «накопления насыщенности», что приводит к образованию эндо-изомеров:

Кислоты Льюиса не только ускоряют реакцию, но и вызывают изомеризацию продуктов. Так, при реакции 2-метилбутадиена-1,3 с метилвинилкетоном в обычных условиях образуется смесь 1,4- и 1,5-дизамещённых циклогексенов в соответствии 71:29; в присутствии SnCl4 повышается доля 1,4-изомера (93:7).

Реакция Дильса - Альдера обратима. При нагревании аддукты обычно распадаются на исходные компоненты или дают новые диен- и диенофил («ретро-реакция» Дильса - Альдера или «ретро-диеновое» разложение), например [31]:

Взаимодействие несопряжённого диена с диенофилом, в результате которого три р-связи превращаются в три у-связи с образованием двух новых циклов, называют «гомо-реакцией» Дильса - Альдера, например:

Диеновый синтез широко применяется во всех областях органической химии.

ВИХТЕРЛЕ (WICHTERLE)

Получение бициклических кетонов конденсацией циклических кетонов с 1,3-дихлор-цис-бутеном-2 и последующей циклизацией под действием серной кислоты [32]:

При R=H и n=1,2 циклизация проходит с участием метильной группы боковой цепи:

Аналогично циклизуются непредельные алифатические кетоны:

БЛОМКВИСТ (BLOMQUIST)

Синтез макроциклических кетонов внутримолекулярной конденсацией алифатических дикетенов, полученных дегидрохлорированием хлорангидридов дикарбоновых кислот [33]:

В реакцию вступают также хлорангидриды непредельных кислот:

Побочные продукты: линейные полимеры типа: HOOC(CH2)n[CO(CH2)n]xCOOH и дикетоны (в результате межмолекулярной конденсации). Последняя реакция подавляется при проведении процесса в условиях сильного разбавления [33].

РУЖИЧКА (RUZICKA)

Получение циклических кетонов пиролизом солей дикарбоновых кислот в вакууме [35]:

n = до 31

В реакции могут быть использованы соли Ca, Th, Ce, V, Zr, Pb и Ba. Выходы кетонов зависят от размера кольца: С5-С6 - ~ 80 % , С7-С8 - 10-20%, С9-С13 - 0,5 %, затем выходы несколько повышаются (для С17 ~ 8%) и далее снова падают до ~2 %. Побочная реакция - образование макроциклических дикетонов (до С34) [35].

Промышленные варианты процесса - нагревание смеси кислот с оксидами указанных металлов при пропускании паров кислоты над оксидом металла.

ХЭНСЛИ - ПРЕЛОГ - ШТОЛЛЬ (HANSLEY - PRELOG - STOLL)

Получение макроциклических ацилоинов циклизацией эфиров дикарбоновых кислот под действием металлического натрия*:

n=7, 8 и т. д.

Ацилоины получают лишь при большом избытке Na (4 экв), в противном случае происходит циклизация по Дикману. Выходы продуктов при n=7-11 составляют ~40% и повышаются с увеличением размера цикла, например при n =19 выход ацилоина 96% [36].

Метод позволяет получать гетероциклические, а также макроциклические ацилоины с n=фениленовыми звеньями, например:

m>1_; R=Alk, Ar

Ацилоины легко превращаются в кетоны восстановлением цинком в кислоте или дегидратацией с последующим гидрированием б,в-непредельного кетона [36].

РОБИНСОН - МАННИХ (ROBINSON R. - MANNICH)

Получение бициклических непредельных кетонов алкилированием циклических кетонов четвертичными солями в-аминокетонов (оснований Манниха) под действием оснований с последующей циклизацией в результате внутримолекулярной альдольной конденсации [37]:

Аналогично реагируют и другие циклоалканоны (С7-С15). Проведение реакции облегчается, если предварительно кетон превращают в б-оксиметиленкетон конденсацией с HCOOC2H5:

При использовании бис-оснований Манниха получают производные мостиковых углеводородов:

Бициклические непредельные кетоны могут быть получены также присоединением по Михаэлю циклических в-дикетонов к б,в-непредельным кетонам с последующей циклизацией под действием основания*, например [37]:

* Называют также аннелированием по Робинсону.

БЮХНЕР (BUCHNER)

Присоединение алифатических диазосоединений к олефинам (или ацетиленам) с образованием замещённых пиразолинов (или пиразолов) с последующим превращением в производные циклопропана [38]:

Аналогично реагируют б,в-непредельные кетоны, эфиры непредельных кислот, арилзамещённые олефины, например [38]:

Аналогично олефинам реагирует бензол:

В случае б,в-непредельных кетонов или эфиров RCH-группа присоединяется к в-углеродному атому. Сопряжённые диены присоединяют диазосоединения в положение 1,2.

КИЖНЕР

Замыкание кольца циклопропана при термическом разложении пиразолинов, образующихся при взаимодействии б,в-непредельных альдегидов или кетонов и гидразина [39]:

Выходы на стадии разложения пиразолинов достигают 90%, а общие выходы замещённых циклопропанов 50-70 %. В реакцию вступают карбонильные соединения с алифатическими, алициклическими, ароматическими и гетероциклическими заместителями [39]

МАЙО (MAYO)

Фотохимическое присоединение ацетилацетона к циклоолефинам с образованием дикетонов [40]:

Использование 2-ацетилциклоалканонов позволяет получать полициклические кетоны, например [40]:

РЕППЕ (REPPE)

Циклополимеризация ацетилена или его производных в арены и циклополиолефины в присутствии никелевых катализаторов [41]:

* Ni(CN)2, Ni(SCN)2, (o-NH2C6H4O)2Ni, Ni-производные ацетоуксусного эфира или ацетилацетона

Реакция позволяет с выходами, близкими к количественным, получать бензол и его производные [41], а также циклооктатетраен:

Получение циклооктатетраена открывает путь для синтеза пробковой кислоты и полиамидов на её основе.

ЦИГЛЕР (ZIEGLER)

Получение макроциклических кетонов циклизацией динитрилов под действием N-алкиланилидов натрия с последующими гидролизом и декарбоксилированием* [42]:

* LiN(C2H5)C6H5, LiN(C2H5)2; ** (n-C3H7)2O, (i-C3H7)2O

* Называют также реакцией Циглера-Торпа (Тhorpe).

Необходимость большого разбавления (вследствие возможной полимеризации) достигается путём очень медленного добавления раствора динитрила к раствору конденсирующего средства. Выходы кетонов зависят от размера кольца [42]:

Выход, % Выход, %

C5-C7 ………..колич. C12 ………………. 8

C8 ……………88 C13 ……………… 15

C9-C11……….1- 2 C14-C25 …………. 60

C26-C32 ………….~80

Метод позволяет получать также кислородсодержащие макрогетероциклические соединения:

ШОЛЛЬ (Scholl)

Дегидроциклизация полициклических диарилкетонов с образованием конденсированных циклических систем при нагревании с AlCl3 [43].

* AlCl3 + NaCl

В реакцию вступают моно- и поликетоны, имеющие свободное пери- положение по отношению к карбонильной группе. Присутствие органических оснований или следов йода облегчает реакцию.

Если пери-положение занято или в пара-положении к СО-группе находятся группы ОН или OR, образуется пятичленное кольцо:

Аналогично циклизуются полициклические нитрилы, имиды и азосоединения, например [43]:

ВЮРЦ - ФИТТИГ (WURTZ - FITTIG)

Получение жирноароматических углеводородов конденсацией арилгалогенидов с алкилгалогенидами под действием металлического натрия [44]:

Обычно применяют алкилбромиды, реже иодиды и очень редко хлориды. Легче всего реагируют первичные алкилгалогениды, труднее - вторичные, а третичные [кроме (С6Н5)3СХ] не вступают в реакцию. Вместо RX могут быть использованы R2SO4, например:

Побочные процессы: образование Ar - Ar, R - R, RH и олефинов.

Метод может быть использован для синтеза элементоорганических соединений, например:

Модификация Виттига - Витта (Wittig - Witt) - использование фениллития вместо натрия при конденсации галогенпроизводных жирноароматических углеводородов [44]. Метод даёт возможность получать макроциклы:

РЭПСОН (RAPSON)

R, R=H, CH3, OCH3 * SnCl4, HF, Al2O3, ThO2; ** [PdC]

Получение трифениленов взаимодействием циклогексенилциклогексанона и арилмагнийбромидов с последующей циклизацией в октагидротрифенилены и дегидрированием последних [45].

Наилучший результат (выход ~30%) получен при применении в качестве катализатора на стадии циклизации смеси CaO + Al2O3 + ThO2. При R=R=CH3 реакция идёт с низким выходом (~2-3%) [45].

ФУДЗИМОТО - БЕЛЛО (FUJIMOTO - BELLEAU)

Получение циклических б,в-непредельных кетонов из д-еноллактонов и реактива Гриньяра с последующим гидролизом под действием едкого кали в метаноле [46]:

R = Alk, C6H5

Аналогично реагируют д-енаминлактамы:

Вместо реактива Гриньяра можно использовать алкилиденфосфораны или фосфонат-анионы. Реакция широко применяется в химии стероидов.

ХУНСДИККЕР (HUNSDIECKER)

Получение макроциклических кетонов циклизацией щ-галоген-алгилацетоуксусных эфиров в результате внутримолекулярного алкилирования под действием поташа с последующим гидролизом и декарбоксилированием:

Реакцию проводят при большом разбавлении во избежание межмолекулярной конденсации. Метод позволяет получать кетоны с хорошими выходами [47].

Таким образом, из литературного обзора видно, что методы циклизации достаточно многочисленны и широко используются в органическом синтезе.

Глава 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Ранее эфиры 4R-метил-2-оксоциклопентан-1-карбоновой кислоты получали циклизацией диметиловых и диэтиловых эфиров 3R-метил-1,6-гександикарбоновой кислоты [4, 5, 48], а 3R-метилциклопентан-1-он (9) - их декарбоксилированием [15]. Известен также синтез [49] исходя из дорогого и малодоступного R-пулегона, используя на ключевой стадии циклизацию 3R-метил-1,6-гександикарбоновой кислоты.

Нами предлагается новый подход к синтезу оптически чистого 3R-метилциклопентан-1-она (9) на основе доступного монотерпеноида - L-(-)-ментола (1), доступный [6] из мятного масла - эфирное масло перечной мяты Mentha piperita в стадии цветения. Так как данный экстракт в своем составе имеет наряду с ментолом также его сложные эфиры, ментон и ряд других соединений, для отделения спирта (1) была проведена следующая цепь превращений. Щелочная обработка привела к гидролизу эфиров, а этерификация борной кислотой дала труднолетучий борат ментола. Примеси же были удалены вакуумированием. Омылением остатка был регенерирован ментол, отогнанный с водяным паром. Экстракция его из воды и осушка дали 60% ментола (1), [б]D25 -47.7° (с 2.4; EtOH), ср. -48.5o (с 5.0; EtOH) [6].

Для осуществления синтеза соединения (9) нами использована следующая цепь селективно протекающих трансформаций. Окислением спирта (1) по Джонсу бихроматом калия был получен (-)-ментон (2). Его окисление по Байеру-Виллигеру кислотой Каро протекало региоспецифично с образованием 3R,7-диметилоктан-6S-олида (ментолактона) (3).Переведением его в ментолактон (3), согласно [50], и переэтерификацией с помощью изопропанола в присутствии H2SO4 был получен изопропил-3R,7-диметил-6S-гидроксиоктаноат (4). Последовательное окисление по Кори, а затем по Байеру-Виллигеру кислотой Каро, протекающее региоспецифично, привело к диизопропиловому эфиру 3R-метилгексан-1,6-диовой кислоты (6). Циклизация последнего по Дикману проведена несколькими способами. При использовании изопропилата натрия как основания получена смесь (3.5:1) по данным ГЖХ и спектра ПМР: из соотношения интегральных интенсивностей дублета в области 1.15 м.д. для группы СН3-4 и дублета при 1.19 м.д. для СН3-5, принадлежащих изопропиловым эфирам 4R-метил-2-оксо- (7) и 5R-метил-2-оксо- (8) циклопентан-1-карбоновых кислот соответственно, неделимым колоночной хроматографией. Декарбоксилирование полученной смеси эфиров (7) и (8) нагреванием в DMSO в присутствии NaCl по методике [51] приводит к единственному продукту - 3R-метилциклопентан-1-ону (9). Попытка повысить региоселективность реакции циклизации диэфира (6), используя амид натрия как основание, ранее использованный в [52] для диметилового эфира 3-метилгексан-1,6-диовой кислоты, оказалась неудачной: вернулось исходное соединение. Циклизация соединения (6) в присутствии натрия, также применяемого для циклизации диэфиров [53], протекает с декарбоксилированием и образованием единственного продукта - циклопентанона (9).

Глава 3. МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ И РЕАГЕНТОВ

Ацетон перегоняют над CaCl2, т. кип. 56оС [3].

Диэтиловый эфир выдерживали над КОН, последовательно перегоняли над металлическим Na и LiAlH4, т.кип. 34.5оС [3].

Толуол (пара-) сульфохлорид. 10 г неочищенного TsCl растворяли в минимальном количестве хлороформа и быстро охлаждали. Выпавшую п-толуолсульфокислоту отфильтровывали, маточный раствор оставляли на два дня на созревание при комнатной температуре. Охлаждали, после фильтрации получали 7 г мелких белых кристаллов очищенного TsCl, т. пл. 145-146оС.

Пиридин выдерживали в течение длительного времени над гранулами КОН, затем перегоняли над ВаО, т. кип. 115.3оС. [3]

Хлорхромат пиридиния PyCrO3-HCl (РСС) [21]. К 184 мл 6 н. HCl (1,1 моль) быстро при перемешивании прибавляли 100 г (1 моль) CrO3. После 5 мин гомогенный раствор охлаждают до 0оС и 79.1 г (1 моль) Py осторожно прибавляют в течение 10 мин. При 0оС выпадает желто-оранжевая соль, которую отфильтровывают, выход 180,8 г (84%). Перед употреблением вакуумируют.

Тетрагидрофуран выдерживали над КОН, последовательно перегоняли над металлическим Na и LiAlH4, т.кип. 65.оС [3].

Хлорид меди (I) промывали в аппарате Сокслетта абс. ТHF, сушили под вакуумом.

Хлористый метилен перегоняли над Р2О5, т. кип. 40оС [3].

Хлороформ перегоняли над Р2О5, т. кип. 61.2оС [3].

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ИК-спектры записывали на приборе UR-20 в тонком слое. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре «Bruker АМ-300» (рабочая частота 300.13 МГц для ПМР и 75.47 МГц для ЯМР 13С) в CDCl3. За внутренний стандарт приняли значение сигналов в ПМР - примеси протонов в дейтерированном растворителе 7.27 м.д. для CDCl3, а в ЯМР 13С - средний сигнал CDCl3 77.00 м.д. ГЖХ выполняли на приборах «Chrom-5» [длина колонки 1.2 м, неподвижная фаза - силикон SE-30 (5%) на Chromaton N-AW-DMCS (0.16-0.20 мм), рабочая температура 50-3000С] и «Chrom-41» [длина колонки 2.4 м, неподвижная фаза - PEG-6000, рабочая температура 50-2000С]; газ-носитель - гелий. Колоночную хроматографию осуществляли на силикагеле L (ЧССР) с зернением 40-100 мкм. Анализ ТСХ проводили на пластинках “Silufol UV-254” (ЧССР). Оптическое вращение измерено на поляриметре “Perkin-Elmer-241-MC”. Данные элементного анализа всех соединений отвечали вычисленным. анализа всех соединений отвечали вычисленным.

L-(-)-Ментол (1). 10 г «мятного масла» растворяют в 50 мл этанола, добавив 2 г КОН, смесь кипятят 30 мин. Затем почти полностью отгоняют спирт, к остатку добавляют 25 мл Н2О и 25 мл Еt2O. Все это переносят в делительную воронку. Эфирный слой промывают небольшими порциями воды до pH=7, отделяют и сушат Na2SO4.

После отгонки растворителя масло переносят в колбу Кляйзена, соединенную с приемником через короткий воздушный холодильник; добавляют 1 г борной кислоты и включают вакуумный насос. Когда разряжение достигнет 10 - 15 мм рт. ст., нагревают колбочку на водяной бане; вода образующаяся при этерификации отгоняется. Затем водяную баню заменяют масляной и медленно поднимают температуру до 200оС. Разряжение доводят до 3 мм рт. ст, при этом отгоняются все спутники ментола, а трудно летучий ментиловый эфир борной кислоты остается в перегонной колбе.

Остаток переносят в круглодонную колбу емкостью 100 мл вместе с небольшим количеством спирта, используемого для смывания стенок; добавляют 2 мл насыщенного раствора NaHCO3 и начинают отгонку с водяным паром. Борный эфир омыляется, а ментол переходит в дистиллят. При помощи делительной воронки еще не застывшее масло отделяют от Н2О, переносят в коническую колбочку и охлаждают. Затвердевший ментол перекристаллизовывают из петролейного эфира. Выход 50% от эфирного масла; т. пл. 42-43оС, [б]20D- 49о (с 20, EtOH) [54]

Ментон (2). К перемешиваемому раствору 32.0 г К2Сr2О4 в разбавленной Н2SO4 (26.5 мл конц. Н2SО4 и 160 мл Н2О) при 30оС прибавили 23.95 г (153.5 ммоля) ментола. Поднимали температуру реакционной массы до 60оС и перемешивали еще 1 час при этой температуре. Затем реакционную смесь охладили и экстрагировали Et2O, промывали насыщенными растворами NaCl, NaHCO3, NaCl (до рН=7), сушили MgSO4 и упаривали. Получили 20.49 г (86.7%) ментона. [б]D16 - 67.50 (c 5.3, CHCl3). ИК-спектр (, см-1): 1380, 1455 (CH3-C), 1710 (C=O) [4].

3R,7-Диметилоктан-6S-олид (3). К перемешиваемой при t10o смеси 24 мл конц. H2SO4 и 8 мл воды присыпали 16.8 г (60 ммоль) K2S2O8, а затем последовательно прикапывали 26 мл воды и 5 г (32.5 ммоль) ментона (2). Перемешивали при комнатной температуре 24 ч, далее осторожно вылили в 20 мл холодной воды, экстрагировали CH2Cl2 (3х50 мл), последовательно промывали насыщенными растворами Na2S2O3, NaCl. Сушили MgSO4, упаривали и получили 4.31 г (78%) сложного эфира (4), [б]D26 -8.5° (c 4.0; CHCl3). ИК-спектр (н, см-1): 1380, 1390 (CH3), 1730 (C=O). Спектр ПМР (300 Мгц, CDCl3): 0.94 и 0.96 (д, 6Н, J 6.84 Гц, CH3-7, H-8), 1,02 (д, 3Н, J 6.64 Гц, СН3-3), 1.16-1.34 (м, 2Н, Н-4), 1.55-1.60 (м, 2Н, Н-5), 1.79-1.94 (м, 2Н, Н-3, Н-7), 2.42-2.57 (м, 2Н, Н-2), 3.99-4.05 (м, 1Н, Н-6). Спектр ЯМР 13С (СDCl3): 17.09 и 18.40 (СН3-7, С-8), 23.96 (к, СН3-3), 30.42 (д, С-3), 30.93 (т, С-4), 33.33 (д, С-7), 37.43 (т, С-5), 42.55 (т, С-2), 84.83 (д, С-6), 175.26 (с, С-1)

Изопропиловый эфир 3R,7-диметил-6S-гидроксиоктановой кислоты (4). Раствор 2.5 г (14.7 ммоль) ментолактона (3), полученный из L-(-)-ментола (1) согласно [55], в 19 мл сухого изопропанола, подкисленный двумя каплями конц. Н2SO4, перемешивали на магнитной мешалке 72 ч. Изопропанол упаривали, остаток разбавляли этилацетатом, последовательно промывали насыщенными растворами NaCl, NaHCO3, NaCl, сушили над MgSO4 и упаривали. Получили 2.87 г (85%) оксиэфира (4), [б]D20 -13.30 (с 0.90, CHCl3). ПМР спектр (CDCl3, д, м.д., J / Гц): 0.82 (д, J=6.8, Н-8, СН3-7, 6Н), 0.84 (д, J=6.8, СН3-3, 3Н), 1.19 (д, J=6.8, (СН3)2СН, 6Н), 1.93 (м, Н-2Н-5, Н-7, 8Н), 3.25 (м, Н-6, 1Н), 3.97 (уш.с., ОН, 1Н). Спектр ЯМР 13С (СDCl3): 18.73 (к, С-8, СН3-7), 19.64 (к, СН3-3), 21.68 (к, СН(СН3)2), 30.42 (д, С-3), 31.24 (т, С-4), 32.86 (т, С-5), 33.22 (д, С-7), 41.83 (т, С-2), 67.19 (д, СН(СН3)2), 76.63 (д, С-6), 172.67 (с, С-1).

Изопропиловый эфир 3R,7-диметил-6S-оксооктан-1-овой кислоты (5). К суспензии 4.18 г (19.4 ммоль) РСС в 75 мл сухого СН2Сl2 прикапывали раствор 2.87 г (12.4 ммоль) оксиэфира (4) в 5 мл сухого СН2Сl2. Перемешивали 3 часа, разбавляли Et2O (80 мл), отфильтровывали через слой Al2O3 и упаривали. Получили 2.50 г (83%) кетоэфира (5), [б]D20 +2.8 (с 2.82, CHCl3). ПМР спектр (CDCl3, д,м.д., J/Гц): 0.91 (д, J=6.1, СН3-3, 3Н), 1.07 (д, J=6.8, СН3-7, Н-8, 6Н), 1.19 (д, J=6.1, (СН3)2СН, 6Н), 1.50 (м, Н-3, Н-4, 3Н), 2.22 (м, Н-2, Н-5, Н-7, 5Н), 4.97 (септет, J=6.1, (СН3)2СН, 1Н). Спектр ЯМР 13С (СDCl3): 18.21 (к, С-8, СН3-7), 19.41 (к, СН3-3), 23.86 (к, (СН3)2СН), 30.01 (д, С-3), 30.26 (т, С-4), 37.74 (т, С-5), 40.76 (д, С-7), 41.86 (т, С-2), 67.38 (д, (СН3)2СН), 172.35 (с, С-1), 214.38 (д, С-6).

Диизопропиловый эфир 6R-метилгексан-1,6-диовой кислоты (6). К суспензии 3.10 г (8.9 ммоль) МCPBA в 30 мл сухого CHCl3 при комнатной температуре прикапывали раствор 1.40 г (6.2 ммоль) кетона (5) в 10 мл сухого CHCl3. Перемешивали 48 ч, разбавляли 100 мл СН2Cl2, последовательно промывали насыщенными растворами NaHCO3, Na2S2O3, NaCl, сушили MgSO4 и упаривали. Получили 1.25 г (83%) диэфира (6), [б]D20 +3.1 (с 3.20, CHCl3). ПМР спектр (CDCl3, д, м.д., J/Гц): 0.93 (д, J=6.1, СН3-3, 3Н), 1.19 (д, J=6.1, (СН3)2СН, 12Н), 4.97 (септет, J=6.1, (СН3)2СН, 2Н), 2.06 (м, Н-2Н-5). Спектр ЯМР 13С (СDCl3): 19.18 (к, СН3-3), 21.72 (к, (СН3)2СН), 30.32 (д, С-3), 30.64 (т, С-4), 41.92, 42.47 (оба т, С-2, С-5), 67.39, 67.44 (оба д, (СН3)2СН), 172.26 (с, С-6), 173.02 (с, С-1).

Изопропиловые эфиры 4R-метил-2-оксо- (7) и 5R-метил-2-оксо- (8) циклопентан-1-карбоновых кислот. К раствору изопропилата натрия, полученного из 0.05 г (2.05 мг-ат.) Na и 0.13 г (2.1 ммоль) изопропанола в 3 мл сухого толуола, прикапывали (Ar) раствор 0.50 г (2.1 ммоль) диэфира (6) в 2 мл сухого толуола. Смесь кипятили в течение 8 ч. Охлаждали до комнатной температуры, выливали в 25 мл холодной воды, содержащей 8.5 мл СН3СООН. Водный слой экстрагировали эфиром (3 х 40 мл), последовательно промывали насыщенными растворами NaHCO3 и NaCl, сушили Na2SO4 и упаривали. Получили 0.30 г (79%) смеси (3.5:1) эфиров (7) и (8) по данным ГЖХ.

Изопропиловый эфир 4R-метил-2-оксоциклопентан-1-карбоновой кислоты (7). ПМР спектр (CDCl3, д, м.д., J/Гц): 1.15 (д, J=6, СН3, 3Н), 1.19 (д, J=6, СН(СН3)2, 6Н), 2.22 (м, СН2, СНСН3, 5Н), 3.26 (т, J= 6.4, СНСО2, 1Н), 5.35 (септет, J= 6.1, СН(СН3)2, 1Н).

Изопропиловый эфир 5R-метил-2-оксоциклопентан-1-карбоновой кислоты (8). ПМР спектр (CDCl3, д, м.д., J/Гц): 1.19 (д, J=6, СН3, 3Н), 1.19 (д, J=6, СН(СН3)2, 6Н), 1.46 и 2.15 (оба м, СН2, 4Н), 2.75 (м, СНСН3, 1Н), 3.15 (д, J= 9.1, СНСО2, 1Н), 5.35 (септет, J= 6.1, СН(СН3)2, 1Н).

3R-метилциклопентан (9). а. К нагретой до 900С суспензии 0.04 г (1.9 мг-ат.) Na в 3 мл сухого толуола (Ar) прикапывали раствор 0.47 г (1.9 ммоль) диэфира (6) в 4 мл сухого толуола и кипятили 1 ч. Реакционную массу разбавляли гексаном и отфильтровывали через слой Al2O3 (2 см). Получили 0.15 г (81%) метилциклопентанона (9), [б]D20 +152.50 (с 1.20, CHCl3), см. [б]D20 +1540 (с 0.6, МеОН) [56]. Параметры ИК, ПМР и ЯМР 13С идентичны полученным ранее [57].

б. К раствору 0.50 г (2.5 ммоль) смеси диэфиров (7) и (8) в 21 мл DMSO и 3 мл H2O добавляли 0.70 г (12 ммоль) NaCl и выдерживали при 1650С в течение 2 ч, затем охлаждали, водный слой экстрагировали петролейным эфиром, сушили Na2SO4 и упаривали. Получили 0.16 г (65%) циклопентанона (9), идентичного полученному в опыте а.

ВЫВОДЫ

Таким образом, исходя из доступного монотерпеноида L-(-)-ментола разработана схема синтеза ценного интермедиата для синтеза ряда биологически активных веществ -3R-метилциклопентан-1-она с общим выходом 30% в расчете на исходное соединение (ментол). Циклизация по Дикману была проведена несколькими способами. Увеличили региоселективность при циклизации использованием диизопропилового эфира 3R-метилгексан-1,6-диовой кислоты до соотношения продуктов 3,5:1 (при использовании соответствующего диметилового эфира образовывалась смесь продуктов 2,5:1).

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. Терней. Современная органическая химия // М.: Мир -1981. - 1.- С. 679.

2. Р. Маки, Д. Смит. Путеводитель по органическому синтезу // М.: Мир.- 1985 - С. 352.

3. R. K. Razdan, G. R. Handrick, H. C. Danzell, J. F. Howes, M. Winn, N. P. Plotnikoff, P. W. Dodge, A. T. Dren // J. Med. Chem. -1976. - №19.- С. 552

4. H. R. R. Kumar, D. H. Cloyce, K. J. Ruth // Pat. USA N 4007207- Реф. в РЖХим.- 22О98П -1977.

5. L. T. Burka, R. M. Bowen, B. J. Wilson // J. Org. Chem.- № 39.-P. 3241.- 1974.

6. S. Takano, K. Masuda, K. Ogasavara. // Heterocycles.-№ 16.-P.1509.- 1981.

7 Rosen Komposition. Schweisheimer. // Seifen - ?le - Fette - Wachse. - 1959.- 85.- № 26.- С. 821 - 822.

8 Препарат для ванн: Заявка 1319414, Япония, МКИ4 А 61 К 7/50/ Саймо Ясухико, Марамацу Цукаса; К.к. Цумура. - № 63 - 151579; Заявл. 20.06.88; Опубл. 25.12.89. // Кокай токё кохо. Сер. 3(2). - 1989. - 103 - С. 83-87. - Яп.

9. Способ получения ароматизатора для колбасных изделий: Пат. 1833144 СССР, МКИ5 А 22 С. 11/ 100/ Солнцева Г.Л., Андреенков В.А., Белоусова Е.Е, Романова Н.В., Афанасьева И.И.// Всес.н.-и. и конструкт. ин-т мяс. пром-ти. - № 4948516/134.

10 Семёнов. Химия природных соединений // Новосибирск: Сибирская

изд-ая фирма РАН, Наука. - 2000.- С. 664.

11 Nouvelles compositions dermstologiques bronzantes insectifuges // Заявка 2622103 Франция; МКИ4 А 61 К 7/42/ Thorel Jean - Noёl. - № 8714590; Заявл. 22.10.87. Опубл. 28.04.89.

12 Vinilketenes. Synthesis of (+)-Actinidine. // J. Org. Chem.- Vol. 42.- № 12.- p. 2111.- 1977.

13 Isolation, Structure and Synthesis of Alkaloids from Valeriana officinalis L. // Acta Chem. Scand.- 21.- 1967.- № 1.- p. 53.

14 L. G. Mac, J. M. Ames. // J. Food Sci. -№ 52.-P. 42.- 1987.

15 B. Lefebvre, J.-P. Le Roux, J. Kossanyi, J.-J. Basselier // C. r. Acad. sci..- C. 277.- 1049.- 1973.

16 Назаров И.Н. О механизме гидратации и циклизации диенов. Новый м метод синтеза циклопентенонов // Успехи химии. - 1951.- Т. 20.- С. 71.

17 Назаров И.Н. Успехи органического синтеза на основе ацетилена //Успехихи химии.- 1951.- Т. 20.- С. 309.

1. 18 Raphael R. A. Acetylenic Compounds in Organic Synthesis // London.- Buttenworths scientific publ.- 1955.- P 65.

19 Ипатьев В.П., ЖРФХО.- 1901.- Т. 33.- С. 540.

20 Payne G. P., Smith C.W. Reaction of Hydrogen Peroxide II. A Novel Use of Selenium Dioxide as Catalyst for the Ring Contraction of Cycloalkanones to Cycloalkanecarboxylic Acids. // J. Org. Chem..- 1957.- V. 22.- P. 1680.

2. 21 Simmons H.E., Smith R.D. A new synthesis of cyclopropanes from olefins // J. Am. Chem. Soc.- 1958.- V. 80.- P. 5323.- 1959.- V. 81.- P. 4256.

22 Lewis F.D., Hillard T.A. Photochemistry of Methyl-Substituted Butyrophenones.// J. Am. Chem. Soc.- 1972.- V. 94.- № 11.- P. 3852-3858

23 Журина Ф.Г., Вульфсон Н.С.Взаимодействие бромциануксусного эфира с ароматическими альдегидами в условиях реакции Реформатского и Видеквиста.II // Журнал органической химии.- 1967.-Т. 3.- С. 504

24 Bachmann E., Deno N.C.Preparation of the Isomeric 2-( Naphthylmethyl) cyclopentanones J. Am. Chem. Soc.- 1949.- V. 71.- P. 3540.

25 Jдger H., Keymer R.- Arch. Pharm.- 1960.- V. 293.- P. 896.

26 Baldwin J.E., Kaplan M.S. A Mechanistic Alternative for the Thermal Antara-Antara Cope Rearrangements of Bicyclo[3.2.0] hepta-2,6-dienes and Bicyclo[4.2.0] octa-2,7-dienes. // J. Am. Chem. Soc.- 1971.- V. 93.- P. 3969.

27 Rice L. M., Grogan C.H. Spiranes.II.Spiro[3.3] heptane Derivatives.// J. Org. Chem.- 1961.- V. 26.- P. 54.

28 House H. O., Babad H. A new Synthesis of Cyclic ketones. // J. Org. Chem.- 1963.- V. 28.- P. 90.

29 Хаузер Ч.Р. Хадсон Б.Е. Конденсация сложных эфиров и сложные реакции. // Органические реакции под реакцией Берлина А.Я.- Т. 1.- С. 345.

30 Онищенко А. С., Диеновый синтез.// М., Изд. АН СССР.- 1963.- С. 649

31 Вассерман А., Реакция Дильса - Альдера. // Пер. с англ. Под ред. Л. М. Когана и О.Н. Темкина. М., «Мир».- 1968.- С. 133

32 James A., Marshall J. A., Schaeffer D. J. Synthesis of Bicyclo [4.4.0] decanones and Bicyclo [3.3.1] nonanones via the Wichterle Reaction. // J. Org. Chem.- 1965.- V. 30.- P. 3642.

33 Физер Л., Физер М., Органическая химия. // Изд. 2-е. Т. 2. Пер. с англ. Под ред. Н.С. Вульфсона. М., «Химия».- 1970.- С. 82.

34 Синтез органических препаратов. // Под ред. акад. Казанского Б.А.,М.-1949.- Т. 1.- С. 518.

35 Синтез органических препаратов. // Под ред. акад. Платэ А.Ф., М.-1949.- Т. 8.- С. 48.

36 Синтез органических препаратов. // Под ред. акад. Платэ А.Ф., М.-1949.- Т. 8.- С. 48.

37 Spencer T. A., Schmiegel K.K., Williamson K.L. Synthesis of 1,9-cis-Diacetoxy-?????-octalone-6; Stereochemical Course of the Robinson Annelation Reaction. // J. Am. Chem. Soc.- 1963.- V. 85.- P. 3785.

38 ОR.- V. 18.- P. 217.

39 Мещеряков А. П., Глуховцев В. Г., Петрова Д. Синтез 1-метил-1,2-дицикло-пропилциклопропана. // ДАН СССР.- 1960.- Т. 130.- С. 779.

40 Mayo P., Takeshita H. Photochemical synthesis.6. the formation of heptandiones from acetylacetone and alkenes. // Can. J. Chem.- 1963.- V. 41.- P. 440.

41 Meriwether L. S.,Leto M.F., ColthupE.C., Kennerly G.W. The polymerization of Acetylenes by Nickel-Carbonyl-Phosphine Complexes.IV. Kinetics and Polymerization Mechanisms. // J. Org. Chem.- 1962.- V. 27.- P. 3930.

42 Houben-Weyl. // Bd. 4.- S. 758.- OR.- V. 15.- P. 28.

43 Olah G. A., Schilling P., Gross I. M. // Am. Chem. Soc. - 1974.- V. 96.- P. 876.

44 Касухин Л. Ф., Грагеров И. П. // Ж. орг. хим.- 1971.- Т. 7.- С. 2009.

45 Buess C. M., Lawson D. D. The preparation, reactions, and properties of triphenylenes. // Chem. Rev.- 1960.- V. 60.- P. 315.

46 Belleau B. // J. Am. Chem. Soc. - 1951.- V. 73.- P. 5441.

47 Herzig K., Rьchardt C., Zum Mechanismus der Hunsdiecker-Reaktion. // Chem. Ber.- 1972.- Bd. 105.- S. 363.

48 Sandoz Patents Ltd. // Pat. Britain № 1,004,661.- 1965. - Сhem. Abstr.- 64, 2058h.- 1966.

49 W. C. M. Kokke, F. Varkevisser.// J. Org. Chem.-№ 39.- P. 1535.- 1974.

50 D. F. Taber, S. A. Saleh, R. W. Korsmeyer // J. Org. Chem.- № 45.- P. 4699.- 1980.

51 В. Н. Одиноков, Г. Ю. Ишмуратов, М. П. Яковлева, Р. Л. Сафиуллин, А. Н. Волгарев, В. Д. Комиссаров, Г. А. Толстиков // Докл. АН.- № 326.- С. 842.- 1992.

52 Н. С. Вульфсон, В. И. Зарецкий. Реакция Дикмана. Реакции и методы исследования органических соединений // М.: Гос. научно-техн. изд-во хим. лит-ры. № 12.-С. 7.- 1963.

53 В. Н. Одиноков, Р. И. Галеева, Г. А. Толстиков. // Ж. орган. Химии.- 12.- 1442.- 1976.

54 James A., Marshall J. A., Schaeffer D. J. Synthesis of Bicyclo [4.4.0] decanones and Bicyclo [3.3.1] nonanones via the Wichterle Reaction. // J. Org. Chem.- 1965.- V. 30.- P. 3642.

55 Taber D. F., Saleh S. A., Korsmeyer R. W. // J. Org. Chem.- № 45.- P. 4699.- 1980.

56 Kokke W. C. M., Varkevisser F., Photochemistry of Methyl-Substituted Butyrophenones. // J. Org. Chem..- № 39.-P. 1535.- 1974.

57 Salaьn J., Ollivier J. // Nouv. j. chim.- № 5.- P. 587.- 1981.