УДК 547.914 + 634.866

КУЗАКОВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

630090 Новосибирск, Проспект Академика Лаврентьева 9, Новосибирский институт органической химии СО РАН, тел. (3832) 344732, e-mail: shreed@nioch.nsc.ru

ДИТЕРПЕНОИДЫ В РЕАКЦИЯХ ПРИСОЕДИНЕНИЯ-ЗАМЕЩЕНИЯ НА АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.10 (биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ)

Защита состоялась 27 июня 1997 года

Работа выполнена в Лаборатории лесохимии Новосибирского института органической химии СО РАН, научные руководители - к.х.н. Шмидт Эмма Николаевна, д.х.н. Ралдугин Виктор Алексеевич.

Актуальность проблемы. Терпеноиды - один из самых распространенных классов природных соединений. В настоящий момент, в связи с интенсивным развитием химии этих соединений, на них все больше обращают внимание не только как на интересные структурные типы и носители информации в хемотаксономических исследованиях, но и как на синтоны для получения многих ценных продуктов. Причинами являются доступность, уникальность строения, и во многих случаях - выраженная биологическая активность, проявляемая соединениями этого класса. В последние годы интенсивно развивается исследование синтетических возможностей терпеноидных субстратов, поиск новых путей и необычных продуктов реакций с их участием. В частности, это связано с использованием гетерогенных катализаторов - алюмосиликатов, позволяющих: а) осуществлять превращения по новым направлениям, неизвестным для гомогенных процессов; б) проводить многие процессы экологически чистыми способами, без сточных вод. Однако, в настоящее время систематические данные по превращениям терпеноидов на алюмосиликатных катализаторах отсутствуют, а синтетическое применение высших классов терпеноидов для построения более сложных объектов исследовано как область химии в незначительной степени .

Цель работы. Целью настоящей работы явилось изучение взаимодействия би- и трициклических дитерпеноидов с низкомолекулярными ненасыщенными соединениями в присутствии алюмосиликатов - цеолитов и природных глин, выяснение регио- и стереонаправленности, а также установление закономерностей и механизмов протекающих при этом процессов; проверка степени влияния изомерии и гомологии на ход катализируемых алюмосиликатами реакций. При этом не исключалось, что двойные связи молекул дитерпеновых субстратов будут проявлять как нуклеофильные, так и электрофильные свойства. В качестве практически значимого результата предполагали получение полифункциональных, потенциально биологически активных дитерпеновых производных.

Научная новизна и практическая ценность. В результате настоящей работы проведено исследование в малоизученной для химии дитерпеноидов области - еновых реакциях с участием этих соединений. На примере некоторых пимаровых дитерпеноидов с использованием глины асканит-бентонит обнаружен новый вариант реакции Принса и получен ряд простых эфиров с новым тетрагидропирановым или тетрагидрофурановым циклом. Взаимодействием метилизопимарата с непредельными альдегидами на цеолитах синтезированы продукты с новыми остовами - тетрациклические спирты и пентациклические оксоланы. В случае диенового субстрата - метилового эфира абиетиновой кислоты - установлена зависимость соотношения конкурирующих процессов: еновая реакция/диеновый синтез от строения (ди)енофила. Исследована циклоконденсация некоторых бициклических дитерпеноидов лабданового ряда с фенолами в присутствии алюмосиликатов; на основе полученных результатов разработан подход к синтезу циклических аналогов токоферола и синтезированы некоторые представители этого ряда.

Апробация работы. Два раздела настоящей работы были представлены на международных конференциях: 16-ой Конференции по изопреноидам (Прага, 1995 г.) и 2-ом Симпозиуме по химии природных соединений (Эскишехир, Турция, 1996 г.)

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (155 наименований). Работа содержит 4 рисунка и 8 приложений, в которых в виде таблиц приведены данные спектров ЯМР 13С и координаты атомов по результатам рентгеноструктурных анализов.

Ввиду небольшого количества литературных данных по синтетическому использованию дитерпеноидов для построения более сложных объектов, равно как и по трансформациям дитерпеноидов на алюмосиликатных катализаторах, в литературном обзоре приведены данные по гомогенным превращениям более низкомолекулярных представителей ряда изопреноидов - монотерпеноидов, а также родственных соединений изопреноидной природы. С синтетической точки зрения основное внимание в литературном обзоре уделено: а) еновым реакциям терпеноидов, б) использованию монотерпеноидов в качестве синтонов для алкилирования фенолов и, как следствие, получению ряда гетероциклических терпенофенолов, обладающих широким спектром биологического действия. Обсуждение результатов содержит следующие разделы:

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ СМОЛЯНЫХ КИСЛОТ В УСЛОВИЯХ ЕНОВОЙ КОНДЕНСАЦИИ

Взаимодействие олефинов пимарового ряда с параформом на глине асканит-бентонит - новый вариант реакции Принса

Конденсация метилизопимарата с a,b-ненасыщенными альдегидами на цеолитах

Метиловый эфир абиетиновой кислоты в реакциях с различными енофилами на алюмосиликатах

ПРЕВРАЩЕНИЯ ЛАБДАНОВЫХ ДИТЕРПЕНОИДОВ В ПРИСУТСТВИИ АЛЮМОСИЛИКАТОВ

Циклоконденсация лабданоидов с фенолами на глине асканит-бентонит: подход к синтезу циклических аналогов токоферола

ВЫВОДЫ

  1. Впервые исследованы еновая конденсация с участием метиловых эфиров природных трициклических смоляных кислот и алкилирование фенолов бициклическими дитерпеноидами в присутствии алюмосиликатных катализаторов. Установлены регио- и стереохимические особенности и предложены механизмы для изученных превращений. В результате получено 7 новых структурных типов соединений: полициклических производных и дитерпеноидов с модифицированной боковой цепью.
  2. Установлено, что взаимодействие дитерпеновых олефинов метилизопимарата или метилпимарата с параформом на глине асканит-бентонит протекает как последовательное еноподобное присоединение двух эквивалентов формальдегида, приводящее в каждом случае к простым эфирам c новым тетрагидропирановым или тетрагидрофурановым циклом. Среди продуктов реакции присутствуют перегруппированные соединения, образующиеся в результате 1,2-сдвига метильной группы.
  3. Показано, что метилизопимарат реагирует с терминальными непредельными альдегидами на цеолитах преимущественно по направлению D8(14)-еновой конденсации. В выбранных условиях продукты последней подвергаются дальнейшей циклизации в спирты с пергидробенз[de]антраценовым остовом и далее в оксоланы с новым типом циклической системы. Структура енофила и тип катализатора практически не влияют на направление процесса.
  4. Установлено, что метиловый эфир абиетиновой кислоты в присутствии цеолитов и других твердых катализаторов сравнительно легко взаимодействует как с терминальными непредельными альдегидами, так и с малеиновым ангидридом. Структура реагента оказывает существенное влияние на соотношение происходящих в выбранных условиях процессов енового и диенового синтезов.
  5. Показано, что 6-оксолабданоиды с D7-связью, в отличие от лабдановых производных с несопряженной D8(17)-связью, являются алкилирующими агентами для фенолов в условиях катализа алюмосиликатами. Выяснено, что в ходе реакции промежуточные орто-аддукты замещения в ароматическое ядро легко циклизуютcя в хромановые производные - циклические аналоги токоферола. С использованием различных фенолов синтезированы отдельные представители ряда 2-(6’-оксо-D7’-тетранорлабд-12’-ил)-хроманов.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

  1. Кузаков Е. В., Шмидт Э. Н., Корчагина Д. В., Багрянская И. Ю., Гатилов Ю. В., Бархаш В. А. Взаимодействие метилизопимарата с параформом на глине асканит-бентонит // ЖОрХ. - 1996. - Т. 32. - Вып. 1. - С. 137 - 138.
  2. Кузаков Е. В., Шмидт Э. Н., Корчагина Д. В., Багрянская И. Ю., Гатилов Ю. В., Бархаш В. А. Взаимодействие изомерных олефинов пимарового ряда с параформом на глине асканит-бентонит // ЖОрХ. - 1997. - Т. 33. - Вып. 6.
  3. Кузаков Е. В., Шмидт Э. Н., Багрянская И. Ю., Рыбалова Т. В., Гатилов Ю. В., Бархаш В.А. Конденсация метилового эфира изопимаровой кислоты с a,b-ненасыщенными альдегидами на цеолитах // ЖОрХ. - 1995. - Т. 31. - Вып. 2. - С. 196 - 203.
  4. Кузаков Е. В., Шмидт Э. Н., Корчагина Д. В., Багрянская И. Ю., Гатилов Ю. В., Бархаш В. А. Взаимодействие метилового эфира абиетиновой кислоты с различными диенофилами на цеолитах // ЖОрХ. - 1993. - Т. 29. - Вып. 11. - С. 2198 - 2210.
  5. Kuzakov E. V., Shmidt E. N., Korchagina D.V., Bagryanskaya I.Yu., Rybalova T. V., Ione K.G., Gatilov Yu. V., Barkhash V. A. Cycloaddition of simple сarbonyl compounds to methyl isopimarate using alumosilicate catalysts // Abstracts on 16th Сonference on Isoprenoids. - Prague, 1995. - P. 109.
  6. Kuzakov E. V., Shmidt E. N. Alkylation of o-cresol with 6-oxo-D7-13-epimanool using ascanite-benthonite clay // Abstracts on 2nd International Symposium on the Chemistry of Natural Compounds. - Eskishehir, Turkey, 1996. - P.134.

  top.gif (1017 bytes)

Вернуться ] Поиск ] Начальная страница ] Гостевая книга ]