Способ получения фенилэтинил производных ароматических соединений
Владельцы патента RU 2524961:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к способу получения фенилэтинил производных ароматических соединений. Способ характеризуется тем, что включает нагрев смеси компонентов 0,01 моль фенилацетилена, 0,01 моль иодбензола (арилиодида), 0,0006 г нанопорошка меди и 0,002 г CuI при температуре 110-120°C в течение 3 часов, после охлаждения реакционной массы ее выливают в 100 мл холодной воды при перемешивании, экстрагируют этилацетатом, затем очищают на колонке с силикагелем, элюируя смесью растворителей этилацетат : гексан в соотношении 1:6, далее отгоняют растворитель, получая чистые продукты. Использование настоящего способа позволяет получать целевые продукты с выходами 70-100 % при значительном упрощении технологического процесса. 1 табл.
Изобретение относится к методам органического синтеза, а именно к способу синтеза фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен, которые имеют широкое применение в различных областях, в том числе в изготовлении люминесцирующих материалов, и используются в химии, биологии, медицине.
Известны методы синтеза фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен - эта реакция с иодпроизводными происходит в присутствии основания и палладиевого катализатора (Соногашира) ().
Известны некоторые патенты в которых была использована реакция по типу Соногаширы (Производные бензодиазепина и лекарственное средство, их содержащее, № 2259360 RU, опубл. 27.08.05; Производные индола, содержащие ацетиленовую группу, в качестве PPAR активаторов, № 2387639 RU, опубл. 27.04.10; Способ получения ингибиторов поли(адф-рибоза)полимераз, №2344138 RU, опубл. 20.01.09; Триазолзамещенные аминобензофеноновые соединения, № 2394818 RU, опубл. 20.07.2010). Эти реакции сочетания по методу Соногаширы предпочтительно проводят с использованием известных каталитических смесей Pd(PPh3)4/CuI. B этих системах были использованы амины в качестве растворителей, такие как диэтиламин, триэтиламин, пиридин и др., которые при испарении взрывоопасны и токсичны.
Известен метод синтеза фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен (Catalytic Activity of Pd(II) Complexes with Triphenyl phosphito Ligands in the Sonogashira Reactionin Ionic Liquid Media, I.Błaszczyk A.M. Trzeciak J.J. Zio'łkowski, Catal. Lett. 2009, 133:262-266). При осуществлении синтеза необходим не только палладий, триэтиламин, но и ионная жидкость, а также инертная атмосфера. Для получения продукта этим способом требуется сложная установка, что является недостатком метода.
Известен метод синтеза фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен (Tandem Sonogashira Coupling: An Efficient Tool for the Synthesis of Diarylalkynes. Zolta'n Nova'k, Pe'ter Nemes, and Andra's Kotschy. Organic Letters, 2004 Vol.6, No. 26, 4917-4920). Но синтез необходимо проводить в две стадии, сначала в процессе образуется промежуточный продукт между иодбензолом и 2-метил-3-бутин-2-олом. Также выходы целевых продуктов невысокие и непостоянны от 17 до 84%.
Известен метод синтеза фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен с использованием CuI (Copper(I) Iodide Polyphosphine Adducts at Low Loading for Sonogashira Alkynylation of Demanding Halide Substrates: Ligand Exchange Study between Copper and Palladium, Matthieu Beaupérin, Andre Job, Hélène Cattey, Sylviane Royer, Philippe Meunierand Jean-Cyrille Hierso; Organometallics, 2010, 29(12), pp. 2815-2822), в этом случае была использована очень сложная система катализаторов, так как CuI сокатализатор в системе [PdII(η3-allyl)Cl]2, что является недостатком метода.
Известен метод синтеза фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен по типу Соногаширы с использованием Cu(I) (Copper-Catalyzed Synthesis of 1,3-Enynes. Craig G. Bates, Pranorm Saejueng, and D. Venkataraman. Organic Letters, 2004, Vol.6, No.9, 1441-1444). При этом была использована система Cu(I) как главный катализатор (например [Cu(bipy)PPh3Br]), Cs2CO3, толуол, 110°C, 24 часа. Это тоже сложная система, что является недостатком метода.
Задачей изобретения является разработка эффективного метода получения фенилэтинил производных ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен с использованием нанопорошка меди.
Нанопорошок меди приготовлен по известному методу электрического взрыва проволоки в атмосфере инертного газа аргона (Яворовский Н.А., Пустовалов А.В., Лобанова Г.Л., Журавков С.П. Исследование свойств порошков алюминия, полученных в аргоне с добавками кислорода. // Известия вузов. Физика. 2012, Т.55, №6/2, с.236-244). Для получения нанопорошка меди использовалась установка УДП-4Г, медная проволока марки «ММ» диаметром 0,25 мм. Длина взрываемого за один импульс отрезка проволоки - 105 мм, напряжение зарядки U=21 кВ, емкость конденсаторной батареи C=2,24 µкФ. Давление аргона в установке 2,5 атм. Для получения нанопорошков электровзрывным методом, через металлическую проволочку пропускают импульсный ток большой плотности (1010А/м2), вследствие чего проводник взрывообразно разрушается, продукты взрыва конденсируются в атмосфере инертного газа и образуют наноразмерные частицы. Порошок, полученный таким способом, имеет величину удельной поверхности Sуд=8м2/г, что соответствует среднеарифметическому размеру частиц 84 нм (размеры агломератов до 150-300 нм), и обладает высокой химической активностью. Порошок темно-бурого цвета. Форма частиц сферическая. Насыпная плотность - около 5 г/см3. Порошок содержит металлическую медь (Cu) около 98% масс.; остальное - сорбированные газы, оксид меди CuO менее 1%, Cu2O менее 1% и H2O.
Известно, что нанопорошок меди реагирует с фенилацетиленом в диметилформамиде (ДМФА), образуя желтый осадок - комплекс дифенилбутадиина и меди. (Copper and Copper Oxides Nanopowders in the Oxidative Condensations of Phenylacetylene and tert-Butylacetylene. O.A. Kuznetsova, E.F. Khmara, V.I. Filyakova, M.A. Uimin, A.E. Ermakovb, С.K. Rheec, and V.N. Charushin. Zhurnal Obshchei Khimii, 2007, Vol.77, No. 3, pp.439-443. Нанопорошки на основе меди и ее оксидов в окислительной конденсации фенилацетилена и трет-бутилацетилена, О. А. Кузнецова, Е. Ф. Хмара, В. И. Филякова, М. А. Уймин, А. Е. Ермаков, С.К. Rhee, В. Н. Чарушин. Журнал общей химии. 2007, Т.77, вып.3, с.439-443).(Synthesis and crystal structure of tetranuclear nickel(0) complex with 1,4-diphenylbutadiyne in the η2, η2-bridging mode. Maekawa, M., Munakata, M., Kuroda-Sowa, Т., and Hachiya, K., Inorg.Chim.Acta, 1995, vol.231, p.213.) (Synthesis and crystal structure of unsymmetrical trinuclearnickel(0) complexes with the 1,3-butadiynes in the monodentate and µ2-η2, η2-bridgin mode [Ni3(L)(cod)3] (L=tmsb and dpbd) Maekawa, M., Munakata, M., Kuroda-Sowa, Т., and Hachiya, K., Polyhedron, 1995, vol.14, p.2879).
Это значит, что в ДМФА в присутствии нанопорошка меди фенилацетилен может димеризоваться. Но перед образованием дифенилбутадиина появляются радикальные частицы типа фенилацетиленил [PhC≡C].
Приготовим смесь двух катализаторов - нанопорошок Cu и CuI, при этом нанопорошок Cu реагирует с фенилацетиленом, чтобы образовалась радикальная частица фенилацетиленила, и одновременно CuI реагирует с иодбензолом (арилиодидом), при этом активируя его. В результате две переходные частицы реагируют между собой образуя дифенилацетилен.
Поставленная задача достигается тем, что производят нагрев смеси компонентов 0,01 моль фенилацетилена, 0,01 моль иодбензола (арилидида), 0,0006 г нанопорошка меди и 0,002 г CuI при температуре 110-120°C в течение 3 часов. После охлаждения реакционной массы ее выливают в 100 мл холодной воды при перемешивании, экстрагируют этилацетатом. Затем очищают на колонке с силикагелем, элюируя смесью растворителей этилацетат : гексан в соотношении 1:6. Далее отгоняют растворитель, получая чистые продукты. Смесь реагентов нанопорошка меди и CuI играет роль катализатора, который реагирует с двумя субстратами по механизму на основе реакции Соногаширы.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать фенилэтинил производные ароматических соединений при замещении иода в молекулах на фенилацетилен с использованием нанопорошка меди. Метод дает выходы целевых продуктов от 70 до 90%, значительно упрощает технологический процесс (см. таблицу).
| Таблица | |||
| Способ получения фенилэтинил производных ароматических соединений | |||
| Субстраты | Продукты | Выход, % (время) | Т пл (р-ль)/ %C %H |
|
|
95 (0.5 час) | 248-250°C (AcOBu) %C 94,92 %H 4,83 |
|
|
90 (1 час) | 188-190°C (AcOEт) %C 94,69 %H 5,25 |
|
|
87 (2 час) | 155-156°C (AcOBu) %C 94,95 %H 4,75 |
|
|
85 (2 час) | 338-341°C (AcOBu) %C 94,90 %H 4,93 |
|
|
87 (2 час) | 186-188°C (AcOBu) %C 90,82 %H 4,82 %O 4,32 |
|
|
82 (2.5 час) | 242-244°C (AcOBu) %C 94,92 %H 4,85 |
|
|
75 (3 час) | 253-254°C (AcOEт)%C 94,91 %H 5,00 |
|
|
77 (3 час) | 136-137°C (AcOEт) %C 94,82 %H 5,15 |
|
|
72 (3 час) | 176-178°C (AcOEт) %C 94,96 %H 4,95 |
|
|
70 (3 час) | 62-63°C (EтOH) %C 94.34 %H 5.66 |
Способ получения фенилэтинил производных ароматических соединений, включающий нагрев смеси компонентов 0,01 моль фенилацетилена, 0,01 моль иодбензола (арилиодида), 0,0006 г нанопорошка меди и 0,002 г CuI при температуре 110-120°C в течение 3 часов, после охлаждения реакционной массы ее выливают в 100 мл холодной воды при перемешивании, экстрагируют этилацетатом, затем очищают на колонке с силикагелем, элюируя смесью растворителей этилацетат : гексан в соотношении 1:6, далее отгоняют растворитель, получая чистые продукты.
