Способ получения 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(с60-ih)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропанов

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 1'-амино-1'-этил3':1,9]циклопропанов указанной ниже общей формулы, которые могут найти применение в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений, а также при создании новых материалов с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами. Способ заключается во взаимодействии C₆₀-фуллерена с цианоакрилатами формулы (n=1-3, 7) в хлорбензоле под действием катализатора в присутствии EtMgBr при мольном соотношении C₆₀:цианоакрилат: при температуре 80°C в течение 5-30 мин. Предлагаемый способ позволяет селективно получать целевые фуллероциклопропаны с выходами 20-45%. 1 табл., 10 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропанов общей формулы (1):

n=1-3, 7

Фуллероциклопропаны могут найти применение в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений, а также при создании новых материалов с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами (Л.Н. Сидоров, М.А. Юровская, А.Я. Борщевский, И.В. Трушков, И.Н. Иоффе. Фуллерены: Учебное пособие, М.: Издательство «Экзамен», 2005, 688 с [1], Л.Б. Пиотровский, О.И. Киселев. Фуллерены в биологии, СПб.: ООО «Издательство "Росток"», 2006, 336 с. [2]).

Известен способ (R. Sijbesma, G. Srdanov, F. Wudl, J.A. Castoro, C. Wilkins, S.H. Friedman, D.L. DeCamp, G.L. Kenyon. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6510 [3]) получения фуллероциклопропана (4) с выходом 93% реакцией C₆₀-фуллерена (2) с 4,4'-бис(N-ацетил-2-аминоэтил)дифенилдиазометаном (3) в сухом пиридине в присутствии янтарного ангидрида при комнатной температуре в течение 24 ч.

Известный способ не позволяет получать 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропаны общей формулы (1).

Известен способ (Т. Tada, Y. Ishida, K. Saigo. Org. Lett., 2005, 7, 5897-5900 [4]) получения аминометанофуллерена 7 многостадийной реакцией через промежуточное получение метанофуллеренкарбоновой кислоты 5 и азидокарбонилметанофуллерена 6 в качестве ключевых соединений этих превращений.

Известный способ не позволяет получать 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропаны общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропанов (1).

Предлагается новый способ получения 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропанов (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена (C₆₀) (2) с цианоакрилатами формулы (n=1-3, 7) в хлорбензоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии EtMgBr, взятыми в мольном соотношении C₆₀ : цианоакрилат : Ti(OiPr)₄ : EtMgBr=1:(10-20):(5-15):(20-40), предпочтительно 1:15:10:30, при температуре 80°C в течение 5-30 мин. Получают 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропаны (1) с выходом 20-45%. Реакция протекает по схеме:

Проведение указанной реакции в присутствии титанового катализатора [Ti] больше 10-кратного избытка по отношению к фуллерену C₆₀ не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение титанового катализатора [Ti] в количестве меньше 10-кратного избытка по отношению к фуллерену C₆₀ снижает выход целевого продукта, что связано с образованием побочных продуктов в виде аддуктов карбомагнирования. Реакцию следует проводить при температуре 80°C. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 100°C) нецелесообразно, поскольку приводит к увеличению энергозатрат, при меньшей температуре (например, -50-60°C) снижается скорость реакции.

1'-Амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро-[2',3':1,9]циклопропаны (1) образуются только с участием фуллерена[60], цианоакрилатов и магнийорганических соединений под действием Ti-катализатора.

Существенные отличия предлагаемого способа:

Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве катализатора исключительно Ti(Oi-Pr)₄. Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет селективно получать 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропаны (1), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами.

К охлажденному до 0°C раствору 20 мг (0.0278 ммолей) C₆₀-фуллерена в 5 мл сухого хлорбензола в атмосфере аргона последовательно добавляют 0.08 мл (0.278 ммолей) Ti-катализатора и по каплям 0.56 ммолей раствора EtMgBr в диэтиловом эфире. Через 5 мин реакционную массу нагревают до 80°C и последовательно добавляют соответствующий цианоакрилат (0.417 ммолей), а также по каплям 0.28 ммолей раствора EtMgBr в диэтиловом эфире. Через 10 мин реакционную массу обрабатывают 5%-ным водным раствором HCl. Органический слой пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-(C₆₀-I_h)[5,6]фуллеро[2',3':1,9]циклопропаны с выходом 20-45% (по данным ВЭЖХ).

Спектральные характеристики (1)

Выход 30%. Спектр ЯМР 1H (500 MHz, CDCl3 и CS2=1:5): 1.58 (т, J=9.0 Hz, 3H, CH3,), 1.8-2.00 (м, 6H, 3CH2), 2.78 и 3.05 (оба м, 2H, CH2), 4.57 (к, J=9.0 Hz, 2H, CH2,), 6.84 (уш. с, 2H, NH2). ЯМР 13C (125 MHz, CDCl3 и CS2=1:5): 14.86, 24.86, 25.41, 35.36, 58.13, 60.00, 76.42, 102.92, 135.59, 136.09, 138.86, 140.66, 141.68, 141.85, 142.11, 142.36, 142.68, 142.78, 142.93, 143.17, 143.32, 144.41, 144.68, 145.21, 145.31, 145.44, 145.62, 145.80, 146.09, 146.14, 146.19, 146.54, 146.64, 147.35, 147.50, 152.82, 154.36, 156.01, 167.38.

	MS (MALDI TOF/TOF): m/z (%)=915.128 (40) [M]+.
	Выход 45%. Спектр ЯМР 1H: 1.59 (т, J=7.0 Hz, 3H, CH3,), 1.70 и 1.80 (оба м, 4H, 2CH2), 2.00 и 2.15 (оба м, 4H, 2CH2), 3.03 (м, 4H, 2CH2), 4.50 (к, J=7.0 Hz, 2H, CH2,), 6.85 (уш. с, 2H, NH2).
Спектр ЯМР 13C: 14.92, 26.31, 31.88, 42.78, 59.88, 60.07, 79.25, 104.57, 134.96, 136.30, 139.19, 140.53, 141.73, 141.92, 142.11, 142.22, 142.63, 142.75, 143.17, 144.41, 144.71, 145.11, 145.25, 145.46, 145.55, 145.62, 145.73, 146.11, 146.14, 146.17, 146.30, 146.49, 148.57, 153.70, 155.51, 156.64, 167.65. MS (MALDI TOF/TOF): m/z (%)=929.218 (35) [M]+.
	Выход 37%. Спектр ЯМР 1H: 1.58 (т, J=7.2 Hz, 3H, CH3,), 1.00-1.80 (м, 6H, 3CH2), 2.18 (м, 4H, 2CH2), 2.99 и 3.10 (оба м, 4H, 2CH2), 4.51 (к, J=7.2 Hz, 2H, CH2,), 6.93 (уш. с, 2H, NH2).
Спектр ЯМР 13C: 14.89, 24.63, 25.98, 29.81, 30.15, 37.98, 60.05, 63.17, 79.32, 102.12, 135.41, 136.28, 138.94, 140.56, 141.62, 141.84, 141.88, 142.09, 142.19, 142.65, 142.76, 142.91, 143.18, 143.33, 144.42, 144.73, 145.14, 145.26, 145.43, 145.61, 145.77, 146.04, 146.13, 146.21, 146.53, 146.59, 147.18, 147.52, 153.26, 155.42, 157.03, 168.22. MS (MALDI TOF/TOF): m/z (%)=943.184 (20) [M]+.
	Выход 35%. Спектр ЯМР 1H: 1.55 (т, J=6.8 Hz, 3H, CH3,), 1.30-1.70 (м, 18H, 9CH2), 2.60 и 3.05 (оба м, 4H, 2CH2), 4.46 (к, J=6.8 Hz, 2H, CH2,), 6.95 (уш. с, 2H, NH2).
Спектр ЯМР 13C: 14.83, 23.05, 24.13, 24.32, 27.19, 28.78, 38.92, 59.94, 62.69, 78.22, 101.82, 135.62, 136.32, 139.00, 140.51, 141.63, 141.87, 142.13, 142.62, 142.76, 142.91, 143.18, 143.31, 144.43, 144.73, 145.20, 145.27, 145.43, 145.59, 145.61, 145.77, 146.08, 146.14, 146.22, 146.52, 146.79, 153.38, 154.93, 157.32, 168.55. MS (MALDI TOF/TOF): m/z (%)=999.395 (10) [M+S]-.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1

Реакции проводили в инертной атмосфере при температуре 80°C в хлорбензоле в качестве растворителя.

Способ получения 1'-амино-1'-этил(циклоалкилиден)ацетил-1,9]циклопропанов общей формулы (1)

характеризующийся тем, что C₆₀-фуллерен взаимодействует с цианоакрилатами формулы (n=1-3, 7) в хлорбензоле под действием катализатора в присутствии EtMgBr при мольном соотношении C₆₀:цианоакрилат:1:(10-20):(5-15):(20-40) при температуре 80°C в течение 5-30 мин.