Введение к работе
Актуальность темы. Сопряженная еноновая система (R)-4-ментен-3-она, доступного из l-ментола, открывает широкие перспективы для использования его в органическом синтезе. Кроме того, в его структуре имеется асимметрический центр, который в ходе реакций не затрагивается, что играет немаловажную роль в химии биологически активных веществ, в том числе низкомолекулярных биорегуляторов насекомых. Ранее упоминалось о значительно меньшей реакционной способности ментенона в сравнении с обычными циклическими ,-ненасыщенными кетонами в реакциях 1,2- и 1,4-присоединения металлоорганических реагентов, инертности в реакциях Михаэля и образования пиразолинов.
Поэтому расширение синтетического потенциала (R)-4-ментен-3-она и его производных и выявление особенностей реакций гидридного восстановления, гидроборирования-окисления, озонолиза в присутствии азотсодержащих органических соединений, тиилирования и Риттера с их участием для направленного синтеза низкомолекулярных биорегуляторов является актуальной задачей.
Работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института органической химии УНЦ РАН по темам «Направленный синтез полных синтетических аналогов эндо- и экзо-гормонов насекомых» (регистрационный № 0120.0500678) и «Дизайн и направленный синтез органических молекул с заданными свойствами» (регистрационный № 0120.0 801447) [проект «Хемо-, регио- и стереоселективные трансформации производных монотерпенов, моносахаров и липидов в направленном синтезе»].
Цель работы. Новые превращения (R)-4-ментен-3-она и его производных с участием озона, гидридных, азот- и серосодержащих реагентов в направленном синтезе низкомолекулярных биорегуляторов.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
исследование реакции гидридного восстановления и гидроборирования-окисления (R)-4-ментен-3-она и его производных;
изучение реакции озонолиза (R)-4-ментен-3-она и (1R,3R)-п-мент-4-ен-3-ола в метаноле и/или хлористом метилене в присутствии азотсодержащих органических соединений;
исследование реакций (R)-4-ментен-3-она и его производных с серо- и азотсодержащими реагентами.
Научная новизна и практическая значимость.
Впервые осуществлено систематическое исследование реакций (R)-4-ментен-3-она и его производных с алюминий- и борсодержащими гидридными реагентами в зависимости от температуры и природы растворителя. Показано, что наиболее стереоспецифичным гидридным восстановителем (R)-4-ментен-3-она до (1R,3R)-п-мент-4-ен-3-ола является i-Bu2AlH. Обнаружено, что комплекс BH3THF является стереоспецифичным гидридным восстанавливающим агентом карбонильной группы (R)-4-ментен-3-она и региоспецифичным, но мало стереоселективным гидроборирующим реагентом двойной связи в нем и (1R,3R)-п-мент-4-ен-3-оле.
Установлено, что в реакции озонолиза (R)-4-ментен-3-она в присутствии азотсодержащих органических соединений (гидрохлорид семикарбазида, пиридин, триэтиламин), последние в зависимости от природы растворителя (MeOH и/или CH2Cl2), могут выступать в роли восстановителей пероксидов либо катализаторов их перегруппировки. Показано, что в озонолитическом превращении (1R,3R)-п-мент-4-ен-3-ола растворитель (MeOH или CH2Cl2) не принимает участия в формировании перекисных продуктов озонолиза, а пиридин является восстановителем пероксидных продуктов.
На основе продуктов озонолитической дециклизации (R)-4-ментен-3-она разработаны эффективные синтезы блоков-синтонов для низкомолекулярных биорегуляторов и оптически чистого (S)-(+)-гидропрена.
Исходя из (R)-4-ментен-3-она и его производных с использованием реакций нуклеофильного и электрофильного тиилирования, нитрозирования, оксимирования и Риттера получен ряд новых потенциально фармакологически активных сульфидов, сульфоксидов и ацетамидов ментанового ряда.
Предложен новый метод очистки (R)-4-ментен-3-она от примеси ()-ментона, основанный на его инертности в реакциях электрофильного тиилирования.
Апробация работы.
Результаты работы были представлены на VIII Всероссийской конференции с международным участием «Химия и медицина» (Уфа, 2010), VII Республиканской конференции молодых ученых «Научное и экологическое обеспечение современных технологий» (Уфа, 2010), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы химии. Теория и практика» (Уфа, 2010), Всероссийской научной конференции «Биостимуляторы в медицине и сельском хозяйстве» (Уфа, 2011), I Республиканской конференции молодых ученых «Химия в интересах человека» (Уфа, 2011), XXV Юбилейной Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии», посвященной памяти профессора Д.Л. Рахманкулова (Уфа, 2011), VI Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» (Уфа, 2011), VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев-2012» (Санкт-Петербург, 2012), Международной научно-практической конференции «Вопросы образования и науки: Теоретический и методологический аспекты» (Тамбов, 2012), XI Молодежной школе-конференции по органической химии» (Уфа, 2012), Всероссийской школе-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Химия биологически активных веществ» (Саратов, 2012), Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых учёных «Фундаментальная математика и её приложения в естествознании» (Уфа, 2012), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологии» (Уфа, 2012), Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Актуальные вопросы науки и образования» (Уфа, 2013), III Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Пятигорск, 2013).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 8 статей, из них 6 статей в рецензируемых Российских и Зарубежных журналах, и тезисы 18 докладов.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа изложена на 132 страницах, содержит 2 таблицы и состоит из введения, литературного обзора на тему «Серосодержащие производные моно- и бициклических природных монотерпеноидов: синтез, биологическая активность и применение», обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 148 наименований.
