Способ получения оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1's-метилциклопентанолов

Настоящее изобретение относится к способу получения оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолов общей формулы (1), ,

где R=н-C4H9, н-C5H11, н-C8H17, которые могут быть использованы в тонком органическом синтезе. Предлагаемый способ заключается во взаимодействии α-олефинов общей формулы RCH=CH2, где R=н-С4Н9, н-С5Н11, н-C8H17, с триэтилалюминием (AlEt3) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2) в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 8 ч, с последующими переносом реакционной массы в автоклав и добавлением при температуре -15°С катализатора хлорида меди (CuCl) и (S)-метилового эфира молочной кислоты (СН3СН(ОН)CO2CH3) при мольном соотношении α-олефин: AlEt3: Cp2ZrCl2: CuCl: (СН3СН(ОН)CO2CH3)=10:(20÷24):(0,3÷0,7):(0,8÷1,2):(10÷14), перемешиванием реакционной массы при температуре 60°С в течение 6-8 часов и гидролизом реакционной массы. Способ позволяет получить целевые продукты с выходом 36-57%. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолов формулы (I):

, где R=н-C4H9, н-С5Н11, н-C8H17

Оптически активные циклопентанолы могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности, в качестве промежуточных синтонов, как при получении уже известных соединений, так и новых неописанных ранее, так как вступают во все известные на сегодняшний день превращения, свойственные для α-гидроксициклопентанолов (Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. "Органическая химия", т.2. С.216-293. М.: Бином, 1999; Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии, кн.1. - М.: Химия, 1981). Кроме того, полученные оптически активные α-гидроксициклопентанолы могут быль использованы в синтезе замещенных циклогексанонов (A.A.Frimer, P.Gilinsky-Sharon, G.Aljadeff, H.E.Gottlieb, J.Hameiri-Buch, V.Marks, R.Phitosof, Z.Rosental Superoxide anion radical (O2.bul.-)-mediated base-catalyzed autoxidation of enones // J. Org. Chem. 1989, v.54, №, P.4853-4866), циклопентанонов (A.Cisneros; S.Fernández; J.E.Hernández. Cleavage of Vicinal Diols by Pyridinium Chlorochromate // Synt. Commun., 1982, v.12, P.833-838; H.Nemoto, M.Nagai. Y.Abe, M.Moizumi, K.Fukumoto, T.Kametani. A novel stereoselective access to des-A B-aromatic corticosteroids via intramolecular cycloaddition reaction-potential intermediates for the synthesis of corticosteroids // J. Chem. Soc., Perkin Trans., 1987, v.1, P.1727-1733), 1,4-диоксанов и 1,3-диоксаланов спирановой структуры (Р.С.Лукьянова, В.И.Панасевич, Н.А.Глазков. Изв. АН БССР, Сер. хим. 1979, С.112-116), а также замещенных винилциклопентенов (М.Isabelle, L.Elaine, H.Darryl, R.H.Wightman. Tricyclic aromatic hydrocarbons. III. Isomerically pure meta-bis-annelated benzenes: a simple synthesis // Can. J. Chem., 1977, v.55, P.3268-3272).

Известен способ ([1] Swanson D.R., Rousset C.J., Negishi E.I., Takahashi Т., Seki Т., Saburi М., Ushida I. Regioselektive and Diastereoselective Alkyl-Alkene and Alkene-Alkene Coupling Promoted by Zirconocene and Hafnocene // J. Org. Chem. 1989, v.54, №15, P.3521-3523) получения транс-3,4-диалкилциклопентан-1-олов взаимодействием цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2) с двукратным избытком алкильных производных лития с последующей последовательной обработкой реакционной массы α-олефинами, окисью углерода (СО) и водой по схеме:

R=Et, н-Нех

Известным способом не могут быть получены оптически активные 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолы формулы (1).

Известен способ ([2] У.М.Джемилев, А.Г.Ибрагимов, Л.О.Хафизова, Р.Р.Гилязев, В.А.Дьяконов. Новый метод синтеза циклопентанолов на основе алюминациклопентанов. Изв. АН. Сер. хим., 2004, №1, с.130-133) получения 3-алкилзамещенных циклопентанолов взаимодействием α-олефинов с триэтилалюминием (AlEt3) в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 с последующим добавлением этилформиата и каталитических количеств фосфинового комплекса никеля или солей меди. Целевой продукт получают кислотным гидролизом реакционной массы по схеме:

Известным способом не могут быть синтезированы оптически активные 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолы (1):

Предлагается новый способ получения оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-α-метилциклопентанолов (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии α-олефинов общей формулы RCH=CH2, где R=н-С4Н9, н-С5Н11, н-C8H17, с триэтилалюминием (AlEt3) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2) в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-21°С) и атмосферном давлении в алифатическом растворителе (гексан) в течение 8 ч с последующим переносом реакционной массы в автоклав и добавлением при температуре -15°С катализатора хлорида меди и (S)-метилового эфира молочной кислоты, взятыми в мольном соотношении RCH=CH2: AlEt3: Cp2ZrCl2: CuCl: СН3СН(ОН)CO2CH3=10:(20÷24):(0.3÷0.7):(0.8÷1.2):(10÷14), предпочтительно 10:22:0.5:1:12 и перемешиванием реакционной массы при температуре 60°С в течение 6-8 часов, предпочтительно 7 ч. Общий выход оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолов (1) составляет после гидролиза реакционной массы 36-57%. Реакция протекает по схеме:

Оптически активные 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолы (1) образуются только лишь с участием AlEt3, α-олефинов, (S)-метилового эфира молочной кислоты и циркониевого катализатора Cp2ZrCl2. В присутствии других соединений алюминия (например, Bu2iAlCl, Bu3iAl, Bu2iAlH, EtAlCl2, Et2AlCl), других непредельных соединений (диены, ацетилены) или других катализаторов (например, Zr(acac)4, ZrCl4, Cp2TiCl2, Pd(acac)2, Ni(acac)2, NiCl2, Fe(acac)2) целевой продукт (1) не образуется.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 и CuCl больше соответственно 7 мол.% и 12 мол.% по отношению к α-олефину не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Cp2ZrCl2 и CuCl меньше, соответственно 3 мол.% и 8 мол.% снижает выход оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолов (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к исходному α-олефину не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта (1). Реакции проводили с использованием алифатических растворителей (гексан). В других растворителях (например, эфирных) реакция не идет.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В известном способе для формирования циклопентанольного фрагмента в качестве исходного соединения используют этилформиат, который не приводит к образованию оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолов (1). В предлагаемом способе в качестве исходного непредельного соединения используется оптически активный (S)-метиловый эфир молочной кислоты, с участием которого в условиях реакции образуются оптически активные 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолы (1).

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Предлагаемый способ позволяет получать оптически активные 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолы формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 2 мл гексана, 10 ммолей 1-гексена, 0.5 ммолей катализатора Cp2ZrCl2 и при температуре ~0°С 24 ммоля AlEt3, перемешивают 8 ч при комнатной температуре (20-21°С), реакционную массу переносят в пальчиковый автоклав (V=17 мл) и при температуре -15°С добавляют 1 ммоль катализатора CuCl и 12 ммолей (S)-метилового эфира молочной кислоты, перемешивают 7 ч при температуре 60°С и гидролизуют водным раствором (8-10%) HCl. Из органического слоя выделяют с выходом 45% оптически активный 3-бутил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанол [α]D20=-4.2°.

Спектральные характеристики оптически активного 3-бутил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанола (I):

Спектр ЯМР1Н (δ, м.д.): 0.73-0.89 (м, 6Н, СН3); 1.14-1.39 (м, 6Н, СН2); 1.51-2.45 (м, 7Н, СН, СН2 - в цикле), 3.89 (к, J=7.0 Гц, Н, СН).

Спектр 13С (CDCl3, δ, м.д.): 84.62(84.99) С(1); 45.30(45.80) С(2); 39.76(39.80) С(3); 31.58(31.79) С(4); 42.11 С(5); 73.68(73.81) С(6); 17.90 (17.96) С(7); 35.71(36.46) С(8); 30.83(30.90) С(9); 22.90(22.94) С(10); 14.16 C(11). M+ 186.

Спектральные характеристики оптически активного 3-пентил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанола (1):

Спектр ЯМР1Н (δ, м.д.): 0.75-0.90 (м, 6Н, СН3); 1.12-1.32 (м, 8Н, СН2); 1.54-2.48 (м, 7Н, СН, СН2-в цикле); 3.87 (к, J=7.0 Гц, Н, СН).

Спектр 13С (CDCl3, δ, м.д.): 84.77(85.12) С(1); 45.19(45.69) С(2); 38.31(38.35) С(3); 31.47(31.68) С(4); 41.88 С(5); 72.53(72.78) С(6); 17.85 (17.92) С(7); 35.76(36.42) С(8); 29.92(29.98) С(9); 32.70(32.78) С(10); 22.97(23.05) С(11); 13.58 (13.97) C(12). M+200.

Спектральные характеристики оптически активного 3-октил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанола (1):

Спектр ЯМР1Н (δ, м.д.): 0.73-0.92 (м, 6Н, СН3); 1.10-1.34 (м, 14Н, СН2); 1.92-2.50 (м, 7Н, СН, СН2 - в цикле); 3.88 (к, J=7.0 Гц, Н, СН).

Спектр 13С (CDCl3, δ, м.д.): 84.57(84.99) С(1); 44.96(45.46) С(2); 38.94(38.98) С(3); 31.24(31.45) С(4); 41.68 С(5); 73.61(73.84) С(6); 17.82 (17.89) С(7); 35.17(35.92) С(8); 27.96(28.12) С(9); 28.62(28.95) С(10); 28.41(28.49) C(11); 28.61(28.98) С(12); 32.15(32.28) С(13); 22.95(23.15) С(14); 14.05 С(15). M +242.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

№№ п/п Исходный α-олефин Мольное соотношение α-олефин: AlEt3: Cp2ZrCl2: СН3СН(ОН)СО2СН3: CuCl, ммоль Общее время реакции, час Выход 3-алкил-1-гидрокси-α-метилциклопент анолов, %
1 2 3 4 5
1. 1-гексен 10:22:0.5:12:1.0 15 45
2. -«- 10:22:0.5:14:1.0 15 47
3. -«- 10:20:0.5:10:1.0 15 41
4. -«- 10:24:0.7:12:1.0 15 53
5. -«- 10:22:0.3:12:1.0 15 40
6. -«- 10:22:0.5:12:1.2 15 57
7. -«- 10:22:0.5:12:0.8 15 36
8. -«- 10:22:0.5:12:1.0 16 48
9. -«- 10:22:0.5:12:1.0 14 43
10. 1-гептен 10:22:0.5:12:1.0 15 44
11. 1-децен 10:22:0.5:12:1.0 15 39

Способ получения оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1'S-метилциклопентанолов общей формулы (1),
,
где R=н-С4Н9, н-С5Н11, н-C8H17,
отличающийся тем, что α-олефины общей формулы RCH=CH2, где R=н-C4H9, н-С5Н11, н-C8H17, подвергают взаимодействию с триэтилалюминием (AlEt3) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2) в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 8 ч, с последующим переносом реакционной массы в автоклав и добавлением при температуре -15°С катализатора хлорида меди (CuCl) и (S)-метилового эфира молочной кислоты (СН3СН(ОН)CO2CH3) при мольном соотношении α-олефин: AlEt3: Cp2ZrCl2: CuCl: (СН3СН(ОН)CO2CH3)=10:(20÷24):(0,3÷0,7):(0,8÷1,2):(10÷14), и перемешиванием реакционной массы при температуре 60°С в течение 6-8 ч с последующим гидролизом реакционной массы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения транс-циклопентандиола-1,2, который применяется в синтезе душистых, фармацевтических, бактерицидных и сельскохозяйственных препаратов.

Изобретение относится к новому способу получения 1,3,4-триалкилциклопентан-1-олов общей формулы (1): (1), где R=н-С4Н9, н-С6Н 13, н-С8Н17, R' = CH3, C2H5, которые могут найти применение в тонком органическом синтезе, производстве лакокрасочных материалов, высокоэффективных противозадирных и противоизносных присадок к маслам, биологически активных веществ.

Изобретение относится к новому способу получения транс-3,4-диалкилциклопентан-1-олов общей формулы (1), которые могут найти применение в тонком органическом синтезе, производстве лакокрасочных материалов, высокоэффективных противозадирных и противоизносных присадок к маслам, биологически активных веществ: где R=н-C4H9, н-C6H 13, нC8H17.

Изобретение относится к производству хлоргидринов ,в частности, к получению 2-хлорциклогексанола, который используется в качестве душистого вещества или для синтеза лекарственных препаратов.

Изобретение относится к циклическим спиртам, в частности к получению циклопентанола (ЦП), который применяется в органическом синтезе. .

Изобретение относится к способу получения третичного бутанола, который используется в качестве растворителя и полупродукта для органического синтеза. .

Изобретение относится к способу получения изобутена, изопрена и, возможно, трет-бутанола из изобутенсодержащей(их) С4-фракции(й), включающему гидратацию изобутена в С4-фракции(ях), отгонку непрореагировавших С4 -углеводородов от трет-бутанола, дегидратацию трет-бутанола, контактирование изобутенсодержащей С4-фракции и возможно трет-бутанола с водным(и) раствором(ами) формальдегида и кислоты, отгонку как минимум оставшихся С4-углеводородов и разложение полупродуктов при повышенной температуре с образованием и последующим выделением изопрена и изобутена, характеризующемуся тем, что исходную(ые) изобутенсодержащую(ие) фракцию(и) как минимум частично подвергают гидратации на сульфокатионитном катализаторе в узле гидратации при умеренной подаче в него воды в количестве, компенсирующем ее расходование на реакцию с изобутеном и вывод в составе органического слоя, содержащего преимущественно смесь непрореагировавших С4-углеводородов и образующегося трет-бутанола при конверсии изобутена от 40 до 80%, как минимум из части указанного органического слоя выделяют ректификацией поток, содержащий преимущественно трет-бутанол, и поток непрореагировавших С4-углеводородов, содержащий от 10 до 40% изобутена, который контактируют с водным(и) раствором(ами) формальдегида и кислоты и образующиеся полупродукты после отгонки как минимум оставшихся С4-углеводородов подвергают жидкофазному или газофазному катализируемому разложению при повышенной температуре с образованием изопрена, изобутена и побочных продуктов, а указанный поток, содержащий преимущественно трет-бутанол, как минимум частично подают в зону разложения полупродуктов непосредственно и/или после контактирования как минимум с водным(и) раствором(ами) формальдегида и кислоты в дополнительной реакционной зоне, а остальную часть указанного потока, содержащего преимущественно трет-бутанол, дегидратируют с получением изобутена.

Изобретение относится к смесям душистых соединений, выбранных из смеси соединений (5a-d), (6a-d), (6a'-6d'), (7a-d) и (7a'-7d'), к способу получения данных смесей, к душистой, парфюмерной и косметической композициям, а также продукту бытовой химии на их основе и к применению данных смесей или душистой композиции на их основе в качестве душистого агента, агента, маскирующего или нейтрализующего запах.

Изобретение относится к новому химическому соединению - 4-(2-гидроксиэтилокси)-4'-цианоазоксибензолу, который может применяться в качестве жидкокристаллической стационарной фазы для газовой хроматографии.
Изобретение относится к технологии органического синтеза, а именно к технологии получения пентаэритрита и дипентаэритрита, используемых в лакокрасочной и других отраслях химической промышленности

Способ получения оптически активных 3-алкил-1-гидрокси-1's-метилциклопентанолов

Наверх