способ получения 11(е)-тетрадецен-1-илацетата

Формула изобретения

Способ получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата, включающий реакцию Гриньяра акролеина с этилмагнийбромидом с получением 1-пентен-3-ола, ортоэфирную перегруппировку Кляйзена с участием 1-пентен-3-ола и триэтилортоацетата с получением этилового эфира 4(Е)-гептеновой кислоты, восстановление этилового эфира 4(Е)-гептеновой кислоты с получением 4(Е)-гептен-1-ола, замещение гидроксильной группы 4(Е)-гептен-1-ола на Вr с получением 1-бром-4(Е)-гептена, реакцию кросс-сочетания 1-бром-4(Е)-гептена с 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромидом в присутствии катализатора с получением 11(Е)-тетрадецен-1-ола, ацетилирование 11(Е)-тетрадецен-1-ола с получением 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата, отличающийся тем, что кросс-сочетание 1-бром-4(Е)-гептена с 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромидом с получением 11(Е)-тетрадецен-1-ола осуществляется в присутствии катализатора Li₂CuCl₄ в среде тетрагидрофурана при следующем мольном соотношении [1-бром-4(Е)-гептен]: [7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромид]: [Li₂CuCl₄]: [тетрагидрофуран] = 1:1,2:0,03:20 в течение 1 ч при температуре минус 75°С, затем в течение 1 ч при температуре от минус 75°С до 20°С и в течение 10 ч при 20°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата.

11(Е)-Тетрадецен-1-илацетат является половым феромоном лугового мотылька (Loxostege sticticalis), основным компонентом феромонов всеядной листовертки (Archips podana), стеблевого мотылька (Ostrinia nubilalis), еловой листовертки (Choristoneura fumiferana) и некоторых других видов опасных вредителей.

Известен способ получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата (Р.Е.Sonnet, J.E.Oliver, J. Org. Chem., 1976, vol.41, № 20, p.3279-3283), основанный на инверсии двойной связи (Z)-изомера. Способ заключается в эпоксидировании (11Z)-тетрадецен-1-илацетата, реакции эпоксида с трифенилфосфиндибромидом и восстановлении образующегося дигалогенида активированным цинком. Способ основан на труднодоступном и дорогостоящем (11Z)-тетрадецен-1-илацетате и имеет низкую селективность.

Известен способ получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата (I.Toshinobu, Y.Akira, Т.Kenichi, патент JP 57024326, 1982), основанный на изомеризации 11(Z)-тетрадецен-1-илацетата в присутствии металлического селена. Способ базируется на труднодоступном и дорогостоящем 11(Z)-тетрадецен-1-илацетате и характеризуется крайне низкой селективностью (E/Z=1.48).

Поскольку уже 1-2% содержание (Z)-изомера ингибирует привлекающие свойства 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата, оба способа непригодны для практического применения.

Выбранный нами за прототип способ получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата (1) (Р.Н.Шахмаев, А.У.Ишбаева, И.С.Шаяхметова, Стереоселективный синтез 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата - полового феромона лугового мотылька (Loxostege sticticalis), ЖОХ, 2009, т.79, вып.6, с.999-1002) основан на доступном и дешевом сырье (акролеине), отличается высокой стереоселективностью и включает следующие стадии:

1. реакция Гриньяра акролеина (2) с этилмагнийбромидом с получением 1-пентен-3-ола (3);

2. ортоэфирная перегруппировки Кляйзена с участием 1-пентен-3-ола (3) и триэтилортоацетата с получением этилового эфира 4(Е)-гептеновой кислоты (4);

3. восстановление этилового эфира 4(Е)-гептеновой кислоты (4) литийа-люминийгидридом с получением 4(Е)-гептен-1-ола (5);

4. бромирование 4(Е)-гептен-1-ола (5) комплексом PPh₃·Br ₂ с получением 1-бром-4(Е)-гептена (6);

5. реакция кросс-сочетания 1-бром-4(Е)-гептена (6) с 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромидом (7) в присутствии каталитической системы CuI-2,2'-бипиридил с получением 11(Е)-тетрадецен-1-ола (8);

6. ацетилирование 11(Е)-тетрадецен-1-ола (8) смесью Ас₂О/Ру с получением 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата (1).

a. EtMgBr; b. СН₃С(OEt) ₃, СН₃СООН; с. LiAlH₄; d. PPh ₃-Br₂; е. ТГПО (CH₂)₇MgBr (7), CuI/2,2'-bipy; f. MeOH/TsOH; g. Ас₂О/Ру.

Общий выход 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата на исходный акролеин составляет 33.5%, в расчете на 1-бром-4(Е)-гептен - 63%.

Способ имеет существенные недостатки на стадии кросс-сочетания 1-бром-4(Е)-гептена с 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагний-бромидом:

1. Использование дорогостоящего и крайне токсичного катализатора - 2,2'-бипиридила и высокие нормы его расхода (не менее 0.2 моль на 1 моль 1-бром-4(Е)-гептена). По этой причине данный процесс является нетехнологичным и представляет лишь теоретический интерес.

2. Невысокий выход продукта.

Задачей изобретения является создание более дешевого и безопасного способа получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата с более высоким выходом.

Указанная задача решается тем, что в способе получения 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата, включающим реакцию Гриньяра акролеина с этилмагнийбромидом с получением 1-пентен-3-ола, ортоэфирную перегруппировку Кляйзена с участием 1-пентен-3-ола и триэтилортоацетата с получением этилового эфира 4(Е)-гептеновой кислоты, восстановление этилового эфира 4(Е)-гептеновой кислоты с получением 4(Е)-гептен-1-ола, замещение гидроксильной группы 4(Е)-гептен-1-ола на Br с получением 1-бром-4(Е)-гептена, реакцию кросс-сочетания 1-бром-4(Е)-гептена с 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромидом в присутствии катализатора с получением 11(Е)-тетрадецен-1-ола, ацетилирование 11(Е)-тетрадецен-1-ола с получением 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата, согласно изобретению, кросс-сочетание 1-бром-4(Е)-гептена с 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромидом с получением 11(Е)-тетрадецен-1-ола осуществляется в присутствии катализатора Li₂CuCl₄ в среде безводного тетрагидрофурана при следующем мольном соотношении [1-бром-4(Е)-гептен]:[7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромид]:[Li ₂CuCl₄]:[тетрагидрофуран]=1:1.2:0.03:20 в течение 1 ч при температуре минус 75°С, затем в течение 1 ч при температуре от минус 75°С до 20°С и в течении 10 ч при 20°С.

Способ осуществляется следующим образом. Смесь 1-бром-4(Е)-гептена, 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромида и Li₂CuCl₄ в безводном тетрагидрофуране перемешивают при минус 75°С в течение 1 ч при следующем мольном соотношении реагентов [1-бром-4(Е)-гептен]:[7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромид]:[Li ₂CuCl₄]:[тетрагидрофуран]=1:1.2:0.03:20. Затем температуру реакционной смеси медленно в течение 1 ч повышают до 20°С и перемешивают при этой температуре еще 10 ч. Дальнейшие операции по выделению и очистке 11(Е)-тетрадецен-1-ола не отличаются от прототипа. В результате изобретения выход 11(Е)-тетрадецен-1-ола повышается до 82% (у прототипа - 67%). Общий выход 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата на исходный акролеин составляет 41% (у прототипа - 33.5%), в расчете на 1-бром-4(Е)-гептен - 77% (у прототипа - 63%). Содержание (Z)-изомера не превышает 0.5%.

Пример 1. Получение 11 (Е)-тетрадецен-1-ола.

К 7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси]гептилмагнийбромиду, полученному из 0.29 г магниевой стружки и 3.35 г 1-бромо-7-[(тетрагидро-2Н-пиран-2-ил)окси] гептана в 6 мл сухого тетрагидрофурана, при -75°С по каплям прибавляли 1.77 г 1-бром-4(Е)-гептена в 7 мл тетрагидрофурана. Затем приливали 3 мл 0.1 М раствора Li₂CuCl₄ в тетрагидрофуране и смесь перемешивали при -75°С в течение 1 ч. Температуру реакционной смеси медленно в течение 1 ч повышали до 20°С и перемешивали еще 10 ч. Добавляли 20 мл насыщенного раствора NH₄Cl, перемешивали 1 ч, органический слой отделяли, а водный экстрагировали эфиром (3×30 мл). Объединенный органический раствор упаривали, остаток растворяли в 20 мл метанола, содержащего 0.05 г TsOH, перемешивали при комнатной температуре 24 ч и снова упаривали. К остатку добавляли 50 мл диэтилового эфира, последовательно промывали насыщенными растворами NaHCO ₃ и NaCl, сушили Mg₂SO₄ и концентрировали. Остаток хроматографировали (SiO₂, гексан-эфир, 1:1). Выход 1.74 г (82%), n_D ²⁰ 1.4562. ИК спектр, , см^-1: 3335 (ОН), 2961, 2926, 2853, 1458, 1057, 964 (транс-НС=). Спектр ЯМР ¹Н, , м. д.: 0.97 т (3Н, СН₃, J 7.3 Гц), 1.21-1.41 м (14Н, СН₂), 1.50-1.61 м (2Н, CH₂ CH₂OH), 1.91-2.06 м (4Н, CH₂CH=), 3.39 с (1Н, ОН), 3.64 т (2Н, СН₂ОН, J 6.6 Гц), 5.34-5.48 м (2Н, СН=СН). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 13.91 (С¹⁴), 25.52 (С¹³), 25.70 (С³), 29.11 (СН₂), 29.39 (СН ₂), 29.45 (СН₂), 29.50 (СН₂), 29.55 (CH₂), 29.59 (СН₂), 32.50 (С¹⁰ ), 32.71 (С²), 62.83 (С¹), 129.31 (С ¹¹), 131.80 (С¹²).

Пример 2. Получение 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата.

Смесь 0.367 г (1.73 ммоль) 11(Е)-тетрадецен-1-ола, 1.23 г безводного пиридина и 0.88 г уксусного ангидрида перемешивали при комнатной температуре 24 ч, добавляли 20 мл диэтилового эфира, последовательно промывали насыщенными растворами NaHCO₃ и NaCl, сушили Mg₂SO₄ и упаривали. Остаток хроматографировали (SiO₂, гексан-эфир, 9:1). Выход 0.414 г (94%), n _D ²⁰ 1.4481. ИК спектр, , см^-1: 2957, 2926, 2853, 1744 (С=O), 1366, 1238, 1040, 966 (транс-НС=). Спектр ЯМР ¹Н, , м. д.: 0.97 т (3Н, СН₃, J 7.4 Гц), 1.22-1.43 м (14Н, СН₂), 1.58-1.71 м (2Н, СН₂СН ₂О), 1.94-2.18 м (7Н, СН₃С=O, СН ₂СН=), 4.06 т (2Н, СН₂О, J 6.6 Гц), 5.34-5.50 м (2Н, СН=СН). Спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 13.91 (С¹⁴), 20.86 (СН₃ С=О), 25.52 (С¹³), 25.85 (С³), 28.57 (С ²), 29.09 (CH₂), 29.18 (CH₂), 29.43 (3СН₂), 29.59 (СН₂), 32.49 (С¹⁰ ). 64.55 (С¹), 129.28 (С¹¹), 131.82 (С ¹²), 171.04 (С=О). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 96 (34.41), 82 (72.55), 81 (37.93), 69 (29.43), 68 (77.45), 67 (52.06), 55 (62.13), 43 (100), 41 (58.77).

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества:

1. Использование доступного, дешевого и безопасного катализатора с небольшой нормой расхода.

2. Более высокий выход 11(Е)-тетрадецен-1-илацетата.

3. Отсутствие токсичных отходов.