Способ получения фторсодержащих триметилсиланов

Изобретение относится к новому способу получения триметилсилильных соединений кремния, содержащих фторированные заместители, которые используются в фармацевтической промышленности для получения различных биологически активных веществ. Предложен способ получения фторсодержащих триметилсиланов общей формулы (СН₃)₃SiR_f, где R_f=CF₃, C₂F₅, C₃F₇, C₄F₉, EtOCCF₂, MeOOCCF₂ взаимодействием фторированного галогенида общей формулы R_fX, где Х=I, Br, R_f=CF₃, C₂F₅, C₃F₇, C₄F₉, EtOCCF₂, MeOOCCF₂ с триметил-силилтрифторацетатом общей формулы CF₃CO₂Si(СН₃)₃ в диметилформамиде или диметилацетамиде в присутствии цинка, активированного бромидом меди или трифторуксусной кислотой. Технический результат - получение различных триметилсилильных производных с фторированной группой по упрощенной технологии по сравнению с известными, не требующей высокой или очень низкой температуры, проходящей с высокой скоростью с получением продуктов с хорошим выходом. При этом не требуется дорогостоящих добавок и условий электролиза, а также можно использовать более дешевые бромпроизводные фторсоединений.

 

Изобретение относится к новому способу получения триметилсилильных соединений кремния, содержащих фторированные заместители общей формулы I. Соединения I используются в фармацевтической промышленности для получения различных биологически активных веществ. Общая формула I соответствует следующей структурной формуле:

где значение R_f указано ниже.

Обычно эти соединения получают взаимодействием перфторалкилиодида или перфторалкилбромида с триметилхлорсиланом

X=I, Br,

При этом для связывания образующихся в ходе реакции хлоридов иода или брома используют, как правило, достаточно дорогостоящие реактивы: диалкиламинопроизводные фосфора или производные этилена. В J.Org.Chem. 1991, т.56, № 3, 984 описывается способ получения перфторалкилтриметилсиланов взаимодействием хлортриметилсилана с бромтрифторметаном в присутствии гексаэтилфосфотриамида, как катализатора. В J.Org.Chem 1994, т.59, № 26,8157 описывается способ получения перфтроалкилтриметилсиланов реакцией триметилхлорсилана с бромтрифторметаном или пентафторэтилиодидом с добавлением трис(диэтиламино)фосфина. В Tetrahedron Lett. 1984, 25, 2195 описывается реакция триметилхлорсилана с диалкиламинопроизводным фосфорбромида. В J.Fluor.Chem. 1989, 42, 429; Tetrahedron Lett. 2001, 42,; 3267 описывается получение перфторалкил(триметил)силана взаимодействием хлортрифторметилсилана с бис(диэтиламино)этиленом.

Часто используют электрохимическую реакцию. Например, этиловый эфир дифтортриметилсилилацетата получают только электрохимическим методом при взаимодействии триметилхлорсилана с соответствующим кетоном [Chem. Commun. 1999, 7, 613; J.Org.Chem. 1999, 64, 6717].

Известны методы неэлектрохимического получения перфторалкилтриметилсиланов в присутствии алюминия в N-метилпирролидоне [Synlett; 1995, 641]. Однако реакция идет только при повышенном давлении и с малой скоростью.

В DE 3805534 A1 описывается способ получения перфторалкил(триметил)силанов взаимодействием хлортриметилсиланов с перфторалкилиодидом в присутствии диалкиламинового производного фосфора, как катализатора в полярном растворителе. Процесс ведут при температуре ниже 0°С.

Указанный способ является наиболее близким к предлагаемому способу. Согласно настоящему изобретению предлагается новый способ получения фторсодержащих триметилсиланов общей формулы I с использованием фторированного галогенида в полярном растворителе. Отличием предлагаемого способа от известного является использование в качестве фторированного галогенида соединения общей формулы: R_fX, где X=I, Br, R_f=CF₃, C₂F₅, C₃F₇, C₄F₉, EtOOCCF₂, MeOOCCF₂. Указанное соединение подвергают взаимодействию с триметилсилилтрифторацетатом формулы CF₃CO₂Si(СН₃)₃ в полярном растворителе, выбранном из диметилформамида или диметилацетамида, в присутствии цинка, активированного бромидом меди или трифторуксусной кислотой. Реакция проходит по следующей схеме:

где X=I, Br; R_f=CF₃, C₂F₅, C₃F₇, C₄F₉, EtOOCCF₂, MeOOCCF₂

Способ позволяет получать различные триметилсилильные производные с фторированной группой по более простой технологии, чем ранее известные способы. При этом предлагаемый способ не требует высокой или очень низкой температуры, проходит с высокой скоростью с получением продуктов с хорошим выходом. Также не требуется дорогостоящих добавок и условий для электролиза, и можно использовать более дешевые бромпроизводные фторсоединений.

Примеры:

Получение трифторметилтриметилсилана.

В четырехгорлую колбу объемом 4 л, снабженную механической мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, загружают 1,23 л абсолютного диметилформамида, при перемешивании добавляют 255 г (3.87 моль) порошка цинка и 28 г (0,194 моль) CuBr для активации цинка. Реакционную смесь перемешивают в течение 40-50 минут, после чего по каплям добавляют 840 г (4,4 моль) триметилсилилтрифторацетата. Температура реакционной массы поднимается на 8-10°С. Реакционную смесь перемешивают в течение 30 минут, охлаждают до комнатной температуры, затем капельную воронку заменяют барботером и при температуре 25-27°С пропускают 600 г(4,03 моль) трифторметилбромида. По окончании барботирования обратный холодильник заменяют прямым с ловушкой, охлаждаемой смесью сухого льда с ацетоном, сырец отгоняют в вакууме при 10-20 мм рт.ст. и ректифицируют. В результате получают 372 г трифторметилтриметилсилана чистотой 97%, т.кип.54-55°С. Выход 65%.

Получение пентафторэтилтриметилсилана

В четырехгорлую колбу объемом 4 л, снабженную механической мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, помещают 1 л диметилформамида, 460 г (7 моль) порошка цинка и при перемешивании добавляют 15-20 г трифтруксусной кислоты. Реакционную массу перемешивают в течение 25-30 минут, после чего аккуратно по каплям добавляют 1050 г (5.6 моль) триметилсилилтрифторацетата с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не превышала 40-45°С. По окончании прибавления эфира реакционную массу перемешивают в течение часа при температуре 35-45°С, затем охлаждают до комнатной температуры и при интенсивном перемешивании и охлаждении по каплям прибавляют раствор 1250 г (5.08 моль) иодпентафторэтана в 1 л диметилформамида с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы поддерживалась в диапазоне 20-25°С. По окончании прибавления раствора иодпентафторэтана, реакционную массу перемешивают в течение 1 часа, затем отгоняют сырец в ловушку, охлаждаемую смесью ацетона с сухим льдом, и дважды ректифицируют. Получают 500 г пентафторэтилтриметилсилана чистотой 99%+, т.кип. 70°С. Выход 51%.

Получение этил-дифтор(триметилсилил)ацетата

В четырехгорлую колбу объемом 1 л, снабженную механической мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 250 мл абс. диметилформамида и при перемешивании добавляют 105 г (1.6 моль) цинка и 8 г (0.055 моль) CuBr. Реакционную массу перемешивают в течение 30 минут, после чего осторожно добавляют 230 г (1.23 моль) триметилсилилтрифторацетата с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не превышала 35°С. По окончании добавления первого реагента реакционную массу перемешивают в течение 30 минут, охлаждают до 20°С, после чего по каплям прибавляют 250 г (1.23 моль) этилового эфира бромдифторуксусной кислоты, поддерживая температуру реакционной массы в интервале 20-25°С. По окончании добавления второго реагента реакционную массу перемешивают в течение 30 минут и оставляют на 2 часа. Верхний слой отделяют, нижний разбавляют 200 мл хлористого метилена, декантируют с осадка, дважды промывают холодной водой с температурой не выше 10-15°С. Отгоняют хлористый метилен, остаток соединяют с верхним слоем и ректифицируют. Получают 130 г этил-дифтор(триметилсилил)ацетата с чистотой 97%, т.кип. 175-180°С. Выход 54%.

Способ получения фторсодержащих триметилсиланов общей формулы I

где R_f=CF₃, C₂F₅, C₃F₇, C₄F₉, EtOCCF₂, MeOOCCF₂,
с использованием фторированного галогенида в полярном растворителе, отличающийся тем, что в качестве фторированного галогенида используют соединение общей формулы
,
где Х=I, Br, R_f=CF₃, C₂F₅, C₃F₇, C₄F₉, EtOCCF₂, MeOOCCF₂, которое подвергают взаимодействию с триметилсилилтрифторацетатом общей формулы

в полярном растворителе, выбранном из диметилформамида или диметилацетамида, в присутствии цинка, активированного бромидом меди или трифторуксусной кислотой.