Способ получения энантиомерно обогащенного 1-этил-(3s)-циклогексилалюминациклопентана

Изобретение относится к области металлорганического синтеза, конкретно к способу получения энантиомерно обогащенного 1-этил-(3S)-циклогексилалюминациклопентана (1)

Способ включает взаимодействие α-олефина с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии энантиомерно чистого катализатора бис(1-неоментилинденил)цирконий дихлорида (). В качестве α-олефина используют винилциклогексан. Реакцию проводят при мольном соотношении винилциклогексан:AlEt₃:=25:(29-31):2 при температуре 22°С в течение 24 часов в хлористом метилене. Изобретение позволяет получить энантиомерно обогащенный 1-этил-(3S)-циклогексилалюминациклопентан, который может найти применение в реакциях стереорегулярной поли- и олигомеризации непредельных соединений, а также в качестве синтонов тонкого органического синтеза. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к способу получения нового энантиомерно обогащенного алюминийорганического соединения 1-этил-(35)-циклогексилалюминациклопентана формулы (1):

Указанное соединение может найти применение в реакциях стереорегулярной поли- и олигомеризации непредельных соединений, а также в качестве синтонов тонкого органического и металлорганического синтеза ([1] Толстиков Г.А., Джемилев У.М., Толстиков А.Г. Алюминийорганические соединения в органическом синтезе. Гео, Новосибирск, 2009. 645 с. [2] Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Ибрагимов А.Г., Яковлева М.П., Золотарев А.П., Джемилев У.М., Толстиков Г.А. // Химия природн. соедин., 1992, 567; [3] Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Харисов Р.Я., Ибрагимов А.Г., Султанов P.M., Джемилев У.М., Толстиков Г.А. // Химия природ, соединений, 1989, 272).

Известен способ ([4] Khalilov L.M., Parfenova L.V., Pechatkina S.V., Ibragimov A.G., Genet J.P., Dzhemilev U.M., Beletskaya I. P. // J. Organomet. Chem.-2004.-v.689.-No.2.-p.444-453) получения оптически активных алюминациклопентанов (2) взаимодействием триэтилалюминия (AlEt₃) с ноненом-1 в присутствии Cp₂ZrCl₂ и энантиомерно чистых АОС* 4, 5, 6 с выходом продукта циклоалюминирования (2) 19% с энантиомерным избытком 13%ее по схеме:

Недостатком данного метода является низкий выход продуктов циклометаллирования и невысокая оптическая чистота получаемых соединений; не установлена абсолютная конфигурация хирального центра полученных алюминациклопентанов.

Известен способ ([5] Millward D.B., Cole А.Р., Waymouth R.M. // Organometallics, 2000, 19, 1870) получения оптически активных алюминациклопентанов (7) при взаимодействии AIE1₃ с терминальными алкенами, в том числе стиролом и аллилбензолом, в присутствии 5 мол.% (+)-η⁵-5,η⁵-1 -инденил(диметилсилил)(R-метилбензил)амидотитан дихлорида (η⁵-(C₅Me₄)SiMe₂N(Bu^t)TiCl₂) (9). Выход продуктов окисления и гидролиза 2-бензил- или 2-фенил-1,4-диола (8) составил 47 и 12%, а энантиомерный избыток-28 и 19%ее соответственно.

Недостатком данного метода является невысокий энантиомерный избыток получаемых соединений, а также неизвестная конфигурация хирального центра образующихся энантиомерно обогащенных алюминациклопентанов.

Известен способ ([6] Dawson, G., Currant, С.А., Kirk, G.G., Whitby, R.J. // Tetrahedron Letters, 1997, 38, 13, 2335-2338) получения оптически активных алюминациклопентанов (10) реакцией AlEt₃ с 4-фенил-1-бутеном или аллилфенилсульфидом в гексане, в присутствии 4 мол.% циклопентадиенил 1-неоментил-4,5,6,7-тетрагидроинденил цирконий дихлорида (CpCp*ZrCl₂) (12) в течение семи дней при комнатной температуре. Выход полученного продукта окисления и гидролиза 1,4-диола (11) составил 69%, а энантиомерный избыток - 30%ее.

Недостатком данного метода является длительное время проведения реакции.

Известен способ ([7] Патент US6002037A. Negishi E-L, Kondakov D.Y. Chiral Organoalanes and their Organic Derivatives via Zirconium Catalyzed Asymmetric Carboalumination of Terminal Alkenes; [8] Kondakov D.Y., Negishi E-i.// J. Am. Chem. Soc, 1995, V.117, p.10771-10772) получения 1-этил-3-(н-октил)-алюминациклопентана (13) взаимодействием триэтилалюминия с деценом-1 в присутствии 8 мол.% энантимерно чистого катализатора бис(1-неоментилинденил)цирконий дихлорида (Ind^* ₂ZrCl₂), в гексане по схеме:

Выход алюминийорганического соединения (13) определялся по продукту последующего окисления и гидролиза 2-н-октил-1,4-бутандиолу (14). Так, выход (14) составил 65%, а энантиомерный избыток 33%ее, однако авторами не была установлена абсолютная конфигурация хирального центра в полученном продукте. В работе также не приведены условия и время проведения реакции (температура, соотношение А1Еt₃:олефин). Недостатком данного метода является использование большого количества Zr катализатора.

Известен способ ([9] Parfenova L.V., Berestova T.V., Tyumkina T.V., Kovyazin P.V., Khalilov L.M., Whitby RJ., Dzhemilev U.M. // Tetrahedron: Asymmetry, 21, 2010, p.299-310) получения 1-этил-(35)-(n-бутил)-алюминациклопентана (15) взаимодействием триэтилалюминия с гексеном-1 в присутствии 8 мол.% катализатора бис(1-неоментилинденил)цирконий дихлорида (Ind^* ₂ZrCl₂) в гексане по схеме:

Известный способ позволяет получать преимущественно S-энантиомер 1-этил-3-бутил алюминациклопентана (S-15) с выходом до 80% и энантиомерным избытком 36%ее.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения о способах получения энантиомерно обогащенного 1-этил-(3S)-циклогексилалюминациклопентана.

Предлагается способ получения энантиомерно обогащенного 1-этил-(35)- циклогексилалюминациклопентана формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии олефина винилциклогексана с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии хирального катализатора бис(1-неоментилинденил) цирконий дихлорида (Ind^* ₂ZrCl₂), взятых в мольном соотношении винилциклогексан: АlЕt3:[Zr]=25:(29-31):2. Реакцию проводят в атмосфере аргона при комнатной температуре (~22°С) и атмосферном давлении, преимущественно в хлористом метилене. Время реакции 24 часа, выход целевого продукта (1) составляет 35-37%, с энантиомерным избытком 55-51%ее. Реакция проходит по схеме:

Энантиомерно обогащенный 1-этил-(3S)-винилциклогексилалюминациклопентан (1) образуется с участием винилциклогексана, А1Еt₃ и энантиомерно чистого комплекса Ind^* ₂ZrCl₂ в качестве катализатора. В присутствии других алюминийорганических соединений (например, А1Ме₃, AlBuⁱ ₃, Et₂AlCl) целевой продукт (1) не образуется. В присутствии других комплексов Zr, например Cp₂ZrCl₂, (CpMe)₂ZrCl₂, (CpMe₅)₂ZrCl₂, Ind₂ZrCl₂, Flu₂ZrCl₂, не обладающих оптической активностью, образующийся алюминациклопентан (1) представляет собой рацемическую смесь 3R- и 3S-энантиомеров. При использовании другого энантиомерно чистого катализатора - циклопентадиенил 1-неоментилинденил цирконий дихлорида (CpInd^*ZrCl₂) значительно снижается энантиоселективность реакции (Таблица 1). Использование других алкенов, как гексен-1, гептен-1, октен-1, нонен-1, децен-1, метилпентен-1, позволяет получать соответствующие 1-этил-3-алкилалюминациклопентаны (где Алкил=н-бутил, н-пентил, н-гексил, н-гептил, н-октил, изо-бутил) с энантиомерным избытком, не превышающим 36%ее. Проведение реакции в бензоле или без растворителя также приводит к снижению энантиомерного избытка продукта реакции - алюминациклопентана (1) (Таблица 1).

Реакцию проводили при перемешивании на магнитной мешалке при температуре ~22°С. Повышение температуры выше 40°C приводит к уменьшению конверсии алкена. Понижение температуры снижает скорость образования (1), а также увеличивает время реакции.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону уменьшения исходной концентрации AlEt₃ или олефина приводит к снижению скорости реакции и выхода целевого продукта (1). Увеличение исходной концентрации AlEt₃ существенно ускоряет побочные реакции. Повышение содержания катализатора по сравнению с другими исходными реагентами существенно уменьшает выход (1).

Образование циклического АОС 1 доказывалось путем анализа методами хроматомасс-спектрометрии, ЯМР ¹Н и ¹³С продукта дейтеролиза -1,4-дидейтеро-2-циклогексилбутана (19). Энантиомерный избыток и абсолютную конфигурацию 1-этил-(3S)- циклогексилалюминациклопентана (1) определяли по продукту окисления и гидролиза - (2S)-циклогексил-1,4-бутандиолу (20), который вовлекали в реакцию с реагентом Мошера (а-метокси-а-фенил-а-(трифторометил)хлорангидридом (S-MTPAC1)).

Полученный МТРА эфир (21) анализировали с помощью спектроскопии ЯМР ¹Н и ¹³С.

Существенные отличия предлагаемого способа:

1. В предлагаемом способе получения энантиомерно обогащенного циклогексилзамещенного алюминациклопентана используется винилциклогексан. В известных способах [4-9] описаны лишь методы получения н-алкил-, фенил- и бензилзамещенных алюминациклопентанов.

2. В предлагаемом способе для получения 1-этил-(35)-циклогексилалюминациклопентана используется хлористый метилен в качестве растворителя. В известных способах [4-9] применяются углеводородные растворители.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: 1. Способ позволяет получать энантиомерно обогащенный 1-этил-(3S-циклогексилалюминациклопентан (1) с выходом 35-37% и энантиомерным избытком 55-51%ее.

Способ поясняется следующим примером:

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 10 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 50 мг (0,08 ммоль) катализатора 1-неометилинденил цирконий дихлорида (Ind^* ₂ZrCl₂), 0,3 мл хлористого метилена, 0.15 мл (1,2 ммоль) AlEt₃ и 0,13 мл (1 ммоль) винилциклогексана. Реакцию проводят при температуре 22°C при непрерывном перемешивании в течение 24 ч.

По окончанию реакции часть реакционной массы разлагали 10% DC1, продукты экстрагировали бензолом, органический слой сушили над Na₂SO₄ и анализировали с помощью ГХ-МС.

Оставшуюся часть окисляли барботированием O₂ в течение 2 ч и выдерживали в атмосфере кислорода в течение 24 ч. Продукты разлагали НСl и экстрагировали диэтиловым эфиром, органический слой сушили над Na₂SO₄, фильтровали и упаривали. Двухатомный спирт (20) в виде маслянистой жидкости выделяли методом колоночной хроматографиии на силикагеле с помощью ацетона. Органические фракции сушили над Na₂SO₄. Полученный спирт (2R)- винилциклогексил-1,4-бутандиол (20) ([α]D²⁵ -5.3° (с=1.6, СН₂Сl₂) вовлекали в реакцию с реагентом Мошера (S-MTPAC1). Полученный МТРА эфир 21 анализировали с помощью спектроскопии ЯМР ¹H и ¹³С. Выход 1 составляет 36% и энантиомерным избытком 57%ее, (S).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в Таблице 1.

Спектральные характеристики (19-21):

1,4-Дидейтеро-2-циклогексилбутан (19). ¹Н ЯМР (400.13 МГц, CDCl₃) δ_H 0.77-0.83 (м, 2Н, CRCH₂D), 0.82-0.89 (м, 2Н, CH₂CH₂D), 1.40-1.65 (м, 2Н, СH₂СН₂D), 1.42-1.47 (1H, м, СHСН₂СН₂D), 1.63-1.76 (м, 1H, СН₂СHСН₂), 1.08-1.29, 1.62-1.81 (м, 6Н, С⁶Н₂, С⁸Н₂), 0.98-1.11, 1.55-1.72 (м, 4Н, С⁷Н₂). ¹³С ЯМР (100.62 МГц, CDCl₃) δ_с 11.6 (С₄), 15.4 (C₁), 27.0, 26.5 (С₇, С₈), 30.8 (С₃), 33.4, 33.5 (С₆), 39.7 (С₂), 42.4 (С₅).

(25)-Циклогексил-1,4-бутандиол (20). [α]_D ²⁵ -5.3° (с=1.6, СН₂Сl₂). n_D ²²=1.4910, ИК (КВr, см^-1): 3329, 2923, 1449, 1043. ¹Н ЯМР (400.13 МГц, CDCl₃) δ_H 0.95-1.12 (м, 2H_ax, Су), 1.57-1.72 (м, 2H_eq, Су), 1.13-1.31 (м, 2Н_ax, Су), 1.71-1.80 (м, 2H_eq, Су), 1.015-1.2 (м, 1H_ax, Су), 1.61-1.71 (м, lH_eq, Су), 1.34-1.44 (1Н, м, СHСНСН₂ОН), 1.45-1.53 (1H, м, СНСHСН₂ОН), 1.54-1.66 (1Н, м, СНСHНСН₂ОН), 1.68-1.78 (1Н, м, СНСНHСН₂ОН), 3.58 (1Н, дд, ²J=10.6 Гц, ³J=7.8 Гц, СНСНHОН), 3.71 (1Н, ддд, ²J=10.8 Гц, ³J=3.6 Гц, СНСHНОН), 3.64 (1Н, ддд, ²J=10.8 Гц, ³J=8.0 Гц, ³J=4.4 Гц, СН₂СНHОН), 3.81 (1Н, ддд, ²J=10.8 Гц, ³J=6.4 Гц, ³J=4.4 Гц, СН₂СHНОН). ¹³С ЯМР (100.62 МГц, CDCI₃) δ_с 26.6, 26.7, 26.8 (С₇, С₈, С₉), 30.1, 30.2 (С₆, С₁₀), 33.4 (С₃), 40.2 (С₅), 45.0 (С₂), 61.9 (С₄), 64.9 (С₁).

(Л)-МТРА эфир 2-циклогексил-1,4-бутандиола (21) ¹Н ЯМР (400.13 МГц, C₇D₈) δ_Н 0.58-0.75 (2Н, м, СH_axНСН (Су)), 1.22-1.39 (2Н, м, СНH_eqСН (Су)), 0.89-1.11 (3Н, м, СH_axНСН₂ (Су)), 1.48-1.62 1.48-1.62 (ЗН, м, СНH_eqСН₂ (Су)), 1.00-1.13 (1Н, м, СЯСНСН2ОН), 1.29-1.39 (1Н, м, СHСН₂ОН), 1.26-1.36 (1Н, м, СНHСН₂ОН), 1.44-1.54 (1Н, м, СHНСН₂ОН),, 3.91 (1Н, дд, ²J=11.6 Гц, ³J=5.7 Гц, СН₂СНHОН) (SRR), 3.95-4.04 (1Н, м, СН₂СНHОН) (RRR), 4.07-4.15 (1Н, м, СН₂СHНОН) (SRR, RRR), 3.93-4.15 (2H, м, CHCH₂OH), 3.41 (6Н, с, ОСН₃), 6.75-7.58 (10Н, Ph). ¹³С ЯМР (100.62 МГц, C₇D₈) δ_С26.16, 26.30, 26.32 (С₈, С₉, С₁₀, (Су)), 29.3, 29.4 (С₆, С₇, (Су)), 27.12 (SRR), 27.23 (RRR) (С₃), 38.39 (RRR), 38.47 (SRR) (С₅), 39.15 (С₂), 64.11 (С₄), 66.24 (SRR), 66.28 (RRR) (C₁), 54.9 (ОСН₃), 84.5 (к, J=26.4 Гц, СОСН₃), 123.5 (к, J_C-F=288 Гц), 127.3-130.2 (Ph), 166.0 (С=O).

Таблица 1
Выход и энантиомерный избыток 1-этил-циклогексилалюминациклопентана (1) в реакции AlEt3 с винилциклогексаном в присутствии комплексов CpInd*ZrCl2 и Ind* 2ZrCl2
Катализатор	Алкен-1: AlEt3:[Zr]	Растворитель	Время, ч	Конверсия олефина, %	Выход 1, % (ее, R/S)	$${[\alpha ]}_D^{25}19$$ (CH2Cl2)
CpInd*ZrCl2	25:30:2	-	24	66	52 (6,S)	-1 (с=2.1)
$$In{d}_2^{*}ZrC{l}_2$$	25:29:2	CH2Cl2	24	85	35 (55, S)	-5.0 (с=1.0)
	25:31:2	CH2Cl2	24	83	37 (57, S)	-5.3 (с=1.4)
	25:30:2	C6H6	24	30	23 (24, R)	+4.8 (с=0.9)
25:30:2	-	24	74	52 (6, R)	+1.2 (с=3.3)

Способ получения энантиомерно обогащенного 1-этил-(3S)-циклогексилалюминациклопентана (1)

взаимодействием α-олефина с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии энантиомерно чистого катализатора бис(1-неоментилинденил)цирконий дихлорида (), отличающийся тем, что в качестве α-олефина используют винилциклогексан, реакцию проводят при мольном соотношении алкен-1:AlEt₃:=25:(29-31):2 при температуре 22°С в течение 24 часов в хлористом метилене.