Результат интеллектуальной деятельности: Сесквитерпеновый тиоацетат (варианты)

Изобретение относится к синтезу тиоацетатов терпеноидов, которые используются в качестве прекурсоров для синтеза биологически активных веществ и в органическом синтезе для синтеза тиолов, сульфидов и дисульфидов.

Согласно литературным данным, имеются несколько способов получения тиоацетатов. Для сесквитерпеновых тиоацетатов подобных способов получения нет. Так, синтез тиоацетатов, в т.ч. и монотерпеновых, часто является многостадийным через гидроборирование алкенов с образованием соответствующих спиртов, с последующим преобразованием в тозилаты (мезилаты, галогениды) и замещением последних на тиоацетатную группу [J.H. Chapman and L.N. Owen. Dithiols. Part IV. The Reaction of Toluene-p-sulphonates and Methawulpbnates with Potassium Thiolacetate: A New Method for the Preparation of Thiols. - J. Chem. Soc., 579-585, 1950; H.C. Brown, K.J. Murray, L.J. Murray, J.A. Snover, and G. Zweifel. - J. Am. Chem. Soc., 82, 4233, 1960; E. Beretta, M. Cynquini, S. Colonna, R. Fornasier. A Mild Synthesis of Optically Active Thiols. - Synthesis Communications, 425-426, 1974; M. Mikolajezyk, W. Perlikowska, J. Omelanezuk. Synthesis of (+)-Neomenthanethiol and Some of Its Derivates. A New Example of Asymmetric Induction in the Sulfoxide Synthesis. - Synthesis Communications, 1009-1012, 1987; A.W. Snow, E.E. Foos. Conversion of Alcohols to Thiols via Tosylate Intermediates. - Synthesis, 4, 509-512, 2003; S. Herve, R. Fabien, I. Blank. Identification and Synthesis of 2-Heptanethiol, a New Flavor Compound Found in Bell Peppers. - J. Agric. Food Chem., 52, 306-310, 2004; A. Banach, J. Scianowski, and P. Ozimek. The use of sulfides derived from carane, P-mentane, pinane, and bornane in the synthesis of optically active epoxides. - Phosphorus, Sulfur, and Silicon, 189, 274-284, 2014; O.A. Banina, D.V. Sudarikov, Yu.V. Krymskaya, L.L. Frolova, and A.V. Kuchin. Synthesis of Chiral Hydroxythiols Based on Oxygen-containing α- and β-pinene Derivatives. Chemistry of Natural Compounds, Vol. 51, N2, 261-265, 2015].

Известны терпеновые тиоацетаты, полученные по реакции замещения непосредственно из тиолов и уксусного ангидрида [С. Hongwei, Z. Shulen et al. Method for synthesizing cis- and trans-mentone-8-thioacetate. - Патент CN 102816094 (B). - 2012]. Однако для получения терпеновых тиоацетатов такой способ не является эффективным. К тому же для такого способа синтеза тиоацетатов необходимо первоначально получить тиол.

Еще одним способом получения тиоацетатов (в частности, тиоацетата α-пинена, камфена) является радикальное присоединение тиоуксусной кислоты к алкену при облучении светом [F.G. Bordwell and W.A. Hewett. The Free Radical Addition of Thioacetic Acid to Some Cyclic Olefins. - J. Am. Chem. Soc, V. 79, 3493-3496, 1957]. Предполагается использование веществ - источников свободных радикалов, что может вызвать нежелательные перегруппировки структуры терпеноидов.

В литературе описано получение гидрокситиоацетатов, образующихся при раскрытии эпоксидных циклов монотерпеноидов тиоуксусной кислотой с использованием силикагеля в качестве катализатора [М. Abbasi. One-pot tanden synthesis of β-trimethylsilyloxy thioesters from thioacids, epoxides, and HMDS catalyzed by silica gel under solvent-free conditions. - Synthetic Communications, 43, 1759-1765, 2013]. Однако данный способ образования гидрокситиолов не работает в отношении сесквитерпеновых эпоксидов, в частности кариофилленоксида. В случае последнего наблюдается присоединение тиокислоты по терминальной двойной связи терпеноида с образованием тиоацетата. Аналогичное присоединение к терминальной двойной связи наблюдается и для некоторых монотерпеноидов.

Известен синтез миртанилтиоацетата, который применяется для синтеза тиолов, сульфидов и дисульфидов (A. Banach, J. Scianowski and P. Ozimek. The use of sulfides derived from carane, P-mentane, pinane, and bornane in the synthesis of optically active epoxides. - Phosphorus, Sulfur, and Silicon, 189, 274-284, 2014).

Наиболее близким аналогом являются тиоацетаты, полученные при ацетилировании субстрата тиоуксусной кислотой [Boden R.M., Mcghie J.А. S-(4-hydroxy-1-isopropyl-4-methylhexyl)thioacetate organoleptic uses thereof and process for preparing. - Патент US 4914082(A) - 1990-04-03. 1990]. Недостатком этого является направленность на ациклические терпеноиды, проведение синтеза тиоацетатов при повышенной температуре 65-95°C.

Недостатком является многостадийность получения монотерпенового тиоацетата, что ведет к снижению выхода целевого продукта.

Задачей изобретения является синтез химических соединений, в виде тиоацетатов сесквитерпеноидов, полученных эффективным способом.

Технический результат состоит в расширении арсенала химических соединений тиоацетатов для реализации назначения, а именно применение сесквитерпеновых тиоацетатов для синтеза биологически активных веществ и в органической химии для асимметрического синтеза тиолов, сульфидов и дисульфидов.

Технический результат достигается тем, что сесквитерпеновый тиоацетат кариофилленоксида со структурной формулой

,

где SAc-CH₃COS-, используемый в качестве промежуточного продукта для синтеза биологически активных веществ и в органическом синтезе для синтеза тиолов, сульфидов и дисульфидов.

Сесквитерпеновый тиоацетат бутуленона в виде смеси двух диастереомеров со структурной формулой для первого диастереомера

и со структурной формулой для второго диастереомера, взятых при соотношении 6:1,

,

где SAc означает CH₃COS-, используемый в качестве промежуточного продукта для синтеза биологически активных веществ и в органическом синтезе для синтеза тиолов, сульфидов и дисульфидов.

Синтез сесквитерпеновых тиоацетатов осуществляется следующим образом.

Способ позволяет получить моно- и сесквитерпеновые тиоацетаты в одну стадию с использованием в качестве катализаторов силикагеля и фторида тетрабутиламмония (TBAF⋅3H₂O) без растворителя.

Использование силикагеля в качестве катализатора присоединения тиоуксусной кислоты к терпеноидам, содержащим терминальную двойную связь, приводит к повышению выхода целевого продукта до 89% (от теоретического). Реакция протекает при комнатной температуре 18-27°C в течение короткого промежутка времени 5-10 мин. Способ может применяться для синтеза тиоацетатов моно- и сесквитерпеноидов.

Синтез тиоацетатов проводили с использованием коммерческих (-)-кариофилленоксида ( - 70.0, с 2.00, CHCl₃) фирмы Sigma-Aldrich, β-пинена фирмы Alfa Aesar, бутуленона, синтезированного по методике [А. De Mico, R. Margarita, L. Parlanti, A. Vescovi, G. Piancatelli. A Versatile and Higly Selective Hypervalent Iodine (III) / 2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxyl - Mediated Oxidation of Alcohols to Carbonyl Compounds. - J. Org. Chem., 62, 6974-6977, 1997] из бутуленола [U. Vogt, U. Eggert, A.M.Z. Slawin, D.J. Williams, H.M.R. Hoffmann. A Stereoselective к Cyclization to a Combined Bridgehead Olefin-Bridgehead Alcohol. - Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 29, №12, 1456-1457, 1990] и тиоуксусной кислоты фирмы Alfa Aesar.

Для подбора оптимальных условий синтеза тиоацетатов моно- и сесквитерпеноидов варьировали соотношение терпеноид - тиоуксусная кислота. Было отмечено, что наилучшие результаты достигаются при соотношении субстрат:реагент, равному 1:1.0-1:1.5.

ИК-спектры регистрировали на ИК-Фурье спектрометре Shimadzu IR Prestige 21 в тонком слое или в таблетках KBr. Спектры ЯМР ¹H и ¹³С регистрировали на спектрометре Bruker Avance-300 (300.17 МГц для ¹Н и 75.48 МГц для ¹³С) в CDCl₃ с использованием в качестве внутреннего стандарта сигналов хлороформа. Спектры ЯМР ¹³С регистрировали в режиме J-модуляции. Полное отнесение сигналов ¹Н и ¹³С выполняли с помощью двумерных гомо-(¹Н-¹Н COSY, ¹Н-¹Н NOESY) и гетероядерных экспериментов (¹Н-¹³С HSQC, ^lH-¹³C НМВС). Хромато-масс-спектрограммы регистрировали на приборе GCMS-QP 2010 Plus фирмы Shimadzu; программа подъема температуры 80°C/мин до 300°C; температура ионного источника 200°C, диапазон сканируемых масс m/z 2-300; способ ионизации - электронный удар (70 эВ). Угол оптического вращения измеряли на автоматическом цифровом поляриметре PolAAr-3001 фирмы Shimadzu (Англия). Для тонкослойной хроматографии использовали пластины Sorbfil, растворители CH₂Cl₂, систему петролейный эфир: CHCl₃-2:1, в качестве проявителя - спиртовый раствор ванилина. Для колоночной хроматографии применяли силикагель Alfa Aesar (0.06-0.2 мм) и те же системы растворителей, что и для тонкослойной хроматографии.

Новые соединения демонстрируются примерами.

В примерах 1, 2, 3, 4 описан синтез новых химических соединений и обоснованы их свойства.

Схема 1. Получение тиоацетата кариофилленоксида

Пример 1. К 300 мг (1.36 ммоль) (-)-кариофилленоксида добавляли 155 мг (2.04 ммоль) тиоуксусной кислоты и 82 мг силикагеля. Синтез вели в отсутствие растворителя при постоянном перемешивании. Ход реакции контролировали методом ТСХ. Элюент - хлороформ, проявитель - спиртовый раствор ванилина. По окончании реакции смесь подвергали экстракции этил ацетатом, промывали насыщенным раствором Na₂CO₃. Органическую фракцию сушили Na₂SO₄, растворитель отгоняли под вауумом. Тиоацетат кариофилленоксида выделяли перекристаллизацией из Et₂O: петролейный эфир. Целевой продукт представляет собой белые кристаллы. Выход продукта - 307 мг (89%), de - 100%.

Пример 2. К 150 мг (0.68 ммоль) (-)-кариофилленоксида добавляли 76 мг (0.75 ммоль) тиоуксусной кислоты и 5 мол.% TBAF⋅3H₂O. Синтез вели в отсутствие растворителя при постоянном перемешивании. Ход реакции контролировали методом ТСХ. Элюент - хлороформ, проявитель - спиртовый раствор ванилина. По окончании реакции смесь подвергали экстракции этил ацетатом, промывали насыщенным раствором Na₂CO₃. Органическую фракцию сушили Na₂SO₄, растворитель отгоняли под вауумом. Тиоацетат кариофилленоксида выделяли перекристаллизацией из Et₂O : петролейный эфир. Целевой продукт представляет собой белые кристаллы. Выход продукта - 139 мг (70%), de - 100%.

S-{[(1S,2R,5R,6R,9R)-6,11,11-триметил-5,6-эпоксибицикло[7.2.0]ундек-1-ил] метил}этантиоат

- 16.30 (с 0.27, CHCl₃)

Найдено: [М]⁺ 296.20

Вычислено: C₁₇H₂₈SO₂ [М]⁺ 296.47

ИК-спектр, см^-1: 1687 (С=0), 1265 (С-О-С), 630 (C-S)

Спектр ЯМР ¹Н (300 МГц, δ, м.д., J, Гц): 0.99 (6Н, д, Ме-12,13, J=6.67), 1.02-1.07 (1Н, м, Н-3), 1.24 (3Н, с, Me-14), 1.14-1.22 (1H, м, Н-7), 1.26-1.34 (1H, м, Н-10), 1.35-1.58 (3Н, м, Н-2, 6, 10), 1.62-1.80 (4Н, м, Н-1,2,6,8), 2.04-2.13 (1Н, м, Н-3), 2.17-2.36 (2Н, м, Н-7,9), 2.35 (3Н, с, Ме-17), 2.67-2.76 (211, м, Н-15), 2.90 (1H, дд, Н-5, J₁=3.57, J₂=11.62).

Спектр ЯМР ¹³С (300 МГц, δ, м.д.): 17.40 (С-14), 21.14 (С-12), 24.16 (С-2), 27.16 (С-6), 28.94 (С-7), 29.92 (С-13), 30.17 (С-17), 34.23 (С-15), 34.54 (С-11), 35.03 (С-10), 38.38 (С-3), 39.30 (С-8), 44.95 (С-9), 46.21 (С-1), 60.19 (С-4), 65.31 (С-5), 195.95 (С-16).

Схема 2. Получение тиоацетатов на основе бутуленона

Пример 3. К 166 мг (0.75 ммоль) бутуленона добавляли 89 мг (1.17 ммоль) тиоуксусной кислоты и 46 мг силикагеля. Синтез вели в отсутствие растворителя при постоянном перемешивании. Ход реакции контролировали методом ТСХ. Элюент - хлороформ, проявитель - спиртовый раствор ванилина. По окончании реакции смесь продуктов реакции экстрагировали этилацетатом, промывали насыщенным раствором Na₂CO₃. Органическую фракцию сушили Na₂SO₄, растворитель отгоняли под вауумом. Тиоацетат бутуленона в виде смеси диастереомеров (структурной формулы, указанной на схеме), выделяли методом колоночной хроматографии на силикагеле, элюент - CH₂Cl₂, проявитель - спиртовый раствор ванилина. Целевой продукт - прозрачная бесцветная маслянистая жидкость. Выход продукта - 104 мг (52%), de - 61%.

Пример 4. К 150 мг (0.69 ммоль) бутуленона добавляли 105 мг (1.38 ммоль) тиоуксусной кислоты и 5 мол.% TBAF⋅3H₂O. Синтез вели в отсутствие растворителя при постоянном перемешивании. Ход реакции контролировали методом ТСХ. Элюент - хлороформ, проявитель - спиртовый раствор ванилина. По окончании реакции смесь продуктов реакции экстрагировали этилацетатом, промывали насыщенным раствором Na₂CO₃. Органическую фракцию сушили Na₂SO₄, растворитель отгоняли под вауумом. Тиоацетат бутуленона в виде смеси диастереомеров выделяли методом колоночной хроматографии на силикагеле при элюировании дихлорметаном. Целевой продукт - прозрачная бесцветная маслянистая жидкость. Выход продукта - 123 мг (61%), de - 70%.

S-{[{1R,4R,9S)-11,11-диметил-8-метилен-5-оксобицикло[7.2.0]ундек-4-ил]метил}этантиоат

S-{[(1R,4S,9S)-11,11-диметил-8-метилен-5-оксо-бицикло[7.2.0]ундек-4-ил]метил}этантиоат

Найдено: [М]⁺ 294.20

Вычислено: C₁₇H₂₆SO₂ [М]⁺ 294.45.

ИК-спектр, см^-1: 1697 (С=0), 759 (C-S)

Спектр ЯМР ¹H (300 МГц, δ, м.д., J, Гц): 0.92-0.94 (1H, с, Н-6), 0.96 (3Н, с, Me-10'), 1.06 (3Н, с, Ме-9'), 1.10 (3Н, с, Ме-9), 1.13 (3Н, д, Ме-10, J=3.15), 1.21 (3Н, с, Ме-8'), 1.24 (3Н, с, Ме-8), 2.37 (3Н, с, Me-1'), 1.80-2.14 (7Н, м, Н-1,3,4,5,1',2',3',4'), 2.35 (3Н, с, Me-12), 2.37-2.49 (3Н, м, H-6,4',6'), 2.64-2.78 (2Н, м, Н-4,5'), 4.23-4.39 (1H, м, Н-2).

S-{[(1R,4R,9S)-11,11-диметил-8-метилен-5-оксобицикло[7.2.0]ундек-4-ил]метил}этантиоат

Спектр ЯМР 13С (300 МГц, δ, м.д.): 21.77 (С-12), 26.72 (С-2), 29.11 (С-3), 29.69 (С-13), 29.85 (С-14), 30.55 (С-17), 31.53 (С-7), 34.33 (С-11), 38.33 (С-6), 43.51 (С-9), 43.66 (С-10), 52.88 (С-4), 111.64 (С-15), 152.06 (С-8), 195.58 (С-16), 214.36 (С-5).

S-{[(1R,4R,9S)-11,11-диметил-8-метилен-5-оксо-бицикло[7.2.0]ундек-4-ил]метил}этантиоат

Спектр ЯМР 13С (300 МГц, δ, м.д.): 21.95 (C-12), 24.42 (C-2), 28.31 (C-3), 29.69 (C-14), 29.72 (C-13), 30.55 (C-17), 31.55 (C-7), 34.28 (C-11), 39.57 (C-6), 42.17 (C-9), 42.58 (C-10), 52.45 (C-l), 55.63 (C-4), 111.28 (C-15), 153.64 (C-8), 195.58 (C-16), 213.18 (C-5).

Ниже приведены примеры использования новых химических соединений в асимметрическом синтезе тиолов, сульфидов и дисульфидов.

Таким образом, для заявленных химических соединений показано их применение в асимметрическом синтезе тиолов, сульфидов и дисульфидов.

Синтез соединений осуществляется в одну стадию с высоким выходом целевых продуктов.