Способ получения транс-1,2-ди(замещенных)-циклобутанов

 

Использование: для получения противовирусных лекарственных препаратов, пестицидов, низкомолекулярных биорегуляторов. Транс-1,2- би(замещенные)- циклобутаны получают взаимодействием 1-октена, аллилбензола или 4-винилциклогекс-1-ена с диалкилалюминий-хлоридом формулы R¹₂AlCl , где R'=Et,i-Bu и металлическим магнием в присутствии цирконийсодержащего катализатора (ZrCl₄) в атмосфере аргона при комнатной температуре в среде ТГФ с последующей его отгонкой, охлаждением реакционной массы до -5^oС, последовательным добавлением эфира, катализатора, содержащего ацетилацетонат палладия и трифенилфосфин, аллилхлорида в трехкратном избытке по отношению к алюмоорганике и перемешиванием при комнатной температуре в течение 6-10 ч. 1 табл.

Изобретение относится к органической химии, в частности, к способу получения транс-1,2-ди(замещенных)циклобутанов общей формулы (I) Напряженные циклические углеводороды, а также их производные могут найти применение для получения противовирусных лекарственных препаратов, пестицидов, низкомолекулярных биорегуляторов.

Известен способ получения алкилзамещенных циклобутанов взаимодействием Et₃Al с α - олефинами с участием каталитических количеств Cp₂ZrCl₂ (25^oC, 8 ч) с последующим добавлением алкилгалогенида в соотношении в растворе эфира в присутствии катализатора Pd(acac)₂ - Ph₃P (5 мол.%) и перемешивании при комнатной температуре 6 - 8 ч. Выход 3-алкилзамещенных алюмоциклопентанов 60 - 78%. (Изв. АН СССР. Сер.: хим, 1989, N 9, с. 2152). Реакция проходит по схеме Известен способ получения цис-1,2-дивинилциклобутана олигомеризацией бутадиена в автоклаве при температуре 50^oC за 4,5 ч с использованием бензола в качестве растворителя и трехкомпонентного катализатора, состоящего из ацетилацетона никеля (Ni(acac)₂), фосфорорганического лиганда (P(O-C₆H₄-O-C₆H₆)₃) и алюминийорганического восстановителя EtO - AlEt₂, взятых в молярном соотношении [Ni] : [P] : [Al] = 1:1:2. Выход целевого продукта ≈ 40%. Дополнительно образуются побочные продукты: 1,5-циклооктадиен (56,8%), винилциклогексен (2,4%) и высшие олигомеры (1%). (J. Liebigs Ann, Chem., 1969, Bd 727, S 161). Реакция проходит по схеме Известный способ не позволяет получать транс-1,2-диалкил(арил,алкенил)-циклобутаны.

В предлагаемом изобретении разработан новый способ получения транс-1,2-диалкил(арил, алкенил)циклобутанов с использованием доступного катализатора и Al-органических реагентов.

Целью изобретения является разработка регио- и стереоселективного синтеза транс-1,2-диалкил(арил,алкенил)циклобутанов, которые могут найти применение в тонком органическом синтезе, а именно: для получения противовирусных препаратов или низкомолекулярных биорегуляторов.

Способ осуществляется взаимодействием α - олефинов (1-октен, алкилбензол, 4-винилциклогекс-1-ен) с диалкилалюминийхлоридами (R¹ = Et, i - Bu) и металлическим магнием, взятым в мольном соотношении , преимущественно 10:23:23, в присутствии катализатора ZrCl₄ в количестве 3 - 6 мол.% по отношению к металлическому магнию, предпочтительно 5 мол. %, в атмосфере аргона при комнатной температуре (22 - 23^oC) и нормальном давлении в ТГФ при перемешивании в течение 8 ч. Затем под вакуумом удаляют ТГФ, добавляют вместо ТГФ эфир, реакционную массу охлаждают до ≈ (-5^oC) и добавляют катализатор, состоящий из ацетилацетоната палладия (Pd(acac)₂) и трифенилфофина (Ph₃P), взятых в мольном соотношении (0,2-0,4):(0,4-0,8), предпочтительно 0,3:0,6, и алкилхлорид в тройном избытке (мольном) по отношению к диалкилалюминийхлориду. Меньшее количество приводит к снижению выхода целевого продукта, при большом соотношении увеличивается расход исходного реагента. Реакционную массу перемешивают 6 - 10 ч при 22 - 23^oC (комнатная температура). По окончании реакции гидролизуют реакционную массу водой для разложения каталитической системы, получают транс-1,2-диалкил(арил,алкенил)циклобутаны с общим выходом 58 - 79%.

Реакция проходит по схеме Проведение указанной реакции в присутствии катализатора ZrCl₄ больше 6 мол. % и Pd (acac)₂ больше 4 мол.% не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов. Использование катализатора ZrCl₄ менее 3 мол.% и Pd(acac)₂ менее 2 мол.% по отношению к металлическому магнию снижает выход транс-1,2-диалкил(арил, алкенил)-циклобутанов, что связано с уменьшением реакционных центров. Опыты проводили при комнатной температуре (22 - 23^oC). При более высокой температуре увеличивается содержание продуктов уплотнения, при меньшей температуре снижается скорость реакции.

Компоненты катализатора (Pd (acac)₂и Ph₃P) добавляют при температуре ≈ (-5^oC) для получения каталитически активного палладийфосфинового комплекса. При более высокой температуре низковалентный палладий выпадает в виде неактивной палладиевой черни. При более низкой температуре Pd(acac)₂ восстанавливается значительно медленнее.

Без катализатора ZrCl₄ или Pd(acac)₂ реакция не идет. Не удается осуществить реакцию без диалкилалюминийхлоридов (R¹₂ AlCl) или при их замене на другие алюминийорганические соединения, например, триэтилалюминий (AlEt₃), диизобутилалюминийгидрид (i - Bu₂AIH), триизобутилалюминий (i - Bu₃Al).

Существенные отличия предлагаемого способа от известного: 1. В известном способе используется в качестве катализатора трехкомпонентная система Ni(acac)₂ : EtO - AlEt₂ : P(O-C₆H₄-O-C₆H₅)₃, в предлагаемом более доступный ZrCl₄.

2. В известном способе применяется в качестве исходного реагента бутадиен, предлагаемый способ базируется на использовании α - олефинов, моногалогенидов алюминия и металлического магния.

Преимущество предлагаемого способа: в отличие от известного способа предлагаемый позволяет получать с высокой регио- и стереоселективностью транс-1,2-диалкил(арил,алкенил)циклобутаны.

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона загружают 0,1165 г (0,5 ммоль) ZrCl₄, 0,24 г (10 ммоль) Mg (порошок), 20 мл ТГФ, 2,576 г (23 ммоль)I-октена и 4,048 г (23 ммоль) i - Bu₂AlCl, перемешивают 8 ч при комнатной температуре (22-23^oC). Удаляют ТГФ под вакуумом при 1 мм рт.ст., добавляют 20 мл эфира при ≈ (-5^oC), затем 0,0912 г (0,3 ммоль) Pd(acac)₂, 0,1572 г (0,6 ммоль) Ph₃P и 5,278 г (69 ммоль) , температуру доводят до комнатной (22 - 23^oC), перемешивают 8 ч. По окончании реакции гидролизуют реакционную массу водой. Органический слой отделяют от воды, водный слой экстрагируют эфиром, выделяют 1,635 г (73% от теорет.) транс-1,2-дигексилциклоьутана.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведенный в таблице.

Все опыты проводили при комнатной температуре (23-25^oC). Продолжительность первой стадии во всех опытах 8 ч. Алкилхлорид брали в трехкратном избытке по отношению к диалкилалюминийхлориду (R¹₂ AlCl). .

Спектры ЯМР¹³C полученных соединений (δ , м.д.).

Транс-1,2-дигексилциклобутан:

Транс-1,2-дибензилциклобутан:

Транс-1,2-ди(циклогекс-3-ен-1-ил)циклобутан:
а

Формула изобретения

Способ получения транс-1,2-ди(замещенных)-циклобутанов общей формулы

где R - гексил, бензил, циклогексенил,
отличающийся тем, что 1-октен, аллилбензолил и 4-винилциклогекс-1-ен подвергают взаимодействию с диалкилалюминийхлоридом общей формулы
R₂¹AlCl,
где R¹ - Et, i-Bu,
и металлическим магнием в присутствии ZrCl₄ в атмосфере аргона при комнатной температуре в среде ТГФ с последующей его отгонкой, охлаждением реакционной массы до -5^oС, добавлением эфира, катализатора, содержащего ацетилацетонат палладия и трифенилфосфин, аллилхлорида в трехкратном избытке по отношению к диалкилалюминийхлориду и перемешиванием при комнатной температуре в течение 6 - 10 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1