ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ТРАНСПОРТ
Конструкционные материалы HYDROGEN ENERGY AND TRANSPORT
Structural materials
РЕГИО- И СТЕРЕОСЕЛЕКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СЕСКВИТЕРПЕНОВЫХ ЛАКТОНОВ
ЧАСТЬ 1
О. В. Алебастров
Югорский государственный университет ул. Чехова, 16, г. Ханты-Мансийск, Россия, 628012 Тел.: (34671) 5-76-11, факс: (34671) 2-11-86, e-mail: Alebastrov@bk.ru
УДК 547.314
Сведения об авторе: кандидат хим. наук, заведующий лабораторией оптической спектроскопии учебно-научного аналитического центра Югорского государственного университета.
Образование: Новосибирский государственный университет.
Область научных интересов: химия природных соединений терпенового ряда. Тематика исследований связана с получением производных сесквитер-пеновых у-лактонов с а-еноновой группировкой и определение биологической активности полученных соединений в рамках проблемы «структура — активность». Научные исследования по данной тематике проводятся около 8 лет.
Публикации: более 20 научных работ.
Алебастров Олег Владимирович
The review is devoted regio- and to stereoselective transformations seequiterpene y-lactones. Regarding one review reactions of restoration and oxidation of the various structural types y-lactones are submitted basically. The basic mechanisms of oxidizing reactions and reductions y-lactones are described.
Введение
Если проанализировать структурные формулы сесквитерпеновых лактонов, то можно предсказать целый ряд их химических превращений в соответствии со свойствами их функциональных групп. Как правило, это реакции восстановления и окисления, различные перегруппировки, реакции по лактонному кольцу, а также реакции по введению различных гетероатомов.
Простота этого подхода кажущаяся, так как такие реакции практически всегда можно реализовать, но далеко не всегда получить продукт, строение которого соответствует превращению именно этой функциональной группы. Одним словом, структурное многообразие сесквитерпено-вых у-лактонов делает их весьма лабильными соединениями. Конформационное и конфигурационное разнообразие их молекул, сочетание нескольких функциональных групп — все это служит предпосылкой для достаточно сложных
и неоднозначных превращений сесквитерпеновых лактонов.
Наиболее интересны и многогранны превращения сесквитерпеновых лактонов — образование промежуточных соединений и переходных состояний карбокатионного типа, провоцирующие скелетные перегруппировки.
Интересные превращения имеют место при термолизе сесквитерпеновых лактонов гваяно-вой структуры. В том случае, если такой сеск-витерпен имеет набор функциональных групп, способных к элиминированию в количестве, достаточном для образования полностью ненасыщенной молекулы, процесс легко реализуется. В процессе кипячения или гидродистилляции гваянолиды легко отщепляют воду, СО2 и СНдСООН, образуя ароматический углеводород необычной структуры — хамазулен, который имеет интенсивный синий цвет и является основным биологическим компонентом эфирных масел:
Статья поступила в редакцию 25.09.2005. The artide has entered in publishing office 25.09.2005.
о
Матрицин
Хамазулен
Из всего многообразия возможных превращений полифункциональной молекулы у-лактона наибольшее значение имеют реакции восстановления и окисления. Эти широко изученные реакции дают возможность просто и удобно перейти к наиболее простым классам соединений, родственным лактонными соединениям.
Восстановление и окисление всегда протекают параллельно, в них принимают участие два вещества: одно из них восстанавливается, второе — окисляется, поэтому их рассматривают как одно целое.
Реакции восстановления
Для присоединения водорода к двойной связи можно пользоваться как любым каталитическим способом, т. е. действием молекулярного водорода, так и применением подходящего восстановителя, например натрия и спирта, кислоты и металла или иодистоводородной кислоты и аморфного фосфора.
Каталитические методы гидрирования могут быть отнесены к двум различным типам: а) гидрирование в парообразной фазе и б) гидриро-
вание в жидкой фазе. По первому способу вещество в парообразном состоянии смешивают с водородом и эту смесь пропускают при определенной температуре над мелко раздробленным никелем или другим катализатором. Обычно при гидрировании жидкого вещества через него в присутствии катализатора при температуре несколько ниже точки кипения пропускают водород.
Каталитическое гидрирование доступного эв-десманолида а-сантонина известно давно [1—2]. Однако стереохимию всех продуктов восстановления удалось доказать в 1990 г. [3]. Согласно схеме 1, гидрирование а-сантонина (1) с последующей обработкой щелочью позволяет получить производные (4—7) с транс-сочлененными циклами А и В; обратная последовательность реакции, т. е. обработка щелочью с последующим гидрированием, приводит к образованию соединений (9—12) с цис-сочлененными циклами А и В.
13
14 15
Схема 2
16
3
| Н,/РЮ,
NaOH
0
4(3a-H), 5(3b-H)
ОН COONa
A
H2/Pt02
11(3a-H), 12(3b-H)
Схема 1
Абсолютная конфигурация при атоме С3 в соединениях (4—7), (9—12) установлена сравнением спектров ЯМР 1Н указанных веществ с их Я- и З-а-метокси-а-трифторметил ацетатами, а также детальным анализом спектров ЯМР 13С.
Каталитическое гидрирование сесквитерпенового лак-тона леукомизина (13) проходит ступенчато и стереоселективно (схема 2) [4]. Промежуточными соединениями в реакционной смеси являются продукты неполного восстановления (14—15), восстанавливающиеся затем до тетрагидролеукомизина (16), пространственное строение которого установлено методом рент-геноструктурного анализа [5].
В синтезе эпиаллодамсина (19) (схема 3) исходным соединением, являлся псевдогваяно-лид партенин (17), который сначала перевели в диметиламиноп-роизводное (18). Каталитическое гидрирование (18) над Р^С с последующим удалением защитной группы позволило получить целевой продукт (19) [6].
Интересный пример каталитического гидрирования, сопровождающийся последующей перегруппировкой, приведен в
6(3a-H), 7(3b-H)
10
8
MeNH^
C2H5OH
н =
a) Pd/C, H2 b) NaHCO3, H2
HO
Me2N-
17
О 18
19
Схема 3
PIT
H2/PtO2/EtOH :AcOH (D2/PtO2/EtOH:AcOD)1
20
матографически [10]. Известно, однако, что гидрирование и восстановление гермакрадиенолидов может привести к образованию и более насыщенных соединений. Например, при гидрировании уведалина (28) (схема 6) образуется 11,13-дигидропродукт (29) при восстановлении борогидридом натрия. При каталитическом гидрировании этого лактона в присутствии Р^ С образуется 11, 13-тетрагидропроиз-водное (30), а над РЮ2 гексагидропро-изводное (31), в котором дополнительно насыщена 1, Ю-двойная связь [11].
Схема 4
работе [7]. При гидрировании дигидробротено-лида (20) (схема 4) наблюдается перегруппировка с образованием соединений (21—22).
Восстановление аллильных гидропероксидов в соответствующие спирты боридом никеля, образующегося in situ из NiCl2*6H2O и NaBH4, приведено в работе [8]. Из гермакранолида (23) с выходом 90 % получили спирт (24).
29
Обычно каталитическое гидрирование сеск-витерпеновых лактонов гермакрадиенолидной конформации над Р^С, а также восстановление их борогидридом натрия в метаноле протекают легко с насыщением экзоциклической ме-тиленовой группы лактона и образованием 11, 13-дигидропроизводного. Так, каталитическое гидрирование костунолида (25) (схема 5) дает 11, 13-дигидропроизводное (26), которое является изомером с а-ориентированной метильной группой при С11 [9].
С02Ме
ССЪМе
OEpoxyrig
32
33 С02Ме
27
Схема 5
Гидрирование энгидрина над Pd/C приводит к образованию смеси двух эпимерных 11, 13-ди-гидропроизводных, которые можно разделить хро-
Схема 7
33
При гидрировании над РЮ2 костунолид (25) также превращается в гексагидропродукт (27) [9]. Другими примерами каталитического гидрирования экзометиленовой группы над Pd/C могут служить реакции тамаулипина А [12], та-маулипина В [13], артемизиифолина [14] и иза-белина [15].
Сообщалось о восстановлении чигуагуина [16], пекторолида [17] и многих других соединений с использованием борогидрида натрия. В случае меламполидов в зависимости от способа восстановления могут образовываться различные эпимеры. Так, макулатин (32) (схема 7) при
OEpoxyrig
OEpoxyrig
каталитическом гидрировании в присутствии Р^С дает Р-эпимер 11, 13-дигидропроизводного (33), а при использовании борогидрида натрия образуется 11-а-эпимер (34) [18].
Примерами различных методов восстановления гелионгалидов являются гелиангин [19— 21], эриофлорин [22, 23] и привинциалин [23].
Восстановительное превращение эпоксидов в алкены проводится с использованием цинк-медной пары [24, 25] или СгС12 [26]. Так, линдеран (35) (схема 8) в присутствии СгС12 превращается с выходом 50 % в лин-дералактон (36) [26]. 42
О 37
38
о 39
О 41
Схема 9
Дизоксиэлефантопин (41) образуется из лак-тона (37) путем защиты а-метиленовой и мета-крилатной групп лактона при взаимодействии с тиолом [27], восстановлением образовавшегося производного (39) в присутствии пары Zn-Cu и 8-ал-
килированием полученного при этом дезоксидилак-тона (40) с помощью СН31 в соединение (41) [26].
Примером каталитического гидрирования экзометиленовой группы эвдесманолидов является превращение рейнозина (42) (схема 10) над Р^С в С4-эпимерную смесь тетрагидропроизвод-ных (43), (44) и изодигидропроизводного (45) в реакциях с использованием РЮ2 [28].
- 36
35 36
Схема 8
Восстановление элефантопина (37) (схема 9) с помощью пары Zn-Cu не дает ожидаемого соединения — дезоксиэлефантопина (41), но приводит к образованию дезоксидигидропроизвод-ного (38), в котором лактонный экзоцикличес-кий метилен является насыщенным [24].
43 44
Схема 10
45
Избирательное восстановление экзометилено-вой двойной связи, сопряженной с у-лактонной карбонильной группой, проводится борогидридом натрия в спиртовой среде. В этом случае происходит преимущественное образование одного изомера. При транс-сочленении у-лактонного кольца с ядром образуется дигидропродукт с а-ориен-тацией, а при цис-сочленении — с у-ориентацией. Так, при восстановлении артекалина (46) (схема 11) боро ги
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.