Способ гидрирования альфа, бета-ненасыщенных кетонов

Изобретение относится к способу гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов общей формулы

где R1, R2=Н или R1-R2=-(СН2)3-,

который заключается в гидрировании бензальалканона газообразным водородом в среде растворителя в присутствии катализатора. При этом в качестве бензальалканона используют бензальацетон или бензальциклогексанон, а в качестве катализатора используют коллоидные частицы никеля, предварительно полученные восстановлением хлорида никеля (II) алюмогидридом лития, и процесс проводят при атмосферном давлении водорода в среде тетрагидрофурана при температуре 55-60°C. Изобретение позволяет простым способом получить насыщенные кетоны с высоким выходом. 2 пр.

 

Изобретение относится к способу гидрирования водородом α,β-ненасыщенных кетонов общей формулы

где R1, R2=Н или R1-R2=-(СН2)3-

который позволяет получать насыщенные кетоны, находящие применение в качестве полупродуктов в органическом синтезе.

Известен способ гидрирования окиси мезитила над платиновым, палладиевым, родиевым или рутениевым катализатором водородом при атмосферном давлении, при котором протекает в основном гидрирование непредельной связи ОС и образуется метилизобутилкетон с выходами 0-80% в зависимости от условий и применяемого катализатора [Low Pressure Hydrogenation of Ketones with Platinum Metal Catalysts / E. BREITNER, E. ROGINSKI, P. N. RYLANDER // J. Org. Chem., 1959, 24 (12), pp.1855-1857], а также способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов циклического строения на катализаторе "палладий на активированном угле" [Catalytic Hydrogenation of α,β-Unsaturated Ketones. 11. The Mechanism of Hydrogenation in Acidic Medium / R.L. AUGUSTINE, A. D. BROOM // J. Org. Chem., I960, 25 (5), pp.802-804].

Недостатком данных методов является необходимость использования дорогостоящих катализаторов, невысокая селективность гидрирования в ряде случаев.

Известен способ каталитического гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов водородом при 3.5-4.8 атм в присутствии полифосфинового комплекса меди [Highly Chemoselective Catalytic Hydrogenation of Unsaturated Ketones and Aldehydes to Unsaturated Alcohols Using Phosphine-Stabilized Copper(I) Hydride Complexes / Jian-Xin Chen, J. F. Daeuble, D.M. Brestensky J. M. Stryk-er // Tetrahedron, 2000, (56), pp.2153-2166].

Данный способ приводит к гидрированию карбонильной группы кетона, не затрагивая ненасыщенную углерод-углеродную связь, и приводит к получению вторичных аллиловых спиртов.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов изопропанолом в присутствии рутениевых комплексов и трет-бутилата калия [An Efficient Catalyst System for the Asymmetric Transfer Hydrogenation of Ketones: Remarkably Broad Substrate Scope // M.T. Reetz, Xiaoguang Li / J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, pp.1044-1045]. Данным способом были получены вторичные непредельные спирты. Очевидным недостатком данного метода является сложность получения и высокая стоимость катализатора, использование изо-пропанола в качестве донора водорода.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных альдегидов водородом при 2 атм и 150°C в присутствии различных металлических катализаторов на носителе из ряда: платина, осмий, родий, приводящий к смеси насыщенных альдегидов и аллиловых спиртов [Selective hydrogenation of α,β-unsaturated aldehydes and other C=O and C=C bonds containing compounds / P. Claus // Topics in Catalysis, 5 (1998), pp.51-62]. Показана высокая зависимость селективности гидрирования от состава и размера частиц катализатора.

Недостатком данного метода является невысокая селективность процесса, использование высокой температуры и водорода под давлением. Данным способом не были гидрированы α,β-ненасыщенные кетоны.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов в водно-метанольном растворе действием смеси гексагидрата хлорида никеля и бор-гидрида натрия при мольном соотношении 1:5-30:2-30 соответственно [Chemoselective Reduction of α,β-Unsaturated Aldehydes, Ketones, Carboxylic Acids, and Esters with Nickel Boride in Methanol-Water / J.M. Khurana, P. Sharma // Bull. Chem. Soc. Jpn., 2004, 77, pp.549-552]. Способ приводит к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данного метода гидрирования является использование значительного избытка соли никеля и восстановителя, а также использование в качестве восстановителя достаточно дорогостоящего боргидрида натрия вместо промышленно доступного и дешевого водорода.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов муравьиной кислотой или изопропанолом в присутствии карбоната калия в течение 6 часов при 100°C в присутствии сложного комплекса рутения [Regiospecific solvent-free transfer hydrogenation of α,β-unsaturated carbonyl compounds catalyzed by a cationic ruthenium(II) compound / S. Naskar M. Bhattacharjee // Tetrahedron Letters, 48 (2007). pp.465-467].

Показано, что применение в качестве донора водорода изопропанола приводит к смеси продуктов, в частности, бензилиденацетон гидрируется в смесь бензилацетона (15%) и 4-фенилбутан-2-ола (30%), гидрирование данного α,β-ненасыщенного кетона муравьиной кислотой не изучалось. Также недостатком данного метода гидрирования является использование в качестве гидрирующих агентов муравьиной кислоты или изопропанола вместо дешевого и доступного водорода.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов изопропанолом или циклопентанолом в тетрагидрофуране или диоксане при катализе гидридными комплексами железа, рутения и осмия [Chemoselective Hydrogen-Transfer Reduction of α,β-Unsaturated Ketones Catalyzed by Isostruc-tural Iron(II), Ruthenium(II), and Osmium(I1) cis Hydride η-Dihydrogen Complexes / C. Bianchini, E. Farnetti, M. Graziani, M. Peruzzini, A. Polo // Organometallics, 1993, 12, 3753-3761]. Показана зависимость селективности гидрирования от строения исходного ненасыщенного кетона.

Недостатками данного метода гидрирования является применение труднодоступных и дорогих катализаторов, а также использование в качестве гидрирующих агентов спиртов вместо доступного и дешевого водорода.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов водородом при 1 атм в присутствии металлокомплексного палладиевого катализатора [Pd-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of C=C Bond of α,β-Unsaturated Ketones / Duo - Sheng Wang, Da-Wei Wang, Yong-Gui Zhou // SYNLETT 2011, No. 7, pp 0947-0950]. Способ приводит к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данного метода является высокая стоимость и труднодоступность катализатора.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов лимоненом на катализаторе "палладий на активированном угле" [A SELECTIVE REDUCTION OF α,β-UNSATURATED KETONES / M.L.A. von Holleben, M. Zucolotto, C.A. Zini, E.R. Oliveira // Tetrahedron, 1994. - Vol.50. No. 4. рр.973-978]. Способ приводит к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данного метода является использование дорогостоящего и труднодоступного гидрирующего агента, высокая стоимость катализатора.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов системой октакарбонил дикобальта - вода в диметоксиэтане [Selective 1,4-reduction of unsaturated carbonyl compounds using Co2(CO)8-H2O / Hee-Yoon Lee, Mihyun An // Tetrahedron Letters, 44 (2003) pp.2775-2778]. Способ приводит к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данного способа является использование токсичного и труднодоступного карбонила металла.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов системой цинк-вода в диоксане при катализе комплексом [RhCl(cod)]2 при 90°C в течение 20 часов [Hydrogenation of olefins using water and zinc metal catalyzed by a rhodium complex / Takashi Sato, Shoji Watanabe, Hiroyoshi Kiuchi, Shuichi Oi, Yoshio Inoue // Tetrahedron Letters, 2006, Vol.47, pp.7703-7705]. Способ приводит к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данного способа является использование дорогостоящего катализатора, двухкратного мольного избытка цинка по отношению к гидрируемым α,β-ненасыщенным кетонам.

Известны способы гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов водородом при 50 атм. и комнатной температуре в присутствии комплексов иридия [Iridium-Catalyzed Highly Enantioselective Hydrogenation of the C=C Bond of a, b-Unsaturated Ketones / Wei-Jing Lu, Yun-Wei Chen, Xue-Long Hou // Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, pp.10133-10136; Development of Catalysts for the Stereoselective Hydrogenation of α,β-Unsaturated Ketones / Frauke Maurer, Volker Huch, Angelika Ullrich, and Uli Kazmaier // J. Org. Chem. 2012, 77, 5139-5143]. Способы приводят к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данных способов является использование дорогостоящего катализатора, высокое давление водорода.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов (арилмети-ленциклоалканонов) водородом при 6-50 атм в присутствии трет-бутилата калия в изопропаноле при 25-30°C в течение 0.5-5 часов [Highly Enantioselective Hydrogenation of α-Arylmethylene Cycloalkanones Catalyzed by Iridium Complexes of Chiral Spiro Aminophosphine Ligands / Jian-Bo Xie, Jian-Hua Xie, Xiao-Yan Liu, Wei-Ling Kong, Shen Li, Qi-Lin Zhou // J. AM. CHEM. SOC. 2010, 132, 4538-4539]. Способ приводит к образованию ненасыщенных вторичных спиртов.

Недостатком данного способа является использование дорогостоящего катализатора, высокое давление водорода.

Известен способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов водородом при 2 атм и температуре 60°C на катализаторах из ряда: палладий, платина, рутений, золото, нанесенные на активированный уголь [Mechanistic Insights on the Hydrogenation of α,β-Unsaturated Ketones and Aldehydes to Unsaturated Alcohols over Metal Catalysts / M.S. Ide, В. Hao, M. Neurock, R.J. Davis // ACS Catal. 2012, 2, 671-683]. Показана зависимость селективности гидрирования от типа катализатора и строения исходных α,β-ненасыщенных кетонов.

Недостатком данного способа является использование дорогостоящих катализаторов, применение водорода под давлением, образование смеси продуктов в ряде примеров.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов водородом при 5.5 атм и комнатной температуре на катализаторе "родий, нанесенный на фосфат алюминия" [Liquid-Phase Regioselective 1,4-Hydrogenation of Benzylidene Ketones on Rh/AlPO4 Catalysts / J.A. Cabello, J.M. Campelo, A. Garcia, D. Luna, J.M. Marinas // Org. Chem. 1986, 51, 1786-1790]. Способ приводит к образованию насыщенных кетонов.

Недостатком данного способа является использование дорогостоящего катализатора, высокое давление водорода.

Задачей заявляемого технического решения является разработка технологичного способа гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов газообразным водородом, не требующего использования дорогостоящих катализаторов, который позволяет достигать высоких значений выхода насыщенных кетонов по исходным α,β-ненасыщенным кетонам с использованием доступных реагентов.

Техническим результатом является упрощение способа селективного гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов.

Поставленный результат достигается в способе гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов общей формулы

где R1, R2=Н или R1-R2=-(СН2)3-

заключающемся в гидрировании бензальалканона газообразным водородом в среде растворителя в присутствии катализатора, отличающемся тем, что в качестве бензальалканона используют бензальацетон или бензальциклогексанон, а в качестве катализатора используют коллоидные частицы никеля, предварительно полученные восстановлением хлорида никеля (II) алюмогидридом лития, и процесс проводят при атмосферном давлении водорода в среде тетрагидрофурана при температуре 55-60°C.

Сущностью метода является реакция гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов из ряда: бензальацетон или бензальциклогексанон газообразным водородом в среде тетрагидрофурана в присутствии наночастиц никеля.

Способ осуществляется следующим образом.

В плоскодонную колбу загружается алюмогидрид лития, осушенный тетрагидрофуран и безводный хлорид никеля (II) в мольном соотношении алюмогидрид лития: хлорид никеля (II), равном 1:2, и получают раствор коллоидных частиц никеля. После получения черного, прозрачного в тонком слое коллоидного раствора металла загружается α,β-ненасыщенные кетоны из ряда бензальацетон или бензальциклогексанон и через реакционную массу барботируется сухой газообразный водород при атмосферном давлении в течение 5-6 часов при температуре 55-60°C. По окончании реакции для коагуляции частиц катализатора в реакционную смесь добавляют небольшое количество воды. Реакционную массу отфильтровывают, из фильтрата выделяют целевой продукт перегонкой при атмосферном давлении или в вакууме. Свойства синтезированных насыщенных кетонов соответствуют литературным данным.

Предлагаемый способ характеризуется простотой, дешевизной применяемых реактивов и высокой селективностью, которая определяется выбором растворителя. Использование в качестве растворителя тетрагидрофурана позволяет получать частицы катализатора, селективно гидрирующего ненасыщенные связи углерод-углерод, не затрагивая карбонильную группу. Стабилизации коллоидных растворов частиц никеля не требуется, это значительно упрощает и удешевляет предлагаемый способ гидрирования. Так как и при синтезе катализатора, и восстановлении заявленных веществ используются одинаковые условия, весь процесс сводится к одностадийному синтезу, при котором катализатор образуется непосредственно перед гидрированием из доступного хлорида никеля.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Гидрирование бензальацетона

В плоскодонную колбу, снабженную барботером и обратным холодильником, загружают суспензию 0.3 г (0.008 моль) алюмогидрида лития в 20 мл тетрагидрофурана и 2.1 г (0.016 моль) безводного хлорида никеля (II), получают коллоидный раствор катализатора. После этого добавляют 14.6 г (0.1 моль) бензальацетона и включают барботаж водорода. Реакцию проводят при 55°C в течение 5 часов. По окончании реакции прибавляют 0.5 мл воды и после коагуляции черного осадка отфильтровывают катализатор. Фильтрат перегоняют с дефлегматором, получают 11 г (0.075 моль, 75%) бензилацетона, бесцв. жидкость, т.кип. 234-236°C, n D 20 1.5116 (лит. т.кип. 235°C, n D 20 1.5111). Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1.90 с (3Н, СН3); 2.53 т (2Н, СН2-С(О)); 2.70 т (2Н, СН2-Ar); 6.92-7.08 м (5Н, С6Н5).

Пример 2

Гидрирование 2-бензальциклогексанона

В плоскодонную колбу, снабженную барботером и обратным холодильником, загружают суспензию 0.4 г (0.01 моль) алюмогидрида лития в 20 мл тетрагидрофурана и 2.6 г (0.02 моль) безводного хлорида никеля (II), получают раствор наночастиц никеля. После этого добавляют 28 г (0.15 моль) 2-бензальциклогексанона и включают барботаж водорода. Реакцию проводят при 60°C в течение 6 часов. По окончании реакции прибавляют 1 мл воды и после коагуляции черного осадка отфильтровывают катализатор. Фильтрат перегоняют с дефлегматором, получают 20.7 г (0.11 моль, 73%) 2-бензилциклогексанона, т.пл. 27-29°C, т.кип. 185-187°C (20 мм рт.ст), n D 20 1.5356 (лит. т.пл. 29-30°C, т.кип. 103-105°C (0.2 мм рт.ст), n D 20 1.5360). Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1.19-1.93 м (6Н, 3 СН2); 2.19 т (1Н, СН); 2.10-2.50 м (4Н, СН2С(O), СН2-Ar); 6.98-7.30 м (5Н, С6Н5).

Таким образом, разработан новый способ гидрирования С=С-связи α,β-ненасыщенных кетонов, который протекает при температуре 55-60°C в течение 5-6 часов с высоким выходом по исходным веществам, заключающийся в гидрировании бензальацетона или бензальциклогексанона при атмосферном давлении водорода в присутствии коллоидных частиц никеля, предварительно полученных из хлорида никеля (II).

Способ гидрирования α,β-ненасыщенных кетонов общей формулы

где R1, R2=Н или R1-R2=-(СН2)3-
заключающийся в гидрировании бензальалканона газообразным водородом в среде растворителя в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве бензальалканона используют бензальацетон или бензальциклогексанон, а в качестве катализатора используют коллоидные частицы никеля, предварительно полученные восстановлением хлорида никеля (II) алюмогидридом лития, и процесс проводят при атмосферном давлении водорода в среде тетрагидрофурана при температуре 55-60°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 5-[(4-хлорфенил)метил]-2,2-диметилциклопентанона и включает: взаимодействие метилового эфира 1-[(4-хлорфенил)метил]-3-метил-2-оксоциклопентанкарбоновой кислоты или этилового эфира 1-[(4-хлорфенил)метил]-3-метил-2-оксоциклопентанкарбоновой кислоты с гидридом натрия и метилгалогенидом, причем количество гидрида натрия составляет 1,0-1,3 моля на один моль соответствующего эфира, а количество используемого метилгалогенида составляет 1,0-1,3 моля на один моль исходного эфира, гидролиз полученного метилового эфира 1-[(4-хлорфенил)метил]-3,3-диметил-2-оксоциклопентанкарбоновой кислоты или этилового эфира 1-[(4-хлорфенил)метил]-3,3-диметил-2-оксоциклопентанкарбоновой кислоты.

Изобретение относится к новым производные пирокатехина формулы I R обозначает группу формулы Ia, Iб, Iв или Iг , , R1 обозначает 4-галобут-2-енил, R2 обозначает С1-7алкил или С3-8 циклоалкил, R3 обозначает С1-7алкоксигруппу, R4 обозначает С1-7алкокси-С1-7 алкоксигруппу, или когда R обозначает группу формулы (Ia), R 4 может также обозначать гидрокси-C1-7алкоксигруппу или группу формулы Iд R5 обозначает галоген, R6 обозначает азидогруппу, и R7 обозначает С1-7алкил, С2-7алкенил или С3-8 циклоалкил и их соли, являющиеся промежуточными соединениями при получении активных ингредиентов лекарственных препаратов, а также к способам получения соединений формулы 1.
Изобретение относится к способу получения фенилацетона путем взаимодействия фенилуксусной кислоты с уксусной кислотой в газовой фазе при их мольном соотношении 1:2-5, на катализаторе, содержащем смесь окиси кальция и окиси магния, при температуре не ниже 350°С, при этом нагрузка на катализатор составляет 2,2-8,8 кг исходной смеси /(кг кат час).
Изобретение относится к способу получения фенилацетона, являющегося полупродуктом для получения Витамина B12, различные родентициды индандионового ряда. .

Изобретение относится к химии арилоксикетонов и касается нового 5-(2,5-диметилфенокси)-2-пентанона (I) общей формулы в качестве полупродукта для получения гемфиброзила ценного лекарственного препарата, применяемого в медицинской практике для лечения атеросклероза.

Настоящее изобретение относится к способу получения насыщенного алифатического кетона, представленного общей формулой (2): (где n указывает целое число от 1 до 3; R представляет гидроксильную группу, циклогексильную группу, алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода, или ацильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода), используемого в качестве исходного материала для производства лекарств, агрохимических средств, оптических функциональных материалов и функциональных материалов для электроники.

Изобретение относится к способу получения соединения формулы (I), включающему взаимодействие соединения формулы (II) с соединением формулы (III) в присутствии катализатора, выбранного из катионных комплексов двухвалентного рутения, и полярного органического растворителя.

Изобретение относится к способу получения 4,4-диметил-1-(п-хлорфенил)пентан-3-она, который является промежуточным продуктом для получения пестицидов и фармацевтических продуктов, в том числе тебуконазола.

Изобретение относится к способу получения гексагидро-изо-альфа-кислот из изо-альфа-кислот (или тетрагидро-изо-альфа-кислот), в котором изо-альфа-кислоты (или тетрагидро-изо-альфа-кислоты) смешивают с гетерогенным рутенийсодержащим катализатором, который катализирует гидрирование изо-альфа-кислот или тетрагидро-изо-альфа-кислот с получением гексагидро-изо-альфа-кислот, в отсутствие растворителя или в присутствии фазы растворителя (например, диоксида углерода, воды, этанола или другого органического растворителя или их смесей), и в отсутствие или в присутствии других хмелевых соединений (таких как бета-кислоты). Затем образовавшуюся смесь подвергают воздействию температуры, при которой реакционная среда, содержащая изо-альфа-кислоту (или тетрагидро-изо-альфа-кислоту), имеет достаточно низкую вязкость, чтобы ее можно было легко смешивать с гетерогенным рутенийсодержащим катализатором, и выдерживают в атмосфере, содержащей водород в течение времени реакции, достаточном для проведения эффективного превращения реагирующего вещества, представляющего собой изо-альфа-кислоту (или тетрагидро-изо-альфа-кислоту), в гексагидро-изо-альфа-кислоту. Способы позволяют получать целевые продукты с высокой селективностью и без применения дополнительной стадии восстановления с помощью неорганического восстановителя. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 2 ил.,10 табл., 11 пр.

Изобретение относится к бытовой химии, а именно к композиции для очистки тканей и/или твердых поверхностей, содержащей моющее и/или чистящее средство, от 0,0001% до 25% PRM, систему доставки ароматизатора, содержащую от 0,001% до 50% одного или нескольких PRM, а также вспомогательный ингредиент для улучшения действия композиции, выбранный из поверхностно-активных веществ, добавок, усиливающих моющее действие, хелатирующих агентов, агентов, ингибирующих перенос красителя, диспергентов, ферментов и стабилизаторов ферментов, каталитических материалов, активаторов отбеливания, полимерных диспергирующих агентов, агентов удаления глинисто-почвенных загрязнений/предотвращения повторного отложения, оптических осветлителей, пеногасителей, красителей, дополнительных ароматизаторов и систем доставки ароматизатора, агентов эластификации структуры, мягчителей тканей, носителей, гидротропных веществ, технологических добавок, пигментов и их смесей. Изобретение обеспечивает расширение диапазона потребительских свойств за счет обеспечения вариантов композиций. 12 з.п. ф-лы, 9 пр., 22 табл.
Наверх