От (+)­3­карена - к оптически активным пиретроидам: новые идеи и новый подход

"Если вовсе не грешить против разума, нельзя вообще ни к чему прийти"

Альберт Эйнштейн

Нитрозохлорирование (+)­3­карена

a­Замещенные оксимы каранового типа и их фрагментация

Свойства циклопропановых производных ряда 3,4­секокарана

Синтез пиретроидных компонент

Химия терпенов и терпеноидов насчитывает уже более 100 лет. Химики многих поколений в разное время вновь и вновь обращались к этой интереснейшей области органической химии, опробуя новые синтетические приемы и совершенствуя методы исследования органических молекул. Вряд ли отыщется такая реакция, которая, будучи обнаружена на примере простых алифатических веществ, затем не была бы опробована применительно к терпеновым соединениям. Химию терпенов и терпеноидов без преувеличения можно назвать полигоном синтетической органической химии. Дальнейшая судьба новых реакций, опробованных на примере терпеновых соединений, различна - одни стали со временем традиционными способами получения кристаллических производных для идентификации (реакции электрофильного присоединения по двойной углерод-углеродной связи - гидрохлорирование и гидробромирование, нитрозохлорирование и нитрозобромирование, нитрозонитрозирование и проч.), другие были просто забыты, третьи же превратились в излюбленные синтетические приемы (множество вариантов окислительных превращений - окисление под действием соединений Mn, Cr, получение эпоксидов, озонолиз). Такое положение дел является закономерным итогом развития данной области исследования. На протяжении многих десятков лет именно окислительные превращения были в центре внимания, поскольку именно кислородсодержащие терпеновые производные (спирты, альдегиды и кетоны, сложные эфиры, карбоновые кислоты и их производные) являются найденными в природе душистыми и лекарственными веществами. Поэтому разнообразные окислительные превращения были тщательнейшим образом изучены на различных терпеновых соединениях, и многие процессы получения простейших окисленных производных терпенов реализованы в крупных масштабах для получения целой гаммы полезных продуктов.

Вместе с тем, во все времена наблюдалось стремление использовать природные терпены для синтеза более сложных природных биологически активных веществ и их синтетических аналогов. Многие из подобного рода синтезов очень сложны, многие из них остались не реализованными, и новые поколения химиков снова и снова принимались за их решение, но ... с использованием старых подходов. Поскольку самыми изученными в ряду терпеноидов были реакции окисления, именно окислительные превращения старались положить в основу новых схем переработки терпенов. В точности такая ситуация сложилась и с синтезом пиретроидных инсектицидов на основе природного монотерпенового углеводорода (+)-3-карена. Это дешевое соединение, которое может быть выделено в больших количествах с оптической чистотой около 100% из различных сортов скипидара, начиная с 30-х годов нашего столетия обсуждается как потенциальное исходное соединение для получения пиретроидных инсектицидов - высоко эффективных синтетических аналогов природных инсектицидных пиретринов. Пиретроидные инсектициды имеют огромное значение для защиты растений и животных от вредных членистоногих, для уничтожения и контроля численности синатропных насекомых и клещей. Поэтому к синтезу этих соединений наблюдается устойчивый интерес на протяжении многих лет.

Задача превращения молекулы (+)-3-карена в так называемую кислотную компоненту пиретроидных инсектицидов требует решения двух синтетических задач: 1) расщепления 6-членного цикла исходной молекулы по связям С2-С3, С3-С4 или С4-С5 (или же одновременно по двум или по всем трем связям) с образованием секо-производных 58 и 2) химической модификации фрагментов X и Y в этих секо-производных с целью получения (1R)-2,2-диметил-3-винилзамещенной циклопропанкарбоновой кислоты 59:

image177.gif (2834 bytes)

Несмотря на то, что окислительные методы расщепления 6-ти членного цикла молекулы 3-карена используются в лабораторной практике на протяжении более 60 лет, несмотря на то, что такая схема использования карена считается очень перспективной,{62} ни один из разработанных вариантов до сих пор не реализован на практике. Анализ литературных данных показывает, что если на пути от 58 к 59 разнообразие используемых приемов и методов очень велико, что позволяет получать весь набор требуемых соединений типа 59 множеством способов, то на пути от (+)-3-карена к соединениям типа 58 в синтетических исследованиях используется лишь очень ограниченный набор методов (озонолиз, эпоксидирование с последующей окислительной деструкцией эпоксида, перманганатное расщепление в разных вариантах). Но именно самые первые стадии процесса (т.е. при переходе к 58) как раз наиболее сложны и с трудом поддаются масштабированию, что и является главным препятствием на пути их практической реализации. По-видимому, прогресс в этой области возможен в том случае, если акцент в исследованиях перенести как раз на первую стадию процесса, на поиск новых, нетрадиционных приёмов.

С синтетической точки зрения, расщеплению карбоциклического фрагмента молекулы по месту двойной углерод-углеродной связи под действием кислородсодержащих окислителей (т.е. переносчиков кислорода) существует альтернатива: ступенчатое проведение процесса с промежуточным введением азотсодержащей функции и последующей перегруппировкой у атома азота, приводящей либо к фрагментации, либо к расширению цикла:

image154.gif (3053 bytes)

Различных вариантов перегруппировок у атома азота известно множество, однако в нашем случае выбор существенно ограничен тем, что в перегруппировку вводятся аддукты, которые должны быть получены из ненасыщенного соединения. Далее, еще одно ограничение накладывается своеобразием свойств субстрата. Поскольку мы ведем речь о расщеплении углеродного скелета в терпеновых соединениях, то следует исключить возможное действие протонных кислот и использование кислот Льюиса при повышенной температуре, поскольку воздействия такого рода приводят, как правило, к скелетным перегруппировкам, крайне нежелательным в данном конкретном случае. Таким образом отсеиваются, например, все варианты перегруппировки Бекмана простых оксимов, поскольку для их осуществления требуются чрезмерно жесткие условия. Из способов получения азотсодержащих производных терпенов наибольшего внимание заслуживают методы с использованием азотсодержащих электрофильных реагентов, т.к. позволяют сразу же вводить азотную функцию в молекулу ненасыщенного соединения по реакции электрофильного присоединения, избегая получения каких-либо промежуточных соединений.{63} Хорошо известно, что некоторые реагенты, являющиеся переносчиками NO+, присоединяются по двойной углеродной связи в мягких условиях (-30°С) высоко регио- и стереоселективно, не вызывая скелетных перегруппировок. Такие реакции хорошо известны и были опробованы в химии низших терпеноидов для получения кристаллических производных в целях идентификации отдельных компонентов природных смесей. Это - реакции получения нитрозохлоридов (присоединение NOCl), нитрозобромидов (NOBr), нитрозитов (N2O3), нитрозатов (NO2).{64} Среди перечисленных реакций нитрозохлорирование является наиболее простой в осуществлении и гладко дает кристаллические аддукты - нитрозохлориды, которые с легкостью могут быть использованы для получения разнообразных бифункциональных производных. Поэтому мы остановили свой выбор именно на реакции нитрозохлорирования.

Нитрозохлорирование (+)­3­карена

Реакция нитрозохлорирования (+)-3-карена хорошо известна и описана многократно. Было посвящено специальное исследование, в котором показано, что нитрозохлорид 3-карена может быть получен с выходом не более 15%.{65}

Но возможно ли разглядеть хотя б какую-нибудь перспективу для "новой схемы синтеза", в основу которой на первой же стадии положена реакция, выход которой даже умеренным назвать трудно? Заметим тут же: схемы, которая изначально ориентирована на масштабы более крупные, чем лабораторные. Другими словами, можно ли базировать разрабатываемый новый способ получения секо-производных на реакции нитрозохлорирования (+)-3-карена, идущей с выходом 15%? Утвердительный ответ можно дать, лишь обладая недюжинным чувством юмора. Не имея такового, следует пристальней посмотреть на вещи и постараться разглядеть в поставленном вопросе два других:

1) Можно ли базировать разрабатываемый новый способ на реакции, идущей с выходом 15%?

2) Можно ли базировать разрабатываемый новый способ получения секо-производных на реакции нитрозохлорирования (+)-3-карена?

А вот под таким углом зрения вид на использование реакции нитрозохлорирования несколько изменяется, исчезает элемент безнадежности, и ситуация не кажется чересчур абсурдной. Попробуем далее показать, что это действительно так.

Сделаем попытку ответить на некоторые вопросы, которые, хотя и достаточно тривиальны по своей постановке, тем не менее, помогают кое-что прояснить. В самом деле, нитрозохлорирование олефинов - реакция электрофильного присоединения, и проблема выхода целевого продукта в такой реакции тесным образом связана с проблемой селективности и, в том числе, с проблемой стереоселективности присоединения.

Итак, ab ovo.

Может ли сказываться на результатах реакции конформационная подвижность исходной молекулы? В ряду 3-карена исследовались различные реакции электрофильного присоединения. Результаты всех этих реакций объяснялись с позиции существования и взаимопревращений двух конформационных изомеров - двух ванноподобных форм 60 и 61, при этом для объяснения высокой стереоселективности реакций присоединения (с образованием единственного стереоизомера) назывались различные причины.{66} Действительно, рассмотрение молекулярных моделей позволяет заключить, что так оно и есть на самом деле: с использованием моделей Дрейдинга можно собрать две ванноподобные формы, легко переходящие друг в друга. Однако в результате проведенных нами расчетов и детального анализа спектров ЯМР показано, что единственной стабильной конформацией молекулы 3-карена является форма, в которой все атомы шестичленного цикла лежат приблизительно в одной плоскости (внутрициклические торсионные углы не превышают 6.5°) [8]:

image155.gif (3374 bytes)

В смысле трактовки реакций электрофильного присоединения, все оказывается, таким образом, гораздо проще, чем предполагалось ранее. В свете новых данных легко понять, почему в таких реакциях как эпоксидирование по Прилежаеву и под действием KMnO4 или OsO4, присоединение HOBr, диборана, дигалокарбенов, образуется единственный изомер: двойная связь молекулы 3-карена полностью открыта для электрофильной атаки реагента только с одной стороны двойной связи - со стороны противоположной циклопропановому фрагменту, в то время как атака со стороны циклопропанового фрагмента полностью блокирована одной из метильных групп геминального узла.

Возможно ли образование различных изомеров? Нитрозохлорирвание олефинового углеводорода может протекать либо как цис-, либо как транс-присоединение элементов NOCl, в зависимости от условий проведения реакции. Для терпенов известны нитрозохлориды цис- и транс- рядов. Так, например, оба стереоизомерных нитрозохлорида лимонена - как цис-изомер, так и транс-изомер могут быть получены с хорошими выходами (более 50%). Как уже упоминалось выше, нитрозохлорид 3-карена получается с выходом не более 15%. Условия описанные в этой работе - действие алкилнитрита и соляной кислоты в смеси спирта и уксусной кислоты - это условия, в которых обычно получают транс-изомеры. Мы показали однако, что нитрозохлорид карена, вне зависимости от того, каким способом он получен, представляет собой цис-изомер [32]. Может быть этим и объясняется низкий выход кристаллического нитрозохлорида? Стабильной формой нитрозохлорида является цис-форма, которая получается даже в условиях для этого неблагоприятных, в то же самое время транс-изомер может быть и образуется, но выделить его не удается, и низкий выход возможно объясняется тем, что реакцию проводят в условиях неблагоприятных для образования стабильного продукта, а другой изомер (транс-) хотя и получается, но успевает превратиться во вторичные продукты?

Устойчивы ли промежуточные продукты? Когда имеют дело с реакцией нитрозохлорирования терпенов, всегда говорят о выходе целевого кристаллического димерного аддукта, образование которого следует рассматривать как процесс по крайней мере двухступенчатый, включающий, во-первых, собственно присоединение элементов NOCl, во-вторых, следующую за этим димеризацию образующегося нитрозосоединения:

image156.gif (3639 bytes)

Промежуточные мономерные нитрозосоединения являются веществами чрезвычайно реакционноспособными и помимо димеризации могут претерпевать превращения по другим направлениям, давая набор побочных продуктов, которые могут происходить либо из хлороксима 63, который является таутомерной формой мономерного нитрозохлорида, либо из нитрозоолефина 62. Очевидно, что для повышения выхода кристаллического димера, помимо всего прочего, необходимо создать условия максимально быстрого перевода первоначально образующегося мономерного нитрозохлорида в кристаллический димер.

Достаточно ли устойчив конечный продукт в условиях реакции? Свойства кристаллического нитрозохлорида 3-карена в общих чертах были известны и как будто бы кардинальным образом не отличались от свойств других терпеновых нитрозохлоридов: под действием оснований нитрозохлорид 3-карена превращается в a,b-непредельный оксим,{67} а при действии нуклеофильных реагентов (первичных и вторичных аминов) дает соответствующие a-замещенные оксимы.{68} Вместе с тем, в этой же работе отмечалось, что в растворенном состоянии по данным спектроскопии ЯМР нитрозохлорид карена находится в равновесии со своей изонитрозоформой (оксимом). А вот это уже было неожиданностью. В самом деле, для алифатических нитрозосоединений, имеющих атом водорода геминальный к нитрозогруппе, равновесие нитрозо-изонитрозо(оксим) обычно полностью смещено в сторону оксима. Поэтому наблюдение методом ЯМР равновесной смеси нитрозо- и изонитрозо- форм могло бы свидетельствовать о каких-то необычных свойствах нитрозохлорида 3-карена.

Мы исследовали методом ЯМР раствор димерного нитрозохлорида (+)-3-карена 64 в дейтерохлороформе и наблюдали при этом изменение состава раствора с течением времени [32]. В свежеприготовленном растворе тщательно очищенного кристаллизацией и высушенного в вакууме нитрозохлорида обнаруживается только димерная форма, причем спектр не изменяется при выдерживании раствора в течение 15 час. при 5-10°C и в течение следующих 3 суток при этой же температуре. Однако при хранении раствора при комнатной температуре (20-23°C) через 15 час наряду с исходным димером обнаруживается 20% примеси хлороксима 66, еще через 10 часов в растворе присутствует менее 1% димера, 40% хлороксима, 60% гидрохлорида сопряженного оксима 67, а еще через 1 сутки в растворе остается только гидрохлорид ненасыщенного оксима:

image178.gif (3018 bytes)

image179.gif (4252 bytes)

Таким образом, раствор димерного нитрозохлорида 64 некоторое время остается неизменным, и началу разложения предшествует достаточно продолжительный индукционный период. Оказалось, что продолжительность индукционного периода тем больше, чем чище хлороформ и растворяемый нитрозохлорид. После того, как реакция разложения началась в процессе выдерживания раствора при комнатной температуре, ее уже не удается остановить: даже после охлаждения раствора до +10°C реакция в течение суток доходит до конца, причем полное разложение нитрозохлорида до гидрохлорида ненасыщенного оксима происходит тем быстрее, чем выше концентрация раствора. То, что первичным продуктом разрушения нитрозохлорида является именно хлороксим,{69} было доказано выделением этого нестабильного промежуточного соединения и его рентгеноструктурным исследованием.

Очевидно, что никакими особенными свойствами, в сравнении с другими производными этого типа, нитрозохлорид карена не обладает, и упоминавшиеся выше данные о наблюдавшемся ранее методом ЯМР равновесия нитрозо-изонитрозо следует отнести на счет ошибочной интерпретации экспериментального материала. Вместе с тем, проведенные нами экспериментальные исследования показали, что тщательно очищенный от примесей кристаллический нитрозохлорид карена после растворения в высушенном и освобожденном от гидроксилсодержащих примесей растворителе дает раствор, который может сохраняться без изменений длительное время; а появление определенных примесей выводит систему из метастабильного состояния и приводит к быстрому разрушению (причем самоуcкоряющемуся) нитрозохлорида.

Таким образом, ответы на четыре сформулированных выше вопроса можно свести к краткой рекомендации общего характера для получения нитрозохлорида:

  • использовать для синтеза 3-карен, тщательно очищенный от примесей кислородсодержащих соединений; наличие углеводородных примесей - таких как пинен, дипентен и проч., - которые в том или ином количестве всегда присутствуют в карене, помехой не является, так как эти терпены в условиях нитрозохлорирования также дают соответствующие нитрозохлориды, появление которых практически не сказывается на течении основного процесса; в то же время, кислородсодержащие соединения (гидроперекиси, спирты, кетоны), неизбежно накапливающиеся при хранении карена, в условиях нитрозохлорирования могут давать различные гидроксилсодержащие продукты, присутствие которых может драматическим образом повлиять на ход основного процесса, ускоряя разрушение целевого продукта;
  • проводить нитрозохлорирование в условиях благоприятных для цис-присоединения;
  • использовать безводные негидроксилсодержащие растворители;
  • проводить нитрозохлорирование с максимально возможной скоростью и при максимально возможной температуре (насколько это позволяет стабильность нитрозохлорида в выбранных условиях);
  • проводить процесс при минимальном разбавлении;
  • процесс заканчивать как можно более полным "высаживанием" кристаллического нитрозохлорида.

Практическая реализация этих рекомендаций привела нас к разработке способа получения нитрозохлорида (+)-3-карена, который заключается в обработке терпена газообразным хлористым нитрозилом в среде инертного растворителя (четыреххлористый углерод, хлороформ, хлористый метилен) при температуре -10°С, с последующей обработкой спиртом для полноты образования кристаллического димера. При такой процедуре проведения реакции выход нитрозохлорида приближается к количественному (>95%) [33].

a­Замещенные оксимы каранового типа и их фрагментация

Что же дальше делать с этим самым нитрозохлоридом, который может быть получен с таким замечательным выходом? Конечно же, использовать для синтеза a-замещенных оксимов. Каких именно? Несомненно - a-аминозамещенных.

Чрезвычайно интересным и перспективным представлялось использовать обнаруженную сотрудниками нашего Института перегруппировку производных a-гидроксиламинооксимов под действием оснований, приводящую к раскрытию углеродного цикла с образованием кетоамидоксимов.{70} Перегруппировка эта привлекает тем, что протекает в очень мягких условиях с высокими выходами. Мы исследовали поведение производных 3-карена в условиях этой реакции и показали, что с использованием перегруппировки a-гидроксиламинооксима можно получать секо-карановые интермедиаты [34]:

image159.gif (5295 bytes)

Было показано, что такая перегруппировка О-ацильного производного гидроксиламинооксима 68 первоначально дает нестойкий циклический енамин 69, гидролиз которого приводит к желаемому амидоксиму 70, который легко выделяется и хорошо хранится в виде кристаллической щавелевокислой соли. Этот амидоксим может быть использован как для получения известных полупродуктов в синтезе пиретроидов (соединений типа 72), так и новых азотсодержащих производных 71 и 73. Несмотря на оригинальность такого способа получения секо-производных, схема эта имеет существенный недостаток: получение производного гидроксиламина 68 требует выделения кристаллического нитрозохлорида, и никакие ухищрения не дают возможности избежать этого, выход гидроксиламинопроизводного при этом не превышает 15-20% в пересчете на 3-карен. Вместе с тем, кетонитрил 73 и кетоамид 71 показались чрезвычайно перспективными промежуточными продуктами. Во-первых, наличие на "концах" молекулы функциональных групп различной природы, обладающих разной реакционной способностью, позволяет легко осуществлять их поочередную модификацию в направлении получения пиретроидных фрагментов. Во-вторых, присутствие азотсодержащей функции дает возможность получать новые азотсодержащие аналоги. Как другим способом получить соединения 71 и 73?

Известна реакция фрагментации a-амино-, a-гидрокси- и a-тиозамещенных оксимов под действием кислот Льюиса в мягких условиях, приводящая в результате последующего гидролиза промежуточных иммониевых солей к соответствующим кето- или альдонитрилам.{71} При использовании этой реакции синтетическая схема получения кетонитрила 73 должна выглядеть так:

image180.gif (3097 bytes)

image181.gif (4370 bytes)

Реализация такой схемы требует отработки двух стадий процесса - получение a-замещенного оксима 74 и его последующего расщепления. При синтетической проверке этой схемы выявилось удачное совпадение. Во-первых, оказалось, что из множества различных производных (a-амино-, a-N-моноалкиламино-, a-N-ариламино-, a-N,N-диалкиламино-, a-алкокси-, a-тиооксимов) именно a-N,N-диалкиламинооксимы 74 (R1,R2=Alk) получаются с наилучшими выходами и наиболее просто подвергаются очистке.{72} Во-вторых, структурный анализ производных a-замещеных оксимов каран-4-она показал [25,26], что стереохимия этих производных такова, что взаимное расположение групп максимально благоприятствует фрагментации (см. рисунок слева),{73} и именно a-N,N-диалкиламинооксимы 74 наиболее гладко и с наилучшими выходами превращаются в кетонитрил 73.

Из всех приведенных выше на схеме реагентов, самые хорошие результаты дает толуолсульфохлорид, однако его применение приводит к новой проблеме - как отделить кетонитрил от второго продукта реакции - N-замещенного сульфамида. В лабораторных условиях проблему решает хроматографическая очистка, но при масштабировании о всякого рода хроматографии приходится забыть.

В поиске решения этой проблемы, исследуя реакционную способность a-N,N-диалкиламинооксимов 74, мы обнаружили, что эти вещества являются столь активными в реакции фрагментации, что соответствующие О-ацильные производные, которые должны получаться в качестве промежуточных продуктов, не удается выделить из-за их крайней нестабильности. И это оказалось ключом к решению проблемы - можно проводить фрагментацию под действием уксусного ангидрида, а образующийся в этом случае N,N-диметилацетамид легко отделим перегонкой:

image162.gif (3662 bytes)

В лабораторных условиях расщепление диметиламинооксима 75 протекает с выходом около 95%, а суммарный выход кетонитрила по приведенной выше схеме удалось довести до 80-85% в расчете на (+)-3-карен [33].

Свойства циклопропановых производных ряда 3,4­секокарана

Ключевым промежуточным продуктом для проведения дальнейших синтезов пиретроидных фрагментов был выбран кетонитрил 73. Превращения его в пиретроидные кислоты возможно, на первый взгляд, с использованием стандартных приёмов, разработанных для такого рода циклопропановых производных. Однако оказалось, что сочетание в молекуле гем-диметилциклопропанового фрагмента и других групп приводит порой к появлению неожиданных химических свойств.

Оказалось, что нитрильную группу в соединении 73 не удаётся гидролизовать просто в присутствии щелочных агентов из-за легко протекающей внутримолекулярной циклизации с образованием енаминокетона 76, который в определенных условиях является единственным продуктом реакции, который удается выделить [35]:

image182.gif (2095 bytes)

Вместе с тем, в присутствии перекиси водорода, когда в среде появляется более нуклеофильный ион HOO-, гидролиз нитрильной функции до амидной все-таки можно провести с хорошим выходом (реакция Радзишевского). При действии кислот подобной циклизации не наблюдается, и гидролиз нитрила до сложного эфира можно осуществить по реакции Пиннера с использованием имидоэфира в качестве промежуточного продукта:

image183.gif (2252 bytes)

Однако же попытка проведения реакции Пиннера на другом структурно родственном кетонитриле 77 приводит опять же к внутримолекулярной циклизации, на этот раз - к гетероциклизации с полной потерей оптической активности за счет быстро протекающей структурной реорганизации молекулы [36]:

image184.gif (4831 bytes)

Полная потеря оптической активности происходит и в другом процессе - при попытке вовлечь в реакцию нуклеофильного присоединения карбонильную группу, находящуюся по соседству с циклопропановым фрагментом. В этом случае происходит раскрытие циклопропана с образованием рацемического гетероциклического соединения:

image185.gif (2189 bytes)

Примечательно, что даже следов изомеризации циклопропанового фрагмента не наблюдается в случае нагревания определенных производных в присутствии концентрированной серной кислоты [37]:

image186.gif (3225 bytes)

Метилкетонная группа в b-положении к циклопропану галоидируется особым образом в сравнении с простыми метилкетонами - вместо продуктов галоформного распада с хорошим выходом выделяется монобромпроизводное (78) или продукт его гидролиза (79), в зависимости от условий проведения реакции [38]:

image187.gif (2119 bytes)

image188.gif (6984 bytes)

 

Кетогруппа в b-положении к циклопропану обладает еще одним замечательным свойством, обнаруженном при попытке провести стереоселективную модификацию - эта кетогруппа гладко и высоко стереоселективно восстанавливается при действии пекарских дрожжей. Была исследована стереохимия этого процесса, и показано, что абсолютная конфигурация основного продукта восстановления (установлено рентгеноструктурным анализом тозильного производного - см. картинку слева) не зависит от конфигурации асимметрических атомов циклопропанового фрагмента [38]:

 

image170.gif (3876 bytes)

Показано, что реакция характерна для разнообразных производных этого ряда и приводит к аналогичным продуктам восстановления, хотя скорость восстановления зависит от характера второй функциональной группы на "другом конце" молекулы:

image171.gif (9612 bytes)

Известно огромное число примеров восстановления карбонильной группы под действием пекарских дрожжей,{74} причем в подавляющем большинстве случаев карбонильная группа специфическим образом "активирована" соседними функциональными группами - как в кетоэфирах, дикетонах, ненасыщенных и ароматических кетонах, оксикетонах и проч. В данном случае таким специфическим активатором является циклопропан в b-положении к карбонилу, что подтверждается отсутствием восстановления для ряда структурно родственных изофункциональных производных терпенов:

image172.gif (3397 bytes)

Синтез пиретроидных компонент

С учетом обнаруженных особенностей химического поведения замещенных циклопропановых соединений, были отработаны стандартные синтетические последовательности для превращения секо-карановых интермедиатов в пиретроидные компоненты; последовательности, исключающие изомеризацию и раскрытие 1,2,2,3-тетразамещенного циклопропанового ядра и сводящие к минимуму процессы эпимеризации и рацемизации и являющиеся щадящими в отношении других функциональных групп, присутствующих в молекуле:

циклопропилацетонитрил ---> циклопропилкарбоксилат [39,40]:

image189.gif (2535 bytes)

3-(2-оксопропил)-циклопропан ---> 3-(2-метилпропен-1-ил)-циклопропан
3-(2-оксопропил)-циклопропан ---> 3-(2,2-дигаловинил)-циклопропан
3-(2-оксопропил)-циклопропан ---> 3-(2-хлорпропен-1-ил)-циклопропан [38,41,42]:

image190.gif (4324 bytes)

циклопропилацетонитрил ---> циклопропилметиламин [43,44]:

image191.gif (2941 bytes)

С использованием этих приемов был осуществлен синтез разнообразных пиретроидных компонент и полупродуктов для их синтеза в оптически активной форме [45,46], а также новых пиретроидных инсектицидов ряда мононорхлорхризантемовой кислоты [47,48,49,50,51] и хризантемиламина [52]:

image176.gif (9401 bytes)

 

Как уже отмечалось выше, попытка найти нетрадиционный способ превращения 3-карена в секо-производные привела нас к разработке процесса получения 3,4-секо-каранового w-кетонитрила 73. Важность этого процесса выходит далеко за рамки получения пиретроидных инсектицидов. Получение подобного рода азотсодержащих производных может стать новым направлением переработки как самого карена, так и многих других низших терпеноидов, так как образующиеся при этом соединения являются исключительно полезными как сами по себе, так и в плане их дальнейшего синтетического использования.