СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(АЛЮМИНИЙДИЭТИЛ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ Российский патент 2000 года по МПК C07F5/06 

Описание патента на изобретение RU2160273C1

Изобретение относится к способам получения новых алюминийорганических соединений, конкретно, к способу получения ди(алюминийдиэтил)[60]фуллеренов общей формулы (1):

где n = 1-9, C60 - аллотропная модификация углерода.

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

Известен способ (Захаркин Л. И., Савина Л.А., Изв. АН СССР. Сер.хим., 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:

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(алюминийдиэтил)[60]фуллерены.

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:

Известный способ не позволяет получать ди(алюминийдиэтил)[60]фуллерены.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу ди(алюминийдиэтил)[60]фуллеренов.

Предлагается способ синтеза ди(алюминийдиэтил)[60]фуллеренов.

Сущность способа заключается во взаимодействии диэтилалюминийхлорида (Et2AlCl) и активированного магния (Mg) с фуллереном [60], взятыми в мольном соотношении Et2AlCl:C60:Mg = (90-150):1:(30-50), предпочтительно 120:1:40, в присутствии катализатора титанацендихлорида (Cp2TiCl2) в количестве 0,5-1,5 мол. % по отношению к Et2AlCl, предпочтительно 1 мол.%, в атмосфере аргона при комнатной температуре (21-22oC) и нормальном давлении в течение 10 - 14 часов, предпочтительно 12 часов в смеси растворителей толуол-ТГФ. Выход алюминийсодержащих фуллеренов (1), определенный по продуктам гидролиза с помощью ВЭЖХ, составляет 66 - 82%.

Реакция протекает по схеме:

Диэтилалюминийхлорид (Et2AlCl) и магний берут в избытке по отношению к фуллерену [60] с целью включения в молекулу C60 максимального количества диэтилалюминиевых фрагментов. Снижение количества Et2AlCl и магния по отношению к C60, например, Et2AlCl:C60:Mg = 60:1:15, приводит к уменьшению выхода целевых продуктов, а также к снижению вводимых в молекулу C60 диэтилалюминиевых заместителей. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания Et2AlCl или Mg по отношению к C60, например, Et2 AlCl:C60:Mg = 170:1:60, не приводит к существенному повышению выхода целевых продуктов, а также увеличению количества вводимых в молекулу фуллерена диэтилалюминиевых фрагментов.

Ди(алюминийдиэтил)[60] фуллерены (1) образуются только с участием Et2AlCl, магния и катализатора Cp2TiCl2. В присутствии других соединений алюминия (например, AlBu3i, Et2AlCl, i-Bu2AlH, Bui2AlCl) 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(алюминийдиэтил)[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 Et2 AlCl.

Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет получать ди(алюминийдиэтил)[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 Et2AlCl, 2 г-ат. Mg (порошок) и катализатор Cp2TiCl2 в количестве 0,06 ммоль (1 мол.% по отношению к Et2AlCl, температуру поднимают до комнатной (21 - 22oC) и перемешивают 12 часов. Получают ди(алюминийдиэтил)[60]фуллерены общей формулы (1) с общим выходом 75%. Выход определяли с помощью ВЭЖХ продуктов гидролиза (4).


Продукты гидролиза (4) и дейтеролиза (5) необходимо сразу же выделить 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.M. 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 3,12-4,70, 6,45-6,90.

ИК-спектр (ν, см-1) полигидрофуллеренов (4): 2915, 2858 (C-H).

Масс-спектр отрицательных ионов полидейтерофуллеренов (5): массовые линии со значениями m/z от 724 [C60D2] до 756 [C60D18].

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 RU2160273C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(1-ЭТИЛ-1-АЛКОКСИАЛЮМИНИЙ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Яковлева Л.Г.
  • Султанов Р.М.
  • Исламгулова А.З.
  • Ушакова З.И.
  • Шарифуллина Ф.М.
RU2160270C1
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 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 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 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-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 1,2-БИС(ДИАЛКИЛАЛЮМА)-1-ФЕНИЛ(АЛКИЛ)-ЭТАНОВ 1996
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Дудоладова Л.Г.
  • Султанов Р.М.
  • Кунакова Р.В.
  • Шарипова А.З.
  • Халилов Л.М.
RU2156773C2
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-БИС(ДИАЛКИЛАЛЮМА)-1,2-ДИФЕНИЛЭТИЛЕНОВ 1999
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Яковлева Л.Г.
  • Султанов Р.М.
  • Ушакова З.И.
  • Шарифуллина Ф.М.
RU2179478C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-[1'-ГИДРОКСИ-1'-АЛКИЛ(1',1'-ДИАЛКИЛ)]МЕТИЛ-2-ГИДРО[60]ФУЛЛЕРЕНОВ 2003
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Хафизова Л.О.
  • Борисова А.Л.
  • Туктаров Р.Ф.
  • Абзалимов Р.Р.
  • Халилов Л.М.
RU2238263C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 160 273 C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИ(АЛЮМИНИЙДИЭТИЛ)[60]ФУЛЛЕРЕНОВ

Изобретение относится к способу получения ранее неизвестных ди(алюминийдиэтил)[60] фуллеренов формулы 1, где n = 1-9 и С60 - аллотропная модификация углерода. Сущность способа заключается во взаимодействии диэтилалюминийхлорида (Et2AlCl) и активированного магния с фуллереном [60] в присутствии катализатора титанацендихлорида (Ср2TiCl2) в атмосфере аргона при нормальных условиях в среде растворителей в течение 10-14 ч. Выход конечных продуктов составляет 66-82%. Технический результат - получение ди(алюминийдиэтил)[60]фуллерена. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 160 273 C1

Способ получения ди(алюминийдиэтил) [60] фуллеренов общей формулы

где n = 1 - 9;
C60 - аллотропная модификация углерода,
отличающийся тем, что диэтилалюминийхлорид (Et2AlCl) и активированный магний взаимодействуют с фуллереном [60] в мольном соотношении Et2AlCl : C60 : Mg = (90 - 150) : 1 : (30 - 50) в присутствии катализатора титанацендихлорида (Cp2TiCl2), взятого в количестве 0,5 - 1,5 мол.% по отношению к Et2AlCl, в атмосфере аргона при нормальных условиях в смеси растворителей толуол-тетрагидрофуран в течение 10 - 14 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2160273C1

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
US 3631065 A, 28.12.1971.

RU 2 160 273 C1

Авторы

Джемилев У.М.

Ибрагимов А.Г.

Яковлева Л.Г.

Султанов Р.М.

Томилов Ю.В.

Нефедов О.М.

Даты

2000-12-10Публикация

1999-07-12Подача