ПРИМЕНЕНИЕ ДИЕНА БРАССАРА В РЕАКЦИЯХ ДИЛЬСА-АЛЬДЕРА

УДК 547.541.2.

Гурбанова Ф.С., мл.н.с. лаборатории «Циклоолефины», Института нефтехимических процессов им. Ю.Г. Мамедалиева Национальной Академии Наук Азербайджана

ПРИМЕНЕНИЕ ДИЕНА БРАССАРА В РЕАКЦИЯХ ДИЛЬСА-АЛЬДЕРА

Аннотация. В работе представлены результаты исследований в области применения диена Брассара в реакциях диенового синтеза (Дильса-Альдера реакция). Показано, что диен Брассара является весьма электронообогащенным диеном и поэтому обладает высокой реакционной способностью, в связи с чем находит широкое применение в реакциях диенового синтеза для получения ряда биологически активных препаратов.

Ключевые слова: диены, реакция Дильса-Альдера. Брассара диен, диеновый синтез, гетеро-реакция, энантиоселективность, диастереоселективность.

Диен Брассара, известный в литературе как 1,3-диметокси-1-триметилсилилокси-1,3-бутадиен является весьма реакционноспособным и электронообогащенным диеном, в связи с чем является интересным объектом для исследований в качестве диена в реакции гетеро-Дильса-Альдера. Он имеет общую формулу СэН^О^ с молекулярной массой 202 и температурой кипения 54иС. В этой работе показаны результаты исследований в области применения диена Брассара в реакции диенового синтеза.

Реакции гетеро-Дильса-Альдера (Д-А) диена Брассара с ароматическими альдегидами гладко проводили в присутствии тридентатных комплексов основания Шиффа титана (IV) с получением соответствующих хиральных 5-лактонов с высокой энантиоселективностью (до 99% е.е.) в мягких условиях [1].

Первая каталитическая энантиоселективная реакция гетеро-Д-А между диеном Брассара и альдегидами была достигнута за счет активации водородных связей с использованием производных ТАДДОЛ в качестве катализаторов для получения

соответствующих производных 5-лактона с выходами от умеренных до хороших и с высокой энантиоселективностью (до 91% е.е.) [2]. Реакции можно проводить либо в условиях отсутствия растворителя, либо в толуоле. На основе абсолютных конфигураций продуктов и характера взаимодействия водородных связей между ТАДДОЛ (а,а,а',а'-тетраарил-1,3-диоксолан-4,5-диметанол) и карбонильной группой. Предложен возможный механизм каталитической реакции с помощью рентгеноструктурного анализа.

Сообщается об эффективной каталитической асимметричной реакции гетеро-Д-А диена Брассара с алифатическими альдегидами [3]. Катализатор, который был получен из (R)-BINOL, Ti(i-PrO)4 и гидрохлорида 4-пиколилхлорида, плавно ускорял реакцию с получением соответствующих а,Р-ненасыщенных производных 5-лактона с умеренными или хорошими выходами (46-79%) с высокой энантиоселективностью (до 88% е.е.). Натуральные продукты ^)-(+)-каваин (70% е.е.) после однократной перекристаллизации) и ^)-(+)-дигидрокаваин (84% е.е.) также были приготовлены в одну стадию с использованием этой методологии.

В еще одной работе [4] сообщается, что диен Брассара мало используется в каталитических гетеро-реакциях Д-А альдегидов. В этой работе авторы описывают реакцию Д-А диенов типа Брассара с алифатическими альдегидами, которая дает Р-метокси-у-метил-а,Р-ненасыщенные-5-лактоны с высокой диастерео- и энантиоселективностью.

[4+2]-полярная реакция Д-А между нуклеофильными диенами и галохинонами протекает с чрезвычайно высокой региоселективностью. В работе [5] авторы моделировали диен-диенофильные бимолекулярные взаимодействия в модельной стехиометрической реакции между галохинонами и диеном Брассара, используя выборку Монте-Карло; затем была изучена энергетика стэкинг-мод с помощью DFT-расчетов. QTAIM-анализ теоретической электронной плотности был применен для описания контактов между п-системами, предвидя химически продуктивные пути для сборок пре-циклоприсоединения,

Аг Аг

Аг Аг ТАДДОЛ

'О

каваин - противосудорожное средства

связанных с экспериментальным региоизомером. При термически инициируемом циклоприсоединении проявляется правило селективности Брассара: только определенные сложенные микросостояния асинхронно объединяются в циклодукты. Атом галогена настраивает электронную плотность на реактивных центрах, что подтверждено ЯМР и расчетами. Одномерные энергетические ландшафты были получены для захвата энергетических профилей изучаемой реакции. Модельные системы были синтезированы с высокой региоселективностью, углубляясь в роль галогеновых заместителей.

Brassard's diene Q1-Q5

Энантиоселективная аза-реакция Д-А диена Брассара с альдиминами, катализируемая хиральным комплексом N,N'-диоксид-Yb(OTf)3, была разработана в работе [6], с образованием соответствующие а,Р-ненасыщенные производные 5-лактама с умеренными выходами с хорошими энантиоселективностью (до 81% е.е. и до 99% е.е. при однократной перекристаллизации) в мягких условиях. Выделение промежуточного продукта реакции указывает на то, что эта асимметричная аза-реакция Д-А протекает по ступенчатому пути типа Манниха.

В работе [7] описана энантиоселективная аза-Д-А реакция диена Брассара с иминами в присутствии катализатора - хиральных кислот Бренстеда.

Разработана высокодиастерео- и энантиоселективная гетеро-реакция Д-А диена типа Брассара с алифатическими альдегидами. Хиральный комплекс ^№-диоксид L2/In(OTf)3 также эффективен для получения соответствующих Р-метокси-у-метил-а,Р-ненасыщенных 5-лактонов с хорошими выходами (до 86%). и высокими диастерео- и энантиоселективностями d.r. и e.e. (до 97: 3 цис/транс и 94% е.е.). Кроме того, полученный продукт можно легко превратить в защищенный метилом эпипрелактон B путем гидрирования [8].

Основания Шиффа, полученные из триптамина, реагируют с диеном Брассара в присутствии EtAlCl2 с образованием функционализированных 1,2,5,6-тетрагидропиридинов, которые впоследствии превращаются в индоло[2,3- а]-хинолизины реакцией Бишлера-Наперальского и восстановлением промежуточные соли иминия с №ВН4 [9].

Все четыре хиральных диастереомера песталотина были синтезированы прямым и отличным от обычного (^)-глицидольного способа [10]. Сообщается, что одной из

ключевых стадий этого процесса была реакция гетеро-Д-А диена Брассарда с (5)-2-бензилоксигексаном, промотированная комплексом Eu(fod)з.

(о

Была разработана мягкая энантиоселективная реакция гетеро-Д-А диена Брассара с альдегидами в присутствии хирального комплекса тридентата титана (IV) с основанием Шиффа. Обсуждается механизм.реакции [11].

Показано влияние альдегидного компонента на выход и энантиоселективность образующегося аддукта

Табл. 1 Влияние альдегидного компонента на выход и энантиоселективность аддукта

Арильный радикал Аг Вых од , % Энантиоселектив ность, е.е.

71 93

C6H4-3-OMe 45 96

C6H4-2-OMe 24 92

C6H4-4-OMe 36 90

C6H4-4-a 87 97

C6H4-4-NO2 56 91

В работе [12] сообщается, что оптически активные сульфинимины оказались универсальными хиральными вспомогательными веществами в синтезе аминосоединений. В этой работе описывается новый сульфинимин, производный от камфоры, а также его реакции с некоторыми нуклеофилами. Представлены катализируемые кислотой Льюиса присоединения кетен-силилацеталя к сульфинимину и гетеро-реакция Д-А с диеном Брассара. В отличие от большинства хиральных вспомогательных соединений, содержащих серу, указанное соединение может быть переработано без потери оптической чистоты.

Применение диена Брассара в реакциях Дильса-Альдера также обсуждалось в работах [13 - 24].

ЛИТЕРАТУРА

1. Qian, F. Highly Enantioselective Hetero-Diels-Alder Reaction of Brassard Diene with Aromatic Aldehydes / F.Qian, L.Lin, J.Liu, Y.Huang // Org/ Lett. - 2004. - Vol. 6. - N 13. - pp. 2185-2188

2. Haifeng, D. Enantioselective catalysis of the hetero-Diels-Alder reaction between Brassard's diene and aldehydes by hydrogen-bonding activation: a one-step synthesis of (S)-(+)-dihydrokawain / D.Haifeng, D. Zhao, K.Ding // Chemistry. - 2004. - Vol. 10. - N 23. - pp. 59645970.

3. Lin, L. Efficient enantioselective hetero-Diels-Alder reaction of Brassard's diene with aliphatic aldehydes: a one-step synthesis of (R)-(+)-kavain and (S)-(+)-dihydrokavain / L.Lin, Z.Chen, X.Yang, X.Liu // Org. Letters. - 2008. - Vol. 29. [- N 2. - pp. 13245-13252.

4. Lin, L. Hetero-Diels-Alder reaction of Brassards diene and aliphatic aldehydes / L.Lin, Y.Kuang, X.Liu, X.Feng // Synfacts. - 2011. - Vol. 11 - pp. 1212-1215.

5. Maldonado-Dominquez, M. On the Brassard's rule of regioselectivity in Diels-Alder reactions between haloquinones and polar dienes / M.Maldonado-Dominquez, K.Ruiz-Perez, O.Gonsalez, M.Romero-Avila // RSC Adv. - 2016. - Vol. 6. - pp. 75194-75201.

6. Chen, Z. Enantioselective aza-Diels-Alder reaction of Brassard's diene with aldimines catalyzed by chiral N,N'-dioxide-Yb(OTf)3 complex / Z.Chen, L. Lin, C.Donghui, I. Li // Tetrahedron Letters. - 2010.- Vol. 51. - N 23. - pp. 3088-3091.

7. Itoh, J. Chiral Bronsted Acid Catalyzed EnantioselectiveAza-Diels-Alder Reaction of Brassard s Dienewith Imines / J. Itoh, K.Fuchibe, T.Akiyama // Angewandte Chemie Int. Edition. - 2006. - Vol. 45. - pp. 4796-4798.

8. Lin, L. Indium(III)-Catalyzed Asymmetric Hetero-Diels-Alder Reaction of BrassardType Diene with Aliphatic Aldehydes / L.Lin, Y.Kuang, X.Liu, X.Feng // Org. Letters. - 2011. -Vol. 5. - N 8. - pp. 265-273.

9. Lock, R. Construction of Tetracyclic Indole Bases Via Aza-Diels-Alder Reaction of Indolylethylimines with Brassard's Diene / R.Lock, H. Waldmann // Natural Product Letters. -1993. - Vol. 2. - N 1. - pp. 49-56.

10. Moriyama, M. Divergent asymmetric total synthesis of all four pestalotin diastereomers from -glycidol / M.Moriyama, K.Nakata, T.Fujivara, Y.Tanabe // Molecules. - 2020. - Vol. 25. -N 3. - pp. 394-398

11. Qian, F. A Mild and Efficient Asymmetric Hetero-Diels-Alder Reaction of the Brassard Diene with Aldehydes / F.Qian, L.Lin, Y.Huang, X.Feng // J. Org. Chem. - 2005. - Vol. 35. - pp. 3542-3552.

12. Kawecki, R. Nucleophilic Additions to 10-Isobornylsulfinimines / R. Kawecki // The 1st International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry. - 1997. - 123 p.

13. Yang. M. Total synthesis of clostrubin / M.Yang, Jian Li, Ang Li // Nature Communications. - 2015. - N 1. - pp. 1-6.

14. Koning, C. Modern methods for the synthesis of substituted naphthalenes / C. Koning, A.Rousseau, W.van Otterlo // Tetrahedron. - 2003. - Vol. 59. - pp. 7-36.

15. Quintiliano, S. Practical synthesis of a functionalized 1-oxo-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid / S. Quintiliano, L.Silva // tetrahedron Letters. - 2012. Vol. 53. - pp. 3808-3810.

16. Wang, G. Mild and highly enantioselective vinylogous aldol reaction of Brassards diene ith aromatic aldehydes by combined Lewis acid catalyst / G. Wang, J. Zhao, Y. Zhou, B. Wang // Cheminform. - 2010. - Vol. 34. - pp. 247-234.

17. Erturk, E. Chiral 1,4-Hydroxyarylalcohols (HAROLs) and 1,4-Aminoalkylphenols (AAPs) as Organocatalysts for Asymmetric Hetero Diels-Alder Reaction / E. Erturk, M. Ali

Tezeren, T. Tilki // Suleyman Demirel University Faculty of Arts and Sciences Journal of Science. -2019. - Vol.14. - N 2. - pp. 436-441.

18. Danishefsky, D. On the scope, mechanism and stereochemistry of the Lewis acid catalyzed cyclocondensation of activated dienes with aldehydes: an application to the erythronolide problem / D. Danishefsky, E. Larson, D, Askin, N. Kato // J. Amer. Chem. Soc. - 1985. - Vol. 107. - N 5. - pp. 46-1255.

19.Midland, M. High threo diastereoselectivity via europium(III)-catalyzed cyclocondensation of a silyloxy diene with .alpha.-alkoxy aldehydes. Synthesis of (-)pestalotin / M. Midland, R. Graham // J. Amer. Chem. Soc. - 1984. - Vol. 106. - N 15. - pp. 4294-4296.

20. Minami, Y. Synthesis of 1-Substituted 1,3-Dioxybuta-1,3-dienes by Palladium-catalyzed Addition of Methyl Ketones to an Aryl Silylethynyl Ether / Y. Minami, Y. Noguchi, M. Yamada, C. Tsuruoka // Chemistry Letters. - 2018. - Vol. 47. - N 10. - pp. 1288-1291.

21.Masatomo, I. Utilization of sylfide, sulfoxide and sulfone groups as regiochemical control elements in the Diels-Alder reaction of naphthoquinones / I. Masatomo, T. Kuraishi // Bull. Chem. Soc. Japan. - 1987. - Vol. 60. - pp. 4051-4060.

22. Zheng, J. Synthesis of Optically Pure Spiro[cyclohexane-oxindoline] Derivatives via Catalytic Asymmetric Diels-Alder Reaction of Brassard-Type Diene with Methyleneindolines / J. Zheng // J. Org. Cehm. - 2015. - Vol. 80. - N 17. - pp. 8836-8842.

23. Ward, D. Diels-Alder reactions of activated 2H-thiopyrans / D. Ward, Y. Gai, W. Zoghaib // Can. J. Chem. - 1991. - Vol. 69. - pp. 1487-1497.

24. Landa, A. Bisoxazoline-Lewis Acid-Catalyzed Direct-Electron Demand oxo-Hetero-Diels-Alder Reactions of N-Oxy-pyridine Aldehyde and Ketone Derivatives / A. Landa, B. Richter, R. Lyng, A. Minkkila // J. Org. Chem. - 2007. - Vol. 72. - N 1. - pp. 240-245.