СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВЫХ ЭФИРОВ 2-АЛКИЛ-4-АРИЛ-3-ОКСОБУТАНОВЫХ КИСЛОТ
METHOD FOR SYNTHESIS OF ETHYL ETHERS OF 2-ALKYL-4-ARYL-3-OXOBUTANOIC ACIDS

Предлагаемое изобретение относится к области синтеза 1,3-дикарбонильных соединений, конкретно к способу получения этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот формулы:
где:
2
6
3
1
при R=3,5-MeCH R=Me, Et, i-Pr;
2
6
3
1
при R=2,6-ClCH  R=Me;
6
3
1
при R=2-Cl-6-FCH R=Me,
которые находят применение как предшественники противовирусных средств пиримидинового ряда.
Наиболее близким и единственным описанным в литературе способом получения этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот с разветвленным алкильным радикалом (например, изопропилом или втор-бутилом) в положении 2 позволяет лишь цинкорганический синтез Блэйза [Nawrozkij, М.В. 5-Alkyl-6-benzyl-2-(2-oxo-2-phenylethylsulfanyl)pyrimidin-4(3H)-ones, a Series of Anti-HIV-1 Agents of the Dihydro-alkoxy-benzyl-oxopyrimidine Family with Peculiar Structure-Activity Relationship Profile [Text] / M.B.Nawrozkij, D.Rotili, D.Tarantino, et.al. // J. Med. Chem. - 2008. - Vol.51. - P.4641-4652]. Последний основан на взаимодействии нитрила соответствующей арилуксусной кислоты с полученным in situ реактивом Реформатского в абсолютном тетрагидрофуране (ТГФ), с последующим гидролизом продукта реакции и выделением целевого этилового эфира 2-алкил-4-арил-3-оксобутановой кислоты.
Этот способ характеризуется целым рядом существенных недостатков. Во-первых, для его реализации необходимо использование большого (4-5-кратного) мольного избытка реактива Реформатского [Sbardella, G. Does the 2-Methylthiomethyl Substituent Really Confer High Anti-HIV-1 Activity to S-DABO? [Text] / G.Sbardella, A.Mai, M.Artico, S.Massa, et.al. // Med. Chem. Res. - 2000. - Vol.10, №1. - P.30-39]. Во-вторых, в ходе синтеза наблюдается образование побочных 3-оксоэфиров, которые, в ряде случаев, с трудом отделяются от целевого продукта реакции [Еремийчук, А.С. Синтез и исследование новых производных 6-(2,6-дигалогенбензил)-5-алкил-2-(алкилсульфанил)-4(3H)-пиримидинонов [Текст]: дисс. … канд. хим. наук. / А.С.Еремийчук. - Волгоград, 2008. - 135 с.]. В-третьих, при проведении синтеза происходит побочное образование гетероциклических производных 3,5-диалкил-6-(арилметил)-4-гидроксипиридин-2(1H)-она [Aly, Y.L.Synthesis and anti-HIV-1 Activity of New MKC-442 Analogues with an Alkylnyl-substituted 6-benzyl group [Text] / Y.L.Aly, E.B.Pedersen, P.La Colla, R.Loddo // Arch. Pharm. Chem. Life Sci. - 2007. - Vol.340. - P.225-235]. B-четвертых, гидролиз реакционной массы проводится с использованием водного раствора соляной или серной кислоты, что делает способ непригодным для синтеза ацидофобных этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот. Кроме того, выходы чистых этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот, полученных в соответствии с этим способом, редко превышают 60-70%.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка нового технологичного способа получения этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот, позволяющего проводить синтез в мягких условиях, с использованием доступных реагентов и получением целевых продуктов с высокими выходом и степенью чистоты.
Техническим результатом является повышение выхода и чистоты заявляемых соединений.
Предлагаемый технический результат достигается в способе получения этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот общей формулы:
где:
2
6
3
1
при R=3,5-МеCH R=Me, Et, i-Pr;
2
6
3
1
при R=2,6-ClСН R=Me;
6
3
1
при R=2-Cl-6-FCH R=Me
заключающийся в ацилировании ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты, выбранной из группы ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-метил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты, ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-этил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты и ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-изопропил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты, полученной in situ из изо-пропилмагнийбромида и соответствующей 2-(карбэтокси)алкановой кислоты, арилацетилхлоридом, выбранным из 3,5-диметилфенилацетилхлорида, 2,6-дихлорфенилацетилхлорида и 2-фтор-6-хлорфенилацетилхлорида, при мольном соотношении арилацетилхлорид: ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты, равном 1:1.6-2.2, в среде безводного ТГФ с последующей обработкой реакционной массы водным раствором лимонной кислоты и выделением целевого продукта.
Сущностью предлагаемого способа является ацилирование солей и гидролиз/декарбоксилирование реакционной массы под действием водного раствора лимонной кислоты:
где:
2
6
3
1
при R=3,5-MeCH  R=Me, Et, i-Pr;
2
6
3
1
при R=2,6-ClCH  R=Me;
6
3
1
при R=2-Cl-6-FCH R=Me.
Исходная ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты получается in situ, путем обработки соответствующей 2-(карбэтокси)алкановой кислоты изопропилмагнийбромидом в среде безводного ТГФ:
1
где R=Me, Et, i-Pr.
Преимуществом данного способа является возможность получения практически любых этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот, с выходом, близким к количественному, не требующих дополнительной очистки.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Получение этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот
В трехгорловый реактор с магнитной мешалкой, снабженный внутренним термометром, капельной воронкой с компенсатором давления и влагозащитной трубкой, помещают раствор 70 ммоль 2-(карбэтокси)алкановой кислоты в безводном ТГФ (50 мл). Полученную смесь перемешивают при охлаждении льдом. Когда температура смеси достигает 0°C, к реакционной массе по каплям прибавляют 150 мл 1М раствора изопропилмагнийбромида в безводном ТГФ и перемешивание продолжают еще 30 минут при той же температуре. Затем к реакционной массе при перемешивании и охлаждении льдом с солью по каплям прибавляют раствор 35 ммоль арилацетилхлорида в безводном ТГФ (50 мл). При этом происходит незначительное повышение температуры реакционной массы и последующее ее понижение до 0°C. После прибавления всего раствора арилацетилхлорида реакционную массу перемешивают еще 1 час при 0°C. Затем охлаждающую баню убирают и реакционную массу перемешивают до тех пор, пока ее температура не достигнет комнатной. При этой температуре реакционную массу перемешивают еще 1 час. Затем реакционную смесь выливают в 400 мл 10%-ного водного раствора моногидрата лимонной кислоты (интенсивное вспенивание за счет выделения углекислого газа!). Полученную двухфазную систему интенсивно перемешивают в течение 20 минут и извлекают эфиром (3×150 мл). Объединенные органические вытяжки промывают водой, 5%-ным раствором карбоната натрия и снова водой, после чего сушат безводным сульфатом магния. После фильтрования от осушителя через тонкий слой силикагеля для тонкослойной хроматорафии (ТСХ) растворитель отгоняют, а в остатке получают чистый этиловый эфир 2-алкил-4-арил-3-оксобутановой кислоты.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Этиловый эфир 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-изопропилбутановой кислоты
f
6
14
254
В трехгорловый реактор с магнитной мешалкой, снабженный внутренним термометром, капельной воронкой с компенсатором давления и влагозащитной трубкой, помещают раствор 12.2 г (70 ммоль) 2-(карбэтокси)-3-метилбутановой кислоты в безводном ТГФ (50 мл). Полученную смесь перемешивают при охлаждении льдом. Когда температура смеси достигает 0°C, к реакционной массе по каплям прибавляют 150 мл 1М раствора изопропил-магнийбромида в безводном ТГФ и перемешивание продолжают еще 30 минут при той же температуре. Затем к реакционной массе при перемешивании и охлаждении льдом с солью по каплям прибавляют раствор 6.4 г (35 ммоль) 3,5-диметилфенилацетилхлорида в безводном ТГФ (50 мл). При этом происходит незначительное повышение температуры реакционной массы и последующее ее понижение до 0°C. После прибавления всего раствора 3,5-диметилфенилацетилхлорида реакционную массу перемешивают еще 1 час при 0°C. Затем охлаждающую баню убирают и реакционную массу перемешивают до тех пор, пока ее температура не достигнет комнатной. При этой температуре реакционную массу перемешивают еще 1 час. Затем реакционную смесь выливают в 400 мл 10%-ного водного раствора моногидрата лимонной кислоты (интенсивное вспенивание за счет выделения углекислого газа!). Полученную двухфазную систему интенсивно перемешивают в течение 20 минут и извлекают эфиром (3×150 мл). Объединенные органические вытяжки промывают водой, 5%-ным раствором карбоната натрия и снова водой, после чего сушат безводным сульфатом магния. После фильтрования от осушителя через тонкий слой силикагеля для ТСХ растворитель отгоняют, а в остатке получают чистый этиловый эфир 2-алкил-4-арил-3-оксобутановой кислоты. Выход этилового эфира 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-изопропилбутановой кислоты - 8.7 г (90%). R=0.82, система - CH-EtOAc (9:1) (пластины - Alugram NanoSil UV).
1
H ЯМР (300 МГц, хлороформ-d) δ м.д. 0.79 (д, J=6.84 Гц, 3H) 0.87 (д, J=6.84 Гц, 3H) 1.08-1.25 (м, 3H) 2.21 (с, 6H) 2.31-2.44 (м, 1H) 3.25 (д, J=9.40 Гц, 1H) 3.64 (с, 2H) 3.97-4.14 (м, 2H) 6.69-6.86 (м, 3H).
Соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид: ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:2.
Пример 2. Этиловый эфир 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-изопропилбутановой кислоты
Выполняют аналогично примеру 1, за исключением соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид:ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:1.6.
Выход этилового эфира этилового эфира 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-изопропилбутановой кислоты - 86%.
Пример 3. Этиловый эфир 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-изопропилбутановой кислоты
Выполняют аналогично примеру 1, за исключением соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид: ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:2.2.
Выход этилового эфира 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-изопропилбутановой кислоты - 90%.
Пример 4. Этиловый эфир 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-метилбутановой кислоты
Выполняют аналогично примеру 1, за исключением использования ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-метил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты в качестве ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакрилововой кислоты.
Соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид: ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:2.
f
6
14
254
Выход этилового эфира 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-метилбутановой кислоты - 94%. R=0.82, система - CH-EtOAc (9:1) (пластины - Alugram NanoSil UV).
1
H ЯМР (300 МГц, хлороформ-d) δ м. д. 1.14-1.31 (м, 6H) 2.16-2.32 (м, 4H) 2.24 (с, 6H) 3.49-3.64 (м, 1H) 3.65-3.80 (м, 2H) 4.06-4.23 (м, 2H) 6.72-6.87 (м, 3H).
Пример 5. Этиловый эфир 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-этилбутановой кислоты
Выполняют аналогично примеру 1, за исключением использования ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-этил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты в качестве ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакрилововой кислоты.
Соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид:ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:2.
f
6
14
254
Выход этилового эфира 4-(3,5-диметилфенил)-3-оксо-2-этилбутановой кислоты - 94%. R=0,87, система - CH-EtOAc (9:1) (пластины - Alugram NanoSil UV).
1
Н ЯМР (300 МГц, хлороформ-d) δ м.д. 0.74-0.84 (м, 3H) 1.11-1.28 (м, 3H) 1.73-1.87 (м, 2H) 2.14-2.31 (м, 3H) 2.22 (с, 6H) 3.35-3.50 (м, 1H) 3.67 (с, 2H) 4.03-4.19 (м, 2H) 6.70-6.86 (с, 3H).
Пример 6. Этиловый эфир 4-(2,6-дихлорфенил)-3-оксо-2-метилбутановой кислоты
Выполняют аналогично примеру 1, за исключением использования ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-метил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты в качестве ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакрилововой кислоты и 2,6-дихлорфенилацетилхлорида в качестве арилацетилхлорида.
Соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид: ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:2.
Выход этилового эфира 4-(2,6-дихлорфенил)-3-оксо-2-метилбутановой кислоты - 90%. Т.пл. 98-99°C (гексан), что соответствует [Mai, A. 5-Alkyl-2-(alkylthio)-6-(2,6-dihalophenylmethyl)-3,4-dihydropyrimidin-4(3H)-ones: Novel Potent and Selective Dihydro-alkoxy-benzyl-oxopyrimidine Derivatives [Text] / A.Mai, M.Artico, G.Sbardella, S.Massa, et.al. //J. Med. Chem. - 1999. - Vol.42, №4. - P.619-627].
Пример 7. Этиловый эфир 4-(2-фтор-6-хлорфенил)-3-оксо-2-метилбутановой кислоты
Выполняют аналогично примеру 1, за исключением использования ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-метил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты в качестве ди(броммагниевой) соли этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты и 2-фтор-6-хлорфенилацетилхлорида в качестве арилацетилхлорида.
Соотношения исходных реагентов: арилацетилхлорид: ди(броммагниевая) соль этилового эфира 2-алкил-3,3-дигидроксиакриловой кислоты составляют 1:2.
Выход этилового эфира 4-(2-фтор-6-хлорфенил)-3-оксо-2-метилбутановой кислоты - 96%. Т.кип.125-128°C (1 мм рт.ст.), что соответствует [Еремийчук, А.С. Синтез и исследование новых производных 6-(2,6-дигалогенбензил)-5-алкил-2-(алкилсульфанил)-4(3H)-пиримидинонов [Текст]: дисс. … канд. хим. наук. / А.С.Еремийчук. - Волгоград, 2008. - 135 с.].
Как следует из представленных примеров, предложенный нами способ получения этиловых эфиров 2-алкил-4-арил-3-оксобутановых кислот является технологичным, позволяет получать широкий спектр указанных соединений с высоким выходом и высокой чистотой.