СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-(2-ТИЕНИЛ)ПИРРОЛА Российский патент 2014 года по МПК C07D409/04 

В настоящее время все большее внимание уделяется синтезу производных пиррола и тиофена, полимеры которых обладают пониженным окислительным потенциалом по сравнению с гомополимерами самих пиррола и тиофена [С. Pozo-Gonzalo, J.A. Pomposo, J.A. Alduncin, M. Salsamendi, A.I. Mikhaleva, L.B. Krivdin, B.A. Trofimov Electrochim. Acta, 2007, 52, 4784-4791 (и ссылки в ней)]. В связи с этим особый интерес для получения органических полупроводников с новым улучшенным комплексом электрофизических свойств представляют соединения, содержащие связанные пиррольные и тиофеновые циклы в одной молекуле. Известно, что политиенилпиррольные нанопленки проявляют практически важные электропроводящие и электрохромные свойства [С.Pozo-Gonzalo, J.A. Pomposo, J.A. Alduncin, M. Salsamendi, A.I. Mikhaleva, L.B. Krivdin, B.A. Trofimov Electrochim. Acta, 2007, 52, 4784-4791; С. Pozo-Gonzalo, M. Salsamendi, J.A. Pomposo, H.-J. Grande, E. Yu. Schmidt, Yu. Yu. Rusakov, B.A. Trofimov Macromolecules, 2008, 41, 6886-6894]. Мономеры, относящиеся к классу тиенилпирролов, легко вступают в окислительную поликонденсацию как при химическом, так и при электрохимическом окислении, образуя поли(тиенилпирролы). Такие полимеры способны к дальнейшей сшивке за счет свободных положений пиррольных колец с образованием проводящих сетчатых полимеров с улучшенными механическими свойствами и адгезией по отношению к электродам полимерных аккумуляторов. Таким образом, полимеры тиенилпирролов могут найти применение для получения электропроводящих полимерных слоев с контролируемыми электрофизическими свойствами, в частности как активные компоненты электродов перезаряжаемых полимерных батарей с использованием полианилина или полипиррола как основного полимерного слоя.

Известные методы получения 2-(2-тиенил)пирролов отличаются многостадийностью, требуют применения труднодоступных исходных соединений и, как правило, не обеспечивают высоких выходов целевых соединений [N. Engel; W. Steglich Angew. Chem., 1978, 90, 719-720; J.P. Boukou-Poba, M. Farmer, R. Guilard Tetrahedron Lett., 1979, 19, 1717-1720; S. S. Ghabrial, I. Thomsen, K. B. G. Torssell Acta Chem. Scand., 1987, 41, 426-434; P.G. Aime, P.M. Antonietta, P. Giuseppe J. chem. res. synop, 1993, 6, 210-211; J.Т. Reeves, J.J. Song, Z. Tan, H. Lee, N.K. Yee, С.Н. Senanayake Org. Lett., 2007, 9, 1875-1878]. Самое главное - до сих пор не известно ни одного селективного способа получения самого 2-(2-тиенил)пиррола. Часть известных методов получения тиенилпирролов заключается в построении пиррольного кольца на уже готовом производном тиофена [D.A. Maurizio, D.L. Eliana, M. Giacomo, R. Rocco, S. Giancarlo J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1997, 16, 2369-2373].

Кроме того, в качестве исходных часто используются 1,4-дикарбонильные соединения [Н. Steter, W. Haese Chem. Ber., 1984, 777, 682-693; K.A. Hansford, G. S. A. Perez, W.G. Skene, W.D. Lubell J. Org. Chem., 2005, 70, 7996-8000; M. M. M. Raposo, A.M. R.C. Sousa, A. M. C. Fonseca, G. Kirsch Tetrahedron, 2006, 62, 3493-3501].

Вероятно, один из лучших (по выходу) способов получения тиенилпирролов представлен в литературе многостадийным синтезом 1-арил-2-(2-тиенил)пирролов на основе тиофена. Согласно этому способу тиофен на первой стадии ацилируется сукциновым ангидридом с последующей реакцией полученного ацилтиофена с ариламинами в присутствии DCC (1,3-дициклогексилкарбодиимид), с образованием соответствующих амидов, реагирующих далее с реагентом Лавессона (2,4-бис(4-метоксифенил)-1,3,2,4-дитиадифосфетан-2,4-дитион), приводя к смеси 1-арил-2-(2-тиенил)пирролов и 5-ариламино-2,2 с-битиофенов, выход целевых пирролов на последней стадии не превышает 58% [M.M. Raposo, A.M. В.A. Sampaio, G. Kirsch Synthesis, 2005, 0199-0210]. Выход же с учетом всех трех стадий (исходя из взятого в реакцию тиофена) значительно ниже (около 36%).

Реагент толуол, Лавессона кипячение

2-(2-Тиенил)-3-этилпиррол и 3-н-пропил-2-(2-тиенил)пиррол с выходами 37 и 43%, соответственно, были получены из соответствующих ацилтиофенов и ацетилена под давлением в (95-100°С, начальное давление при комнатной температуре 14 атм) [С.Pozo-Gonzalo, M. Salsamendi, J.А. Pomposo, H.-J. Grande, E. Yu. Schmidt, Yu. Yu. Rusakov, B.A. Trofimov Macromolecules, 2008, 41, 6886-6894].

Прототипом настоящего изобретения можно считать синтез тиенилпирролов из ацилтиофенов, которые обрабатываются в отдельном реакторе солянокислым гидроксиламином в присутствии гидрокарбоната натрия в подходящем растворителе с последующим удалением выделяющегося углекислого газа (дополнительная длительная продувка азотом или аргоном). Полученный оксим переносится в другой реактор (автоклав) и после добавления КОН обрабатывается ацетиленом под давлением (14 атм), которое при температуре реакции достигает 20-30 атм [А.И. Михалева, Е.Ю. Шмидт, А.В. Иванов, А.М. Васильцов, Е.Ю. Сенотрусова, Н.И. Процук ЖОрХ, 2007, 43, 236-238, С.Pozo-Gonzalo, М. Salsamendi, J.A. Pomposo, H.-J. Grande, Е. Yu. Schmidt, Yu. Yu. Rusakov, B.A. Trofimov Macromolecules, 2008, 41, 6886-6894].

Этим способом получали 2-(2-тиенил)-3-этилпиррол при температуре 95-100°С (0.5 ч), выход составил 47%. Синтез 1-винил-2-(2-тиенил)пиррола осуществлен при температуре 115-120°С (3 ч), выход 51%. Следует подчеркнуть, что сам незамещенный 2-(2-тиенил)пиррол этим способом синтезирован не был.

Серьезным технологическим недостатком этого способа является обязательное удаление углекислого газа (длительной продувкой азотом или аргоном), выделяющегося при получении оксима. Остаточные количества CO₂ понижают каталитическую активность КОН и даже могут замедлить или остановить процесс формирования пиррольного цикла. Однако главный (фундаментальный) недостаток данного способа, состоящий в химизме процесса, - его неселективность: синтез 2-(2-тиенил)NH-пирролов всегда сопровождается их дальнейшим винилированием, что приводит к образованию в той или иной степени N-винил-2-(2-тиенил)пирролов, обычно трудно отделяемых от целевых продуктов.

Целью настоящего изобретения является разработка селективного технологически реального способа получения 2-(2-тиенил)пиррола, при этом предполагалось также устранить указанный технологический недостаток (необходимость удаления углекислого газа при подготовке реакционной массы). Цель достигается проведением реакции 2-ацетилтиофена с гидрохлоридом гидроксиламина и ацетиленом при атмосферном давлении в присутствии гидроксида калия при температуре 80-120°C в течение 3-5 часов, при этом ацетилен используется в виде насыщенного раствора в диметилсульфоксиде, а гидроксиламин генерируют непосредственно в реакционной среде из солянокислого гидроксиламина и гидроксида калия.

Основным элементом новизны предлагаемого изобретения является использование в качестве реагента не газообразного ацетилена, а его насыщенного раствора в диметилсульфоксиде, что позволяет выдерживать оптимальное соотношение концентраций между образующимся кетоксимом и ацетиленом, не допуская избытка последнего, что обычно и является главной причиной нарушения селективности процесса, т.е. образования нежелательного в данном случае N-винилпиррола. Насыщенный раствор ацетилена в диметилсульфоксиде готовится непосредственно в реакторе при комнатной температуре. При этом целесообразно использовать повышенное давление ацетилена (до 16 атм), которое после насыщения диметилсульфоксида ацетиленом сбрасывается до атмосферного, и далее реакция проводится в закрытом аппарате без подачи ацетилена, только за счет ацетилена, растворенного в реакционной смеси. Известно, что ацетилен с диметилсульфоксидом (как в присутствии гидроксидов щелочных металлов, так и без них) образует комплексы как за счет водородных связей, так и за счет переноса своей π-электронной плотности на разрыхляющую S=O орбиталь диметилсульфоксида [Б.А. Трофимов, А.И. Михалева, Е.Ю. Шмидт, Л.Н. Собенина. Химия пиррола. Новые страницы. Новосибирск: Наука, 2012, 384 с.; R. Boese, М.Т. Kirchner, W.Е. Billups, L.R. Norman, Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 1961-1963], что вызывает его дополнительную активацию. Поэтому насыщенный раствор ацетилена в диметилсульфоксиде в данном случае выполняет роль направленно активированного ацетиленового реагента, особо чувствительного к атаке нуклеофила, каковым в данном случае является оксимат-анион.

Другим элементом новизны предлагаемого изобретения является то, что 2-ацетилтиофен, гидрохлорид гидроксиламина и гидроксид калия используются, в мольном соотношении 1:1-1.2:2-2.5, что обеспечивает полное превращение 2-ацетилтиофена в оксимат калия, т.е. достигается максимальная концентрация оксимат-анионов в реакционной среде. При этом выделяется два эквивалента воды:

Выделяющаяся в результате этих реакций вода проявляет автоингибирующий эффект по отношению к реакции винилирования образующегося тиенилпиррола [Б.А. Трофимов, А.И. Михалева, Е.Ю. Шмидт, Л.Н. Собенина. Химия пиррола. Новые страницы. Новосибирск: Наука, 2012, 384 с.], что способствует повышению селективности синтеза невинилированного тиенилпиррола.

Принципиально важным для достижения максимально высокой селективности процесса является соблюдение оптимальной концентрации 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, что, в конечном счете, и определяет соотношение промежуточно образующегося оксимат-аниона и ацетилена, т.к. количество ацетилена в реакционной смеси определяется в данном случае объемом диметилсульфоксида. Высокая селективность (~90%) при технологически приемлемом выходе (~60% на прореагировавший кетон) и конверсии исходного кетона (~70-80%) достигаются при 5-15%-ной (предпочтительно 10%-ной) концентрации 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде. При соблюдении указанных условий, которые только в своей совокупности, а не каждое в отдельности, составляют предмет изобретения, в реакционной среде формируется равновесная эволюционирующая каталитическая система, представляющая собой континуум частиц калиевого оксимата 2-ацетилтиофена различной размерности - от молекул, молекулярных кластеров и наночастиц, нанесенных на микрокристаллы образующегося хлорида калия. При этом соотношение каталитических частиц различной размерности и каталитическая активность системы в целом контролируется температурой: при температуре реакции 80-120°C система близка к гомогенной и содержит наибольшее количество молекулярных кластеров и наночастиц, участвующих в реакции, тогда как при охлаждении до комнатной температуры оксимат 2-ацетилтиофена и хлорид калия образуют кристаллический осадок. Таким образом, по элементам новизны предлагаемое изобретение отличается от прототипа на фундаментальном уровне. Полезным эффектом изобретения является достижение высокой селективности (~90%) по целевому продукту. 2-(2-Тиенил)-N-винилпиррол, образующийся соответственно в количестве ~10%, легко отделяющийся от целевого 2-(2-тиенил)пиррола перекристаллизацией из гексана, сам по себе представляет ценный мономер и может найти широкое применение в синтезе органических полупроводниковых материалов.

В целом, изобретение реализуется следующим образом. В 0.5-1.5 М (предпочтительно 0.9-1.0 М) раствор гидрохлорида гидроксиламина в диметилсульфоксиде добавляют 1-1.2 моля полугидрата гидроксида калия КОН·0.5·H₂O в расчете на гидрохлорид гидроксиламина, содержащийся в диметилсульфоксиде, и перемешивают смесь при 40-50°C в течение 30-40 мин до полной трансформации гидроксида калия и образования хлорида калия (за счет реакции с солянокислым гидроксиламином). После этого в раствор образовавшегося свободного гидроксиламина в диметилсульфоксиде добавляют 1 моль 2-ацетилтиофена и еще 1 моль гидроксида калия (в расчете на взятый гидрохлорид гидроксиламина), перемешивая смесь при температуре 90°С в течение 30 мин. Полученную смесь насыщают ацетиленом при комнатной температуре под давлением 11-16 атм, давление ацетилена сбрасывается до нуля, реактор герметично закрывается и нагревается при перемешивании (или при вращении, в случае использования вращающегося автоклава) при температуре 80-120°C в течение 3-5 ч. После охлаждения диметилсульфоксид отгоняют (на 80-90%) под вакуумом при температуре куба не выше 80°С. Остаток нейтрализуют водным раствором гидрохлорида аммония и экстрагируют толуолом до исчезновения следов продуктов (контроль ТСХ, силуфол). Толуол отгоняют в вакууме, и остаток перекристаллизовывают из гексана, получая 2-(2-тиенил)пиррол с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Из маточного раствора обычными приемами выделяют дополнительное количество целевого продукта, небольшие количества N-винил-2-(2-тиенил)пиррола и непрореагировашие 2-ацетилтиофен и его оксим. Суммарная конверсия 2-ацетилтиофена и его оксима составляет 70-80%. Выход чистого 2-(2-тиенил)пиррола находится в пределах 44-70% на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен.

Таким образом, разработан новый высокоселективный способ получения 2-(2-тиенил)пиррола - перспективного мономера для дизайна электропроводящих органических материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами, которые могут найти применение в качестве активных компонентов электродов в полимерных перезаряжаемых источниках тока и электрохромных устройствах.

По сравнению с прототипом разработанный способ обладает следующими принципиальными технологическими преимуществами.

1. Позволяет получать с высокой селективностью и технологически приемлемыми выходами и конверсией исходных материалов незамещенный 2-(2-тиенил)пиррол, тогда как в прототипе описаны только 3-алкил-2-тиенилпирролы, которые образуются в смеси с их N-винильными производными.

2. Устраняет из процесса один из компонентов реакционной смеси - гидрокарбонат натрия, использующийся в прототипе.

3. Соответственно не требуется дорогостоящая технологическая операция - удаление из реакционной среды двуокиси углерода путем длительной продувки инертным газом.

4. Дает возможность простой технологической операцией (отгонкой в вакууме) практически полностью регенерировать ценный растворитель (диметилсульфоксид).

5. Способ экологически безопасен: единственными отходами являются небольшие количества хлорида калия и аммиака, которые могут быть использованы как удобрения, т.е. реально стать товарными продуктами.

Следующие неограничивающие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30.4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 H₂O (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°С) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 16 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 110°C при вращении в течение 4 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 410 мл (82%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (36.38 г (0.68 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 55.6 г сырого продукта (состав: 62.1% пиррола, 0.4% кетона, 26.2% оксима, 11.3% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 31.6 г (выход 54% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 7.6 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 5.3 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 62%.

Пример 2

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30.4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 H₂O (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 11 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 110°C при вращении в течение 3 ч.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~2 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 400 мл (80%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (21.4 г(0.4 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают сырой продукт (состав: 50% пиррола, 15% кетона, 35% оксима, следовые количества винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 19.9 г (выход 33% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 14.7 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 44%.

Пример 3

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 3074 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 Н₂О (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 40°C в течение 40 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 14 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 110°C при вращении в течение 4 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 450 мл (90%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (30.4 г (0.57 моль) и экстрагируют толуолом (10×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 55.5 г сырого продукта (состав: 64.1% пиррола, 1.7% кетона, 28.1% оксима, 6.1% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 29.3 г (выход 50% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 10.0 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 3.0 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 61%.

Пример 4

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 45.7 г (0.66 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 66.7 г КОН·0.5 H₂O (1.02 моль) и 75 г (0.6 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 750 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.51 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 33.3 г (0.51 моль) гидроксида калия при нагревании (90°С) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 16 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 110°C при вращении в течение 4 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 670 мл (84%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 200 мл водного раствора NH₄Cl (54.6 г(1.02 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 78.0 г сырого продукта (состав: 64.5% пиррола, 0.7% кетона, 20.4% оксима, 14.4% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 44.3 г (выход 50% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 12.4 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 10.2 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 60%.

Пример 5

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30.4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 H₂O (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 11 атм при комнатной температуре в течение 15 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 120°C при вращении в течение 4 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 440 мл (88%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (36.38 г (0.68 моль) и экстрагируют толуолом (8×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 69.6 г сырого продукта (состав: 63.9% пиррола, следовые количества кетона, 18.3% оксима, 17.8% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 28.0 г (выход 47% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 11.5 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 9.3 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 59%.

Пример 6

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30,4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 Н₂О (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 16 атм при комнатной температуре в течение 11 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 90°C при вращении втечение 5 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~2 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 435 мл (87%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (36.38 г (0.68 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 57.5 г сырого продукта (состав: 65.7% пиррола, 7.3% кетона, 27.0% оксима), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 35.2 г (выход 59% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 9.3 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта).

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 70%.

Пример 7

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30.4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 H₂O (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 400 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 16 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 110°C при вращении в течение 3 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 440 мл (88%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (36.38 г (0.68 моль) и экстрагируют толуолом (8×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 69.6 г сырого продукта (состав: 63.9% пиррола, следовые количества кетона, 18.3% оксима, 17.8% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 28.0 г (выход 47% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 11.5 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 9.3 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 59%.

Пример 6

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30,4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 Н₂О (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 16 атм при комнатной температуре в течение 11 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 90°C при вращении в течение 5 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~2 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 435 мл (87%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (36.38 г (0.68 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 57.5 г сырого продукта (состав: 65.7% пиррола, 7.3% кетона, 27.0% оксима), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 35.2 г (выход 59% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 9.3 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта).

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 70%.

Пример 7

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30.4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 44.5 г КОН·0.5 H₂O (0.68 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 400 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.34 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 22.2 г (0.34 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 16 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 110°C при вращении в течение 3 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 340 мл (85%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (36.38 г (0.68 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 58.8 г сырого продукта (состав: 61.5% пиррола, 1.1% кетона, 20.9% оксима, 16.5% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 29.8 г (выход 50% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 8.5 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 7.1 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 59%.

Пример 8

В стальной вращающийся автоклав емкостью 2 литра загружают смесь 30.4 г (0.44 моль) гидрохлорида гидроксиламина, 65.0 г КОН·0.5 Н₂О (1.0 моль) и 50 г (0.4 моль) 2-ацетилтиофена в диметилсульфоксиде, полученную последовательным растворением в 500 мл диметилсульфоксида указанных количеств гидрохлорида гидроксиламина и гидроксида калия (0.5 моль) при 50°C в течение 30 мин с последующим добавлением 2-ацетилтиофена и дополнительно 32.5 г (0.5 моль) гидроксида калия при нагревании (90°C) и перемешивании (30 мин). Автоклав герметически закрывают и насыщают ацетиленом под давлением 14 атм при комнатной температуре в течение 12 мин. Далее давление ацетилена в автоклаве сбрасывают до атмосферного, автоклав герметически закрывают и нагревают до 100°C при вращении в течение 4 часов.

Из охлажденной до комнатной температуры реакционной смеси отгоняют в вакууме (~1 мм рт.ст.) диметилсульфоксид - 450 мл (90%), следя за тем, чтобы температура куба не превышала 80°C. Остаток нейтрализуют 100 мл водного раствора NH₄Cl (53.49 г (1.0 моль) и экстрагируют толуолом (9×40 мл). Толуольный экстракт промывают водой (3×20 мл), отгоняют толуол и получают 60.0 г сырого продукта (состав: 59.2% пиррола, 8.4% кетона, 18.8% оксима, 13.6% винилпиррола), из которого выделяют (перекристаллизацией из н-гексана и колоночной хроматографией маточного раствора) 29.2 г (выход 49% на взятый ацетилтиофен) 2-(2-тиенил)пиррола с чистотой, близкой к 100% (ЯМР, ГЖХ). Кроме того, выделяют 6.9 г оксима ацетилтиофена (экстракцией сырого продукта водной щелочью с последующим подкислением экстракта) и 6.0 г N-винилпиррола.

Выход 2-(2-тиенил)пиррола на вступивший в реакцию 2-ацетилтиофен (с учетом возвращенного его оксима) составляет 56%.

Изобретение относится к cпособу получения 2-(2-тиенил)пиррола, который заключается во взаимодействии 2-ацетилтиофена с гидроксиламином, гидроксидом калия и ацетиленом в среде диметилсульфоксида, процесс проводят при атмосферном давлении и температуре 80-120°С в течение 3-5 часов, при мольном соотношении 2-ацетилтиофен:солянокислый гидроксиламин:гидроксид калия, равном 1:1-1.2:2-2.5, используя ацетилен в виде насыщенного раствора в диметилсульфоксиде, а гидроксиламин генерируют непосредственно в реакционной среде из солянокислого гидроксиламина и гидроксида калия. Технический результат: разработан новый селективный способ получения 2-(2-тиенил)пиррола, который является простым и экологически безопасным. 2 з.п. ф-лы, 8 пр.

1. Способ получения 2-(2-тиенилпиррола) взаимодействием 2-ацетилтиофена с гидроксиламином, гидроксидом калия и ацетиленом в среде диметилсульфоксида, отличающийся тем, что процесс проводят при атмосферном давлении и температуре 80-120°С в течение 3-5 часов, при мольном соотношении 2-ацетилтиофен:солянокислый гидроксиламин:гидроксид калия, равном 1:1-1,2:2-2,5, используя ацетилен в виде насыщенного раствора в диметилсульфоксиде, а гидроксиламин генерируют непосредственно в реакционной среде из солянокислого гидроксиламина и гидроксида калия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщенный раствор ацетилена в диметилсульфоксиде получают при комнатной температуре под давлением 11-16 атм непосредственно в реакционном аппарате.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой продукт выделяют после отгонки 80-90% диметилсульфоксида, с последующей нейтрализацией реакционной смеси гидрохлоридом аммония или CO₂, экстракцией разбавленного водой остатка толуолом и перекристаллизацией целевого продукта из гексана.