Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов
Изобретение относится к органической химии, в частности, к способу получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов, которые могут найти применение в качестве промежуточного продукта в синтезе красителей, биологически активных соединений, а также в качестве компонента усилителей аромата пищи, присадок к маслам и гидравлическим жидкостям. Описывается способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов, заключающийся во взаимодействии дизамещенных ацетиленов с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида в атмосфере аргона при комнатной температуре в диэтиловом эфире в течение 2-4 часов с последующим добавлением элементной серы S8 в эквимольном по отношению к BuMgCl количестве и кипячением в бензоле 5 часов. Предложенный способ позволяет получить целевой продукт с высокой селективностью по упрощенной технологии за счет исключения труднодоступных 1,4-дийодбутадиенов, высокопирофорного н-бутиллития и высокотоксичного сероуглерода. 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно к усовершенствованному способу получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (1):
Замещенные тиофены могут найти применение в пищевой промышленности в качестве компонентов усилителей аромата пищи, биологически активных соединений, красителей, присадок к маслам и гидравлическим жидкостям.
Известен способ ([1], RJ.Fagan, W.A.Nugent, J.C.Calabrese. Metallacycle transfer from zirconium to main group elements: A versatile synthesis of heterocycles // JACS, 116, (1994), 1880-1890) синтеза тетразамещенных тиофенов (2) с выходом ~55% взаимодействием α,ω-диацетиленов с последующей обработкой реакционной массы бисциклопентадиенилцирконийдихлоридом (Ср2ZrСl2) и бутиллитием (n-BuLi), с полухлористой серой (S2Cl2) за 1 час по схеме:
Известным способом не могут быть получены 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1).
Известен способ ([2], J.Chen, Q.Song, Z.Xi. Novel reaction patterns of carbon disulfide with organolithium compounds via cleavage of C=S bonds or via cycloaddition reactions // Tetrahedron Lett., 43 (2002) 3533-3535) синтеза тетраалкилтиофенов взаимодействием 1,4-дилитио-1,3-диенов, полученных обработкой 1,2,3,4-тетраалкил-1,4-дииод-1,3-бутадиенов бутиллитием (n-BuLi) при температуре -78°С в течение 1 часа, с сероуглеродом при -20°С за 1 час с выходом 52-68% по схеме:
Известный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1) предполагает использование труднодоступных 1,4-дииодо-1,3-бутадиенов, крайне пирофорного n-BuLi и сероуглерода (СS2), представляющего собой легковоспламеняющуюся, легколетучую и высокотоксичную жидкость. Кроме того, в ходе реакции необходимо поддерживать низкую температуру -78°С.
Предлагается усовершенствованный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1).
Сущность способа заключается во взаимодействии дизамещенных ацетиленов формулы R-≡-R, где R=С2Н5, н-С3H7, н-С4Н9, с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2), взятыми в мольном соотношении R-≡-R:н-BuMgCl:Cp2ZrCl2=10:(22-26):(1.0-1.4), предпочтительно 10:24:1.2, в среде диэтилового эфира в течение 2-4 ч при комнатной температуре (~20°С), с последующим добавлением эквивалентного к BuMgCl количества элементной серы (S8), бензола и кипячении в течение 5 ч. Реакцию проводят в атмосфере аргона и атмосферном давлении. Выход целевых продуктов 44-60%.
Реакция протекает по схеме:
R=С2Н5, н-С3Н7, н-С4Н9
Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием дизамещенного ацетилена, н-BuMgCl, элементной серы (S8) и катализатора Cp2ZrCl2. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Zr(acac)4, Cp2TiCl2, Pd(acac)2, Ni(acac)2, Fе(асас)3) целевые продукты (1) не образуются.
Проведение реакции в присутствии катализатора Ср2ZrCl2 больше 14 мол.% по отношению к ацетилену не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1). Использование в реакции катализатора Cp2ZrCl2 менее 10 мол.% снижает выход тиофенов (1), что связано со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Опыты проводили при комнатной температуре ~20°С. При более высокой температуре (например, 50°С) увеличивается содержание продуктов уплотнения, при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.
Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания н-BuMgCl по отношению к ацетилену не приводит к значительному повышению выхода целевых продуктов (1). Снижение количества н-BuMgCl по отношению к ацетилену уменьшает выход тиофенов (1).
Существенные отличия предлагаемого способа:
В предлагаемом способе используются в качестве исходных соединений дизамещенный ацетилен, н-BuMgCl и S8 с участием катализатора Cp2ZrCl2. В известном способе тетраалкилтиофены (1) получают из 1,4-дийодбутадиенов, бутиллития и сероуглерода.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
Способ позволяет получать с высокой селективностью 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1) без использования труднодоступных 1,4-дийодбутадиенов, крайне прирофорного н-BuLi и высокотоксичного сероуглерода СS2.
Способ поясняется следующими примерами:
Пример 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 1.2 ммоль Cp2ZrCl2, 10 ммоль окт-4-ина и при температуре ~0° 24 ммоль н-BuMgCl (2М раствор в Et2O). Перемешивают при комнатной температуре 3 ч, затем добавляют 24 ммоль элементной серы S8, 10 мл бензола и кипятят в течение 5 ч. Получают индивидуальный 2,3,4,5-тетрапропилтиофен (1) с выходом 54%. Спектральные характеристики 2,3,4,5-тетрапропилтиофена (1).
|
Спектр ЯМР 13C (δ, м.д.):13.54 (С14,17), 14.25(С8,11), 21.90 (С13,16), 24.18(С7,10), 29.33(С6,9), 30.17 (С12,15), 135.25 (С2,5), 136.78 (С3,4). |
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице
| №№ п/п | R-≡-R | Мольное соотношение RC≡CR: н-BuMgCl:S8:Cp2ZrCl2, ммоль | Время реакции, час | Выход (1), % |
| 1 | гекс-3-ин | 10:24:24:1.2 | 8 | 56 |
| 2 | " | 10:26:26:1.2 | 8 | 58 |
| 3 | " | 10:22:22:1.2 | 8 | 51 |
| 4 | " | 10:24:24:1.4 | 8 | 60 |
| 5 | " | 10:24:24:1.0 | 8 | 44 |
| 6 | " | 10:24:24:1.2 | 9 | 59 |
| 7 | " | 10:24:24:1.2 | 7 | 52 |
| 8 | окт-4-ин | 10:24:24:1.2 | 8 | 54 |
| 9 | дец-5-ин | 10:24:24:1.2 | 8 | 50 |
Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (I)
характеризующийся тем, что дизамещенный ацетилен общей формулы
R - ≡-R,
где R - C2H5, н-С3Н7, н-С4Н9,
подвергают взаимодействию с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2) в мольном соотношении R-≡-R: н-BuMgCl: Cp2ZrCl2=10:22-26:1,0-1,4 в атмосфере аргона при нормальном давлении в диэтиловом эфире в течение 2-4 ч с последующим добавлением элементной серы S8 в эквимольном по отношению к BuMgCl количестве и кипячением в бензоле в течение 5 ч.
