СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-ДИАЛКИЛ(ФЕНИЛ)-ЦИКЛОБУТ-1-ЕНОВ Российский патент 1998 года по МПК C07C13/06 

Изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения 1,2-диалкил(фенил)-циклобут-1-енов общей формулы:

Напряженные циклические углеводороды, а также их производные могут найти применение для получения противовирусных лекарственных препаратов, пестицидов, низкомолекулярных биорегуляторов и специальных полимеров и высокоэнергетических горючих.

Известен способ [1] получения замещенных циклобут-1-енов, в частности 1-метилциклобут-1-ена, изомеризацией свежеперегнанного над натрием метиленциклобутана в присутствии Na-Al сплава при температуре ниже 5^oC в течение 2 ч. Необходимым условием для успешного протекания реакции является предварительное выдерживание алюминиевого порошка при 300-320^oC в атмосфере азота в течение 24 ч с последующим перемешиванием с металлическим Na при температуре 140^oC в течение 20 мин. Полученный таким образом сплав немедленно должен быть использован в реакции, при этом выход целевого продукта достигает 94%. Изомеризация протекает по схеме:

По известному способу не могут быть получены 1,2-диалкил(фенил)-циклобут-1-ены.

Известен способ [2] получения дизамещенных циклобут-1-енов, в частности 3,4-бис(1-метилэтилиден)-циклобут-1-ена, циклической димеризацией с одновременным хлорированием двух молей пропаргилхлорида в тетрагидрофуране при температуре 25^oC за 10 мин в присутствии катализатора бис(трифенилфосфин)никель (П)дибромида и трифенилфосфина, а в качестве восстановителя-порошкообразного цинка с выходом 65-75% по схеме:

Этот способ также не позволяет получать 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-ены.

Таким образом, в литературе совершенно отсутствуют сведения по региоселективному одностадийному синтезу 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-енов из непредельных соединений с участием гомогенных металлокомплексных катализаторов.

Предлагается новый способ региоселективного синтеза 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-енов.

Сущность способа заключается во взаимодействии дизамещенных ацетиленов общей формулы R- ≡ -R , где R= Ph, H-C₃H₇, H-C₄H₉, с триэтилалюминием (AlEt₃), взятых в мольном соотношении R- ≡ -R:AlEt₃= 10:(10-12) , предпочтительно о10: 11, в присутствии катализатора дициклопентадиенилцирконийдихлорида (Cp₂ZrCl₂) в количестве 1-5 мол.% по отношению к дизамещенному ацетилену, предпочтительно 3 мол.%, в атмосфере аргона при комнатной температуре (22-24^oC) и нормальном давлении в течение 8 ч. Затем реакционную массу охлаждают до ≈(-5^oC), добавляют эфир в качестве растворителя и катализатор, состоящий из ацетилацетоната палладия, (Pd(acac)₂) и трифенилфосфина (Ph₃P), взятых в мольном соотношении 0,3:(0,3-0,9), предпочтительно 0,3:0,6, и алкилхлорид ( ) в тройном избытке (мольном) по отношению к AlEt₃. Реакционную массу перемешивают 6-10 ч при комнатной температуре. По окончании реакции гидролизуют реакционную массу водой для разложения каталитической системы. Получают 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-ены с общим выходом 48-62%. Реакция проходит по схеме:

R=Ph, H-C₃H₇, H-C₄H₉
Применение катализатора Cp₂ZrCl₂ и Pd(acac)₂ в количестве больше соответственно 5 и 3 мол.% по отношению к дизамещенному ацетилену не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта. Применение Cp₂ZrCl₂ в количестве меньше 2 мол.% и Pd(acac)₂ в количестве меньше 3 мол.% по отношению к исходному дизамещенному ацетилену снижает выход 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-енов, что связано, очевидно, со снижением каталитически активных центров в реакционной смеси. При более высокой температуре (например, 40^oC) не наблюдается существенного увеличения выхода целевых продуктов. При более низкой температуре (например, 0^oС) снижается скорость реакции. Аллилхлорид является одновременно реагентом и сокатализатором, стабилизирующий каталитически активный комплекс. Без аллилхлорида реакция не идет.

Компоненты катализатора (Pd(acac)₂+Ph₃P) добавляют при температуре ≈(-5^oС) для получения активного палладий-фосфинового комплекса. При более высокой температуре (например, +25^oС) низковалентный палладий выпадает в виде неактивной палладиевой черни. При более низкой температуре (например, -25^oС) Pd(acac)₂ восстанавливается значительно медленнее.

Без катализатора Cp₂ZrCl₂ или Pd(acac)₂ реакция не идет. Не удается осуществить реакцию без AlEt₃ или при его замене на другие алюминийорганические соединения, например EtAlCl₂, i-Bu₃Al, Et₂AlCl, i-Bu₂AlCl, i-Bu₂AlH.

Существенные отличия предлагаемого способа от известного:
1. Если в известном способе для получения дизамещенного циклобутена используются терминальные хлорсодержащие ацетилены, а реакция протекает в присутствии фосфинового комплекса никеля в ТГФ с участием цинкового порошка, то в предлагаемом способе используются дизамещенные ацетилены в присутствии Zr- и Pd - содержащих катализатор в серном эфире с участием триэтиалюминия.

Преимущества предлагаемого способа:
1. В отличие от известных методов способ позволяет получать 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-ены с высокой региоселективностью, синтез которых другими способами представляется весьма сложным.

Способ поясняется примерами.

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке в атмосфере аргона при комнатной температуре 22-24^oC, помещают 10 ммоль дифенилацетилена, растворенного в 10 мл бензола, 0,3 ммоль Cp₂ZrCl₂ и 11 ммоль AlEt₃, перемешивают 8 ч при комнатной температуре. К реакционной массе при температуре ≈(-5^oС) добавляют 15 л эфира, затем 0,3 ммоль Pd(aca)₂, 0,6 ммоль Ph₃P и 33 моль аллилхлорида, температуру доводят до комнатной (22-24^oС), перемешивают 8 ч. По окончании реакции гидролизуют реакционную массу водой, органический слой отделяют от воды, водный экстрагируют эфиром, выделяют 55% 1,2-дифенил-циклобут-1-ена.

Спектр ЯМР¹³С ( δ , м.д.) 1,2-дифенилциклобут-1-ена:
.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Все опыты проводили при комнатной температуре (22-24^oC). Продолжительность первой стадии во всех опытах - 8 ч. Продолжительность второй стадии - 6-10 ч. Аллилхлорид брали в трехкратном избытке по отношению к AlEt₃. Первую стадию реакции проводили без растворителя (например, для октина-4 и децина-5) или в ароматических растворителях (например, бензол) для лучшего растворения исходного ацетилена (например, дифенилацетилена). Аналогичные результаты получены при проведении первой стадии в алифатических растворителях (например, в гексане, циклогексане). Галоидсодержащие и эфирные растворители (например, хлористый метилен, дихлорэтан, тетрагидрофуран) ингибируют протекание первой стадии. Для второй стадии лучшие результаты получены при проведении реакции в серном эфире. Проведение второй стадии в других эфирных растворителях (например, в тетрагидрофуране, диоксане) снижает селективность реакции и выход целевого продукта.

Использование: в синтезе противовирусных лекарственных препаратов, пестицидов, низкомолекулярных биорегуляторов. 1,2-Диалкил(фенил) циклобут-1-ены получают взаимодействием дизамещенных ацетиленов общей формулы R- ≡ -R где R=Ph, н-C₃H₇, н-C₄H₉ с триэтилалюминием, взятых в мольном соотношении 10 : (10 - 12), в присутствии катализатора, дициклопентадиенилцирконийдихлорида в количестве 2 - 5 мол.% по отношению к дизамещенному ацетилену, в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 8 ч. Затем реакционнуюо массу охлаждают до -5^oС, добавляют эфир в качестве растворителя и катализатор, состоящий из ацетилацетоната палладия и трифенилфосфина, взятых в мольном соотношении 0,3 : (0,3 - 0,9), и аллилхлорид в тройном мольном избытке по отношению к AlEt₃. Реакционную массу перемешивают 6 - 10 ч при комнатной температуре. По окончании реакции реакционную массу гидролизуют водой для разложения каталитической системы. Получают 1,2-диалкил(фенил)циклобут 1-ены с общим выходом 48 - 62%. 1 табл.

Способ получения 1,2-диалкил(фенил)-циклобут-1-енов общей формулы

где R - Ph, Н - C₃H₇, Н - C₄H₉,
заключающийся в том, что дизамещенные ацетилены общей формулы R-≡-R, где R - Ph, Н - C₃H₇, Н - C₄H₉, подвергают взаимодействию с триэтилалюминием в молярном соотношении 10 : (10 - 12) соответственно, в присутствии катализатора дициклопентадиенилцирконийдихлорида в количестве 2 - 5 мол.% по отношению к дизамещенному ацетилену в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 8 ч, затем в охлажденную реакционную массу добавляют эфир в качестве растворителя и катализатор, состоящий из ацетилацетоната палладия и трифенилфосфина, взятых в молярном соотношении 0,3 : (0,3 - 0,9), и алкилхлорид в тройном мольном избытке по отношению к триэтилалюминию, после чего реакционную массу перемешивают в течение 6 - 10 ч при комнатной температуре и гидролизуют водой.