Синтез полового феромона матки медоносной пчелы Apis mellifera

АННОТАЦИЯ

Найдены оптимальные условия гидролиза по реакции Виттига из моноацеталей глутаканового и глутарового альдегида взаимодействием с ацетилметилентрифенилфосфораном и диэтилфосфоацетоном с последующим гидрированием, и реакцией с этоксикарбонилметилентрифенилфосфораном получен этиловый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты полового ферромона матки медоносной пчелы Apis mellifera.

Представлен формулы реакции. Строение продуктов реакцией исследовано спектральными методами. Данные элементного анализа подтверждают состав синтезированных веществ.

ABSTRACT

Optimal hydrolysis conditions have been found by the Wittig reaction from monoacetals of glutacan and glutaraldehyde by reaction with acetylmethylene triphenylphosphorane and diethylphosphoacetone followed by hydrogenation and reaction with ethoxycarbonylmethylene triphenylphosphorane, 9-oxo-trans-2-decenoic acid ethyl ester of the sex uterine ferromone of the honey bee Apis mellifera has been obtained.

The reaction formulas are presented. The structure of the products by reaction has been studied by spectral methods. Elemental analysis data confirm the composition of the synthesized substances.

Ключевые слова: глутакановой альдегид, глутаровой альдегид, ацетилметилен-трифенилфосфоран, спектральные данные, гидрирование, гидролизующие агенты.

Keywords: glutacanaldehyde; glutaraldehyde; acetylmethylene-triphenylphosphorane; spectral data; hydrogenation; hydrolyzing agents.

Наиболее удобные методы синтеза 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты, ферромона матки медоносной пчелы Apis mellifera,  и её эфиров основаны на превращении 7- оксооктаналя (VI) c малоновой кислоты[2, 3] или конденсацией с этоксикарбонилметилентрифенилфосфораном [4] с последующим гидролизом в конечное соединение. В связи с этим имеется необходимость в разработке простых синтезов  7- оксооктаналя (VI) или его производные. Ранее показано [5], что ацетилметилентрифенилфосфоран (II) реагирует с глутаровым альдегидом 7-оксо-транс-5-октеналя, который гидрированием легко превращается в 7- оксооктаналь (VI), но выход непредельного альдегида не превышает 40%.

В настоящем сообщении мы описываем синтез этилового эфира 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты исходя из доступных моноацеталей глутарового и глутаконового [1] альдегидов. Монодиэтил ацеталь глутаконового альдегида (I) с ацетилметилентрифенилфосфораном (II) в кипящем бензоле или с диэтилфосфоацетоном (III) в эфире выходами 45% и 28% соответственно образует диеновый  кетоацеталь (IV), который гидрированием над окисью платины превращали в предельный кетоацеталь (V). Последний гидролизовали разбавленной сольяной кислотой до кетоальдегида (VI). Взаимодействие кетоальдегида (VI) с этоксикарбонилметилентрифенилфосфораном  избирательно протекает по альдегидной группе и с выходом 61% образуется этиленовый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты (VII). Транс конфигурация заместителей у двойной связи приписана на основании литературных данных [7] об образовании транс двойной связи в реакциях алифатических альдегидов с устойчивыми фосфоранами. Кроме того, константа спин-спинового взаимодействия протонов двойной связи в спектре ПМР кетоэфира (VII) равна 16 Гц, что характерно для транс изомера [7].

Таблица 1.

Выход, физико – химические и спектральные характеристики полученных соединений

Таблица 2.

Масс спектры природных компонентов матки медоносной пчелы Apis mellifera практически совпадали с этиловым эфиром 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты.

Этиловый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты полового феромона матки медоносной пчелы Apis mellifera и их изомерная чистота, определенная методом газожидкостной хроматографии на капиллярной колонке с умеренно полярной фазой (карбавакс 20м) и на набивной колонке со стереоспецифической фазой OV – 275, состовлает 96 – 97%.

ИК – спектры растворов веществ в CCl₄ сняты на приборе JR – 75, кювете из NaCl, толшина слоя 0,125 мкм, дифракционные решетки. Спектры ПМР получены на спектрометре Tesla BS – 467A в CCl₄, рабочая частота 60 МГц внутренний стандарт – гексаметилдисилоксан. Препаративная ТСХ на пластине размешены размером 20х20 см, на сликагеле L 40/100, толщина слоя 2 мм.

Исходя из моноацеталей глутарового альдегида разработаны новые пути синтеза компонентов 9-оксо-2Е-деценовой кислоты – феромона пчелиной матки  Apis mellifera.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

8, 8 – диэтокси – транс – 3, транс – 5 – октадиен – 2 – он (IV).

А. Раствор 4,1 гр альдегидоацеталья (I) и 8,9 гр фосфорана (II) в 30 мл бензола нагревали при кипении 4 часа.

Бензол отгоняли, остатки извлекали смесью гексан: эфир, 80:20 (5х40) мл, упаривали, остаток перегоняли. Получили 2,4 гр ацеталя (IV), Т_кип 123-125⁰ мм. рт. ст.

Найдено %: С 67,49; Н 9,44; С₁₂Н₂₀О₃ вычислено %: С 67,89; Н 9,84.

Б. К суспензии 0,35 гр гидрида натрия в 15 мл абсолютного эфира добавляли при 00С и перемешивали раствор 2,7 гр фосфоната (III) в 10 мл абсолютного эфира. После того как выделение водорода прекратилось, на что потребовалось 1,5 гр, прибавляли по каплям раствор 2,0 альдегида(I) в 10 мл абсолютного эфира при 0⁰С. Перемешивали 4 часа при 20 – 23 ⁰С, эфирный слой отделяли, промывали водой, сушили сульфатом натрия. После упаривания остаток подвергали двукратной очистке препартивной ТСХ в системе эфир – гексан, 1:2. Получили 0,7 гр ацеталья (VI), Т_кип 130 – 133 ⁰ С, 1,5 мм. рт. ст.

8, 8 – диэтокси – 2 – октанон (V).

Гидрировали 2,0 гр ацеталя () в присутствии 60 мл окиси платины в растворе 25 мл эфира. После того как поглощение водорода прекратилось, катализатор отфильтровывали, раствор упаривали, остаток перегоняли. Получили 1,3 гр ацеталья (VI), Т_кип 105 – 107 ⁰ С, 1 мм. рт. ст.

Найдено %: С 66,31; Н 11,48; С₁₂Н₂₄О₃ вычислено %: С 66,63; Н 11,18.

7 – оксооктаналь (VI).

Раствор 1,1 гр кетоацеталя (V) 3,7 мл 10% - ной соляной кислоты в 10 мл ацетона перемешивали 2 часа 20 – 23 ⁰С. Ацетон удаляли, остаток экстрагировали эфиром, эфирный экстракт промывали раствором соды, водой и сушили сульфатом натрия, упаривали, остаток перегоняли. Получили 0,5 гр кетоальдегида (VI).

Т_кип 150 – 153 ⁰ С, 3 мм. рт. ст.

Найдено %: С 67,19; Н 10,08; С₈Н₁₄О₂ вычислено %: С 67,57; Н 9,92.

Этиловый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты (VII).

Раствор 0,40 гр кетоальдегида (VI) и 1,40 гр этоксикарбонилметилентрифенилфосфорана в течение 4 часа нагревали при кипении в 15 мл бензола. Бензол упаривали в вакууме. Кетоэфир (VII) выделяли методом ТСХ в системе эфир – гексан 1:3.  Получили 0,30 гр , Т_кип 170 – 172 ⁰ С, 3 мм. рт. ст.

Найдено %: С 67,69; Н 9,71; С₁₂Н₂₀О₃ вычислено %: С 67,89; Н 9,50.

Список литературы:
1. Ишмуратова Н.М., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Тамбовцев К.А., Исмагилова А.Ф., Толстиков Г.А. Маточное вещество медоносных пчел: свойства, синтез, применение в пчеловодстве и шмелеводстве. М.: Наука. 2015, 176стр.
2. Макин С.М., Кругликова Р.Н., Попова Т.П., Чернышев А.М. – Журн.Орг.хим, 1982, Т 18, вып.5
3. Barbier M, Lederer E, Nomura T – Bull. Soc. Chim. 1961.
4. Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Ладенкова И.М., Толстиков Г.А. – ХПС, 1986. №5.
5. Bestmann H.J., Kunstmann R., Schulz H. – Lieb. Ann 1966, Bd 699
6. Ковалев Б.Г., Джумакулов Т., Абдувахобов А.А. – ХПС, 1986.№1
7. Schosser M., Christmann K.F. – Lieb. Ann, 1967, Bd 708.
8. Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР. Мир., 1984.