Новости химической науки > Органический дайджест 123

В сегодняшнем выпуске дайджеста: упрощенный синтез 2-замещенных 1,3-бутадиенов; поли-пара-фениленэтинилен для углеродных нанотрубок; остаток гидроксамовой кислоты увеличивает биологическую активность бензодиазепинов; хемоферментативный синтез асзоналенина и новый способ переработки биомассы.

1,3-диены являются важными строительными блоками для органического синтеза, однако коммерчески доступно лишь небольшое количество бутадиенов, замещенных у атома углерода C-2. Существующие методы получения 2-замещенных 1,3-диенов позволяют получать эти соединения в миллиграммовых количествах, что ограничивает их применение.

Сен (S. Sen), Сингх (S. Singh) и Сибурт (S. M. Sieburth) разработали простой метод получения 2-замещенных диенов из коммерчески доступного транс-1,4-дибром-2-бутена (1). [1].

Рисунок из J. Org. Chem. 2009, 74, 2884

Главной стадией процесса является обработка 1 реактивом Гриньяра в диэтиловом эфире в присутствии CuI. В этих условиях протекает реакция S_N2’, и в положение С-2 углеродного скелета встраивается алкильная группа (соединение 2).

Дегидрогалогенирование 2 1,8-диазабицикло[5.4.0]-ундец-7-еном приводит к образованию целевых 1,3-диенов (3) с выходами 51–72%. Поскольку некоторые из соединений 3 летучи и могут вступать в реакции олигомеризации, их строение и выходы определяли косвенным путем – по продуктам реакции Дильса-Альдера 3 с N-фенилмалеинимидом. Было подтверждено, что двухстадийная методика получения 1,3-диенов может быть масштабирована до граммовых количеств продуктов.

Углеродные нанотрубки (УНТ) обладают перспективными свойствами, но их способ получения достаточно сложен. «Обертывание» УНТ за счет нековалентных межмолекулярных взаимодействий растворимыми полимерами может увеличить растворимость УНТ, сохраняя их свойства. «Упаковкой» для УНТ могут являться поли-м-фениленвинилен и полифенилацетилен, которые по спирали оборачивают УНТ.

Бонелл (D. A. Bonnell), Савен (J. G. Saven) и Териен (M. J. Therien) обнаружили, что поли-пара-фениленэтинилен [poly(p-phenyleneethynylene) (PPE)] также может обматываться вокруг УНТ с образованием спирали, представляя собой новый π-сопряженный полимер, образующий гибрид УНТ-полимер с предопределенной морфологией [2].

Рисунок из Nano Lett. 2009, 9, 1414

Использованный исследователями полимер представляет собой амфифильное дисульфонированное водорастворимое производное PPE 1. Соединение 1 высвобождает отдельные УНТ из клубков при облучении ультразвуком и диспергирует их в водную фазу в виде отдельных нитей. Полимерная цепь оборачивается вокруг УНТ, образуя спираль с шагом около 13 нм, что хорошо согласуется с теоретически предсказанным шагом спирали. Гибриды сопряженный полимер-УНТ проявляют синергизм оптоэлектронных эффектов, поэтому, возможно, что полимер 1 – не последний сопряженный полимер, для которого обнаружена способность обвивать УНТ по спирали.

1,4-Бензодиазепиновая структура может обуславливать проявление соединением целого набора полезный терапевтических свойств: противомикробная, противораковая, противомалярийная и даже противо-ВИЧ активность.

Тардибоно младший (L. P. Tardibono, Jr.) и Миллер определили, что гидроксоматный фрагмент в составе бензодиазепина может связываться с металлами, что превращает модифицированные бензодиазепины в потенциальные ингибиторы металлоферментов [3].

Рисунок из Org. Lett. 2009, 11, 1575

Авторы [3] пердлагают начинать синтез целевого продукта с простого соединения – о-нитробензойной кислоты (1), из которой получают гидроксамовую кислоту, впоследствии конвертируемую в ключевой циклоаддукт (3). Закрепленный на полимерном носителе катализатор Ph₃PPd промотирует перегруппировку 3, результатом которой является образование соединения с замещенным 1,4-бензодиазепиновым скелетом (4). Защита гидроксильной группы гидроксамовой кислоты сопровождается обработкой алкиламином, что позволяет получить диазепиновый цикл (5). Алкилирование аминогруппы в 5 альдегидом с последующим удалением защиты дает целевое соединение 6. Ряд из полученных исследователями соединений 6 ингибируют рост клеток рака молочных желез и предстательной железы. The results of this study demonstrate that hydroxamate is a necessary functionality for effective bioactivity in this class of benzodiazepines.

Химики из Марбурга сообщают о высокоселективном одностадийном синтезе природных продуктов. Подход основан на ферментативно-катализируемом превращении полициклических прекурсоров в асзоналенины [4].

Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2009, 7, 2202

Использованные ферменты (пренилтрансферазы) катализируют образования пятичленной циклической системы в реакции индолина и семичленного цикла. Эти фернмнты позволили Шумину Ли (Shuming Li) разработать эффективный хемоферментный метод четырех стереоизомеров асзоналенина. На ключевом этапе синтеза стереохимия конечного продукта контролировалась с помощью пренилтрансфераз. Выходы продуктов реакции составляли 85-100%, стереоселективность приближалась к 100%.

Алкены являются широко используются в органическом синтезе, однако, единственный их источник – петрохимическое сырье. Теоретически биомасса может быть источником таких же или сходных по строению продуктов, однако высокое содержание кислорода в продуктах переработки сырой биомассы не позволяет использовать их в качестве топлива или исходных веществ для органического синтеза.

Роберт Бергман (Robert Bergman) из Университета Калифорнии в Беркли разработал селективный one-pot процесс деоксигенирования, стимулируемый муравьиной кислотой. Новая методика позволяет проводить деоксигенирование содержащихся в биомассе полиолов, позволяя получать алкены с высоким выходом [5].

Рисунок из Chem. Commun., 2009; DOI: 10.1039/b907746d

В результате исследования Бергмана был выяснен механизм превращения, включающий образование циклического карбокатионного интермедиата. Бергман полагает, что разработанный им одностадийный процесс может оказаться полезным для переработки биомассы. Он полагает, что алкены, полученные переработкой биомассы смогут заменить непредельные углеводороды «нефехимического происхождения», добавляя, однако, что для разработки методов, позволяющих биомассе конкурировать с ископаемыми углеводородами в качестве сырьевой базы еще потребуются значительные усилия.

Источники: [1] J. Org. Chem. 2009, 74, 2884; [2] Nano Lett. 2009, 9, 1414; [3] Org. Lett. 2009, 11, 1575; [4] Org. Biomol. Chem., 2009, 7, 2202, DOI: 10.1039/b902413a; [5] Chem. Commun., 2009; DOI: 10.1039/b907746d

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #органическая химия, #органический синтез, #химическая технология, #химия полимеров