СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕТИЧНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ СПИРТОВ РЯДА 2,2'-БИТИОФЕНА Российский патент 2013 года по МПК C07C33/12 C07C33/14 C07C33/16 C07F3/02 

Изобретение относится к способу получения третичных циклоалканолов, содержащих 2,2'-битиофеновый фрагмент, которые могут быть исходными соединениями в синтезе органических люминофоров.

Данным изобретением решена задача получения циклических третичных спиртов, содержащих 2,2'-битиофеновый фрагмент.

Известные методы синтеза 1-арилциклоалканолов и 2-ариладамантанолов [1-3], которые имеют ряд существенных недостатков:

1. Использование дорогостоящих и токсичных реагентов.

2. Длительное время протекания реакции.

3. Сложность технологического исполнения.

Известен метод синтеза 2-ариладамантанолов-2, в котором к раствору кетона в абсолютном эфире добавляют арилмагний бромид и кипятят в течение 3-х часов [1]. Данный метод не является достаточно удобным в технологическом исполнении, так как проводят дозирование разбавленного раствора арилмагнийбромида в абсолютном эфире.

Имеется ссылка на синтез третичных спиртов, содержащих тиофеновое кольцо [2]. Однако в качестве исходного соединения используют тиофен, который обрабатывают н-бутиллитием, добавляют кетон и выдерживают реакционную массу в течение 16 часов [2]. В данном случае используют взрывоопасный и дорогостоящий н-бутиллитий, при этом время проведения реакции значительно увеличивается. Выходы третичных спиртов не представлены, в связи с этим сложно оценить эффективность данного метода, по сравнению с условиями реакции Гриньяра.

Наиболее близким по техническому исполнению общим методом синтеза 1-арилциклоалканолов является получение соответствующего реактива Гриньяра из арилбромидов в абсолютном эфире с инициированием реакции метилйодидом и последующим добавление эфирного раствора кетона при температуре 0-5°С в инертной атмосфере [3]. Описанный общий метод синтеза не учитывает необходимое количество абсолютного эфира для проведения реакции и не рассматривает оптимальное время выдержки реакционной массы.

Однако использование этих методов в ряду 2,2'-битиофена приводит к образованию значительного количества побочного продукта - циклоалкена, а не третичного спирта. Полученный нами результат является более простым в техническом отношении, экономически эффективным и безопасным методом синтеза 1-(2,2'-битиенил-5)циклоалкан-1-олов. Технический результат достигается тем, что в способе получения третичных циклических спиртов ряда 2,2'-битиофена реакцией 5-бром-2,2'-битиофена или 5-йод-2,2'-битиофена и магния в абсолютном диэтиловом эфире с циклоалканоном в мольном соотношении 1:1:1 (для адамантанона 1:1:0.8), при температуре 35-36°С в течение часа. Синтез целевых спиртов проводили следующим образом: получали реактив Гриньяра из доступных 5-бром-2,2'-битиофена или 5-иод-2,2'-битиофена и магния в мольном соотношении 1:1,05 в абсолютном диэтиловом эфире в течение часа, затем добавляли эфирный раствор кетона в соотношении при температуре 8-10°С в течение 30 мин. и кипятили реакционную массу 1 час. Разложение проводили раствором хлорида аммония при температуре 10-15°С, отделяли эфирный слой, сушили, удаляли эфир и очищали методом колоночной хроматографии, используя в качестве элюента гексан.

Основные отличительные признаки предлагаемого метода можно сформулировать следующим образом:

1. В предлагаемом методе в качестве исходного соединения используются как 5-бром-2,2'-битиофен, так и 5-иод-2,2'-битиофен, в представленных выше методах синтеза применяют только бромпроизводные.

2. Наиболее приемлемым мольным соотношением магния и галоидпроизводного для синтеза реактива Гриньяра является 1:1. В зависимости от структуры установлено, что в случае циклоалканонов мольное соотношение - 1:1.05, для 2-адамантанона используется мольный недостаток - 1:0.8.

3. Значительно сокращается время проведения реакции (с 4 ч [5] или 16 ч [4] до 1 ч). Сокращение времени реакции позволяет избежать побочной реакции дегидратации третичного спирта.

4. Предлагаемый метод не предполагает использование инертной атмосферы, что существенно упрощает схему реактора, и не требует применения сложного и дорогостоящего оборудования.

Получение 5-бром-2,2'-битиофена и 5-иод-2,2'-битиофена проводили по ранее описанным методам [4, 5].

Выполнение метода

Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК и масс-спектров, контроль над ходом реакции и индивидуальность соединений определялись с помощью ТСХ и ГЖХ. ГЖХ анализ проводился на газовом хроматографе «Кристалл 2000М». ИК спектр записан на спектрометре Shimadzu FTIR-8400S в таблетках бромида калия либо в тонком слое в призмах. Масс-спектр получен на хроматомасс-спектрометре «Finnigan Trace DSQ» при энергии ионизирующих электронов 70 эВ. Элементный анализ выполнен на автоматическом CHNS-анализаторе "EuroVector ЕА-3000". Спектры ЯМР Н записаны на приборе Jeol JNM ЕСХ 400 (400 Мгц), в CDCl₃, ДМСО-d₆.

Способ получения 1-(2,2'-Битиен-5-ил)циклоакан-1-олов (Ia-с). Общая методика.

Пример 1. 1-(2,2'-Битиен-5-ил)циклоаканолы (Ia-с). Общая методика. К реактиву Гриньяра [2,45 г (0,01 моль) 5-бром-2,2'-битиофена или 2,92 г (0,01 моль) 5-йод-2,2'-битиофена и 0,24 г (0,01 моль) магния в 15 мл абсолютного диэтилового эфира] прибавляли раствор 0,01 моль циклоалканона в 15 мл эфира, кипятили 1 ч., обрабатывали 10% раствором NH₄Cl. Эфирный слой промывали водой, сушили, эфир отгоняли, остаток очищали колоночной хроматографией.

1-(2,2'-Битиен-5-ил)циклобутанол (Ia). Выход 3 г (33%). Т.пл. 65-68°С (CCl₄). ИК спектр, см^-1: ν 3260 (ОН). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 2.22 м (2Н, CH₂), 2.50-2.65 м (4Н, СН₂-СН₂), 6.92 дд (1Н, Н-4', ³J_4'-5' 5.1 Гц, ³J_4'-3' 3.7 Гц), 6.98 д (1Н, Н-3,³J 3.6 Гц), 7.05 д (1Н, Н-3',³J 3.7 Гц), 7.12 д (1Н, Н-4, ³J 3.7 Гц), 7.40 д (1Н, Н-5', ³J 5.0 Гц). Найдено, %: С 60.95, Н 5.09, S 27.18. C₁₂H₁₂OS₂. Вычислено, %: С 60.98, Н 5.12, S 27.13.

1-(2,2'-Битиен-5-ил)циклопентанол (Ib). Выход 1 г (40%), т.пл. 53-54°С (н-гексан). ИК спектр, ν, см^-1: 3336 (ОН). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1.70-1.90 м (8Н, CH₂), 6.82 д (1Н, Н-3. ³J 3.6 Гц), 6.98 д (1Н, Н-4', ³J_4'-5' 5.1 Гц, ³J_4'-5' 3.7 Гц), 7.02 д (1Н, Н-4, ³J 3.7 Гц), 7.14 д (1Н, Н-3', ³J 3.7 Гц), 7.26 д (1Н, Н-5', ³J 5.0 Гц). Найдено, %: С 62.31, Н 5.69, S 25.58. C₁₃H₁₄OS₂. Вычислено, %: С 62.36, Н 5.64, S 25.61.

1-(2,2'-Битиен-5-ил)циклогексанол (Ic). Выход 1,5 г (56%), т.пл. 73-76°С (н-гексан). ИК спектр, ν, см^-1: 3309 (ОН). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1.40-1.50 м (4Н, CH₂), 1.60-1.80 м (6Н, СН₂), 5.26 с (1Н, ОН), 6.82 д (1Н, Н-3, ³J 3.7 Гц), 7.02 д (1Н, Н-4', ³J_4'-5' 5.1 Гц, ³J_4'-5' 3.6 Гц), 7.08 д (1Н, Н-4, ³J 3.7 Гц), 7.18 д (1Н, Н-3', ³J 3.7 Гц), 7.41 д (1Н, Н-5', ³J 4.1 Гц). Найдено, %: С 63.63, Н 6.07, S 24.28. C₁₄H₁₆OS₂. Вычислено, %: С 63.60, Н 6.10, S 24.25.

5-(Циклопент-1''-ен-1''-ил)-2,2'-битиофен (IIb). Выход 0,60 г (10%), т.пл. 99-100°С (н-гексан). ИК спектр, ν, см^-1: 1654 (ОС). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 2.01 м (2Н, CH₂-4''), 2.50 м (2Н, СН₂-5''), 2.70 м (2Н, СН₃-3''), 6.11 м (1Н, Н-2''), 6.79 д (1Н, Н-3, ³J 4.1 Гц), 6.98 дд (1Н, Н-4', ³J_4'-5' 5.1 Гц, ³J_4'-5' 3.7 Гц), 7.02 д (1Н, H-4, ³J 3.7 Гц), 7.13 д (1Н, Н-3', ³J 3.5 Гц), 7.18 д (1Н, Н-5', ³J 5.1 Гц). Найдено, %: С 67.25, Н 5.19, S 27.57. C₁₃H₁₂S₂. Вычислено, %: С 67.20, Н 5.21, S 27.60.

5-(Циклогекс-1''-ен-1''-ил)-2,2'-битиофен (IIc). Выход 2 г (50%), т. пл. 107-110°С (н-гексан). ИК спектр, ν, см^-1: 2925 (С-Н). Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 1.52 м (2Н, СН₂), 1.62 м (2Н, СН₂), 2.11 м (2Н, СН₂), 2.30 м (2Н, СН₂), 6.11 м (1Н, Н-2''), 6.92 д (1Н, Н-3, ³J 3.7 Гц), 7.02 д (1Н, Н-4', ³J_4'-5' 5.1 Гц, ³J_4'-3' 3.7), 7.11 д (1Н, Н-4, ³J 5.0 Гц), 7.21 д (1Н, Н-3', ³J 3.7 Гц), 7.43 д (1Н, Н-5', ³J 5.0 Гц). Найдено, %: С 68.33, Н 5.75, S 25.99. C₁₄H₁₄S₂. Вычислено, %: С 68.25, Н 5.73, S 26.03.

Способ получения 2-(2,2'-битиофен-5-ил)трицикло[3.3.1.1^3,7]декан-2-ола.

Пример 2. 2-(2,2'-битиофен-5-ил)трицикло[3.3.1.1^3,7]декан-2-ол (Ie). К реактиву Гриньяра [2,45 г (0,01 моль) 5-бром-2,2'-битиофена или 2,92 г (0,01 моль) и 0,24 г (0,01 моль) магния в 15 мл эфира], прибавляли раствор 1,2 г (0,008 моль) адамантанона в 20 мл эфира, кипятили 1 ч, обрабатывали 7% раствором HCl. Эфирный слой промывали водой, сушили, эфир отгоняли, очищали колоночной хроматографией. Выход 1.43 г (45%). Т пл. 141,5-142°С (бензол). ИК спектр, см^-1: 3545 ν (ОН), 2900 ν (Ad). Масс-спектр, m/z (I_отн., %): 316 (100) [М⁺]; 299 (55) [M⁺-OH]; 298 (30) [M⁺-H₂O]; 283 (62) [M⁺-33]. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.: 2.22 м (2Н, СН₂), 2.50-2.65 м (4Н, СН₂-СН₂), 6.92 дд (1Н, Н-4', ³J_4'-5' 5.1 Гц. 3J_4'-3' 3.7 Гц), 6.98 д (1Н, Н-3, ³J 3.6 Гц), 7.05 д (1Н, Н-3', ³J 3.7 Гц), 7.12 д (1Н, Н-4, ³J 3.7 Гц), 7.40 д (1Н, H-5', ³J 5.0 Гц). Найдено, %: С 68.35, Н 6.34, S 20.21. C₁₈H₂₀OS₂. Вычислено, %: С 68.31, Н 6.37,8 20.26.

Литература:

[1] Olah G.A., Wu A., Farooq O. Preparation of 2-aryladamantanes and 3-aryldiamantanes by improved ionic hydrogenation oa the corresponding tertiary alcohols with sodium borohydride-triflic acid or formic acid-triflic acid. // J. Org. Chem., vol.53, 1988, 5143-5145.

[2] Olah G.A., Berrier A.L., Surya Prakash G.K. Use 2-thienyl, 2-furyl, 5-ethyl-2-furyl, and protonated 4-acetylphenyl substituents in Carbon-14 nuclear magnetic resonance chemical shift correlations. // J. Org. Chem., vol.47, 1982, 3903-3909.

[3] Tanida Н., Tsushima Т. Solvolyses of tertiary a-arylcycloalkyi and -polycycloalkyi chlorides. Effects of ring size and substituents in thy aryl ring on the solvolyses rates. // J. Am. Chem. Soc., vol.92, 1970, 3397-3403.

[4] Eberhard O. Ueber die chlorierten α,α-Dithienyle. // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, B.28, N.3, 1895, 2385-2386.

[5] Wu R., Schumm J.S., Pearson D.L., Tour J.M. Convergent synthetic routes to orthogonally fused conjugated oligomers directed toward molecular scale electronic device applications. // J. Org. Chem., vol.61, n.20, 1996, 6906-6921.

Изобретение относится к способу получения третичных циклических спиртов ряда 2,2'-битиофена реакцией 5-бром-2,2'-битиофена или 5-йод-2,2'-битиофена и магния в абсолютном диэтиловом эфире с циклоалканоном в мольном соотношении 1:1:1 (для адамантанона 1:1:0.8), при температуре 35-36°С в течение часа. Упрощение технологического процесса достигается за счет использования доступных реагентов, использование приемлемого мольного соотношения реагентов, уменьшения общего времени проведения реакции, уменьшение стоимости производства достигается за счет упрощения схемы реактора. 2 пр.

Способ получения третичных циклических спиртов ряда 2,2'-битиофена реакцией 5-бром-2,2'-битиофена или 5-йод-2,2'-битиофена и магния в абсолютном диэтиловом эфире с циклоалканоном в мольном соотношении 1:1:1 (для адамантанона 1:1:0.8), при температуре 35-36°С в течение часа.