СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(1-ЭТИЛ-1-АЛКОКСИАЛЮМИНИЙ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ Российский патент 2000 года по МПК C07F5/06 

Описание патента на изобретение RU2160270C1

Изобретение относится к способам получения новых алюминийорганических соединений, конкретно, к способу получения ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60] фуллеренов общей формулы (1):
(1)
где n = 1-6; R = Et, Bun; C60 - аллотропная модификация углерода.

Предлагаемые фуллеренсодержащие алюминийорганические соединения представляют интерес для электронной и радиоэлектронной промышленности, сокатализаторов полимеризации, проводников тока, а также в качестве исходных соединений для их последующей селективной функционализации по связи Al-углерод.

Известен способ (Захаркин Л.И., Савина Л.А. Изв. Ан СССР. Серия: Химия - 1967, с. 78-84) получения диалюминиевых соединений, в частности, 1,4-бис(диизобутилалюма)бутана и 1,4-бис(диизобутилалюма)-2-метилбутана гидроалюминированием бутадиена
или изопрена
с помощью диизобутилалюминийгидрида (i-Bu2AlH) в автоклаве при температуре 80-85oC за 13 часов по схеме (2):
(2)
Недостатки известного способа:
1. Гидроалюминирование сопряженных 1,3-диенов сопровождается образованием продуктов уплотнения, кроме того, конверсия 1,3-диенов не превышает 50%.

2. Известный способ не позволяет получать ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]фуллерены (1).

Известен способ (G. Dozzi, S. Cucinella, A. Mazzei. J. Organomet. Chem, 164 (1979) p. 1-10) получения диалюминиевых соединений, в частности, 1,4-бис(диалюма)-2-метилбутана гидроалюминированием изопрена с помощью аминного комплекса гидрида алюминия (AlH3-N(CH3)3) в присутствии катализатора титанацендихлорида (Cp2TiCl2) при температуре 80oC за 1 час. Гидролиз полученного диалюминиевого соединения приводит к изопентану с выходом 93%.

Реакция протекает по схеме (3):
(3)
Известный способ не позволяет получать ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60] фуллерены (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]фуллеренов (1).

Предлагается способ синтеза ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]фуллеренов.

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена [60] (новая модификация углерода) с избытком 1-этил-1-алкоксиалюминийхлорида вида Et(RO)AlCl, где R=Et, Bun и активированного магния, взятых в мольном соотношении C60: Et(RO)AlCl: Mg =1:(90-150):(30-50), предпочтительно 1:120:40, в присутствии катализатора титанацендихлорида (Cp2TiCl2) в количестве 0,5-1,5 мол.% по отношению к Et(RO)AlCl, предпочтительно 1 мол.%, в атмосфере аргона при комнатной температуре (21-22oC) и нормальном давлении в течение 12-16 часов, предпочтительно 14 часов в смеси растворителей толуол-ТГФ. Выход алюминийсодержащих фуллеренов (1), определенный по продуктам гидролиза с помощью ВЭЖХ, составляет 48-72%.

Реакция протекает по схеме:

1-Этил-1-алкоксиалюминийхлорид (Et(RO)AlCl) берут в избытке по отношению к фуллерену [60] с целью включения в молекулу C60 максимального количества 1-этил-1-алкоксиалюминиевых фрагментов. Снижение количества (Et(RO)AlCl и магния по отношению к C60, например, Et(RO)AlCl:C60:Mg = 60:1:15, приводит к уменьшению выхода целевых продуктов, а также к снижению вводимых в молекулу C60 1-этил-1-алкоксиалюминиевых заместителей. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания Et(RO)AlCl или Mg по отношению к C60, например, C60: Et(RO)AlCl: Mg = 1:170:60, не приводит к существенному повышению выхода целевых продуктов, а также увеличению количества вводимых в молекулу фуллерена 1-этил-1-алкоксиалюминиевых фрагментов.

Ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60] фуллерены (1) образуются только с участием Et(RO)AlCl, магния и катализатора Cp2TiCl2. В присутствии других соединений алюминия (например, RO-AlBu2i, Et2AlCl, i-Bu2AlH, Bu2iAlCl) или другого катализатора (например, Zr(acac)4, TiCl4, Ni(acac)2, PdCl2) целевые продукты (1) не образуются. При замене Mg, выступающего в качестве акцептора ионов хлора, на другие металлы, например Ca, Na, Li, выход целевых продуктов снижается.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Cp2TiCl2 больше 1,5 мол. % не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов. Использование катализатора Cp2TiCl2 менее 0,5 мол.% снижает выход ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60] фуллеренов, что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Опыты проводили при комнатной температуре. При более высокой температуре, например 50oC, не наблюдается значительного увеличения выхода целевых продуктов, при меньшей температуре, например 0oC, снижается скорость реакции.

Отличия предлагаемого способа от известного:
В известном способе используются аминный комплекс гидрида алюминия (AlH3, N(CH3)3) и изопрен, в то время как в предлагаемом реакция протекает в присутствии металлического Mg, фуллерена [60], а в качестве алюминийорганического соединения используется Et(RO)AlCl.

Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет получать ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]фуллерены, синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется следующими примерами:
Пример 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке в атмосфере аргона при температуре ~0oC, помещают 0,05 ммоль фуллерена [60], 25 мл сухого толуола и 10 мл ТГФ, 6 ммоль Et(OEt)AlCl, 2 г-ат. Mg (порошок) и катализатор Cp2TiCl2 в количестве 0,06 ммоль (1 мол.% по отношению к Et(EtO)AlCl), температуру поднимают до комнатной (21-22oC) и перемешивают 14 часов. Получают ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]фуллерены общей формулы (1) с общим выходом 59%. Выход определяли с помощью ВЭЖХ продуктов гидролиза (4).


Продукты гидролиза (4) и дейтеролиза (5) необходимо сразу же выделять из раствора для их анализа спектральными методами, что связано с высокой активностью (4) и (5) по отношению к исходным растворителям и кислороду воздуха (A.D. Darwish, A.K. Abdul-Sada, G.J. Langley, H.W. Kroto, R. Taylor, D. R. Walton. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2, 1995, 2359-2365).

Спектральные характеристики (4) и (5):
Спектр ЯМР 1H (δ, м.д., CDCl3) полигидрофуллеренов (4):

Мультиплетные сигналы в области 3,05-4,75, 6,20 - 6,95,
ИК-спектр (ν, см-1) полигидрофуллеренов (4): 2913, 2855 (C-H). Масс-спектр отрицательных ионов полидейтерофуллеренов (5): массовые линии со значениями m/z от 724 [C60D2] до 744 [C60D12].

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

Реакции проводили при комнатной температуре (21-22oC) в смеси растворителей толуол-ТГФ, что связано с хорошей растворимостью исходного фуллерена [60] в толуоле и хорошей растворимостью MgCl2 (побочный продукт) в ТГФ. Повышение температуры нецелесообразно, т. к. не наблюдается значительного увеличения выхода целевых продуктов. При более низкой температуре снижается скорость реакции.

Похожие патенты RU2160270C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(1-ЭТИЛ-1-(ДИАЛКИЛАМИН) АЛЮМИНИЙ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Яковлева Л.Г.
  • Султанов Р.М.
  • Исламгулова А.З.
  • Додонова Н.Е.
  • Ковтуненко И.А.
RU2160275C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(АЛЮМИНИЙДИЭТИЛ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Яковлева Л.Г.
  • Султанов Р.М.
  • Томилов Ю.В.
  • Нефедов О.М.
RU2160273C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-АЛКОКСИ-2,3-ФУЛЛЕРЕН[60]АЛЮМАЦИКЛОПРОПАНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Никитина Е.В.
  • Томилов Ю.В.
  • Нефедов О.М.
RU2160274C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ЭТИЛ-2,3-ФУЛЛЕРЕН[60]АЛЮМАЦИКЛОПРОПАНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Чегодаева М.Ф.
  • Томилов Ю.В.
  • Нефедов О.М.
RU2160272C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ДИАЛКИЛАМИН-2,3-ФУЛЛЕРЕН[60]АЛЮМАЦИКЛОПРОПАНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Никитина Е.В.
  • Гильфанова Г.Н.
  • Абзалимов Р.Р.
RU2160271C1
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-БИС(ДИЭТИЛАЛЮМА)-1-МЕТИЛЕН-2-АЛКИЛЭТАНОВ И 1,4-БИС(ДИЭТИЛАЛЮМА)-1,4-ДИАЛКИЛИДЕНБУТАНОВ 2001
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Гильфанова Г.Н.
  • Кунакова Р.В.
  • Султанов Р.М.
RU2197496C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-АЛКОКСИ-2-(ТРИАЛКИЛСИЛИЛ)АЛЮМАЦИКЛОПРОПАНОВ 2000
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Сатенов К.Г.
RU2163908C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ЭТИЛ-3,3-ДИАЛКИЛ-6,7-ФУЛЛЕРЕНО[60]ЦИКЛОГЕПТА-2-ОКС-1-АЛАНОВ 2002
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Борисова А.Л.
  • Поподько Н.Р.
  • Халилов Л.М.
RU2206570C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-(ДИАЛКИЛАМИНО)-2-(ТРИАЛКИЛСИЛИЛ) АЛЮМАЦИКЛОПРОПАНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Сатенов К.Г.
RU2163907C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ЭТИЛ-2-(ТРИАЛКИЛСИЛИЛ)АЛЮМАЦИКЛОПРОПАНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Сатенов К.Г.
RU2162851C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 160 270 C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(1-ЭТИЛ-1-АЛКОКСИАЛЮМИНИЙ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ

Изобретение относится к способу получения ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]фуллеренов общей формулы 1, где n = 1-6; R - Et, Bun и C60 - аллотропная модификация углерода. Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена [60] с избытком 1-этил-1-алкоксиалюминийхлорида вида Et(RO)AlCl и активированного магния в присутствии катализатора титанаценхлорида (Ср2TiCl2) в атмосфере аргона при нормальных условиях в среде растворителей в течение 12-16 ч. Выход конечных продуктов составляет 48-72%. Технический результат - получение новых алюминийорганических соединений. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 160 270 C1

Способ получения ди(1-этил-1-алкоксиалюминий)[60]-фуллеренов общей формулы

где n = 1 - 6;
R - Et, Bun;
C60 - аллотропная модификация углерода,
отличающийся тем, что фуллерен [60] взаимодействует с избытком 1-этил-1-алкоксиалюминийхлорида вида Et(RO)AlCl, где R - Et, Bun, и активированного магния, взятыми в мольном соотношении C60 : Et(RO)AlCl : Mg = 1 : (90 - 150) : (30 - 50) в присутствии катализатора титанацендихлорида (Cp2TiCl2), взятого в количестве 0,5 - 1,5 мол.% по отношению к 1-этил-1-алкоксиалюминийхлориду, в атмосфере аргона при нормальных условиях в среде смеси растворителей толуола и тетрагидрофурана в течение 12 - 16 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2160270C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-ЭТИЛ-2,3-ФУЛЛЕРЕНАЛЮМАЦИКЛОПЕНТАНОВ 1997
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Юсупов З.А.
  • Ахметов М.Ф.
  • Халилов Л.М.
  • Чегодаева М.Ф.
RU2132332C1
Способ получения 3-этил-3-алюмотрицикло-(5.2.1.0 @ )-декана 1988
  • Джемилев Усейн Меметович
  • Толстиков Генрих Александрович
  • Ибрагимов Асхат Габдрахманович
  • Золотарев Алексей Петрович
  • Муслухов Ринат Рафаисович
SU1664797A1
EP 0342444 A2, 23.11.1989
ЗАХАРКИН Л.И
и др
Известия АН СССР
Серия: Хим
Запальная свеча для двигателей 1924
  • Кузнецов И.В.
SU1967A1

RU 2 160 270 C1

Авторы

Джемилев У.М.

Ибрагимов А.Г.

Яковлева Л.Г.

Султанов Р.М.

Исламгулова А.З.

Ушакова З.И.

Шарифуллина Ф.М.

Даты

2000-12-10Публикация

1999-07-12Подача