Введение к работе
Актуальность теыы. Одной из важных задач современной органической химии является разработка новых, совершенствование и упрощение известных методов синтеза ключевых классов органических веществ. Весьма актуальной является задача получения производных и функционально замещенных циклогексан-1,3 -дионов, в связи с их применением в качестве исходных или промежуточных в направленных синтезах циклических и ациклических природных соединений различных классов (стероиды, простагландини, алкалоиды, антибиотики, феромоны насекомых и т.д.). Существенно, что и сам циклогексан-1,3-диеновый фрагмент в том или ином виде включен в структуру многих биоактивных веществ, продуцируемых растениями, микроорганизмами, насекомыми или полученных синтетическим путем. Среди них наибольший интерес представляют выделенные в последние 10-15 лет кайромоны и защитные вещества насекомых, а также современные эффективные пестициды ряда производных 2-ацилциклогексан-1,3-дионов с различными заместителями (AIk, Ar, Hal, CN, ОН и др.) в 6-членном цикле.
Связь работы с крупными научными программами. Диссертационная забота является частью проводимых в Институте биоорганической хи-лии АН Беларуси плановых исследований по темам: "Разработка методов синтеза синтеза и технологии производства эффективных и безопасных для окружающей среды аналогов пестицидов: сетоксидима, ку-іагарда, тачигарена" (1934-1988 гг. N госрегистрации 01840035958), і также в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 19 поля 1984 г. N 771 "О дальнейшем расширении научных исследований в ;бласти химии и технологии производства новых высокоэффективных іестицидов", и "Разработка методов направленного регио- и стерео-:елективного, в том числе, энантиоселективного синтеза стероидов, іростаноидов, феромонов (кайромонов) насекомых, других биоактивных іещєств и их сннтонов на основе производных 1,3-дикетонов, продук-ов нитрилоксидного синтеза и злементорганических соединений" 1991-1995 гг. N госрегистрации 01910054979).
Целые настоящей работы является разработка нового эффективно-о синтона - 4-гидроксициклогексан-1,3-диона, исследование его та-томерии и поведения в реакциях алкилирования, ацилирования, восс-ановления и ароматизации с целью получения ряда природных продук-ов со структурой циклических р-трикетоков, ацилрезорцинов. алкил-атехолов, а также труднодоступных синтонов для других природных единений.
Научная новизна. Путем каталитического восстановления легко-аступного 1,2,4-тригидроксибензола с препаративным выходом впер-
вые синтезирован и изучен 4--гидриксициклогексан-1,3-дион - новый полезный синтон для ряда природных продуктов.
Исследованы таутомерные свойства нового дикетона. Найдено, что 4-гидроксициклогексан-1,3-дион присутствует в растворах в полярных и протонных растворителях в форме енола по менее затрудненной кетогруппе, причем вторая кетогруппа включена во внутримолекулярную водородную связь с гидроксигруппой в d-положении цикла.
Исследованы реакции О-алкилирсвания, О-ацилирования и образования енаминопроизводных 4-гидроксициклогексан-1, 3-диона, причем обнаружено, что наиболее характерным является регио- и хемоселек-тивное образование енольных производных по менее затрудненной кетогруппе. Вместе с тем, найдено, что в определенных условиях избирательно образуются ацилированные производные по спиртовой группе. Исследована реакция О-С-изомеризации люноенолацилатов и бисди-ацильных производных 4-гидроксициклогексан-1,3-диона. Показано, что в зависимости от катализатора изомеризация люноенолацилатов протекает как межмолекулярный или преимущественно внутримолекулярный процесс.
Разработаны методы синтеза ряда природных 4-гидрокси-р-трике-тонов и их аналогов с использованием двух подходов. Найдено, что наиболее эффективным является подход с использованием 4-гидрокси-циклогексан-1,3-диона в качестве исходного вещества. Впервые получен /Z,г/-2-(октадец-9,12-диеноил)-4-гидроксициклогексан-1,3--дион. компонент кайромонов чешуекрылых.
Предложен новый способ синтеза природных 2-ацилрезорцинов путем ароматизации 2-ацил-4-гидроксициклогексан-1,3-дионов при нагревании в растворе уксусного ангидрида и уксусной кислоты в присутствии серной кислоты. Исследована реакция защищенного по гид-роксигруппе метилового енольного эфира 4-гидроксициклогек-сан-1,3-диона с алкилмагнийбромидами. Показано, что присоединение нонилмагнийбромида и ш, ш'-димагнийбромоктана осущестоляется по 1,4-механизму. При использовании менее объемной защитной группы в реакции с нонилмагнийбромидом образуется смесь продуктов 1,4- и 1,2-присоединения реактива Гриньяра.
В результате алюмогидридного восстановления енолэфиров 4-гидрок-сициклогексан-1,3-диока с последующей перегруппировкой образующего аллилового спирта в одну препаративную стадию получен 4-гидрокси-циклогекс-2-ені-он - труднодоступный полифункциональный синтон.
Практическая значимость проведенного исследования заключается
разработке эффективных методов получения нового полезного синто-
- 4-гидроксициклогексан-1,3-диона, а также регио- и хемоселек-
вного образования его производных, и синтеза на этой основе ряда
иродных биоактивных соединений и их аналогов.
Автор выносит на защиту следующие половения: 1. Метод синтеза 4-гидроксициклогексан-1,3-диона реакцией тапитического восстановления 1,2,4-тригидроксибензола или его иацетата, обеспечивши* доступность указанного^ -дикетона в ка-стве ключевого синтона для ряда природных и родственных им сое-мений.
-
Результаты "исследования таутомерии 4-гидроксициклогек-и1,3-диона, который присутствует в растворах в полярных и прочных растворителях в форме енола по менее затрудненной кетогруп-, обеспечившие возможность регио- и хемоселективного получения эиэводных 4-гидроксициклогексан-5,3-диона по менее затрудненной гогруппе или по спиртовой группе.
-
Синтез природных биологически активных 2-ацил-4-гидрокси-*логексан-1,3-дионов с использованием двух подходов: путем окис-іия изоксазольных производных 2-ацилциклогексан-1.3-дионов и средством ацилирования 4-гидроксициклогексан-1.3-диона с после-ощей О-С-изомеризацией енолацилатов, протекающей как внутримоле-гшрный или межмолекулярный процесс, в зависимости от катализато-
-
Синтез природных 2-ацилрезорцинов путем ароматизации ?идрокси-р-трикетонов при нагревании их в смеси уксусного ангид-ца и уксусной кислоты в присутствии серной кислоты.
-
Результаты исследования реакции защищенного по гидроксиг-чпе енолэфира 4-гидроксициклогексан-1,3-диона с алкилмагнийбро-чами, протекающей, в зависимости от объема защитной группы, по <анизму 1,4- или 1,4- и 1,2-присоединения, что использовано в ггезе биологически активных 4-алкилкатехолов.
-
Новый метод получения 4-гидроксициклогекс-2-ен-1-она, клю-зого промежуточного в полном синтезе ряда мевиноидов, используе-( в качестве лекарственных средств, - алюмогидридным восстановим енолэфиров 4-гидроксициклогексан-1,3-диона с последующей ^группировкой аллилового спирта в енон в условиях основного ка-іиза.
- і -
Личный вклад соискателя заключается в выполнении зксперимеї тальной части работы, планировании исследований, обсуждении и ш терпретации полученных результатов.
Апробация работы. Результаты диссертации представлены на С( ветско-индийском симпозиуме по химии природных соединений (Риг\ 1989), на VII международной конференции молодых ученых по органі ческой и биоорганической химии (Варна, 1990), на XV Менделееве» съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993), на IX европей ком симпозиуме по органической химии (Варшава, 1995) и на XI ме дународной конференции по органическому синтезу (ИЮПАК) (Амсте дам, 1996).
Опубликованное» результатов. По материалам диссертации опу
ликовано 10 научных работ, в том числе,
статей в международных, российских и белорусских журналах и тези 5 докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит введения, трех глав и списка использованных источников. Общий об ем составляет 104 страницы и включает 1 таблицу. Список использ ванных источников содержит 177 наименований. В первой главе обсу даются таутомерные свойства циклогексан-1,3-дионов и участие ил ряде химических реакций с целью получения природных соединений, второй главе представлены результаты собственных исследований синтезу 4-гидроксициклогексан-1,3-диона, исследованию его таутоь рии, регио- и хемоселективному получению производных И ИСПОЛЬЗОЕ нию в синтезе некоторых природных биоактивных соединений, принг лежащих к различным классам.
Третья глава содержит методики проведения экспериментов, і деления и анализа полученных соединений.
Похожие диссертации на Синтез, таутометрия, регио- и хемоселективные превращения 4-гидроксициклогексан-1,3-диона - нового синтона для некоторыз природных и родственных им соединений
