Способ получения эндо-, экзо-тетрацикло[4.5.1.02,6.08,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)циклопентанов

Изобретение относится к способу получения эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов общей формулы (1),

заключающемуся в том, что региоизомерные (1:1) 9-метилен-эндо-, экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ены подвергают взаимодействию с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂) при мольном соотношении 9-метилен-эндо-, экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ены:AlEt₃:Cp₂ZrCl₂=10:(10-14):(0.6-1.0) в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 7 ч с последующим добавлением к реакционной массе селена (Se), взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при температуре 80°С в течение 5-7 часов. Технический результат - предложен способ получения новых соединений, которые могут найти применение в тонком органическом синтезе, а также при получении гетероциклических соединений с биологической активностью. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения региоизомерных по положению двойных связей эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов формулы (I):

Указанные соединения могут найти применение в тонком органическом синтезе, а также при получении гетероциклических соединений с биологической активностью.

Известен способ (У.М.Джемилев, А.Г.Ибрагимов, А.П.Золотарев, Г.А. Толстиков. Нетрадиционный подход к синтезу 3-замещенных тетрагидротиофенов и тетрагидроселенофенов. Изв. АН. Серия хим., 1989, №6, 1444) получения 3-алкилселенофана (2) взаимодействием α-олефина с AlEt₃ в растворе бензола под действием катализатора Cp₂ZrCl₂ при температуре 25°С в течение 8 ч с последующим прибавлением трехкратного избытка по отношению к AlEt₃ селена и выдерживанием реакционной массы в течение 6 ч при температуре ~80°С. Реакция протекает по схеме:

Известным способом не могут быть получены эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны формулы (1).

Известен способ (Y.Vallee, M. Worrell. First Examples of Seleno-Claisen Rearrangements of Allil Vinyl Selenides. J.C.S., Chem. Commun. 1992, №22, 1680-1681) получения бициклических селенофанов (3) с помощью перегруппировки Кляйзена винилаллилселенида с последующей реакцией Дильса-Альдера по схеме:

Известным способом не могут быть получены эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны формулы (1).

Предлагается новый способ получения региоизомерных по положению двойных связей эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии региоизомерных по положению двойных связей 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-енов (4) с триэтилалюминием (Et₃Al) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂), взятых в мольном соотношении 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ены: Et₃Al:Cp₂ZrCl₂=10:(10-14):(0.6-1.0), предпочтительно 10:12:0.8, в атмосфере аргона при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении в алифатическом (гексан) растворителе в течение 7 ч с последующим добавлением 10 мл бензола и селена (Se), взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при температуре 80°С в течение 5-7 ч, предпочтительно 6 ч. Выход эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов составляет 62-76%. Реакция протекает по схеме:

эино-, экзо-Тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны (1) образуются только лишь с участием AlEt₃, 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-енов и циркониевого катализатора Cp₂ZrC₂. В присутствии других соединений алюминия (например, Bu₂ ⁱAlCl, Bu₃ ⁱAl, Bu₂ ⁱAlH, 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 Cp₂ZCl₂ больше 10 мол.% по отношению к 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-енов не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Cp₂ZrCl₂ менее 6 мол.% снижает выход эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Проведение процесса (после добавления Se) при более высокой температуре (например, 100°С) увеличивает энергозатраты реакции. Проведение процесса при более низкой температуре (например, 60°С) снижает скорость реакции. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к исходным 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-енам не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта (1).

Существенные отличия предлагаемого способа

В известном способе бициклический селенофан (3) получают перегруппировкой Кляйзена винилаллилселенида с последующей реакцией с дициклопентадиеном по Дильсу-Альдеру.

В предлагаемом способе эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны (1) получают из региоизомерных 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-енов и Et₃Al с участием в качестве катализатора Cp₂ZrCl₂ с последующей обработкой реакционной массы с помощью Se.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать с высокой селективностью эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны 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 региоизомерных (1:1) 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-енов, 0.8 ммолей катализатора Cp₂ZrCl₂, при температуре ~0°С 12 ммолей AlEt₃, перемешивают 7 ч при комнатной температуре (20-21°С), затем реакционную массу охлаждают до ~0°С, добавляют 12 ммолей селена (Se) и перемешивают при этой температуре 6 ч. По окончании реакции реакционную массу обрабатывают 5%-ной HCl, выделяют региоизомерные (1:1) эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны (1) с выходом 68%.

Спектральные характеристики региоизомерных (1:1) эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (I):

Спектр ЯМР 13С (δ м.д.) эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.02,6.08,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (I): 131.5, 131.4, 131.0, 130.8, 52.8, 52.7, 50.1, 49.7, 46.8, 46.6, 45.3, 43.3, 42.0, 41.9, 41.8, 41.3, 40.9, 39.1, 37.6, 37.1, 33.8, 33.4, 32.5, 31.9, 31.6, 31.4, 29.7, 28.8, 28.5, 22.7, 20.1, 20.0,14.1

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

№№ п/п	Мольное соотношение 9-метилен-эндо-, экзо-тетрацикло[5.4.1.02,6.08,11]-додец-3(4)-енов: AlEt3: Cp2ZrCl2:Se, ммоль	Общее время реакции, час	Выход эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.02,6.08,11]-додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (1), %
1	2	3	4
1	10:12:0.8:12	13	68
2	10:14:0.8:14	13	71
3	10:10:0.8:10	13	65
4	10:12:1.0:12	13	76
5	10:12:0.6:12	13	62
6	10:12:0.8:12	14	74
7	10:12:0.8:12	12	63

Опыты проводили в гексане при комнатной (20-21°С) температуре. Реакцию с селеном осуществляли в бензоле при температуре 80°С.

Способ получения региоизомерных (1:1) эндо-, экзотетрацикло-[4.5.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов общей формулы (1)

отличающийся тем, что региоизомерные (1:1) 9-метилен-эндо-, экзотетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ены подвергают взаимодействию с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂) при мольном соотношении 9-метилен-эндо-, экзотетрацикло[5.4.1.0^2,6.0^8,11]додец-3(4)-ены:AlEt₃:Cp₂ZrCl₂=10:(10-14):(0.6-1.0) в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 7 ч с последующим добавлением к реакционной массе селена (Se), взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при температуре 80°С в течение 5-7 ч.