Способ получения 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропанов

Настоящее изобретение относится к способу получения 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропанов общей формулы (1):

где Ar=Ph, о-МеС₆Н₄, p-MeC₆H₄; R=CH₃, C₂H₅, C₄H₉; R′=CH₃, C₂H₅, которые могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности, синтезе биологически активных соединений, обладающих пиретроидной, акарицидной, пестицидной, росторегулирующей, фунгицидной и противобактериальной активностями. Способ заключается в том, что арилэтилен общей формулы Аr-СН=СН₂, где Ar=Ph, о-МеС₆Н₄, р-МеС₆Н₄ подвергают взаимодействию с эквимольным количеством сложного эфира общей формулы RCO₂R′, где R=CH₃, C₂H₅, C₄H₉; R′=Me, Et, в присутствии диэтилалюминийхлорида (Et₂AlCl), магния (Mg, порошок) и катализатора Cp₂ZrCl₂ в мольном соотношении Ar-CH=CH₂:RCO₂R′:Et₂AlCl:Mg:Cp₂ZrCl₂=10:10:(20-30):(10-14):(0.8-1.2) в атмосфере аргона при температуре 20-22°С и атмосферном давлении в течение 8-12 ч. Предлагаемый способ позволяет получить целевые продукты с высокой региоселективностью. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, конкретно, к новому способу получения 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропанов общей формулы (1):

Замещенные циклопропаны могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности, синтезе биологически активных соединений, обладающих пиретроидной, акарицидной, пестицидной, росторегулирующей, фунгицидной и противобактериальной активностями (Куковинец О.С., Николаева С.В., Касрадзе.В.Г., Зайнуллин Р.А., Кунакова Р.В., Абдуллин М.И. Циклопропаны (свойства, синтез, применение). Уфа: Гилем, 2006, 152 с.).

Известен способ (О.Г.Кулинкович, Д.А.Василевский, А.И.Савченко, С.В.Свиридов. Катализируемое тетраизопропоксититаном взаимодействие алкилмагнийгалогенидов со сложными эфирами как удобный метод получения замещенных циклопропанолов. ЖОрХ, 1991, т.27, вып.7, 1428-1430) получения замещенных циклопропанов с гидроксильным заместителем общей формулы (2) действием магнийорганического реагента на сложные эфиры в присутствии каталитических количеств Ti(OPrⁱ)₄ в эфире при температуре 18-20°С по схеме:

Известный способ не позволяет получать 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропаны общей формулы (1).

Известен способ (R.A.Olofson, C.M.Dougherty. Lithium 2,2,6,6-Tetramethilpiperidide and Related, Strong, Proton-Specific Bases. Evaluation in Synthesis. JACS, 95, №2, 1973, 582-584) получения замещенных циклопропанов с алкоксильным заместителем общей формулы (3) действием 2,2,6,6-тетраметилпиперидида лития на смесь хлорциклогекс-2-ена и этилвинилового эфира в тетрагидрофуране (ТГФ) по схеме:

Известным способом не могут быть получены 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропаны общей формулы (1).

Предлагается новый способ получения 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропанов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии арилэтилена общей формулы Ar-СН=СН₂, где Ar=Ph, о-МеС₆Н₄, p-МеС₆Н₄, с эквимольным количеством сложного эфира общей формулы RCO₂R', где R=СН₃, C₂H₅, С₄Н₉; R′=Me, Et, в присутствии диэтилалюминийхлорида (Et₂AlCl), магния (Mg, порошок) и катализатора Cp₂ZrCl₂, взятых в мольном соотношении Ar-СН=СН₂:RCO₂R′:Et₂AlCl:Mg:Cp₂ZrCl₂=10:10:(20-30):(10-14):(0.8-1.2), предпочтительно 10:10:25:12:1. Реакцию проводят в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-22°С) и атмосферном давлении. Время реакции 8-12 ч, выход целевого продукта 55-78%. В качестве растворителя необходимо использовать эфирные растворители (ТГФ). Реакция протекает по схеме:

Ar=Ph, о-МеС₆Н₄, p-МеС₆Н₄; R=CH₃, C₂H₅, C₄H₉; R=CH₃, C₂H₅

Целевой продукт (1) образуется только лишь с участием сложных эфиров (RCO₂R′), алкилгалогеналана (Et₂AlCl), арилэтилена (Ar-CH=СН₂) и магния (акцептор ионов хлора). В присутствии других соединений алюминия (например, изо-Bu₃Al, Et₃Al, изо-Bu₂AlH), других эфиров (например, простые эфиры), других непредельных соединений (например, дизамещенные олефины, терминальные ацетилены) или других металлов (например, Al, Cu, Fe) целевые продукты (1) не образуются.

Реакции проводят при комнатной температуре 20-22°С. При более высокой температуре (например, 50°С) увеличиваются энергозатраты на проведение реакции, при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к арилэтилену не приводит к значительному повышению выхода целевого продукта (1). Снижение количества Et₂AlCl, RCO₂R' или Mg по отношению к арилэтилену уменьшает выход замещенных циклопропанов (1).

Существенные отличия предлагаемого способа:

Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве исходных реагентов диэтилалюминийхлорида (Et₂AlCl), магния (Mg, порошок) и катализатора Cp₂ZrCl₂. В известном способе в качестве исходных реагентов применяются 2,2,6,6-тетраметилпиперидид лития, хлорциклогекс-2-ен и этилвиниловый эфир.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать региоизомерные цис/транс-1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропаны в соотношении 1:1 общей формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 5 мл ТГФ, 10 ммолей этилацетата (MeCO₂Et), 10 ммолей стирола (Ph-CH=CH₂), 12 мг.ат.магния (Mg, порошок), 1.0 ммоль катализатора Cp₂ZrCl₂, при температуре ~0°С добавляют диэтилалюминийхлорид (Et₂AlCl), перемешивают при температуре 20-22°С в течение 10 ч. Получают цис/транс-1-метил-1-этокси-2-фенилциклопропан (1) с выходом 67%.

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) цис-1-метил-1-этокси-2-фенилциклопропана (1): 15.24, 20.95, 21.61, 30.56, 62.14, 62.89, 125.38, 127.62, 128.54, 138.61. Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) транс-1-метил-1-этокси-2-фенилциклопропана (1): 15.74, 16.13, 17.97, 29.70, 61.85, 62.43, 125.50, 127.70, 128.16, 138.77.

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) цис-1-метил-1-этокси-2-орто-фенилциклопропана: 15.35, 18.34, 20.15, 21.84, 28.94, 61.98, 62.57, 125.59, 126.19, 127.33, 129.66, 136.57, 138.68. Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) транс-1-метил-1-этокси-2-орто-фенилциклопропана: 15.90, 16.05, 17.22, 20.32, 28.52, 61.81, 62.22, 125.35, 125.70, 126.76, 129.32, 137.11, 137.59.

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) цис-1-метил-1-этокси-2-пара-фенилциклопропана: 15.30, 20.83, 21.00, 21.61, 30.22, 62.10, 62.70, 127.46, 128.43,134.75, 135.51.

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) транс-1-метил-1-этокси-2-пара-фенилциклопропана: 15.74, 16.13, 17.93, 21.00, 29.29, 61.82, 62.34, 128.43, 128.86, 134.75, 135.64.

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) цис-1-метил-1-метокси-2-фенилциклопропана (1): 20.92, 21.63, 30.53, 53.72, 62.85, 125.37, 127.59, 128.51, 138.59. Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) транс-1-метил-1-этокси-2-фенилциклопропана (1): 16.11, 17.89, 29.72, 54.08, 62.41, 125.54, 127.73, 128.12, 138.71.

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) цис-1-бутил-1-этокси-2-фенилциклопропана: 14.62, 15.51, 22.51, 26.39, 30.09, 34.55, 62.27, 66.92, 125.56, 127.92, 128.53, 138.54. Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д., CDCl₃) транс-1-бутил-1-этокси-2-фенилциклопропана: 14.22, 15.96, 17.33, 22.91, 26.92, 29.08, 29.47, 61.89, 66.77, 125.98, 128.19, 128.53, 138.59.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/п	Арилэтилен (Ar-СН=СН2)	Сложный эфир (RCO2R′)	Мольное соотношение Ar-CH=CH2:RCO2R′:Et2AlCl:Mg:Cp2ZrCl2, ммоль	Время реакции, час	Выход (1), %
1	стирол	этилацетат	10:10:25:12:1.0	10	67
2	-//-	-//-	10:10:30:12:1.0	10	71
3	-//-	-//-	10:10:20:12:1.0	10	61
4	-//-	-//-	10:10:25:14:1.0	10	69
5	-//-	-//-	10:10:25:10:1.0	10	65
6	-//-	-//-	10:10:25:12:1.2	10	78
7	-//-	-//-	10:10:25:12:0.8	10	55
8	-//-	-//-	10:10:25:12:1.0	12	73
9	-//-	-//-	10:10:25:12:1.0	8	63
10	о-метил-стирол	-//-	10:10:25:12:1.0	10	59
11	р-метил-стирол	-//-	10:10:25:12:1.0	10	60
12	стирол	метилацетат	10:10:25:12:1.0	10	70
13	-//-	этилпропионат	10:10:25:12:1.0	10	64
14	-//-	этилпентаноат	10:10:25:12:1.0	10	57

Все опыты проводили при температуре 20-22°С в ТГФ.

Способ получения 1-алкил-1-алкокси-2-арилциклопропанов общей формулы (1)
,
где Ar - Ph, о-МеС₆Н₄, р-МеС₆Н₄; R - CH₃, C₂H₅, C₄H₉; R′=CH₃, C₂H₅, характеризующийся тем, что арилэтилен общей формулы Аr-СН=СН₂, где Ar - Ph, о-МеС₆Н₄, p-МеС₆Н₄, подвергают взаимодействию с эквимольным количеством сложного эфира общей формулы RCO₂R′, где R - CH₃, C₂H₅, С₄Н₉; R′ - Me, Et, в присутствии диэтилалюминийхлорида (Et₂AlCl), магния (Mg, порошок) и катализатора Cp₂ZrCl₂ в мольном соотношении Аг-СН=СН₂: RCO₂R′:Et₂AlCl:Mg:Cp₂ZrCl₂=10:10:(20-30):(10-14):(0.8-1.2) в атмосфере аргона при температуре 20-22°С и атмосферном давлении в течение 8-12 ч.