Способ получения 6-тиаспиро[3,4]октана

Изобретение относится к органической химии, в частности, к способу получения 6-тиаспиро[3,4]октана, который может найти применение в тонком органическом синтезе, в производстве присадок к маслам, биологически активных веществ. Сущность способа заключается во взаимодействии метиленциклобутана с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии катализатора в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 4 часов с последующим добавлением к реакционной массе при температуре -40°C тионилхлорида, взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве и перемешиванием при этой температуре в течение 6-8 часов. Выход целевого продукта после гидролиза реакционной массы составляет 53-74%. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения 6-тиаспиро[3,4]октана формулы (1).

Указанное соединение может найти применение в тонком органическом синтезе, производстве высокоэффективных противозадирных и противоизносных присадок к маслам, биологически активных веществ.

Известен способ (Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Золотарев А.П., Халилов Л.М., Муслухов P.P. Синтез и превращения металлоциклов. Сообщение 9. Синтез полициклических алюмациклопентанов с участием (η⁵-C₅H₅)₂ZrCl₂. Изв. АН. Серия хим., 1992, №2, 386-391) получения трициклических тиоланов, например, 3-тиатетрацикло[5.2.1.0^2,6]декана взаимодействием норборнена с AlEt₃ под действием 3-5 мол % катализатора Cp₂ZrCl₂ в углеводородных растворителях или без растворителя при температуре 25°C в течение 12-14 ч, с последующим прибавлением суспензии трехкратного избытка по отношению к AlEt₃ элементной серы в бензоле и выдерживанием реакционной массы в течение 8 ч в кипящем бензоле при температуре ~80°C. Реакция протекает по схеме:

Известным способом не может быть получен 6-тиаспиро[3,4]октан формулы (1).

Известен способ (Никишин Г.И., Желудева В.И., Лавринович Л.И., Демчук Д.В., Троянский Э.И., Бубнов Ю.Н. Изв. АН СССР. Сер. хим., 1989, №9, 2155-2156) получения 5,5-ди(н-пропил)-6-тиаспиро[3,4]октана (4) внутримолекулярной циклизацией гомоаллилмеркаптана (3) под действием системы Рr₃B-O₂-CH₃OH по схеме:

Известным способом не может быть получен 6-тиаспиро[3,4]октан формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют способы селективного получения 6-тиаспиро[3,4]октана формулы (1).

Предлагается новый способ получения 6-тиаспиро[3,4]октана (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии метиленциклобутана с триэтилалюминием (Et₃Al) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂), взятых в мольном соотношении:

метиленциклобутан:Et₃Al:Cp₂ZrCl₂=10:(10-14):(0.4-0.6), предпочтительно 10:12:0.5, в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-21°C) и атмосферном давлении в алифатическом растворителе (гексан) в течение 4 ч, с последующим охлаждением реакционной массы до -40°C, добавлением тионилхлорида (SOCl₂), взятым в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при этой температуре в течение 6-8 часов, предпочтительно 7 часов. Выход 6-тиаспиро[3,4]октана составляет 53-74%. Реакция протекает по схеме:

6-Тиаспиро[3,4]октан (1) образуется только лишь с участием AlEt₃, метиленциклобутана и циркониевого катализатора Cp₂ZrCl₂. В присутствии других соединений алюминия (например, , , , EtAlCl₂, Et₂AlCl), других непредельных соединений (α-олефины, диены, ацетилены) или других катализаторов (например, Zr(acac)₄, ZrCl₄, Cp₂TiCl₂, Pd(acac)₂, Ni(acac)₂, NiCl₂, Fe(acac)₂) целевой продукт (1) не образуется.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ больше 6 мол % по отношению к метиленциклобутану не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Cp₂ZrCl₂ менее 4 мол % снижает выход 6-тиаспиро[3,4]октана (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Проведение процесса (после добавления SOCl₂) при более высокой температуре (например, 0°C) снижает селективность реакции. Проведение процесса при более низкой температуре (например, -50°C) снижает скорость реакции. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к исходному метиленциклобутану не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта (1).

Реакции проводили с использованием алифатических растворителей (гексан). В других растворителях (например, эфирных) реакция не идет.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В известном способе тиолан спиранового ряда (4) получают внутримолекулярной циклизацией гомоаллилмеркаптана (3) под действием системы Рr₃B-O₂-CH₃OH. В предлагаемом способе 6-тиаспиро[3,4]октан (1) получают из метиленциклобутана и Et₃Al с участием в качестве катализатора Cp₂ZrCl₂ с последующей обработкой реакционной массы с помощью SOCl₂.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ позволяет получать с высокой селективностью 6-тиаспиро[3,4]октан общей формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 2 мл гексана, 10 ммолей метиленциклобутана, 0.5 ммолей катализатора Cp₂ZrCl₂, при температуре ~0°C 12 ммолей AlEt₃, перемешивают 4 ч при комнатной температуре (20-21°C), затем реакционную массу охлаждают до -40°C, добавляют 12 ммолей тионилхлорида (SOCl₂) и перемешивают при этой температуре 7 часов. По окончании реакции реакционную массу обрабатывают 5%-ной HCl, выделяют 6-тиаспиро[3,4]октан (1) с выходом 64%.

Спектральные характеристики 6-тиаспиро[3,4]октана (1):

Спектр ЯМР ¹³C (δ, м.д.) 6-тиаспиро[3,4]-октана (1): 15.29, 30.60, 32.75, 40.95, 42.19, 42.64.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

№№п/п	Мольное соотношение метиленциклобутан: AlEt3:Cp2ZrCl2:SOCl2, ммоль	Общее время реакции, ч	Выход 6-тиаспиро[3,4]октана (1), %
1	2	3	4
1	10:12:0.5:12	11	64
2	10:14:0.5:14	11	68
3	10:10:0.5:10	11	56
4	10:12:0.6:12	11	74
5	10:12:0.4:12	11	53
6	10:12:0.5:12	12	66
7	10:12:0.5:12	10	59

Опыты проводили в гексане при комнатной (20-21°C) температуре. Добавление тионилхлорида и последующую реакцию сульфирования осуществляли при температуре -40°C.

Способ получения 6-тиаспиро[3,4]октана общей формулы (1)
,
отличающийся тем, что метиленциклобутан подвергают взаимодействию с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂) при мольном соотношении метиленциклобутан: AlEt₃:Cp₂ZrCl₂=10:10-14:0,4-0,6 в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 4 ч с последующим добавлением к реакционной массе при температуре -40°С тионилхлорида (SOCl₂), взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при этой температуре в течение 6-8 ч.