книги из ГПНТБ / Прилежаева Е.Н. Реакция Прилежаева. Электрофильное окисление

В заключение следует еще упомянуть о старых работах Пуммера, пытавшегося провести исчерпывающее окисление каротиноидных молекул избытком НБК в хлороформе (опыты проводились титриметрически, без выделения продуктов реакции 1201]). Было найдено, что каротин и ксантофилл, содержащие по 11 С = С-свя- зей, используют не более чем по 8 молекул окислителя, хотя при­ соединение JC1 приводило к теоретическому йодному числу.

Окисление стероидов

Реакции эпоксидов играют очень существенную роль в химии стероидов [202—204] и в этой области имеется совершенно неисчер­ паемая литература. Эпоксидирование стероидных олефинов дей­ ствием НК по Прилежаеву — один из наиболее употребительных путей синтеза стероидных эпоксидов. В табл. 2 суммированы ре­ зультаты некоторых исследований по окислению стероидных моноолефинов надкислотами. Примеры для этой таблицы (составленной частично при использовании библиографии, приведенной в рабо­

связей, причем сделана попытка сопоставить стереохимические ре­ зультаты этих реакций. К сожалению, многие, особенно старые, работы содержат не очень надежные данные о стерическом составе получающихся а- и Р-эпоксидов, так как ввиду малой стабильно­ сти последних полученный результат сильно зависит от метода раз­ деления эпимеров, в частности от использованного метода хроматографирования (см., например, [253]). В последнее время, однако, появились более корректные работы, в которых эпимерный состав эпоксидов определяется с точностью не менее + 1 % непосредствен­ но в реакционной смеси методом ПМР-спектроскопии (см., напри­

Учитывая все сказанное выше, можно сделать следующие выво­ ды, анализируя данные табл. 2. Если в молекуле стероида не име­ ется ^-функциональных групп, оказывающих существенное со­ действие эпоксидированию, или объемистых, расположенных в аксиальных положениях к С=С-связи а-групп, то преимуществен­ ным стерическим результатом является атака окислителя из менее экранированной а-области с образованием а-эпоксида. При этом окисление по С=С-связям: 1,2; 2,3; 3,4; 6,7; 9,11; 11,12; 13,14 и 15,16, по-видимому, обычно дает исключительно однородный а-эпоксид. Для связей 2,3; 3,4 и 9,11 это подтверждено и новыми ме­ тодами исследования [214]. Сложнее, с образованием смесей а- и Р-эпоксидов или их продуктов превращения, протекает эпоксиди­ рование по связям4,5; 5,6; 7,8; 8,9 и частично по связи 8,14.

268

Таблица '1

Окисление надкислотами стероидов с одной С = С - с в я з ь ю

269

270

271

272

273

Т а б л и ц а 2 (окончание)

Это, вероятно, связано для 4,5- и 5,6-связей с несколько большим, чем для других стероидных двойных связей, экра­ нированием не только из 8-, но из ос-области. К такому выводу при­ водит рассмотрение модели стероидной молекулы (А) даже насы­ щенного характера (хотя бы на примере ЗВ-холестанола [202, стр 29]).

274

* По отношению к окислению циклогексена (fc-10* = 473 моль л• сек).

Некоторое подтверждение такое предположение находит в недавно полученных [289] кинетических данных по окислению раз­ личных С=С-связей в изомерных 5а-холестенах (табл. 3).

Однако найденные изменения скоростей реакций не очень ве­ лики и поэтому могут обсуждаться только с большой осторожно­ стью. Больше всего сведений имеется, естественно, для эпокси­ дирования стероидных системе 5,6-С = С-связями, к которым при­ надлежит основное число синтетических соединений с высокой физиологической активностью, относящимся к рядам холестена, андростена, замещенных прегненов и для которых модификация мо­ лекулы при участии оксиранового кольца представляла часто путь решения практически важных задач стереоспецифического введе­ ния необходимых функциональных групп. По-видимому, атака НК в этих соединениях всегда происходит несколько нестереоспецифично. В тех работах, где авторы сообщают о получении только а-эпоксида, это иногда бывает связано с экспериментальной ошиб­ кой ввиду уже упоминавшегося выше несовершенства методов, ис­ пользованных для разделения продуктов окисления. Довольно естественной ошибкой является обнаружение только сравнитель­ но высокоплавких а-эпоксидов, легко выделяющихся в кристал­ лическом виде, на что в случае эпоксидов холестерина указал еще Вестфален [226].

зи. Данные, приведенные в табл. 4 (взятые выборочно из работы [225]), указывают, что для большинства заместителей в самых различных условиях образуются смеси эпоксидов, содержащие 70—80% а- и 20—30% Р-эпимера. Введение заместителя в положе­ ние За (аксиальное) приводит к обращению состава эпоксид­ ной смеси, как это видно на примере а-метоксигруппы и 3,3-диок- сиэтиленовой группировки. Судя по данным этой же работы, ха­ рактер заместителя в положении 3 не очень сильно влияет на ско-

275

рость реакции, которая ввиду отрицательного индуктивного эф­ фекта этих групп несколько снижается (в 2—8 раз) по сравнению с холестеном-5 [225]).

Ряд примеров подобного стерического обращения при эпоксидировании соединений с заместителями в близком к окисляемой свя­ зи ос-положении имеются в табл. 2 (например, [235,252,255,256]), хотя в других аналогичных случаях была обнаружена только а-форма [257, 260].

Специального обсуждения заслуживает влияние пространствен­ но близких ОН-групп 1 0 , детально изучавшихся Хенбестом [208, 222, 224] и Муссерон-Кане с сотр. [234, 235, 247, 264] (полную биб­ лиографию см. в F202, стр. 85]). Для всех случаев, когда такое содействие может наблюдаться, реакция эпоксидирования сущест­ венно ускоряется, а стереохимия образующегося продукта пол­

Р-оксигруппами в положениях 7 [208] и 19 [235]. Во всех этих случаях образовавшиеся оксирановые кольца способны к взаимодействию с гидроксильной группой за счет водородной связи в конечном про­ дукте, что служит индикацией аналогичного взаимодействия в пе-

См. также главы I и I I I .

276

реходном состоянии. Отметим еще, что ОН-группа в гомоаллильном положении 36 только частично влияет на эпоксидирование по 5,6-связи, как это видно на примере холестерина [229, 234], но За-ОН-группа у эпихолестерина [234] способствует исключи­ тельному окислению из а-области.

Интересное влияние оказывает на эпоксидирование С = С-свя- зей, особенно в кольце D , присутствие кетонной группы: часто об­ разуются исключительно Р-эпоксиды, как это показано на примере В-ацетокси-17-оксоандростена-14 (А) [279] или З-ацетокси-20- оксоалло- (или 17-изо-алло)прегненов [233] (Б).

CH2 R

Отметим, что именно в стероидном ряду при действии НК на не­ насыщенные кетоны часто идет окисление по С=С-связи, а СО группа не затрагивается; возможно, это связано с жесткостью сте­ роидной системы. Еще один пример подобного рода (но с кетогруппой в кольце А) — получение с небольшим выходом |3-моноэпок- сида (В) при длительном кипячении холестдиен-1,4-она с НБК в растворе хлороформа [290]. Вместе с тем, для О-ацетилдегидротесто- стерона авторы работы [291 ] сообщают об образовании смеси а- и (3-эпоксидов.

Окисление по связям А7 ( 8 >, А8 <9 ' и Д8<14) определяется взаимо­ связанностью этих положений стероидной молекулы, приводящей, как известно, к легким гетероаннулярным сдвигам кратных свя­ зей в кислой среде [202, 292]. С подобным явлением мы уже встре­ чались при знакомстве с реакциями близких по строению тетрациклических тритерпеноидов (стр. 261). Лучше всего изученное окисление 7,8-связи идет очень быстро; в случае использования од­ ного эквивалента МНФК Физеру и Гото [266] удалось выделить 7а,8 а-моноэпоксид, который при действии второго эквивалента окислителя в присутствии кислоты переходил в 7а-окси-8а,9а- эпоксисоединение, очевидно, через стадию предварительной изоме-

277