Способ получения диамантана (пентацикло[7.3.1.14,12.02,7.06,11]тетрадекана)

Изобретение относится к способу получения диамантана (пентацикло[7.3.1.14,12.02,7.06,11]тетрадекана) формулы (1). Способ характеризуется тем, что эндо-эндо-гексацикло[9.2.1.02,10.03,8.04,6.05,9])тетрадекан (эндо-эндо-ГЦТД) подвергают изомеризации в присутствии ионной жидкости состава 2AlCl3-Et3N⋅HCl, при мольном соотношении [эндо-эндо-ГЦТД]:[ИЖ]=[1]:[0.5÷9], в условиях 50°С, 8 ч. В оптимальных условиях при полной конверсии (12) выход диамантана (1) достигает 92%. 1 табл.

(1)

 

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения диамантана (1) (пентацикло[7.3.1.14,12.02,7.06,11]тетрадекана).

Диамантан (1) - второй представитель гомологического ряда алмазоподобных углеводородов (адамантаноидов, диамондоидов), является исходным сырьем для синтеза термостойких синтетических смазочных масел или их компонентов, в частности кабельного масла. Он используется для получения медицинских препаратов, полимерных материалов и резин, устойчивых к растворителям (Е.И. Багрий. Адамантаны. М.: Наука, 1989. 256 с. [1]).

Известные методы синтеза диамантана (1) основаны на скелетной изомеризации напряженных термодинамически менее устойчивых изосоставных C14H20 полициклических углеводородов под действием кислотных катализаторов, в качестве которых используются кислоты Льюиса (AlCl3, AlBr3) и суперкислоты (B(OSO2CF3)3, CF3SO3H), а также Pt-содержащие катализаторы.

Диамантан был синтезирован изомеризацией димера норборнена - пентацикло[8.2.1.14,70.2,9.03,8]тетрадекана (2) по схеме

Образование побочного продукта 1,2-тетраметиладамантана (3) с выходом 40% обусловлено разрушением одного из циклов диамантана (1), что и объясняет его низкий выход (С.А. Cupas, P.R. Schleyer, D.J. Trecker. J. Amer. Chem. Soc. 1965. V. 87. P. 917 [2]).

Изомеризация наименее напряженного пентациклического димера норборнена экзо-транс-экзо-конфигурации (4) приводит к образованию диамантана (1) с более высоким выходом (11%).

Однако и в этом случае основным продуктом реакции является 1,2-бутаноадамантан (3)

Наиболее напряженный эндо-транс-экзо-изомер (5) в этих условиях селективно превращается в соединение (3) (V.Z. Williams, P.v.R. Schleyer, G.J. Gleicher, L.B. Rodewald. J. Amer. Chem. Soc. 1966. V. 88. P. 3862 [3])

В работе (T.M. Gund, E. Osawa, V.Z. Williams, P.v.R. Schleyer. J. Org. Chem. 1974. V. 39. P. 2979 [7]) синтез диамантана (1) осуществляли изомеризацией C14H20-углеводородов экзо-эндо- (6) и эндо-эндо-конфигурации (7) в присутствии AlBr3, третбутилбромида в среде циклогексана

Недостатки методов:

1. Низкий выход целевого диамантана (1).

2. Образование трудно разделяемой смеси продуктов, что создает большие сложности при выделении диамантана (1).

3. Труднодоступность и многостадийность синтеза исходных углеводородов, которых получают димеризацией норборнадиена, изомеризацией и гидрированием на родиевых и платиновых катализаторах.

Наиболее пригодным исходным соединением для препаративного получения диамантана (1) является [4+4]-димер норборнадиена - гептацикло[8.4.0.02,12.03,8.04,6.05,9.011,13]тетрадекан (8), тривиальное название которого «бинор-S». Гидрирование бинора-S при 200°С и 305 атм Н2 в присутствии платинового катализатора (H2PtCl6 или PtO2) в ледяной уксусной кислоте приводит к раскрытию обоих циклопропановых колец и образованию тетрагидробинора-S (9а-в) с практически количественным выходом (Т.М. Gund, Е. Osawa, V.Z. Williams, P.v.R. Schleyer. Tetrahedron Lett. 1970. 44. P. 3877; У.М. Джемилев, Р.И. Хуснутдинов, З.С. Муслимов, М.Ф. Мазитов. Нефтехимия. 1996. Т. 36. С. 506 [8])

К раствору хорошо высушенного AlBr3 (25% от веса (9)) в сероуглероде или циклогексане медленно добавляют тетрагидробинор-S (9а-в). После добавления всего количества (9а-в) смесь кипятят 0.5-1 ч. Выход диамантана (1) составляет 65%

Недостатки метода:

1. Умеренный выход целевого продукта.

2. Образование побочного продукта - 1,2-бутаноадамантана (3), затрудняет выделение диамантана (1).

3. Использование значительного количества катализатора (25%).

4. Использование в качестве растворителя токсичного и взрывоопасного сероуглерода.

О. Farooq с сотрудниками (О. Farooq, S.M.F. Farnia, М. Stephenson, G.A. Olah. J. Org. Chem. 1988. V. 53. P. 2840 [9]) осуществили синтез диамантана (1) с высокими выходами из тетрагидробинора-S (9а-в) в присутствии суперкислотных катализаторов: B(OSO2CF3)3, CF3SO3H-SbF5 (1:1), CF3SO3H-B(OSO2CF3)3 (1:1)

Недостатки метода:

1. Труднодоступность и дороговизна суперкислотных катализаторов.

2. Использование стехиометрических количеств агрессивных суперкислот, что осложняет выделение целевого продукта.

3. Сильная коррозия оборудования.

4. При нейтрализации реакционной смеси образуется большое количество отходов и сточных вод.

5. Необходимость использования низких температур (0°С).

В работе (G.A. Olah, A. Wu, О. Farooq, G.K.S. Prakash. J. Org. Chem., 1989. V. 54. P. 1450 [10]) приведен пример однореакторного метода синтеза диамантана (1) непосредственно из бинора-S (8) с промежуточным образованием тетрагидробинора-S. Гидрирующим агентом служит боргидрид натрия. Кроме того, NaBH4, реагируя с CF3SO3H, образует трифлат бора, который катализирует изомеризацию тетрагидробинора-S (9а-в) в диамантан (1). Во время добавления кислоты из-за экзотермичности реакции смесь охлаждают до -78°С, смесь затем выдерживают при комнатной температуре в течение 3-5 часов. Выход диамантана (1) по данному методу достигает 99%

Недостатки метода:

1. Труднодоступность и дороговизна реагентов (NaBH4, CF3SO3H).

2. Сильная коррозия оборудования под действием суперкислот.

3. Необходимость проведения реакции в токе сухого аргона или азота из-за использования пожаро- и взрывоопасного боргидрида натрия.

4. Необходимость охлаждения смеси до -78°С из-за экзотермичности реакции.

При гидрировании димера норборнадиена эндо-эндо-конфигурации (10) в уксусной кислоте в присутствии катализатора Адамса после гидрогенолиза циклопропанового кольца и восстановления олефиновой связи образуется тетрагидропроизводное (11) неустановленной структуры. Углеводород (11) при нагревании при 150°С в присутствии катализатора Pt-Cl-Al2O3, активированного хлороводородом (HCl), количественно превращается в диамантан (1). (Т. Courtney, D.E. Johnston, М.А. McKervey, J.J. Rooney. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1972. I. №21. P. 2691 [11])

Недостатки метода:

1. Использование на двух стадиях дорогостоящего платинового катализатора.

2. Коррозия оборудования из-за использования в составе катализатора HCl.

Авторами (У.М. Джемилев, Р.И. Хуснутдинов, Н.А. Щаднева, К.С. Кислицина, Б.И. Кутепов, А.Н. Хазипова, О.С. Травкина. Патент РФ №2459794 от 27.08.2012. Бюл. №24 [11]) разработан способ получения диамантана (1) изомеризацией тетрагидробинора-S (9а-в) с использованием катализатора - цеолита Y в NaH-форме со степенью ионного обмена 40-60%, предварительно подвергнутого термообработке при 450°С в течение 3-5 ч в атмосфере воздуха, в количестве 30-70 мас. % при температуре реакции 270-300°С в течение 15-30 часов. В этих условиях выход диамантана (1) составляет 98-99%

Недостатки метода:

1. Высокая температура и значительная продолжительность реакции.

Авторами предлагается новый метод синтеза диамантана (1), основанный на использовании в качестве катализатора неорганической ионной жидкости (ИЖ) состава 2AlCl3-Et3N⋅HCl.

Сущность предлагаемого способа заключается в изомеризации эндо-эндо-гексацикло[9.2.1.02,10.03,8.04,6.05,9])тетрадекана (12) (полученного гидрированием на никелевом и палладиевом катализаторах димера НБД) в диамантан (1) под действием ионной жидкости состава 2AlCl3-Et3N⋅HCl. Реакция проходит в мягких условиях при 50°С, за 8 ч, при мольном соотношении реагентов: [12]:[ИЖ]=[1]:[0.5÷9]. В результате реакции в зависимости от соотношения углеводорода (12) и ИЖ образуется смесь, состоящая из диамантана (1), 1,2-бутаноадамантана (3) и гептацикло[6.6.0.02,12.03,7.04,11.05,9.010,14]тетрадекана (13). В оптимальных условиях при полной конверсии (12) выход диамантана (1) достигает 92%

Ионная жидкость в данной реакции выполняет три функции: служит катализатором, источником водорода (так как углеводород (12) имеет состав C14H18, то есть содержит меньше водородных атомов чем диамантан (1)) и реакционной средой. Использование растворителей нецелесообразно, так как при добавлении растворителя (гексан, циклогексан, хлористый метилен) выход диамантана (1) снижается до 10%.

Преимущества предлагаемого метода:

1. Углеводород (12) легко синтезируется гидрированием димера НБД (10) в присутствии дешевых катализаторов: никелевого и палладиевого (Pd/C).

2. Мягкие условия реакции: 50°С, за 8 ч.

3. Высокий выход диамантана (1) (до 92%).

Способ поясняется примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, содержащий 0,138 г (1 ммоль) гидрохлорид триэтиламина, при перемешивании под аргоном добавляли 0.267 г (2 ммоль) трихлорида алюминия. Реакция экзотермична. Образуется жидкость коричневого цвета, которую перемешивают в течение одного часа. Продукт стабилен в виде жидкости при комнатной температуре. При охлаждении до -10°С ионная жидкость переходит в стеклообразное состояние, а при нагревании до комнатной температуры превращается в жидкость.

ПРИМЕР 2. В стеклянный реактор (V=50 мл) под аргоном загружали 0.2 г (1 ммоль) полициклического C14H18-углеводорода (12) и 3.04 г (7 ммоль) ионной жидкости 2AlCl3+Et3N⋅HCl. Реакцию проводили при постоянном перемешивании при 50°С в течение 8 ч. Затем реактор охлаждали до комнатной температуры, реакционную массу экстрагировали петролейным эфиром и фильтровали через слой силикагеля (элюент - петролейный эфир). Растворитель отгоняли, остаток перекристаллизовывали из смеси этилацетат:циклогексан=1:1.

Выход диамантана (1) 92%, т. пл. 244-245°С. ИК спектр (υ, см-1): 2926, 2907, 2880, 2850, 1445, 1305, 1230, 1179, 1072, 1039, 980. Спектр ЯМР 13С (CDCl3, δ, м.д.): 37.76 (С1, С2, С6, С7, С11, С12), 38.51 (С3, С5, С8, С10, С13, С14), 26.18 (С4, С9). Масс-спектр, m/z (Jотн., %): 188 [М]+ (100), 160 (5), 159 (10), 145 (8), 131 (13), 130 (18), 120 (7), 105 (15), 91 (28), 79 (25), 67 (15). Найдено, %: С 88.75, Н 11.25. С14Н20. Вычислено, %: С 88.29, Н 10.71.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Способ получения диамантана (пентацикло[7.3.1.14,12.02,7.06,11]тетрадекана) формулы

отличающийся тем, что эндо-эндо-гексацикло[9.2.1.02,10.03,8.04,6.05,9])тетрадекан (эндо-эндо-ГЦТД) подвергают изомеризации в присутствии ионной жидкости состава 2AlCl3-Et3N⋅HCl, при мольном соотношении [эндо-эндо-ГЦТД]:[ИЖ]=[1]:[0.5÷9], в условиях 50°С, 8 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу проведения процесса обратимой изомеризации норборнадиена в квадрициклан. Способ характеризуется тем, что для организации непрерывного протекания процесса и обеспечения материального и теплового баланса потоков между фотохимическим и каталитическим модулями установлена ректификационная колонна, позволяющая эффективно разделять компоненты, такие как норборнадиен и квадрициклан, и направлять их в соответствующие модули, регулируя цикличность превращений.

Изобретение относится к способу получения триамантана формулы I. Способ характеризуется тем, что полициклические углеводороды состава C18H24, полученные из гептациклического димера норборнадиена - бинора-S, гептацикло[8.8.0.02,17.03,11.04,9.012,16.013,18]октадекан и гептацикло[8.8.0.02,13.03,11.04,9.012,17.014,18]октадекан, подвергают скелетной изомеризации в присутствии ионных жидкостей состава 2AlCl3+Et3N·HCl или 2.5AlCl3+Et3N·HCl при температуре 20-50°C в течение 2-72 ч при мольном соотношении реагентов [углеводороды (C18H24)]:[ионная жидкость]=1:2-4, в атмосфере аргона.

Изобретение относится к способу получения 1,3-диметиладамантана формулы (1) каталитической изомеризацией пергидроаценафтена. Способ характеризуется тем, что в качестве катализатора используют цеолит HNaY со степенью ионного обмена Na+ на H+ 97%, подвергнутый термообработке при 450°C в течение 3-5 ч в атмосфере воздуха, взятый в количестве 50-100% в расчете на пергидроаценафтен (2), и реакцию проводят в гексане при массовом соотношении [пергидроаценафтен]:[гексан]=100:50÷100 при температуре 300-320°C в течение 3-15 часов.

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения диамантана (пентацикло[7.3.1.1 4,12.02,7.06,11]тетрадекана). .

Изобретение относится к способам получения бициклических соединений, конкретно - к способу получения бицикло[3.2.1]-октена-2, имеющего формулу (I), и который может найти применение в качестве исходного сырья при получении полимеров с чередующимся циклопентановым кольцом, обладающих виброизоляционными свойствами, и пластификаторов аналогов диметилфталата.

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, а именно к способам получения терпеновых мономеров и олигомеров на их основе. .

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, а именно к созданию новых реакционноспособных сред для проведения превращений органических соединений и способам осуществления органических реакций.

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, а более подробно к созданию новых реакционноспособных сред для проведения химических реакций органических соединений и способам осуществления химических реакций органического синтеза.

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения циклогептатриена-1,3,5 (ЦГТ), который может быть использован как сырье для получения разнообразных типов полициклических (F.Turecek, V.Hanus, P.Sedmera.

Изобретение относится к способу повышения концентрации диметилциклопентана в обогащенном ароматическими соединениями потоке, имеющем исходную концентрацию ароматических соединений 60% мас.

Изобретение относится к вариантам способа изомеризации парафинов. Один из вариантов включает стадии: разделения отходящего продукта изомеризации на поток продукта, который содержит разветвленные и неразветвленные парафины, и поток пара стабилизатора, который содержит HCl, Н2 и С6- углеводороды; разделения потока пара стабилизатора на пар сухого газа, содержащий HCl, Н2 и С5- углеводороды, и поток жидкости, который содержит С2- и С3+ углеводороды; разделения пара сухого газа на фазу, обогащенную С5- углеводородами, и поток, обогащенный HCl и Н2, в охлаждающей установке; активирования катализатора изомеризации при использовании по меньшей мере части потока, обогащенного HCl и Н2, для получения катализатора изомеризации, промотированного хлоридом, при этом по крайней мере часть потока, обогащенного HCl и Н2, направляют непосредственно на рецикл от разделения пара сухого газа для активирования катализатора изомеризации; и введения в контакт потока парафинового подаваемого исходного сырья с катализатором изомеризации, промотированным хлоридом, в присутствии водорода для изомеризации парафинов.

Изобретение относится к способу изомеризации парафинов, который включает стадии: разделения отходящего продукта изомеризации на поток продукта, который содержит разветвленные и неразветвленные парафины, и поток пара верхнего продукта стабилизатора, который содержит HCl, Н2 и С6- углеводороды; удаления С6- углеводородов, по меньшей мере, из части потока пара верхнего продукта стабилизатора для получения потока, обогащенного HCl и Н2; активирования катализатора изомеризации при использовании, по меньшей мере, части потока, обогащенного HCl и Н2, для получения катализатора изомеризации, промотированного хлоридом; и введения потока парафинового подаваемого исходного сырья в контакт с катализатором изомеризации, промотированным хлоридом, в присутствии водорода для изомеризации парафинов.

Изобретение относится к способу дистилляции углеводородов, который включает в себя: подачу потока углеводородного сырья в зону фракционирования в первом местоположении; фракционирование потока углеводородного сырья с образованием головного потока и донного потока; нагревание первой части головного потока до температуры выше температуры конденсации головного потока; сжатие нагретой первой части головного потока; удаление части потока из зоны фракционирования во втором местоположении, расположенном ниже первого местоположения; нагревание удаленной части потока за счет косвенного контакта удаленной части потока с сжатой первой частью головного потока; возвращение нагретой удаленной части потока в зону фракционирования в третьем местоположении, расположенном выше второго и ниже первого местоположения; снижение давления сжатой первой части головного потока с образованием головного потока пониженного давления; возвращение части головного потока пониженного давления наверх зоны фракционирования; в котором нагревание первой части головного потока включает в себя косвенный контакт первой части головного потока с сжатой первой частью головного потока после косвенного контакта удаленной части потока с сжатой первой частью головного потока и до снижения давления указанной сжатой первой части головного потока.

Изобретение относится к способу и устройству для гидрогенизации и дециклизации бензола и изомеризации С5-С6-парафинов в сырье, содержащем С5-С6-парафины и, по меньшей мере, 1 вес.% бензола.
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к катализаторам для гидроизомеризации нефтяного сырья. Предлагаемый катализатор включает гидрирующий металлический компонент на носителе, содержащем цеолит и оксид алюминия.

Изобретение относится к способу изомеризации легких бензиновых фракций, состоящий из подготовки прямогонной и вторичной бензиновых фракций на изомеризацию, с последующим выделением сырьевого изопентана в первой ректификационной колонне - деизопентанизаторе, далее подачу его на изомеризацию в реактор изомеризации с последующим выделением газов и рефлюкса во второй ректификационной колонне - дебутанизаторе, с низа которого стабильный изомеризат направляют последовательно на разделение в третью ректификационную колонну для извлечения раздельно изопентана и пентана и в четвертую ректификационную колонну для извлечения раздельно изогексанов и гексана, боковые погоны третьей и четвертой ректификационных колонн, содержащие, соответственно, пентан и гексан - рециркулируют на изомеризацию в реактор изомеризации.

Изобретение относится к катализаторам изомеризации. .

Изобретение относится к двум вариантам способа гидроизомеризации двойной связи олефинов С4, один из которых включает введение водорода, монооксида углерода и поток сырья, содержащий изобутан, изобутилен, 1-бутен и 2-бутен в реакционную зону, представляющую собой колонну каталитической дистилляции, в которой находится катализатор гидроизомеризации, активный в отношении гидроизомеризации двойной связи; превращение части указанного 1-бутена в 2-бутен; образование кубового продукта, содержащего 2-бутен, и дистиллята, содержащего изобутан и изобутилен, и введение в указанную реакционную зону монооксида углерода в количестве от 0,001 до 0,03 моль монооксида углерода на моль водорода, причем указанная реакционная зона имеет определенную длину в осевом направлении, и указанный монооксид углерода вводят в указанную реакционную зону в нескольких точках подачи, расположенных вдоль указанной длины в осевом направлении.

Изобретение относится к области органической химии и представляет собой способ получения римантадина гидрохлорида, согласно которому смешивают технический римантадин и воду, нагревают до температуры 80±5°С при перемешивании до полного растворения, затем добавляют 40% раствор гидрооксида натрия, охлаждают до температуры 18±5°С и выдерживают без перемешивания, проводят деление слоев, сливают нижний слой, верхний слой подвергают вакуум-разгонке, полученное основание римантадина растворяют в изопропиловом спирте при температуре 30±5°С до полного растворения, через друк-фильтр раствор перемещают в кристаллизатор и выделяют гидрохлорид римантадина 30%-ным по объему изопропиловым спиртом, насыщенным хлористым водородом, затем охлаждают до температуры 0±5°С и выдерживают при перемешивании для кристаллизации римантадина гидрохлорида, отфильтровывают, промывают и высушивают 4 часа при температуре 45±10°С, затем при температуре 70±10°С до потери в массе при высушивании менее 0,5%.

Изобретение относится к способу получения диамантана формулы. Способ характеризуется тем, что эндо-эндо-гексацикло[9.2.1.02,10.03,8.04,6.05,9])тетрадекан подвергают изомеризации в присутствии ионной жидкости состава 2AlCl3-Et3N⋅HCl, при мольном соотношении [эндо-эндо-ГЦТД]:[ИЖ][1]:[0.5÷9], в условиях 50°С, 8 ч. В оптимальных условиях при полной конверсии выход диамантана достигает 92. 1 табл.

Наверх