ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2022, том 58, № 1, с. 107-110

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 547.484.6 + 547.517 + 547.598.5 + 547.596.2 + 547.597.2

НОВЫЙ ОЗОНОЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД СИНТЕЗА

КЕТОКИСЛОТ ИЗ 1-АЛКИЛЦИКЛОАЛКЕНОВ

Уфимский Институт химии - обособленное структурное подразделение

ФГБНУ «Уфимского федерального исследовательского центра РАН»,

Россия, 450054 Уфа, просп. Октября, 71

*e-mail: insect@anrb.ru

Поступила в редакцию 21.07.2021 г.

После доработки 16.08.2021 г.

Принята к публикации 21.08.2021 г.

Представлен новый подход к синтезу кетокислот, заключающийся в озонолитическом расщеплении 1-ал-

килциклоалкенов в смеси CH₂Cl₂-AcOH с последующим окислением перекисных продуктов озонолиза

системой 30%-ный раствор Н₂О₂-SeO₂.

Ключевые слова: 1-алкилциклоалкены, озонолиз, кетокислоты, синтез

DOI: 10.31857/S0514749222010128

Кетокислоты нашли широкое применение в

валась при озонолитическим расщеплении крат-

органической химии [1]. Они являются удобными

ной связи (-)-α-пинена (6) при 0°С: в CH₂Cl₂ с

синтонами для направленного синтеза, посколь-

последующей обработкой перекисных продуктов

ку кето- и карбоксильная функции обладают раз-

озонолиза (ППО) гидразидом каприновой кислоты

личной реакционной способностью, что позволяет

(25%) или гидразидом бензойной кислоты (60%),

вести их синтетические трансформации с высокой

4-гидроксибензогидразидом (89%); в ТГФ с после-

селективностью. 7-Оксооктановая (1), 2-(1R,3R)-

дующей обработкой ППО NH₂OH·HCl (26%) или

(3-ацетил-2,2-диметилциклобутил)уксусная

(2),

NH₂C(O)NHNH₂·HCl (52%), 4-гидроксибензоги-

2-(1S,3R)-[2,2-диметил-3-(2-оксопропил)цикло-

дразидом (54%), гидразидом бензойной кислоты

пропил]уксусная (3) и 3R,7-диметил-6-оксоокта-

(48%) и гидразидом каприновой кислоты (66%); в

новая (4) кислоты уже нашли широкое примене-

смеси AcOH-CH₂Cl₂ с последующей обработкой

ние в синтезе биологически активных соединений,

ППО NH₂OH·HCl (33%) или NH₂C(O)NHNH₂·HCl

таких как феромоны насекомых [2, 3], ювенои-

(83%), NH₂NH₂·HCl (88%) или NH₂NH₂·H₂SO₄

ды, инсектициды и вещества медицинского наз-

(84%); в i-PrOH с последующим восстановлени-

начения [4]. Поэтому поиск удобных способов их

ем ППО NH₂C(O)NHNH₂HCl и щелочным ги-

получения остается актуальной задачей.

дролизом промежуточного кетоэфира (89%) [5],

В литературе приведены различные подходы

а также при -78°С в смеси MeOH и CHCl₃ с по-

к синтезу кетокислот 1-4, однако использова-

следующим восстановлением ППО с помощью

ние озонолитических методов ограничено лишь

Me₂S и доокислением O₂ промежуточного кето-

несколькими примерами. Так, 7-оксооктановую

альдегида в Et₂O (90%) [6]. (+)-Кароновая кис-

кислоту (1) с помощью реакций озонолиза не по-

лота получена реакцией озонолиза Δ³-карена при

лучали. (-)-цис-Пиноновая кислота (2) образовы-

0°С: в CH₂Cl₂ с последующей обработкой ППО

107

108

МЯСОЕДОВА и др.

Схема 1

1. O₃/CH₂Cl₂-AcOH

2. H₂O₂/SeO₂

71%

COOH

1. O₃/CH₂Cl₂-AcOH

2. H₂O₂/SeO₂

68%

COOH

1. O₃/CH₂Cl₂-AcOH

2. H₂O₂/SeO₂

71%

COOH

1. O₃/CH₂Cl₂-AcOH

COOH

2. H₂O₂/SeO₂

69%

гидразидом бензойной кислоты (23%) или 4-ги-

(-)-α-пинен (6) (ее 50%), Δ³-карен (7) (ее 100%)

дроксибензогидразидом (76%), в ТГФ с последу-

и полученные по известным методикам 1-метил-

ющей обработкой ППО гидразидом каприновой

циклогептен

(5)

[11] и

3-пара-ментен

(8) (ее

кислоты

(30%) или

4-гидроксибензогидрази-

100%) [12]. Озонолитическое расщепление двой-

дом (78%) или NH₂OH·HCl (22%) или NH₂C(O)

ных связей олефинов 1-4 проведено в смеси

NHNH₂·HCl (48%), в смеси AcOH-CH₂Cl₂ с после-

CH₂Cl₂-AcOH при 0°С или -15°С с последующим

дующей обработкой ППО NH₂OH·HCl (27%) или

окислением ППО системой

30%-ный раствор

NH₂C(O)NHNH₂·HCl (44%) [5], в AcOH с после-

Н₂О₂-SeO₂. В результате получены следующие

дующим доокислением ППО 30%-ной перекисью

кетокислоты: 7-оксооктановая (1) с выходом 71%,

водорода при кипячении

(37%)

[7] или хро-

2-(1R,3R)-(3-ацетил-2,2-диметилциклобутил)ук-

мовой кислотой

(53%)

[8]. (R)-3,7-Диметил-6-

сусная

(2)

(68%),

2-(1S,3R)-[2,2-диметил-3-(2-

оксооктановая кислота (4) была получена при

оксопропил)циклопропил]уксусная

(3)

(71%) и

озонолизе (R)-2-изопропил-5-метилциклогекс-1-

3R,7-диметил-6-оксооктановая кислота (4) (69%)

енил)триметилсилана в MeOH при -78°С с после-

(схема 1).

дующей обработкой ППО Me₂S (45%) [9].

Общая методика получения кетокислот.

Недавно [10] авторами статьи был разработан

Через раствор 7.34 ммоль олефина (0.81 г со-

метод синтеза 2-арилоксипропановых кислот озо-

единения 5 [11] или 1.00 г терпена 6 или 7 или

нолизом при 0°С 2-арилоксипент-3-енов в сме-

8 [12]) в смеси 50 мл CH₂Cl₂ и 4 мл АсОН при

си CH₂Cl₂-AcOH с последующим доокислением

0°С (для олефинов 5, 6 и 8) или -15°С (для

ППО системой 30%-ный раствор Н₂О₂-SeO₂.

олефина

7) барботировали озоно-кислородную

В данной статье расширен потенциал этой

смесь до исчезновения исходного соединения

реакции за счет вовлечения в нее 1-алкилцикло-

(ТСХ). Реакционную смесь продували аргоном.

алкенов. В качестве исходных были выбраны

При перемешивании при той же температуре

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 1 2022

НОВЫЙ ОЗОНОЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД СИНТЕЗА КЕТОКИСЛОТ ИЗ 1-АЛКИЛЦИКЛОАЛКЕНОВ

109

прибавляли 2 мл 30%-ного раствора Н₂О₂ и 0.2 г

№ 1634-04-4), хлористый метилен (CH₂Cl₂) (х.ч.,

(1.8 ммоль) SeO₂. Перемешивали при комнатной

ООО «АО Реахим», Россия, CAS № 75-09-2), хло-

температуре 48 ч, затем кипятили в течение 1 ч,

роформ (CHCl₃) (х.ч., ООО «АО Реахим», Россия,

CH₂Cl₂ упаривали, остаток растворяли в 50 мл

CAS № 67-66-3), уксусная кислота (х.ч., ООО «АО

Et₂O и добавляли насыщенный раствор NaHCO₃

Реахим», Россия, CAS № 64-19-7), диэтиловый

до рН 8-9, водный слой промывали Et₂O (3×20 мл)

эфир (х.ч., ООО «АО Реахим», Россия, CAS № 60-

и добавляли концентрированную HCl до рН 4-5,

29-7) очищенные и высушенные, согласно стан-

экстрагировали Et₂O (3×50 мл), сушили MgSO₄ и

дартным методикам

[13]. Производительность

упаривали.

озонатора 40 ммоль О₃/ч.

7-Оксооктановая кислота

(1).

Получили

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

0.59 г (71%), R_f 0.32 (ПЭ-МТБЭ, 1:1). Параметры

В результате озонолитического расщепления

спектров ИК и ЯМР ¹Н идентичны, описанным

двойных связей (-)-α-пинена, Δ³-карена, 1-метил-

ранее [14].

циклогептена и 3-пара-ментена, проведенного в

2-(1R,3R)-(3-Ацетил-2,2-диметилциклобу-

смеси CH₂Cl₂-AcOH при 0°С или -15°С с пос-

тил)уксусная кислота (2). Получили 0.92 г (68%),

ледующим окислением ППО системой 30%-ный

Rf 0.30 (ПЭ-МТБЭ, 1:1), [α]D20 -39.9° (с 1.1,

раствор Н₂О₂-SeO₂, получены 7-оксооктановая,

CH₂Cl₂), ср. [α]_D20 -39.8° (с 0.8, CH₂Cl₂) [15]. Па-

2-(1R,3R)-(3-ацетил-2,2-диметилциклобутил)ук-

раметры спектров ИК, ЯМР ¹Н и ¹³С идентичны,

сусная,

2-(1S,3R)-[2,2-диметил-3-(2-оксопропил)-

описанным ранее [15].

циклопропил]уксусная и

3R,7-диметил-6-оксо-

октановая кислоты соответственно.

2-(1S,3R)-[2,2-Диметил-3-(2-оксопропил)-

циклопропил]уксусная кислота (3). Получили

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

0.96 г (71%), R_f 0.30 (ПЭ-МТБЭ, 1:1), [α]_D20 -14.0°

Работа выполнена при финансовой поддерж-

(с 2.2, CH₂Cl₂), ср. [α]_D20 -14.6° (c 5.0, CHCl₃) [8].

ке программы РАН «Фундаментальные основы

Параметры спектров ИК, ЯМР ¹Н и ¹³С идентичны,

химии», тема № 8 «Хемо-, регио- и стереоселек-

описанным ранее [15].

тивные превращения терпеноидов, стероидов

3R,7-Диметил-6-оксооктановая кислота (4).

и липидов в направленном синтезе низкомоле-

Получили 0.94 г (69%), R_f 0.31 (ПЭ-МТБЭ, 1:1),

кулярных биорегуляторов»

(№ госрегистрации

[α]_D20 +9.9° (с 0.3, CHCl₃), ср. [α]_D20 +9.9° (с 0.25,

АААА-А17-117011910023-2, 2017 г.) с использова-

CHCl₃) [16]. Параметры спектров ИК, ЯМР ¹Н и

нием оборудования Центра коллективного пользо-

¹³С идентичны, описанным ранее [17].

вания «Химия» Уфимского института химии РАН

и Регионального центра коллективного пользова-

Спектры ЯМР регистрировали на спек-

ния «Агидель» Уфимского федерального исследо-

трометре

«Bruker AM-500» (рабочая частота

вательского центра РАН.

500.13 МГц для ¹Н и 125.76 МГц для ¹³С) в

растворах CDCl₃. За внутренний стандарт прини-

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

мали значение сигналов хлороформа: в ЯМР ¹Н -

Мясоедова Юлия Викторовна, ORCID: http://

примесь протонов в дейтерированном растворите-

orcid.org/0000-0003-0486-6269

ле (δ 7.27 м.д.), в ЯМР ¹³С - средний сигнал CDCl₃

Денисова Ксения Сергеевна, ORCID: http://

(δ 77.00 м.д.). Контроль ТСХ осуществляли на SiO₂

orcid.org/0000-0002-4314-3509

марки Sorbfil (Россия). Оптическое вращение из-

мерено на поляриметре PerkinElmer-141-МС. Для

Яковлева Марина Петровна, ORCID: http://

проведения реакций, выделения и очистки полу-

orcid.org/0000-0002-2932-7483

ченных соединений нами использованы перекись

Ишмуратов Гумер Юсупович, ORCID: http://

водорода (Sigma-Aldrich, 30%, CAS № 7722-84-1),

orcid.org/0000-0002-7549-1874

SeO₂ (Sigma-Aldrich, 98%, CAS № 7446-08-4), пе-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

тролейный эфир 40-70°С (ПЭ) (х.ч., АО «Экос-1»,

Россия, CAS № 8032-32-4), трет-бутилметило-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

вый эфир (МТБЭ) (х.ч., АО «Экос-1», Россия, CAS

тересов.

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 1 2022

110

МЯСОЕДОВА и др.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

10.

Латыпова Л.Р., Салихов Ш.М., Легостаева Ю.В.,

Хуснитдинов Р.Н., Ишмуратов Г.Ю., Абдрахма-

Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая хи-

нов И.Б. ЖОрХ. 2018, 54, 1302-1306. [Latypo-

мия. М.: Химия. 1979.

va L.R., Salikhov Sh.M., Legostaeva Yu.V., Khusnit-

Ишмуратова Н.М., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П.,

dinov R.N., Ishmuratov G.Yu., Abdrakhmanov I.B.

Тамбовцев К.А., Исмагилова А.Ф., Толстиков Г.А.

Russ. J. Org. Chem. 2018, 54, 1313-1318.] doi 10.1134/

Маточное вещество медоносных пчел: свойства,

S1070428018090075

синтез, применение в пчеловодстве и шмелевод-

стве. М.: Наука, 2015.

11.

Barbier M., Hugel M.F. Bull. Soc. Chim. Fr. 1961,

951-954.

Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Ишмуратова Н.М.,

Толстиков А.Г., Толстиков Г.А. Монотерпеноиды в

12.

Appel R. Wihler H.-D. Chem. Ber. 1976, 109, 3446-

химии оптически активных феромонов насекомых.

3449. doi 10.1002/cber.19761091023

М.: Наука, 2012.

13.

Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир. 1976.

Macaev F.Z., Malkov A.V. Tetrahedron. 2006, 62,

[Gordon A., Ford R. Sputnik himika. M: Mir. 1976.]

9-29. doi 10.1016/j.tet.2005.09.001

14.

Birch A.J., Mani N.S., Rao G.S.R.S. J. Chem. Soc.,

Мясоедова Ю.В., Назаров И.С., Ишмуратов Г.Ю.

Perkin Tran.

1990,

1423-1427. doi

10.1039/

ЖОрХ. 2019, 55, 67-99. [Myasoedova Yu.V., Naza-

p19900001423

rov I.S., Ishmuratov G.Yu., Russ. J. Org. Chem. 2019,

15.

Ишмуратов Г.Ю., Легостаева Ю.В., Гарифул-

55, 47-73.] doi 10.1134/S107042801901007X

лина Л.Р., Боцман Л.П., Муслухов Р.Р., Толсти-

Bonjouklian R., Cohen J.D., Gruber J.M., John-

ков Г.А. ЖОрХ. 2014, 50, 1095-1101. [Ishmura-

son D.W., Jungheim L.N., Kroin J.S., Lander P.A.,

tov G.Yu., Legostaeva Yu.V., Garifullina L.R.,

Lin H.-S., Lohman M.C., Muehl B.S., Norman B.H.,

Botsman L.P., Muslukhov R.R., Tolstikov G.A. Russ.

Patel V.F., Richett M.E., Thrasher K.J., Vepachedu S.,

J. Org. Chem. 2014, 50, 1075-1081.] doi 10.1134/

Wang Q., White W.T., Xie Y., York J.S., Parkhurst B.L.

Междунар. заявка WO 2001046199 A1 20010628,

S1070428014080016

2001.

16.

Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Ганиева В.А.,

Naves Y.-R., Grampoloff A.-V. Helv. Chim. Acta. 1961,

Муслухов Р.Р., Толстиков Г.А. ХПС. 2005, 41, 33-

44, 637-642. doi 10.1002/hlca.19610440304

36. [Ishmuratov G.Y., Yakovleva M.P., Ganieva V.A.,

Muslukhov R.R., Tolstikov G.A. Chem. Nat. Compd.

Gajcy K., Pękala J., Frąckowiak-Wojtasek B., Lib-

rowski T., Lochyński S. Tetrahedron Asymmetry. 2010,

2005, 41, 41-44.] doi 10.1007/s10600-005-0070-6

21, 2015-2020. doi 10.1016/j.tetasy.2010.06.026

17.

Gößnitzer E., Punkenhofer A., Amon A., Favre B. Eur.

Yi T., Shi Z.-D., Qin D.-G., Zhang Y.-F., Wu Y.-K.,

J. Pharm. Sci. 2003, 19, 151-164. doi 10.1016/s0928-

Li Y., Wu Y.-L. Acta Chim. Sinica. 2000, 58, 448-453.

0987(03)00086-1

A New Ozonolytic Method For Synthesis of Keto Acids

from 1-Alkylcycloalkenes

Yu. V. Myasoedova, K. S. Denisova, M. P. Yakovleva*, and G. Yu. Ishmuratov

Ufa Institute of Chemistry - Subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences,

prosp. Oktyabrya, 71, Ufa, 450054 Russia

*e-mail: insect@anrb.ru

Received July 21, 2021; revised August 16, 2021; accepted August 21, 2021

A new approach to the synthesis of ketoacids is presented, which consists in the ozonolytic cleavage of 1-al-

kylcycloalkenes in CH₂Cl₂-AcOH mixture followed by the oxidation of peroxide ozonolysis products with a

30% H₂O₂-SeO₂ solution.

Keywords: 1-alkylcycloalkenes, ozonolysis, keto acids, synthesis

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 1 2022