Способ получения рацемических 1-этил-3,4-бис[(оксифенил)метил]алюминациклопентанов

Изобретение относится к области металлорганического синтеза, конкретно к способу получения рацемических 1-этил-3,4-бис[(оксифенил)метил]алюминациклопентанов общей формулы (1a-d):

Способ включает взаимодействие непредельных соединений с этилалюминийдихлоридом EtAlCl₂, металлическим магнием в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂. В качестве непредельного соединения используют замещенные аллилбензолы (аллиланизол, 4-аллил-1,2-диметоксибензол, 5-аллил-1,2,3-триметоксибензол, 5-аллил-1,3-бензодиоксол). Реакцию проводят в мольном соотношении Cp₂ZrCl₂:Mg:EtAlCl₂:аллилбензол = (0.8-1.2):20:(25-50):20 при температуре 20-30°С в течение 72 часов в ТГФ. Полученные алюминийорганические соединения могут найти применение в качестве синтонов тонкого органического и металлорганического синтеза.1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способу получения новых алюминийорганических соединений, конкретно, к способу получения рацемических 1-этил-3,4-бис[(оксифенил)метил]алюминациклопентанов общей формулы (1a-d):

Указанные соединения могут найти применение в качестве синтонов тонкого органического и металлорганического синтеза ([1] Толстиков Г.А., Джемилев У.М., Толстиков А.Г. Алюминийорганические соединения в органическом синтезе.- Новосибирск; Гео, 2009. - 645 с.; [2] D'yakonov V.A. Dzhemilev Reaction in Organic and Organometallic Synthesis (Chemistry Research and Applications). - NY: Nova Science Pub., 2010. - 96p.)

Известен способ ([3] Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Морозов А.Б., Халилов Л.М., Муслухов P.P., Толстиков Г.А. Изв. АН СССР, Сер. хим. - 1991.- №5. - С.1141-1144; [4] Джемилев У.М., Толстиков Г.А., Ибрагимов А.Г., Морозов А.Б. Авторское свидетельство СССР №1823456, 1992 г.; [5] Dzhemilev U.M., Ibragimov A.G., Morozov A.B. Mend. Commun. - №1. - С.26-28) получения рацемических 3,4-диалкилзамещенных алюминациклопентанов (2) с выходом 50-75% реакцией линейных терминальных алкенов с триалкилаланами, полученными при взаимодействии $$AlB{u}_3^i$$ и α-олефинов, в присутствии 3 мол.% катализатора Cp₂ZrCl₂ при температуре 25°С за 10 ч по схеме:

Известный способ не позволяет получать рацемические 3,4-ди(оксифенил)метилзамещенные алюминациклопентаны (1a-d).

Известен способ ([6] Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Морозов А.Б., Муслухов P.P., Толстиков Г.А. Изв. АН СССР, Сер. хим. - 1992. - №6. - С.1393-1397; [7] Джемилев У.М., Толстиков Г.А., Ибрагимов А.Г., Морозов А.Б. Авторское свидетельство СССР №1792940, 1993 г.) получения 1-галоген-, 1-алкокси-, 1-диалкиламино-3,4-дизамещенных алюминациклопентанов (3) с выходами 70-90% в реакции α-олефинов с галогенидами, алкоксидами и амидами алюминия в присутствии Mg и 5 мол.% Cp₂ZrCl₂ в растворе ТГФ при температуре 25°С за 8-10 ч:

Известный способ не позволяет получать рацемические 3,4-ди(оксифенил)метилзамещенные алюминациклопентаны (1a-d).

Известен способ ([8] Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Ажгалиев М.Н., Муслухов P.P. Изв. АН, Сер. хим. - 1995. - №8.- С.1561-1566) получения рацемических 2,3-дизамещенных 1,4-диалюмабутанов (4) из α-олефинов и галогеналанов (Et₂AlCl, (Et₂N)₂AlCl, (EtO)₂AlCl, $$B{u}_2^{i}AlCl$$ ) в присутствии Mg и 5 мол.% Cp₂ZrCl₂ в растворе ТГФ при температуре 20°С за 8 ч. Авторы допускают существование равновесия между диалюминиевым соединением 4 и алюминациклопентаном (5) в присутствии комплексов циркония:

Известный способ не позволяет получать рацемические 3,4-ди(оксифенил)метилзамещенные алюминациклопентаны (1a-d).

Известен способ ([9] Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Яковлева Л.Г, Никитина Е.В., Сатенов К.Г., Халилов Л.М., Джемилев У.М. Изв. АН, Сер. хим. - 1999. - №4. - С.778-784) получения смеси 1-этил-3-(н-алкил)алюмациклопентана (6) и 1-этил-3,4-ди(н-алкил)алюмациклопентана (5) из α-олефинов и 1,2-дихлорэтана в присутствии избытка Mg и каталитических количеств Cp₂ZrCl₂ или ZrC₄ в растворе ТГФ при температуре 20°С за 10 ч. по схеме:

Соотношение АЦП 6 и 5 зависит от способа введения исходных соединений в реакционную массу и составляет (10-1):1. Известный способ не позволяет получать рацемические 3,4-ди(оксифенил)метилзамещенные алюминациклопентаны (1a-d).

Наиболее близким к изобретению является способ ([10] Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Морозов А.Б., Муслухов P.P., Трлстиков Г.А. Изв. АН СССР, Сер. хим. - 1991. - №7. - С.1607-1609; [11] Джемилев У.М., Толстиков Г.А., Ибрагимов А.Г., Морозов А.Б. Авторское свидетельство СССР №1736161, 1992 г.) получения 1-этил-3,4-дизамещенных алюминациклопентанов (5) с выходами 70-85% реакцией α-олефинов с EtAlCl₂ и металлическим магнием, взятых в мольном соотношении 2:1:1 в растворе ТГФ при температуре 23-25°С за 6-8 ч в присутствии 5 мол.% Cp₂ZrCl₂:

Известный способ не позволяет получать рацемические 3,4-ди(оксифенил)метилзамещенные алюминациклопентаны (1a-d).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу рацемических 1-этил-3,4-ди(оксифенил)метилзамещенных алюминациклопентанов (1a-d).

Предлагается способ получения новых алюминийорганических соединений (АОС) - рацемических 1-этил-3,4-бис[(оксифенил)метил] алюминациклопентанов (1a-d).

Сущность способа заключается во взаимодействии замещенных аллилбензолов (аллиланизола, 4-аллил-1,2-диметоксибензола, 5-аллил-1,2,3-триметоксибензола, 5-аллил-1,3-бензодиоксола) с этилалюминийдихлоридом EtAlCl₂ и металлическим Mg в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂, взятых в мольном соотношении Cp₂ZrCl₂:Mg:EtAlCl₂: аллилбензол = (0.8-1.2):20:(25-50):20. Реакцию проводят в атмосфере аргона при температуре ~20-30°С и атмосферном давлении в ТГФ. Время реакции 72 часа, выход целевого продукта (1a-d) составляет 48-69%. Реакция проходит по схеме:

Алюминациклопентаны (1a-d) образуются с участием кислородсодержащих аллилбензолов, EtAlCl₂, металлического магния и Cp₂ZrCl₂ в качестве катализатора. Использование Et₂AlCl снижает выход 1а-d. В присутствии других алюминийорганических соединений (например, AlMe₃, A1Et₃, $$AlB{u}_3^i$$ ) целевые продукты (1a-d) не образуются. Проведение реакции в диэтиловом эфире или бензоле приводит к значительному снижению выхода алюминациклопентанов (1a-d).

Реакцию проводили при перемешивании на магнитной мешалке, при температуре ~20-30°С. Увеличение температуры выше 30°С приводит к росту скоростей протекания побочных реакций. Уменьшение температуры снижает скорость образования (1a-d), а также увеличивает время реакции.

Проведение реакции в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ больше 6 мол.% по отношению к олефину не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1a-d). Уменьшение концентрации катализатора менее 4 мол.% вызывает снижение скорости реакции и выхода АОС (1a-d).

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону уменьшения исходной концентрации EtAlC₂ приводит к снижению скорости реакции и выхода целевого продукта (1a-d). Увеличение исходной концентрации EtAlCl₂ не приводит к значительному увеличению выхода (1a-d).

Существенные отличия предлагаемого способа:

1. Предлагаемый способ основывается на использовании в качестве исходных реагентов замещенных аллилбензолов (аллиланизола, 4-аллил-1,2-диметоксибензола, 5-аллил-1,2,3-триметоксибензола, 5-аллил-1,3-бензодиоксола). В известных способах используются алифатические алкены или незамещенный аллилбензол.

2. В предлагаемом способе используется мольное соотношение исходных реагентов Cp₂ZrCl₂:Mg:EtAlCl₂:аллилбензол = (0.8-1.2):20:(25-50):20, тогда как в известных способах соотношение Cp₂ZrCl₂:Mg:EtAlCl₂:аллилбензол составляет (0.3-0.5):(10-12):20:20.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ позволяет получать не описанные в литературе рацемические 1-этил-3,4-бис[(оксифенил)метил]алюминациклопентаны (1a-d) с выходом 48-69%.

Способ поясняется следующими примерами.

Общая методика. В стеклянный реактор объемом 10 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 46-70 мг (0.16-0.24 ммоль) катализатора Cp₂ZrCl₂, 96 мг (4 ммоль) Mg, 4 ммоль замещенного аллилбензола и 3 мл ТГФ. В смесь по каплям добавляют 0.6-1.2 мл (5-10 ммоль) EtAlCl₂ (85% раствор в толуоле). Реакцию проводят при температуре 20-30°С при непрерывном перемешивании в течение 72 часов. Получают циклические АОС (1a-d) с выходом до 69%. Выход целевых продуктов определяли по продукту дейтеролиза 7a-d. Для этого реакционную массу разлагали 10% DCl, продукты экстрагировали бензолом, органический слой сушили над Na₂SO₄ и анализировали с помощью ЯМР и ГХ-МС.

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 20 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 58 мг (0.2 ммоль) катализатора Cp₂ZrCl₂, 0.6 мл (4 ммоль) 4-аллиланизола, 96 мг (4 ммоль) Mg (порошок) и 3 мл ТГФ. В смесь по каплям добавляют 0.6 мл (5 ммоль) EtAlCl₂ (85% раствор в толуоле). Реакцию проводят при температуре 20-30°С при непрерывном перемешивании в течение 72 часов. Получают циклическое АОС 1а с выходом 69% (Табл.1, строка 1).

Пример 2. В стеклянный реактор объемом 20 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 58 мг (0.2 ммоль) катализатора Cp₂ZrCl₂, 0.7 мл (4 ммоль) 4-аллил-1,2-диметоксибензола, 96 мг (4 ммоль) Mg (порошок), 3 мл ТГФ и 1.2 мл (10 ммоль) EtAlCl₂ (85% раствор в толуоле). Реакцию проводят при температуре 20-30°С при непрерывном перемешивании в течение 72 часов. Получают циклическое АОС 1b с выходом 48% (Табл.1, строка 7).

Спектральные характеристики продуктов дейтеролиза (7).

(±)-1,4-дидейтеро-2,3-бис [(4'-метоксифенил)метил] бутан (7а).

m/z (EI) 300 (М⁺, %), 300 (5), 121 (90), 78 (10), 40 (10), 32 (100).

ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃) δ_H 0.84 (д, ³J=6.8 Гц, 4Н, CH₂D), 1.77-1.87 (м, 2Н, СН), 2.43 (дд, ²J=13.6 Гц, ³J=8.4 Гц, 2Н, CHCHH), 2.65 (дд, ²J=13.6 Гц, ³J=5.8 Гц, 2Н, CHCHH), 3.84 (с, 6Н, ОСН₃), 6.86 (д, ³J=8.4 Гц, 4Н, m-H(Ph)), 7.07 (д, ³J=8.4 Гц, 4Н, о-H(Ph)). ЯМР ¹³С (100 МГц, COCl₃) δ 13.6 (т, J_C-D=19.1 Гц, C₁), 38.16 (С₂), 40.54 (С₃), 55.25 (ОСН₃), 113.59 (С_6,8), 129.89 (C_5,9), 133.78 (С₄), 157.68 (С₇).

(±)-1,4-дидейтеро-2,3-бис(3′,4′-диметоксифенил)метил)бутан (7b) - m/z (EI) 360 (M⁺, %), 360 (35), 151 (100), 107 (10), 40 (5), 32 (75).

ЯМР ¹Н (400 МГц, CDCl₃) δ_H 0.82 (д, ³J=6.8 Гц, 4 H, CH₂D), 1.71-1.80 (м, 2Н, СН), 2.40 (дд, ²J=13.6 Гц, ³J=8.0 Гц, 2Н, CHCHH), 2.56 (дд, ²J=13.6 Гц, ³J=6.8 Гц, 2Н, CHCHH), 3.81, 3.85 (с, 12Н, ОСН₃), 6.59 (с, 2Н, о-H(Ph)), 6.62 (д, ³J=8.2 Гц, 2Н, о-H (Ph)), 6.75 (д, ³J=8.2 Гц, 2Н, m-H(Ph)). ЯМР ¹³С (100 МГц, CDCl₃) δ 13.56 (т, J_C-D=21.5 Гц, C₁), 37.46 (C₂), 40.98 (С₃), 55.73, 55.78 (ОСН₃), 111.00 (С₆), 112.12 (С₉), 120.90 (C₅), 134.23 (C₄), 147.03 (C₇), 148.68 (C₈).

Способ получения рацемических 1-этил-3,4-бис[(оксифенил)метил]алюминациклопентанов общей формулы (1a-d):

взаимодействием непредельных соединений с этилалюминийдихлоридом EtAlCl₂, металлическим магнием в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂, отличающийся тем, что в качестве непредельного соединения используют замещенные аллилбензолы (аллиланизол, 4-аллил-1,2-диметоксибензол, 5-аллил-1,2,3-триметоксибензол, 5-аллил-1,3-бензодиоксол), реакцию проводят в мольном соотношении Cp₂ZrCl₂:Mg:EtAlCl₂:аллилбензол = (0.8-1.2):20:(25-50):20 при температуре 20-30°С в течение 72 часов в ТГФ.