СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ СТЕРЕОИЗОМЕРНЫХ изо-ПРОПИЛ 5'-АЛКИЛ-1'Н-ПИРРОЛИДИНО[3',4':1,9](C-I)[5,6]ФУЛЛЕРЕН-2'-КАРБОКСИЛАТОВ Российский патент 2017 года по МПК C07D207/16 

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения смеси стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_n)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов общей формулы 1:

Пирролидинофуллерены являются крайне перспективными соединениями в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений, а также при создании новых материалов с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами. (Л.Н.Сидоров, М.А.Юровская, А.Я.Борщевский, И.В.Трушков, И.Н.Иоффе. Фуллерены: Учебное пособие, М.: Издательство «Экзамен», 2005, 688 с. [1]; Л.Б.Пиотровский, О.И.Киселев. Фуллерены в биологии. СПб.: ООО «Издательство "Росток"», 2006, 336 с. [2].)

Известен способ (М. Prato, М. Maggini, С. Giacometti, G. Scorrano, G. Sandona, G. Farnia. Tetrahedron, 1996, 52, 5221 [3]) получения пирролидинофуллерена (5) реакцией N-метилглицина (3) и формальдегида (4) с С₆₀-фуллереном (2) в кипящем толуоле в течение 2 ч.

Известный способ не позволяет получать смесь стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4': 1,9](С₆₀-I_n)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов общей формулы 1.

Известен способ (X. Tan, D.I. Schuster, R. Wilson. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 4187 [4]) получения смеси стереоизомерных N-незамещенных пирролидинофуллеренов (8) с выходом 15-40% реакцией С₆₀-фуллерена (2) с альдегидами (6) и N-незамещенными аминокислотами (7) в кипящем толуоле в течение 2 ч.

Известный способ не позволяет получать смесь стереоизомерных изо-пропил 5'-aлкил-1'H-пиppoлидинo[3',4':l,9](C₆₀-I_h)[5,6]фyллepeн-2'-карбоксилатов общей формулы 1.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу смеси стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов 1.

Предлагается новый способ получения смеси стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_n)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов 1.

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена (С₆₀) (2) с метил изоцианоацетатом формулы MeO₂CCH₂N⁺≡C^- в хлорбензоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии RMgBr (где R=Et, Bu, i-Pr), взятыми в мольном соотношении С₆₀:изоцианоацетат:Ti(OiPr)₄:RMgBr=1:(2-6):(1-5):(6-10), предпочтительно 1:4:3:8, при температуре 100°С в течение 5-30 мин. Получают смесь стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов 1 с выходом 20-55%. Реакция протекает по схеме:

Проведение указанной реакции в присутствии титанового катализатора [Ti] больше 3-кратного избытка по отношению к фуллерену С₆₀ не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение титанового катализатора [Ti] в количестве меньше 3-кратного избытка по отношению к фуллерену С₆₀ снижает выход целевого продукта, что связано с образованием побочных продуктов в виде аддуктов карбомагнирования. Реакцию следует проводить при температуре 100°С. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 120°С) не целесообразно, поскольку приводит к увеличению энергозатрат, при меньшей температуре (например, -60-80°С) снижается скорость реакции.

Смесь стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов 1 образуется только с участием фуллерена [60], изоцианоацетатов и магнийорганических соединений под действием Ti-катализатора.

Существенные отличия предлагаемого способа

Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве катализатора исключительно Ti(Oi-Pr)₄. Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет получать ранее труднодоступную смесь стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов 1, синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами.

Пример 1. К охлажденному до 0°С раствору 20 мг (0.0278 ммолей) С₆₀-фуллерена в 5 мл сухого хлорбензола в атмосфере аргона последовательно добавляют 0.03 мл (0.0834 ммоль) Ti-катализатора и по каплям 0.11 мл (0.111 ммоль) 1 М раствора RMgBr в диэтиловом эфире. Через 5 мин реакционную массу нагревают до 100°С и последовательно добавляют соответствующий метил изоцианоацетат 0.008 мл (0.111 ммолей), а также по каплям 0.11 мл (0.111 ммоль) 1 М раствора RMgBr в диэтиловом эфире. Через 15 мин реакционную массу обрабатывают 5%-ным водным раствором НСl. Органический слой пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают смесь стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_n)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов с выходом 20-55% (по данным ВЭЖХ).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1

Реакции проводили в инертной атмосфере при температуре 100°С в хлорбензоле в качестве растворителя.

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения фуллеропирролидинов, которые могут найти применение в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений, а также при создании новых материалов с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами. Способ получения смеси стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов общей формулы (1) характеризуется тем, что С₆₀-фуллерен взаимодействует с метил изоцианоацетатом формулы MeO₂CCH₂N⁺≡C^- в хлорбензоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии RMgBr (где R=Et, Bu, i-Pr), взятыми в мольном соотношении С₆₀:изоцианоацетат:Ti(O/Pr)₄:RMgBr=1:(2-6):(1-5):(6-10), при температуре 100°C в течение 5-30 мин. 1 табл., 9 пр.

Способ получения смеси стереоизомерных изо-пропил 5'-алкил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов общей формулы (1):

характеризующийся тем, что С₆₀-фуллерен взаимодействует с метил изоцианоацетатом формулы MeO₂CCH₂N⁺≡C^- в хлорбензоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии RMgBr (где R=Et, Bu, i-Pr), взятыми в мольном соотношении С₆₀:изоцианоацетат:Ti(O/Pr)₄:RMgBr=1:(2-6):(1-5):(6-10), при температуре 100°C в течение 5-30 мин.