КОМПЛЕКСЫ ПИРИДИНА С БОРАНОМ Российский патент 2012 года по МПК C07F5/02 C07D213/16 C01B6/13 

Область техники

Настоящее изобретение относится к новым комплексам борана с замещенными пиридинами, к способу синтеза новых комплексов борана с замещенными пиридинами, растворам, содержащим новые комплексы борана с замещенными пиридинами, и к способу применения новых комплексов борана с замещенными пиридинами в органических реакциях.

Уровень техники

Диборан (B₂H₆) является токсичным и пирофорным газом, который очень легко гидролизуется и окисляется. Поэтому с ним следует обращаться с особой осторожностью и его необходимо транспортировать и хранить при температурах ниже ~20°С. Для уменьшения опасности использования диборана в органических реакциях, в особенности для восстановления функциональных групп и реакций гидроборирования с алкенами и алкинами, всегда используют комплексы борана (BH₃) с молекулами-донорами, такими как простые эфиры, сульфиды, амины и фосфины. Функциональные группы, восстанавливающиеся такими комплексами борана, включают альдегидную, кетонную, лактонную, эпоксидную, сложноэфирную, амидную, оксимную, иминную и нитрильную группы.

Чаще всего использующимся источником борана является раствор в тетрагидрофуране (ТГФ) комплекса боран-ТГФ, который имеется в продаже, обычно в концентрации, равной 1 моль/л. Однако комплекс боран-ТГФ склонен к термическому разложению путем расщепления простой эфирной связи тетрагидрофуранового кольца, что приводит к бутоксиборанам и, в конечном счете, к трибутил борату в качестве продуктов разложения. По данным патента США № 6048985 стабильность при хранении комплекса боран-ТГФ в растворе в ТГФ значительно увеличивается при низких температурах, даже в случае растворов более высоких концентраций.

Реагенты борана с другими комплексообразующими реагентами имеются в продаже, но обладают характерными недостатками. Например, сульфиды борана являются высококонцентрированными, но их промышленное применение ограниченно вследствие сильного запаха. Известны многочисленные комплексы борана с алифатическими и ароматическими аминами, но их реакционная способность часто недостаточна для восстановления некоторых функциональных групп. Кроме того, такие комплексообразующие реагенты часто трудно удалить из реакционной смеси, и выделение искомого продукта может быть трудоемким.

Пиридин образует аминоборан, который нечувствителен к воздействию влаги и является весьма подходящим для восстановительного аминирования и восстановления в протонных средах. Пиридинборан имеется в продаже и часто используется в уксусной кислоте для повышения реакционной способности борана. К сожалению, он термически нестабилен и его необходимо хранить при температурах ниже 54°C для предотвращения разложения посредством гидроборирования/полимеризации. Его срок годности при температуре окружающей среды составляет лишь 6 месяцев. Комплексы борана с пиридином, 2-н-пропилпиридином, 3-метилпиридином, 3-этилпиридином и 4-этилпиридином являются жидкостями, которые при перегонке бурно разлагаются (Mooney Е.F. et al., J. Inorg. Nucl. Chem 1968, 30, p.1439). 2-Пиколинборан (т.пл. 50°C), 2-этилпиридинборан (т.пл. 50-51°C), 2,6-лутидинборан (т.пл. 106-107°C) и 2,4,6-коллидинборан (т.пл. 99-100°C) выделены в виде твердых веществ.

Очевидно, что природа комплексообразующего реагента сильно влияет на стабильность и реакционную способность реагентов борана, а также на условия, при которых можно провести реакцию, и на методики обработки.

Поэтому желательно разработать новые реагенты борана, обладающие улучшенной стабильностью и реакционной способностью, и способы их применения с целью пополнения ассортимента имеющихся реагентов борана и обеспечения большей эффективности органических превращений, в которых используются реагенты борана.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к новым комплексам борана, включающим замещенные пиридины в качестве комплексообразующего реагента, и к их растворам. Другим объектом настоящего изобретения является способ синтеза этих новых комплексов борана. Еще одним объектом настоящего изобретения являются способы применения новых комплексов борана в органических реакциях.

В соответствии с этим, обнаружены новые комплексы борана формулы (1),

в которой R¹ и R² независимо друг от друга означают C₁-C₈-алкил, C₁-C₈-алкоксигруппу, С₁-С₈-алкокси-С₁-С₈-алкил или галоген при условии, что R¹ и R² одновременно не обозначают метил, когда R² находится в положении 4 или 6 пиридинового кольца.

Кроме того, разработан способ синтеза новых комплексов борана формулы (1), включающий стадию реакции источника борана с соответствующим замещенным пиридином.

Другим вариантом осуществления настоящего изобретения являются растворы, содержащие по меньшей мере один из новых комплексов борана формулы (1) и по меньшей мере один растворитель.

Новые комплексы борана, соответствующие настоящему изобретению, можно использовать в большом количестве органических превращений. Примерами являются восстановление функциональных групп и реакции гидроборирования с алкенами и алкинами. Функциональные группы, восстанавливающиеся такими комплексами борана, могут включать, например, альдегидную, кетонную, лактонную, эпоксидную, сложноэфирную, амидную, оксимную, иминную и нитрильную группы.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведены данные по стабильности 5-этил-2-метилпиридинборана в метаноле в течение нескольких дней.

Подробное описание изобретения

Новые комплексы борана с замещенными пиридинами, соответствующие настоящему изобретению, обладают химическим строением, описывающимся общей формулой (1)

в которой

R¹ и R² независимо друг от друга означают C₁-C₈-алкил, С₁-C₈-алкоксигруппу, С₁-С₈-алкокси-С₁-С₈-алкил или галоген при условии, что R¹ и R² одновременно не обозначают метил, когда R² находится в положении 4 или 6 пиридинового кольца.

При использовании в настоящем изобретении, термин “С₁-С₈-алкил” означает разветвленную или неразветвленную насыщенную углеводородную группу, содержащую от 1 до 8 атомов углерода. Примерами являются метил, этил, пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, н-гексил, н-гептил, 2-этилгексил и н-октил.

Термин “C₁-C₈-алкоксигруппа” означает группу, образованную из разветвленного или неразветвленного алифатического одноатомного спирта, содержащего от 1 до 8 атомов углерода. Примерами являются метокси-, этокси-, пропокси-, изопропокси-, н-бутокси-, изобутокси- и н-пентоксигруппы.

Термин “С₁-С₈алкокси-С₁-C₈алкил” означает C₁-C₈-алкильную группу, определенную выше, в которой один атом водорода замещен С₁-С₈-алкоксигруппой, определенной выше. Примерами являются метоксиметил (-CH₂OCH₃), этоксиметил (-CH₂OCH₂CH₃) и 2-метоксиэтил (-CH₂CH₂OCH₃).

Термин “галоген” означает атом фтора, хлора, брома или йода.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения новые комплексы борана обладают химическим строением, описывающимся общей формулой (1), в которой группа R² присоединена в положении 5 пиридинового кольца.

Наиболее предпочтительным является вариант осуществления настоящего изобретения, в котором новый комплекс борана обладает химическим строением, описывающимся общей формулой (1), в которой группа R¹ означает метил и R² присоединен в положении 5 пиридинового кольца и означает этил.

Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является способ синтеза новых комплексов борана формулы (1), включающий стадию реакции источника борана с соответствующим замещенным пиридином. Использующимся источником борана может быть диборан или любой другой содержащий боран реагент или генерирующая боран реакционная система, которую используют для синтеза других комплексов борана по аналогичным методикам. Например, способ, соответствующий настоящему изобретению, может включать генерацию борана in situ из борогидрида натрия и фторида бора в присутствии соответствующего комплексообразующего реагента (см. A.Peiter, K.Smith, H.C.Brown, “Borane Reagents”, pp.421-422, Academic Press, 1988).

В соответствии с настоящим изобретением замещенным пиридином может быть, например, 2,3-лутидин, 2,5-лутидин, 5-этил-2-метилпиридин, 4-этил-2-метилпиридин, 3-этил-2-метилпиридин, 2,5-диэтилпиридин, 5-пропил-2-метилпиридин, 4-пропил-2-метилпиридин, 5-изопропил-2-метилпиридин, 5-трет-бутил-2-метилпиридин, 5-н-гексил-2-метилпиридин, 4-изобутил-2-метилпиридин, 2,4-дипропилпиридин, 5-метоксиметил-2-метилпиридин или 5-этоксиметил-2-метилпиридин. Предпочтительными являются пиридины с заместителями R¹ и R² в положениях 2 и 5, наиболее предпочтительным является 5-этил-2-метилпиридин.

Другой синтез новых комплексов борана, соответствующих настоящему изобретению, включает прибавление соответствующего замещенного пиридина к раствору комплекса боран-тетрагидрофуран в тетрагидрофуране. Новые комплексы борана, соответствующие настоящему изобретению, предпочтительно получают обладающими высокой чистотой путем прямого прибавления газообразного диборана к соответствующему замещенному пиридину. Для проведения этой реакции диборан можно ввести во взаимодействие с соответствующим замещенным пиридином по любой методике, включая образование in situ, например, из борогидридов щелочных металлов. При этом синтезе протекает стехиометрическая реакция между одним эквивалентом диборана и двумя эквивалентами замещенного пиридина с образованием двух эквивалентов новых комплексов борана (1). Поскольку некоторые из новых комплексов борана, соответствующих настоящему изобретению, являются жидкими при температуре окружающей среды (например, 5-этил-2-метилпиридинборан), их использование не вызывает затруднений и можно провести крупномасштабный синтез в обычных реакторах с перемешиванием путем прибавления диборана к неразбавленному замещенному пиридину.

Однако замещенный пиридин может содержаться в избытке по сравнению с дибораном и поэтому он может выступать и в качестве комплексообразующего реагента для борана, и в качестве растворителя для образовавшегося комплекса борана. Разумеется, также может содержаться один или большее количество других растворителей с меньшей способностью образовывать комплексы с бораном, чем замещенный пиридин.

Поэтому другим вариантом осуществления настоящего изобретения является раствор, содержащий по меньшей мере один из новых комплексов борана с замещенными пиридинами (1) и по меньшей мере один растворитель. Подходящими растворителями для растворов, соответствующих настоящему изобретению, являются растворители, по меньшей мере частично смешивающиеся с соответствующим замещенным пиридином комплекса борана (1) и инертные по отношению к борану, например, простые эфиры, такие как диэтиловый эфир, тетрагидрофуран или 2-метилтетрагидрофуран, сульфиды, такие как диметилсульфид или 1,6-тиоксан, или углеводороды, такие как пентан, гексан, гептан, циклогексан, толуол или ксилолы. Предпочтительными растворителями для растворов новых комплексов с замещенными пиридинами (1) являются тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, диметилсульфид, 1,6-тиоксан, толуол, гексан или циклогексан, наиболее предпочтительными являются тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, толуол, гексан или циклогексан.

Растворы, соответствующие настоящему изобретению, обычно содержат новые комплексы борана формулы (1) при концентрациях от 0,05 до 6,5 моль/л, предпочтительно - от 0,3 до 3 моль/л, более предпочтительно - от 0,5 до 2 моль/л.

Растворы, соответствующие настоящему изобретению, можно непосредственно использовать для последующих реакций или комплекс борана можно выделить в чистом виде путем выпаривания растворителя.

Вследствие умеренной реакционной способности новых комплексов борана с замещенными пиридинами (1) можно приготовить даже растворы с протонными растворителями и они являются стабильными в течение приемлемого периода времени. Поэтому реакцию можно проводить в протонной среде, содержащей воду, спирты, такие как метанол, этанол, пропанол или изопропанол, или кислоты, такие как муравьиную кислоту или уксусную кислоту. Для примера на фиг.1 охарактеризована стабильность 5-этил-2-метилпиридинборана в течение нескольких дней.

Хорошо известно, что комплексы борана склонны подвергаться термическому разложению. Поэтому большой интерес представляет стабильность при хранении новых комплексов борана с замещенными пиридинами (1). Исследования срока годности, проведенные при различных условиях (0 и 20°C), показали, что, например, с течением времени в 5-этил-2-метилпиридинборане не меняется содержание борана и он не становится вязким.

Бораны обладают большим энергосодержанием и выделение энергии при термическом разложении некоторых новых комплексов борана, соответствующих настоящему изобретению, исследовано с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и результаты сопоставлены с данными для имеющихся в продаже комплексов амин-боран, ДСК является быстрой методикой исследования, применимой для изучения потенциально опасных реакций и термического разложения. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 Данные для комплексов амин-боран Название амина Температура начала разложения^а (°C) Выделение энергии (Дж/г) 5-Этил-2-метилпиридин (60% в ТГФ) 188 -361 5-Этил-2-метилпиридин (без примеси толуола) 202 -570 5-Этил-2-метилпиридин (без примеси толуола) 192^b -497^b 5-Этил-2-метилпиридин (91% в ЭМП) 199 -512 5-Этил-2-метилпиридин (98%) 205 -600 2-Пиколин (для сравнения) 186 -823 2,3-Лутидин 198 -600 2,3-Лутидин (для сравнения) 215 -582 N,N-Диэтиланилин (2 эксперимента) (для сравнения) 115 -13 204 -35 N,N-Диэтиланилин (3 эксперимента) (для сравнения) ^b90, -10 140, -180 345 -300 Пиридин (93% пиридинборана, 7% пиридина) (2 эксперимента) (для сравнения) 160, -660 230 -225 Пиридин (95% пиридинборана, 5% пиридина) (2 эксперимента) (для сравнения) ^b95, -970 340 -190 ^aЛинейное изменение температуры 4 К/мин. ^bЛинейное изменение температуры 2,5 K/мин

Измеренные значения не являются собственными характеристиками вещества, а зависят от чувствительности прибора, скорости сканирования и количества вещества (B.Venugopal, Chemical processing, 2002, March issue, p. 51). Также влияют различия качества вещества, т.е., если содержится растворитель, то обычно выделяется меньше энергии. Однако можно сопоставить относительные термические значения для соединений и смесей. Из данных таблицы 1 очевидно, что новый 5-этил-2-метилпиридинборан обладает более высокой температурой начала разложения и при разложении выделяет меньше энергии, чем пиридинборан и 2-пиколинборан.

Изотермическое исследование 5-этил-2-метилпиридинборана (чистота 95% при содержании 5% 5-этил-2-метилпиридина) с помощью ДСК при 150°C приводит к экзотермическому проявлению через 140 мин при этой температуре. На экзотерме обнаруживается выделение энергии, составляющее - 374 Дж/г, что меньше, чем обнаруживающееся при динамической ДСК. Другое изотермическое исследование с помощью ДСК проведено при 125°C и оно не обнаруживает каких-либо термических проявлений в течение 3000 мин, но динамическое сканирование, проведенное в конце изотермического сканирования, обнаруживает начало разложения при 180°C с выделением энергии, составляющим лишь - 113 Дж/г. Это уменьшенное количество выделившейся энергии составляет лишь примерно 20% от энергии, ожидающейся для 5-этил-2-метилпиридинборана, откуда следует вывод о том, что за время нагревания должно было происходить частичное разложение 5-этил-2-метилпиридинборана. Наконец, изотермическое исследование с помощью ДСК при 55°C в течение 4500 мин не обнаруживает термических проявлений и проведенное после этого динамическое сканирование обнаруживает ожидающееся выделение энергии, составляющее - 658 Дж/г, с началом разложения при 199°C. Сопоставление с пиридинбораном, который нельзя выдерживать при 55°C, показывает, что 5-этил-2-метилпиридинборан термически более стабилен.

Настоящее изобретение также относится к способу применения новых комплексов борана с замещенными пиридинами (1) в органических реакциях. Способ включает стадию взаимодействия комплекса борана и субстрата в реакторе. Предполагается, что для большинства ароматических аминоборанов реакция отщепления борана от амина требует нагревания. Предпочтительно предотвращать выделение газообразного диборана из реактора, т.е. реактор должен содержать регулятор противодавления и давление в реакторе необходимо поддерживать выше атмосферного.

Органические реакции, для которых в соответствии с настоящим изобретением можно использовать новые комплексы борана и замещенных пиридинов (1), в частности, включают восстановление функциональных групп, реакции гидроборирования с алкенами и алкинами и восстановительное аминирование альдегидов или кетонов первичными или вторичными аминами. Субстраты, подходящие для использования в реакциях восстановления новыми комплексами боран-простой эфир, включают органические соединения, содержащие альдегидные, кетонные, оксимные, иминные, нитрильные или карбоксигруппы.

Предполагается, что реакционная способность новых комплексов борана с замещенными пиридинами (1) по отношению к органическим функциональным группам аналогична реакционной способности пиридинборана и 2-пиколинборана (см. Yorka K.V.; Truett M.L; Johnson W.S., J. Org. Chem. 1962, 27, 4580; Bomann, M.D.; Guch I.C.; DiMare M., J. Org. Chem. 1995, 60, 5995; Pelter A.P.; Rosser R.M.; Mills S. J. Chem. Soc, Perkin Trans. 1, 1984, 717). Вследствие сильного взаимодействия борана с атомом азота ароматического амина, восстановлению органических функциональных групп способствует наличие кислот или кислот Льюиса (например, уксусной кислоты или диэтилэфирата трифторида бора; см. Brown Н.С; Murray L.T. Inorg. Chem. 1984, 23, 2746f, где описаны реакции 2,6-лутидинборана и 2-пиколинборана в уксусной кислоте). Как можно видеть из примеров 7 и 8, для отщепления борана от 5-этил-2-метилпиридина и для протекания гидроборирования 1-октена необходимо нагревание. В присутствии уксусной кислоты реакция протекает намного быстрее и при более низкой температуре (см. пример 9).

Химическая селективность новых комплексов борана с замещенными пиридинами (1) в реакциях восстановления исследована путем изучения конкурентной реакционной способности при реакции эквимолярных количеств бензальдегида и ацетофенона с 5-этил-2-метилпиридинбораном (1 экв. гидрида борана на 1 экв. бензальдегида, см. пример 10). Реакция протекает сразу и является экзотермичной и температура поддерживается равной 70°C. Бензальдегид восстанавливается намного быстрее кетона и приводит к отношению количества бензилового спирта к количеству фенетилового спирта, составляющему 91:9. Из суммарного количества карбонильных субстратов восстанавливается 37% и 63% не вступают в реакцию (ожидаемое количество - 50%) и это показывает, что при таких условиях доступны два из трех имеющихся гидридных атомов. Известно, что вследствие плохой реакционной способности образующегося диалкоксиборана [(RO)₂BH] восстановление карбонильных соединений бораном часто останавливается после вступления в реакцию двух из трех гидридных атомов борана.

Приведенные ниже примеры иллюстрируют настоящее изобретение без наложения ограничений.

Примеры

Концентрации борана определяли по двум методикам; путем титрования борана йодатом по методике, описанной в публикации Jeffery G.Н., Bassett J., Mendham J., Denney R.C., Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis, 5^th ed. (New York: John Wiley and Sons Inc, 1989), pp. 384-386, и путем связывания бора с карбонатом (смесь карбонатов натрия и калия состава 1:1) при 740°C с последующим растворением образца в концентрированной хлористоводородной кислоте и титрованием гидроксидом натрия в присутствии маннита (Brown H.C. Organic Synthesis via Boranes, Vol.1, (New York: John Wiley and Sons Inc, 1975) p.244) и Jeffery G.H., Bassett J., Mendham J., Denney R.C, Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis, 5th ed. (New York: John Wiley and Sons Inc, 1989), pp. 299-300.

Пример 1: Получение 5-этил-2-метилпиридинборана из комплекса боран-ТГФ

Комплекс боран-ТГФ (20 мл 1 М раствора) по каплям прибавляют к раствору 5-этил-2-метилпиридина (2,4 г, 20 ммоль) в ТГФ (10 мл) при 4°C. Во время прибавления борана температура раствора повышается на 3 градуса. ¹¹B ЯМР спектр раствора содержит квартет при δ=-13,2 (¹J(¹¹B¹Н)=98 Гц). ДСК раствора обнаруживает экзотермичность с началом при 209°C с выделением энергии, составляющим - 30 Дж/г. ТГФ удаляют в вакууме при 40°C и получают коричневую жидкость, все еще содержащую примерно 40% ТГФ и примерно 60% 5-этил-2-метилпиридинборана.

Пример 2: Получение 2,3-лутидинборана из комплекса боран-ТГФ

Комплекс боран-ТГФ (10 мл 1 М раствора) по каплям прибавляют к раствору 2,3-лутидина (1,07 г, 10 ммоль) в ТГФ (10 мл) при 4°C. Во время прибавления борана температура раствора повышается на 3 градуса. ¹¹B ЯМР спектр раствора содержит квартет при 5=-12,5 (¹J(¹¹B¹H)=96 Гц), ДСК раствора обнаруживает экзотермичность с началом при 225°C с выделением энергии, составляющим -23 Дж/г. ТГФ удаляют в вакууме при 30-35°C и получают 2,3-лутидинборан в виде рыхлого кристаллического твердого вещества с температурой плавления, равной 120°C.

Пример 3: Получение 5-этил-2-метилпиридинборана из диборана с растворителем

Диборан (1,4 г) прибавляют к раствору 5-этил-2-метилпиридина (12,1 г) в толуоле (50 мл) с получением 2М раствора 5-этил-2-метилпиридинборана. Во время прибавления борана температура раствора повышается на 4 градуса. ¹¹B ЯМР спектр содержит квартет при δ=-13,3 млн^-1 (¹J(¹¹B¹H)=98 Гц). ДСК раствора обнаруживает начало разложения при 212°C и выделение энергии, равное - 152 Дж/г. Растворитель удаляют в вакууме из 30 мл (27,4 г) раствора и получают жидкий продукт (6,4 г, выход 90%). ¹Н ЯМР обнаруживает следы оставшегося толуола (<0,5%).

Пример 4: Получение 5-этил-2-метилпиридинборана из диборана без растворителя

Диборан (4,9 г, 177 ммоль) прибавляют к неразбавленному 5-этил-2-метилпиридину (45,95 г, 379 ммоль) во флаконе, охлаждаемом в бане со льдом. Проводимое в течение 4 ч прибавление является экзотермическим. Титрование йодатом борана, содержащегося в продукте, показывает, что содержится 91,4% 5-этил-2-метилпиридинборана, что немного меньше ожидаемого (92,5%) с учетом количества прибавленного диборана. Методика связывания бора показывает, что чистота составляет 91%. Плотность продукта равна 0,909 г/мл при 25°C. Вязкость найдена равной 6,6 сСт при 20°C.

Пример 5: Получение 5-этил-2-метилпиридинборана

Диборан (21,2 г, 766 ммоль) прибавляют к неразбавленному 5-этил-2-метилпиридину (182,3 г, 1,504 ммоль) во флаконе, охлаждаемом в бане со льдом. Проводимое в течение 2,5 ч прибавление является экзотермическим и температура повышается до 6°C. Титрование йодатом борана, содержащегося в продукте, показывает, что содержится 93,9% 5-этил-2-метилпиридинборана. Методика связывания бора приводит к количеству, согласующемуся с количеством прибавленного диборана, 98,9%. ¹¹B ЯМР спектр раствора содержит квартет при δ=-13,2(¹J(¹¹B¹Н)-98 Гц). Данные ¹Н ЯМР (C₆D₆): δ 0,70 (t, 3Н, J=7,6 Гц), 1,92(q, 2Н, J=7,6 Гц), 2,51 (s, 3H)1 3,4 (q, 3Н, ¹J¹¹В¹Н)=98 Гц), 6,42(d, 1 Н, J=7,8 Гц), 6,74 (d, 1 H1 J=7,8 Гц), 8,49, (S, 1H); ¹³C ЯМР (C₆D₆); δ 14,5, 21,9, 25,2, 126,2, 138,3, 148,1, 154,7, один пик отсутствует, возможно, вследствие перекрывания сигналов; ¹³C ЯМР (CDCl₃): δ 15,1, 22,2, 25,8, 127,0, 139,0, 139,7, 148,0, 155,0; ИК-спектр (неразбавленное вещество в ячейке толщиной 0,025 см) В-Н интенсивный, 2250-2400 см^-1. Плотность равна 0,900 г/мл при 23°C. Вязкость найдена равной 7,2 сСт при 20°C.

Пример 6: Получение 5-этил-2-метилпиридинборана (прибавление диборана при температуре окружающей среды)

Диборан (50 г, 1,81 моль) прибавляют к неразбавленному 5-этил-2-метилпиридину (461,9 г, 3,81 моль, Lonza) во флаконе при температуре окружающей среды. Во время прибавления диборана в течение 2 ч 43 мин температура раствора повышается от 20 до 26°C. Титрование борана йодатом показывает, что содержится 91,9%. Методика анализа путем связывания бора показывает, что содержание равно 95,8%, что соответствует количеству прибавленного диборана. ¹¹В ЯМР спектр раствора содержит квартет при δ=-13,2(¹J(¹¹B¹Н)=98 Гц). Плотность равна 0,917 г/мл при 20°C. Вязкость найдена равной 6,9 сСт при 20°C. ¹Н ЯМР (C₆D₆): δ 0,70 (t, 3Н1 J=7,6 Гц)1 1,92 (q, 2Н, J=7,6 Гц), 2,51 (s, 3Н), 3,4 (q, 3Н, ¹J(¹¹В¹Н)=98 Гц), 6,42 (d, 1 Н, J=7,8 Гц), 6,74 (d, 1 Н, J=7,8 Гц), 8,49, (s, 1 Н). В ¹H ЯМР спектре также обнаруживаются очень малоинтенсивные пики, обусловленные наличием 4-5% свободного амина.

Пример 7: Реакция 5-этил-2-метилпиридинборана с 1-октеном (1:1)

Реакция 5-этил-2-метилпиридинборана с 1-октеном (отношение количеств молей ВН₃ и алкена составляет 1:1) в толуоле протекает в ограниченной степени в течение 24 ч при 70°C. После нагревания образца при 70°C в течение 24 ч по данным ¹¹B ЯМР спектра в реакцию вступает 6% 5-этил-2-метилпиридинборана. Обнаружены продукты, содержащие диалкилборан, в количестве, соответствующем вступлению в реакцию 14% 1-октена.

Пример 8: Реакция 5-этил-2-метилпиридинборана с 1-октеном (1:3)

Реакция 5-этил-2-метилпиридинборана с 3 экв. 1-октена в толуоле (1 М) не протекает в течение 20 ч при 45°С. После нагревания образца при 70°C в течение 24 ч в реакцию вступают 45% 5-этил-2-метилпиридинборана с образованием 6% триоктилборана и 39% диоктилалкоксиборана. В реакцию вступает 45% 1-октена.

Пример 9: Гидроборирование 1-октена в присутствии уксусной кислоты

1-Октен (3,36 г, 30 ммоль) и уксусную кислоту (0,6 г, 10 ммоль) объединяют в колбе в атмосфере азота. С помощью шприца при комнатной температуре прибавляют 5-этил-2-метилпиридинборан (1,35 г, 10 ммоль). Экзотермичность не наблюдается и по данным ¹¹В ЯМР спектроскопии реакция не протекает в течение 1 ч при комнатной температуре. Смесь нагревают до 70°C и мониторинг проводят через 1 ч, 3 ч и 21 ч при 70°C. Через 1 ч расходуется 50% 5-этил-2-метилпиридинборана (70°C) и он полностью расходуется через 21 ч и после протонирования алкилборана образуется 63% триацилборана (2,7 млн^-1), 32% диацилоктилборана (18 млн^-1) и 4% диоктилацилборана (31 млн^-1). 1-Октен восстанавливается в октан.

Пример 10: Исследование конкурентного восстановления карбонилсодержащих соединений

Бензальдегид (1,6 г, 15 ммоль), ацетофенон (1,8 г, 15 ммоль) и уксусную кислоту (0,3 г, 5 ммоль) объединяют в колбе в атмосфере азота. С помощью шприца при комнатной температуре в течение 5 мин прибавляют 5-этил-2-метилпиридинборан (0,7 г, 5 ммоль). В конце прибавления температура реакционной смеси повышается до 70°C. Для снижения температуры сразу же используют баню со льдом. ¹H ЯМР спектр показывает, что реакция завершена и отношение количества бензилового спирта к количеству фенетилового спирта, составляет 91:9. Из суммарного количества карбонильных субстратов восстанавливается 37% и 63% не вступают в реакцию. ¹¹В ЯМР спектр показывает наличие 77% бората (восстановленные карбонильные продукты) и 22% (все системы от 0 до 2 млн^-1) амина, координированного к боратным продуктам.

Все приведенные выше ссылки на литературу во всей своей полноте включены в настоящее изобретение в качестве ссылки для всех объектов.

Хотя выше приведены и описаны некоторые конкретные структуры, соответствующие настоящему изобретению, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что без отклонения от сущности и объема лежащей в основе идеи изобретения возможно внесение различных изменений и модификаций и что настоящее изобретение не ограничивается конкретными приведенными и описанными формами.

Изобретение относится к комплексу борана формулы (1)

в которой R¹ и R² независимо друг от друга означают C₁-C₈-алкил, C₁-C₈-алкоксигруппу или галоген при условии, что R¹ и R² одновременно не обозначают метил, когда R² находится в положении 4 или 6 пиридинового кольца. Также предложены раствор для применения в органических реакциях, способ получения комплекса борана и его применение. Изобретение позволяет получить комплексы борана, обладающие улучшенной стабильностью и реакционной способностью. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 10 пр.

1. Комплекс борана формулы (1)

в которой R¹ и R² независимо друг от друга означают C₁-C₈-алкил, C₁-C₈-алкоксигруппу или галоген при условии, что R¹ и R² одновременно не обозначают метил, когда R² находится в положении 4 или 6 пиридинового кольца.

2. Комплекс борана по п.1, в котором R² присоединен в положении 5 пиридинового кольца.

3. Комплекс борана по п.2, в котором R¹ означает метил и R² означает этил.

4. Комплекс борана по п.1, в котором замещенным пиридином является 2,3-лутидин, 2,5-лутидин, 5-этил-2-метилпиридин, 4-этил-2-метилпиридин, 3-этил-2-метилпиридин, 2,5-диэтилпиридин, 5-пропил-2-метилпиридин, 4-пропил-2-метилпиридин, 5-изопропил-2-метилпиридин, 5-трет-бутил-2-метилпиридин, 5-н-гексил-2-метилпиридин, 4-изобутил-2-метилпиридин или 2,4-дипропилпиридин.

5. Комплекс борана по п.4, в котором замещенным пиридином является 5-этил-2-метилпиридин.

6. Раствор для применения в органических реакциях, содержащий, по меньшей мере, один из комплексов борана по п.1 и, по меньшей мере, один растворитель.

7. Раствор по п.6, в котором растворитель содержит замещенный пиридин, применяемый для образования комплекса борана формулы (1).

8. Раствор по п.6, в котором концентрация комплексов борана равна от 0,05 до 6,5 моль/л.

9. Раствор по п.8, в котором растворителем является тетрагидрофуран, 2-метилтетрагидрофуран, диметилсульфид, 1,6-тиоксан, толуол, гексан или циклогексан.

10. Способ синтеза комплексов борана по п.1, включающий стадию взаимодействия источника борана с соответствующим замещенным пиридином.

11. Применение комплекса борана по п.1 для восстановления функциональной группы или реакции гидроборирования с алкенами и алкинами.

12. Применение комплекса борана по п.1 для восстановительного аминирования альдегидов или кетонов первичными или вторичными аминами.