СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДАМАНТ-1-ИЛСОДЕРЖАЩИХ ЭФИРОВ 3-R-4,5-ДИГИДРОИЗОКСАЗОЛ-5-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
METHOD OF PRODUCING ADAMANT-1-YL-CONTAINING 3-R-4,5-DIHYDROISOXAZOLE-5-CARBOXYLIC ESTERS

Изобретение относиться к химии производных адамантана, а именно к новому способу получения адамант-1-иловых эфиров 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновых кислот общей формулы:
1
3
2
I) R=СН, R=H
которые могут являться синтонами для синтеза терапевтически активных веществ.
Имеется большое число публикаций, подтверждающих различные виды биологической активности у соединений, содержащих в своей структуре 4,5-дигидроизоксазольный фрагмент.
Описано проявление хинолин-основанными соединениями выше указанной структуры анти-туберкулезных свойств. [Annamaria Lilienkampf, Jialin Мао, Baojie Wan,Yuehong Wang, Scott G. Franzblau and Alan P. Kozikowski. Structure Activity Relationships for a Series of Quinoline-Based Compounds Active against Replicating and Nonreplicating Mycobacterium tuberculosis. // J. Med. Chem. 2009, 52, 2109-2118.]
Также проявление анти-туберкулезных свойств характерно для соединений выше указанной структуры. [Dianqing Sun Rakesh, Robin В. Lee, Rajendra Tangallapally, Richard E. Lee. Synthesis, Optimization and Structure-Activity Relationships of 3,5-Disubstituted Isoxazolines as New Anti-tuberculosis Agents. // Eur J Med Chem. 2009 February: 44(2): 460-472.]
Для 4-[5-(3,5-дихлор-пиридин-4-илкарбоксоил)-2-метокси феноксиметил]-5-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты метилового эфира сообщается о возможности применения в качестве селективных ингибиторов фосфодиестеразы (PDE) тип TV. [Palle Venkata, Balachandran Sarala, Muthukama Nagarajan, Ray Abhijit, Dastidar Sunanda Ghose, Ramaiah Raghu. Azole-Based phosphodiesterase inhibitors. WO/2006/117653.]
В тканях нейронов коры головного мозга, подвергающихся лишению кислорода и глюкозы, введение (S, R)-3-(4-гидроксифенил)-4,5-дигидро-5-изоксазол уксусной кислоты метилового эфира (ISO-1) защищает от гибели клетки и способствует функциональному восстановлению после инсульта у лабораторных мышей. [Ana R Inacio, Karsten Ruscher, Lin Leng, Richard Bucala and Tomas Deierborg. Macrophage migration inhibitory factor promotes cell death and aggravates neurologic deficits after experimental stroke. // Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 31, 1093-1106 (April 2011).]
Существуют общие способы возможного получения сложных адамантиловых эфиров карбоновых кислот, например алифатических.
Известен метод получения адамантил(мет)акрилового эфира взаимодействием адамантантриола-1,3,5 с (мет)акриловой кислотой в присутствии кислотного катализатора в органическом растворителе (Pat. JP №2010018566 (A), C07C 67/08, C07C 67/52, C07C 69/54, опубл. 11.07.08). Основными недостатками этого метода являются многостадийность процесса, а также применение кислотного катализатора.
Существует метод получения 1-адамантил(мет)акрилового эфира взаимодействием адамантанола-1 с (мет)акриловой кислотой в среде насыщенных жирных кислот и присутствии кислотного катализатора (Pat. JP №2006036732 (A), C07C 67/08, C07C 97/54, C07B 61/00, C07C 67/00, C07C 69/0, опубл. 09.02.06).
Недостатком этого метода является применение кислотного катализатора и насыщенных жирных кислот углеводородных соединений, что приводит к добавлению дополнительных стадий очистки, регенерации жирных кислот и, соответственно, увеличению продолжительности процесса.
Описан метод получения 1-адамантил(мет)акрилового эфира и его производных взаимодействием гидрокси-, метил- или (мет)акроилзамещенного адамантанола-1 с (мет)акриловой кислотой в присутствии кислотного катализатора (Pat. JP №2007291041, C07C 67/08, C07C 69/54, C07B 61/00, C07C 67/00, C07C 69/00, C07B 61/00, опубл. 08.11.07).
Основным недостатком этого метода является применение кислотного катализатора, который необходимо удалять, а это приводит к дополнительной стадии процесса.
Известен также метод получения адамантил(мет)акрилового эфира термическим взаимодействием (мет)акриловой кислоты с адамантанолом-1, предварительно полученным из бромпроизводных адамантана в среде серной кислоты в присутствии сульфата серебра. По окончании реакции реакционную смесь промывают щелочью, отфильтровывают и отгоняют растворитель (Pat. JP №63033350 (A), C07C 69/54, C08F 20/10, C08F 20/12, C08F 220/18, C07C 69/00, C08F 20/00, C08F 220/00, C07C 69/54, опубл. 13.02.88).
Основными недостатками этого метода являются многостадийность процесса получения адамантанола-1, применение катализатора, а также возможность полимеризации (мет)акриловой кислоты и ее эфира при повышенной температуре.
Известен способ получения адамант-1-илсодержащих эфиров 4,5-дигидроизоксазолкарбоновых кислот, заключающийся в использовании в качестве исходных реагентов 1-йодадамантан. При охлаждении (5°C) 1-йодадамантана с метиловым эфиром изоксазолкарбоновой кислоты в присутствии цинковой пыли и йодида меди в 65% метиловом спирте продолжительность реакции составляет 14 часов. Выход продукта 98-99%. [Connie К. Y. Lee, Anthony J. Herlt, Gregory W. Simpson, Anthony C. Willis, Christopher J. Easton. 4-Alkoxycarbonyl- and Aminocarbonyl-Substituted Isoxazoles as Masked Acrylates and Acrylamides in the Asymmetric Synthesis of Δ2-Isoxazolines // J. Org. Chem. 2006, 71, 3221-3231].
Недостатком данного метода является, прежде всего, большая продолжительность реакции. (Выход адамантилсодержащих эфиров при этом количественный.) Под этим способом не получают соединения заявленной структуры.
Известен способ получения адамант-1-илсодержащих эфиров 4,5-дигидроизоксазолкарбоновых кислот, заключающийся в использовании в качестве исходных реагентов метилового эфира 3-(1-адамантилкарбонил)-1-нитрозо-4,5-дигидро-1Н-пиразол-5-карбоновой кислоты. При кипячении данного эфира в хлорбензоле (132°C) продолжительность реакции составляет 2 часа. Выход продуктов 99%. [Ложкин С.С. Катализируемый основаниями Льюиса синтез пиразолинов и их превращения. Авторефер. на соискание ученой степени кандидата химических наук, Уфа, 2010, с.23.]
Недостатками данного метода являются, прежде всего, большая продолжительность реакции, высокая температура реакции, многостадийность при получении исходного метилового эфира 3-(1-адамантилкарбонил)-1-нитрозо-4,5-дигидро-1Н-пиразол-5-карбоновой кислоты, а также невозможность получить широкий спектр соединений данного ряда. Под этим способом не получают соединения заявленной структуры.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка универсального технологичного, малостадийного метода синтеза адамант-1-илсодержащих эфиров 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновых кислот, протекающего с высоким выходом целевого продукта.
Техническим результатом является упрощение способа получения, а также расширение спектра получаемых целевых соединений с достаточно большим выходом.
Поставленный технический результат достигается в новом способе получения адамант-1-иловых эфиров 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновых кислот общей формулы:
1
3
2
I) R=СН, R=H
заключающемся в присоединении к производному адамантана соответствующей 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновой кислоты, причем в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, а в качестве 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновой кислоты: 3-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновая кислота, 3-(2-метоксифенил)-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновая кислота, 3-(4-метоксифенил)-5-метил-4,5-дегидро-изоксазол-5-карбоновая кислота и 3-(2-хлорфенил)-5-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновая кислота, и процесс проводят при мольном соотношении 1,3-дегидроадамантана и 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновая кислота, равном 1:1, в среде диоксана, при температуре 101°C, в течение 1 часа.
Сущностью метода является реакция присоединения к 1,3-дегидроадамантану 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновых кислот:
Реакция 1,3-дегидроадамантана с 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновыми кислотами протекает по карбонильной группе. Ввиду высокой кислотности данной группы другие направления реакции адамантилирования отсутствуют.
Высокая реакционная способность 1,3-дегидроадамантана позволяет получать продукты присоединения данных кислот с высокими выходами в относительно мягких условиях в одну стадию.
Преимуществами данного метода является высокий выход продукта (92-95%), небольшая продолжительность реакции (1 ч), а также возможность получения практически любых гомологов данного ряда.
Оптимальные время и температура реакции 1 ч при 101°C. Увеличение продолжительности реакции более 1 ч не приводило к возрастанию выхода продуктов.
Найдено, что оптимальным условием проведения реакции 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновых кислот с 1,3-дегидроадамантаном является ее осуществление при мольном соотношении 1,3-дегидроадамантан: 3-R- 4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновые кислоты (1:1). Избыток одного из реагентов не влиял на выход целевых продуктов и является нецелесообразным.
Способ осуществляется следующим образом.
К 1,3-дегидроадамантану приливают раствор 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновой кислоты в диоксане в соотношении 1:1. Смесь нагревают до температуры 101°C, выдерживают при этой температуре 1 час.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Синтез адамант-1-илового эфира 3-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты (I).
К 2 г (0.014 моль) 1,3-дегидроадамантана в 10 мл диоксана приливают раствор 1.8 г (0.014 моль) 3-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты в 20 мл диоксана. Смесь нагревают до температуры 101°C. При этой. температуре выдерживают 1 час. Диоксан отгоняют. Остаток кристаллизуют из этанола. Выход 4.5 г (95%). Т. пл. 63°C.
4
9
3
6
4
8
+
+
+
+
Масс-спектр (I, %): 191 (1%), 176 (0,5%), 149 (0,5%) [М-СН], 136 (11%), 135 (100%) Ad, 119 (1%) [Ad-CH], 107 (8%), 93 (18%), 79 (16%) [Ad-CH].
Пример 2. Синтез адамант-1-илового эфира 3-(2-метоксифенил)-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты (II).
К 2 г (0.014 моль) 1,3-дегидроадамантана в 10 мл диоксана приливают раствор 3.1 г (0.014 моль) 3-(2-метоксифенил)-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты в 20 мл диоксана. Смесь нагревают до температуры 101°C. При этой температуре выдерживают 1 час. Диоксан отгоняют. Остаток кристаллизуют из этанола. Выход 4.6 г (93%).
+
+
+
6
4
3
Масс-спектр (I, %): 355 (0,6%) [М], 135 (100%) Ad, 107 (12%) [СНОСН].
Пример 3. Синтез адамант-1-илового эфира 3-(4-метоксифенил)-5-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты (III).
К 2 г (0.014 моль) 1,3-дегидроадамантана в 10 мл диоксана приливают раствор 3.3 г (0.014 моль) 3-(4-метоксифенил)-5-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты в 20 мл диоксана. Смесь нагревают до температуры 101°C. При этой температуре выдерживают 1 час. Диоксан отгоняют. Остаток кристаллизуют из этанола. Выход 4.7 г (92%). Т.пл. 117°C.
+
+
+
+
6
4
3
Масс-спектр (I, %): 369 (6%) [М], 135 (98%) Ad, 190 (100%) [М-COOAd], 107 (75%) [СНОСН].
1
2
3
2
3
2
2
ЯМР Н спектр (200 мГц, DMSO-D6): 1.6 с (9Н, СН, Ad, СН), 2.1 с (6Н СН, Ad), 2.15 с (3Н СН, Ad), 3.8 с (3Н, ОСН), 3.3 д (1H, СН), 3.7. д (1H, СН), 7.0 д (2Н), 7.6 д (2Н).
Пример 4. Синтез адамант-1-илового эфира 3-(2-хлорфенил)-5-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты (IV).
К 2 г (0,014 моль) 1,3-дегидроадамантана в 10 мл диоксана приливают раствор 3.3 г (0.014 моль) 3-(2-хлорфенил)-5-метил-4,5-дигидро-изоксазол-5-карбоновой кислоты в 20 мл диоксана. Смесь нагревают до температуры 101°C. При этой температуре выдерживают 1 час. Диоксан отгоняют. Продукт выделяют на колонке с силикагелем, элюент - бензол. Выход 4.9 г (95%).
+
+
+
Масс-спектр (I, %): 373 (1%) [М], 151 (10%) Ad, 135 (100%) Ad.
1
2
3
2
2
2
ЯМР Н спектр (200 мГц, DMSO-D6): 1.65 д (9Н, СН, Ad, СН), 2.05 с (6Н СН, Ad), 2.15 с (3Н СН, Ad), 3.3 д (1H, СН), 3.6. д (1H, СН), 7.4-7.5 м (2Н), 7.6 м (2Н).
Разработан непродолжительный технологически универсальный, малостадийный метод синтеза адамантилсодержащих сложных эфиров 3-R-4,5-дигидроизоксазол-5-карбоновых кислот, протекающего с высоким выходом целевого продукта. Структура описанных соединений подтверждена ЯМР 1Н и масс-спектрами.