Селенсодержащие комплексы типа Ховейды-Граббса второго поколения и способ их получения Российский патент 2023 года по МПК C07F15/00 B01J31/22 

Изобретение описывает методы получения новых селенсодержащих рутениевых комплексов типа Ховейды-Граббса второго поколения:

Первые примеры бензилиденовых рутениевых комплексов содержали кислород в качестве хелатирующего атома. Внедрение донорных или акцепторных групп в бензилиденовый фрагмент приводит к дезактивации и повышенной активности комплексов соответственно (Патенты PL 356652А, дата: 15.10.2002; WO 02/14376, дата: 21.02.2002). Недостатком таких комплексов является нестабильность в растворах в присутствие кислорода воздуха, что приводит к полной их дезактивации.

Также описаны аналогичные комплексы, содержащие хелатирующие атомы с более выраженными донорными свойствами. На настоящий момент изучены пятичленные рутениевые комплексы с различными хелатирующими атомами в пятичленном цикле, например, азотом, серой, селеном. Координационная связь сера-рутений обычно более прочная, чем кислород-рутений, поэтому ожидалось, что эти комплексы будут латентными (Патент US 2009/0156766 А1, дата: 18.07.2009).

Термодинамическим продуктом реакции получения подобных комплексов является цис-изомер, который не проявляет каталитическую активность без дополнительной активации. Описанные комплексы проявили значительную стабильность после выдерживания в течение 20 дней в растворе без инертной атмосферы. Тем не менее, при нагревании до 80°С в толуоле удалось зафиксировать образование циклического продукта реакции метатезиса с образованием цикла). Данная система является активной только при нагревании, а при возвращении к комнатной температуре прекращалась без потери активности катализатора.

Главным недостатком таких комплексов является их неактивность при комнатной температуре в любых концентрациях.

Также описан комплекс с нитрогруппой в бензилиденовом фрагменте. (Патент US 2014/0155511 А1, дата: 05.06.2014). По сравнению с вышеописанными комплексами этот катализатор проявил большую эффективность, но все же не сравнимую с эффективностью m/аднокислородсодержащими комплексами. Недостатком такого комплекса является такая же латентность при комнатной температуре.

Известны шестичленные хелатные комплексы типа Ховейды-Граббса. Из возможных халькогенов - хелатирующих атомов - на настоящий момент описаны только серосодержащие комплексы (Патент RU 2583790 С1, дата: 22.05.2015). Данные соединения являются высокоактивными катализаторами различных метатезисных реакций, в том числе, метатезисной полимеризации с раскрытием цикла. В отличие от пятичленных хелатных циклов шестичленные существуют в виде транс-изомера, активного при комнатной температуре без дополнительной активации.

Группа Лемкова первой опубликовала метод синтеза Se-хелата, но не провела исследования его каталитического поведения в реакции метатезиса (С.Е. Diesendruck, Е. Tzur, A. Ben-Asuly, I. Goldberg, В. F. Straub, и N. G. Lemcoff, Inorg. Chem., 48, 22, cc. 10819-10825, 2009, doi: 10.1021/ic901444c). Однозначно было установлено, что полученный катализатор представляет собой цис-изомер, поэтому каталитическая активность при комнатной температуре не проявлялась.

Наиболее близким по структурным характеристикам к предложенному является комплекс, содержащий пятичленный хелатный цикл с атомом селена. Группа Грелы модифицировала синтетическую методику получения этого комплекса (L. Monsigny, J. Piatkowski, A. Kajetanowicz, и K. Grela, Organometallics, 40, 21, 3608-3616, 10.1021/acs.organomet.1c00484). Как и ожидалось, в модельной реакции метатезиса с образованием цикла катализатор продемонстрировал конверсию примерно 5%, а при нагревании до 80°С - 79%. Комплекс стабилен в условиях реакции, он оставался реакционноспособным после нескольких циклов нагрева и охлаждения.

Недостатком данного катализатора является сложность синтеза бензилиденового лигнада, включающая в себя большое число сложно воспроизводимых стадий.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является разработка простого метода синтеза селенсодержащих комплексов типа Ховейды-Граббса второго поколения с шестичленным хелатным циклом и атомом селена в качестве хелатирующего и бензилиденовых лигандов для его получения.

Технический результат достигается тем, что селенсодержащие комплексы с общей структурной формулой:

где R=n-Bu, [1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(бутилселенид)метил]бензилиден}рутений, или R=Ph, [1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(фенилселенид)метил]бензилиден}рутений получают нагреванием смеси бензилиденового лиганда, содержащего атом селена и раствора рутенийсодержащего прекура Ind II в 1,2-дихлорэтане.при 100°С в закрытой колбе Шленка в течение 2-х часов. Селенсодержащие бензилиденовые лигнады получают из элементарного селена one-pot процессом, в котором элементарный селен взаимодействует с реактивом Гриньяра (н-бутилмагнийбромидом или фенилмагнийбромидом) и дальнейшим алкилированием селенсодержащего нуклеофила 2-винилбензилхлоридом.

где R=nBu, бутил(2-винилбензил)селенид, или R=Ph, фенил(2-винил бензил)селенид.

Синтез рутениевых комплексов типа Ховейды-Граббса второго поколения проводится в стандартной технике Шленка и предварительно абсолютизированных растворителях. После проведения реакции в абсолютном 1,2-дихлорметане при 100°С растворитель удаляют при пониженном давлении, к остатку прибавляется холодный гексан, образовавшиеся зеленые кристаллы отфильтровывают и промывают последовательно холодными гексаном и метанолом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1. Получение селенсодержащего лиганда 2-винилбензилбутилселенида R=n-Bu.

К раствору н-бутилбромида (0.018 моль, 1.8 экв.) в диэтиловом эфире (50 мл) добавляется металлический магний (0.02 моль, 2 экв.) в атмосфере аргона, после его растворения прибавляется элементарный селен (0.015 моль, 1.5 экв.). После растворения селена прибавляют 2-винилбензилхлорид (0.01 моль, 1 экв.) также в атмосфере аргона, реакция протекает в течение 4-12 часов (контроль по ТСХ, sorbfil, гексан). Затем реакционная смесь выливается в воду (50 мл), экстрагируется диэтиловым эфиром, органические вытяжки высушиваются над безводным сульфатом натрия. После удаления растворителя в вакууме целевой стирол выделяется флеш-хроматографией на силикагеле (гексан:этилацетат = 5:1). Получают 2-винилбензилбутилселенид: светло-желтое масло, 2.08 г, 0.0082 моль, 82%. R_f 0,52 (sorbfil, этилацетат-гексан, 1:5).

¹Н ЯМР (700 МГц, CDCl₃, 23°С) 5, мд: 7.52 (d, 1H, J=3.3 Гц, Н-3), 7.22 - 7.16 (m, 3Н, Н-4, Н-5, Н-6), 7.09 (dd, 1H, J=17.4, 11.0 Гц, H-1-Vinyl), 5.69 (dd, 1H, J=17.3, 1.4 Гц, H-2Vinyl-trans) 5.35 (dd, 1H, J=10.9, 1.4 Гц, H-2-Vinyl-cis), 3.83 (s, 2Н, CH₂Se), 2.53 (t, 2Н, J=7.5 Гц, SeCH₂), 1.62 (р, 2Н, J=7.4 Гц, CH₂-Et), 1.38 (hept, 2Н, J=7.2 Гц, СН₂-Ме), 0.89 (t, 3Н, J=7.4 Гц, Me).

¹³С ЯМР (75.5 МГц, CDCl₃, 23°С) δ, мд: 136.5, 136.4, 134.2, 129.9, 127.7, 127.2, 126.1,115.8, 32.6, 29.7, 24.5, 24.4, 24.2, 24.0, 23.1, 13.6.

ИК (KBr): 1632 см^-1.

HR-MS [М+Н]⁺ расчит. для C₁₃H₁₈Se 254.2588, найдено 254.2595.

Пример №2. Получение селенсодержащего бензилиденового лиганда, 2-винилбензилфенилселенид R=Ph.

К раствору фенилбромида (0.018 моль, 1.8 экв.) в диэтиловом эфире (50 мл) добавляется металлический магний (0.02 моль, 2 экв.) в атмосфере аргона, после его растворения прибавляется элементарный селен (0.015 моль, 1.5 экв.). После растворения селена прибавляется 2-винилбензилхлорид (0.01 моль, 1 экв.) также в атмосфере аргона, реакция протекает в течение 4-12 часов (контроль по ТСХ, sorbfil, гексан). Затем реакционная смесь выливается в воду (50 мл), экстрагируется диэтиловым эфиром, органические вытяжки высушиваются над безводным сульфатом натрия. После удаления растворителя в вакууме целевой стирол выделяется флеш-хроматографией на силикагеле (гексан:этилацетат = 4:1). Получают 2-винилбензилфенилселенид: светло-желтое масло, 2.19 г, 0.0080 моль, 80%.

¹Н ЯМР (700 МГц, CDC1₃, 23°С) δ, мд: 7.54 - 7.42 (m, 3Н, Н-3, Ph), 7.34-7.23 (m, 3H, Ph), 7.20 (td, 1H, J=7.5, 1.3 Гц, Н-5), 7.12 (td, 1H, J=7.5,1.4 Гц, Н-6), 7.09-7.01 (m, 2Н, Н-4, H-1-Vinyl), 5.67 (dd, 1H, J=17.4, 1.4 Гц, R-2-Vmyl-trans) 5.33 (dd, 1H, J=10.8, 1.3 Гц, Н-2-Vinyl-cis), 4.17 (s, 2Н, CH₂Se).

¹³С ЯМР (75.5 МГц, CDC1₃, 23°С) δ, мд: 136.7, 135.2, 134.0, 133.9, 131.5, 130.4, 130.1, 129.2, 128.9, 128.8, 127.7, 127.5, 127.4, 127.0, 126.0, 116.1, 30.1, 30.0.

ИК (KBr): 1668 см^-1.

HR-MS [М+Н]⁺ расчит. для C₁₅H₁₄Se 273.2488, найдено 273.2481.

Пример №3. Получение селенсодержащего комплекса типа Ховейды-Граббса [1,3-бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро)2-[(бутилселенид)метил]бензилиден}рутений, R=nBu.

Реакция проводится в безвоздушной атмосфере с использованием колб Шленка. В атмосфере аргона рутениевый комплекс Ind II (([1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)-2-имидазолидинилиден]дихлоро(3-фенил-1Н-инден-1-илиден)(трициклогексилфосфин)рутений(II)) (500 мг, 0.53 ммоль, 1.0 экв.) был растворен в абсолютном 1,2-дихлорэтане (6 мл), смесь была нагрета до 80°С при перемешивании, затем был добавлен 2-винилбензилбутилселенид (0.58 ммоль, 1.1 экв.). Реакционная смесь нагревалась до 100°С в течение двух часов. Растворитель был удален при пониженном давлении, к остатку был прибавлен гексан (10 мл), образовавшийся осадок был отфильтрован и промыт гексаном (3×5 мл) и метанолом (3×3 мл), предварительно охлажденными до -20°С. Получают [1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(бутилселенид)метил]бензилиден}рутений: сине-зеленые кристаллы, 304.3 мг, 0.42 ммоль, 80%.

¹Н ЯМР (CDC1₃, 700 MHz, 25°С) δ м.д.: 18.37 (s, 1H, CH=Ru), 7.33 (t, 1H, J=7.4 Hz, H-4), 7.09 (s, 1H, H-Mes), 7.05-6.91 (m, 3Н, H-6, H-Mes), 6.85 (s, 1H, H-Mes), 6.29-6.20 (m, 2H, H-3, H-Mes), 4.69 (d, 1H, J=10.6 Hz, SeCH₂A), 4.16 (q, 1H, J=11.2 Hz, NCH₂CH₂N), 4.01 (td, 1H, J=11.0, 4.6 Hz, NCH₂CH₂N), 3.82 (d, 1H, J=10.6, 4.6 Hz, NCH₂CH₂N), 3.72 (q, 1H, J=11.1 Hz, NCH₂CH₂N), 3.50 (d, 1H, J=10.6 Hz, SeCH₂B), 2.90 (s, 3H, Me-Mes), 2.75 (s, 3H, Me-Mes), 2.36-2.11 (m, 9H, Me-Mes), 1.55 (d, 2H, J=10.6 Hz, CH₂-Pr), 1.47-1.35 (m, 2H, CH₂-Et), 1.33-1.15 (m, 2H, CH₂-Me), 0.89 (t, 3H, J=7.3 Hz, Me).

¹³СЯМР (75.5 МГц, CDC1₃, 30°C) δ,мд: 315.4,148.5,145.8,139.8,139.0,138.9, 137.5, 136.8, 135.5, 134.7, 132.7, 132.5, 132.2, 130.5, 129.8, 129.5, 128.2, 127.7, 31.5, 29.1, 21.0.

ИК (KBr): 2551, 2904, 2848, 1600, 1447, 1408, 1266, 1246, 1169, 1077, 1028, 833, 801, 730, 646, 648, 565 см^-1.

MALDI-ToF MS [M-Cl]⁺ вычисл. для C₃₃H₄₂Cl₂N₂RuSe 640.0733, найдено 640.0742.

Пример 4. Получение селенсодержащего комплекса типа Ховейды-Граббса, 1,3-бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(фенилселенид)метил]бензилиден}рутений, R=Ph.

Реакция проводится в безвоздушной атмосфере с использованием колб Шленка. В атмосфере аргона рутениевый комплекс Ind II (([1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)-2-имидазолидинилиден]дихлоро(3-фенил-1 Н-инден-1-илиден)(трициклогексилфосфин)рутений(II)) (500 мг, 0.53 ммоль, 1.0 экв.) был растворен в абсолютном 1,2-дихлорэтане (6 мл), смесь была нагрета до 80°С при перемешивании, затем был добавлен 2-винилбензилфенилселенид (0.58 ммоль, 1.1 экв.). Реакционная смесь нагревалась до 100°С в течение двух часов. Растворитель был удален при пониженном давлении, к остатку был прибавлен гексан (10 мл), образовавшийся осадок был отфильтрован и промыт гексаном (3×5 мл) и метанолом (3×3 мл), предварительно охлажденными до -20°С. Получают [1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(фенилселенид)метил]бензилиден}рутений: сине-зеленые кристаллы, 331.9 мг, 0.45 ммоль, 85%.

¹Н ЯМР (CDCl₃, 700 MHz, 25°С) δ, м.д.: 18.49 (s, 1H, CH=Ru), 7.72 (d, 2Н, J=7.6 Hz, H-2,6-Ph), 7.38 (t, 1H, J=7.5 Hz, H-4), 7.29 (t, 1H, J=7.4 Hz, H-5), 7.14 (t, 3H, J=7.5 Hz, H-3,4,5-Ph), 7.08-6.93 (m, 3H, H-3,6, H-Mes), 6.39-6.28 (m, 2H, H-Mes), 5.85 (s, 1H, H-Mes), 5.63 (d, 1H, J=10.8Hz, SeCH₂A), 4.22-4.01 (m, 2H, NCH₂CH₂NA), 3.90-3.67 (m, 2H, NCH₂CH₂NB), 3.51 (d, 1H, J=10.9 Hz, SeCH₂B), 2.89 (s, 3H, Me-Mes), 2.78 (s, 3H, Me-Mes), 2.27 (s, 3H, Me-Mes), 2.00 (s, 3H, Me-Mes), 1.88 (s, 3H, Me-Mes), 1.51 (s, 3H, Me-Mes).

ИК (KBr): 2557, 2904, 2850, 1605, 1449, 1410, 1267, 1254, 1170, 1073, 1029, 833, 790, 740, 645,652, 562 см^-1.

MALDI-ToF MS [M-Cl]⁺ вычисл. для C₃₅H₃₈Cl₂N₂RuSe 702.1443, найдено 702.1451.

Изобретение относится к области органической и металлокомплексной химии, а именно к рутениевым комплексам типа Ховейды-Граббса второго поколения с атомом селена в шестичленном хелатном цикле с общей формулой, приведенной ниже, в которой R=n-Bu или R=Ph. Также предложен способ получения комплекса из рутениевого комплекса Ind II ([1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)-2-имидазолидинилиден]дихлоро(3-фенил-1H-инден-1 илиден)(трициклогексилфосфин)рутений(II)) и бензилиденовых лигандов, выбранных из 2-винилбензилбутилселенида и 2-винилбензилфенилселенида, в абсолютном 1,2-дихлорэтане с применением техники Шленка при 100°С. Технический результат: разработан простой способ получения комплексов типа Ховейды-Граббса второго поколения с шестичленным хелатным циклом и селеном в качестве хелатирующего атома. 2 н.п. ф-лы, 4 пр.

1. Комплексы типа Ховейды-Граббса второго поколения с атомом селена в шестичленном хелатном цикле с общей формулой:

где R = n-Bu ([1,3-бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(бутилселенид)метил]бензилиден}рутений) или R=Ph (1,3-бис(2,4,6-триметилфенил)имидазолидин-2-илиден](дихлоро){2-[(фенилселенид)метил]бензилиден}рутений).

2. Способ получения селенсодержащих комплексов по п.1 из рутениевого комплекса Ind II ([1,3-Бис(2,4,6-триметилфенил)-2-имидазолидинилиден]дихлоро(3-фенил-1H-инден-1 илиден)(трициклогексилфосфин)рутений(II)) и бензилиденовых лигандов, выбранных из 2-винилбензилбутилселенида и 2-винилбензилфенилселенида, в абсолютном 1,2-дихлорэтане с применением техники Шленка при 100°C.