Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов

Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно к усовершенствованному способу получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (1):

,

где R=С₂Н₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉.

Замещенные тиофены могут найти применение в пищевой промышленности в качестве компонентов усилителей аромата пищи, биологически активных соединений, красителей, присадок к маслам и гидравлическим жидкостям.

Известен способ ([1], R.J.Fagan, W.A.Nugent, J.C.Calabrese. Metallacycle transfer from zirconium to main group elements: A versatile synthesis of heterocycles // JACS, V.116, 5, (1994), 1880-1890) синтеза тетразамещенных тиофенов (2) с выходом ˜55% взаимодействием α,ω-диацетиленов с последующей обработкой реакционной массы бисциклопентадиенилцирконий дихлоридом и бутиллитием (n-BuLi), с полухлористой серой (S₂Cl₂) за 1 час по схеме:

Известным способом не могут быть получены 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1).

Известен способ ([2], J.Chen, Q.Song, Z.Xi. Novel reaction patterns of carbon disulfide with organolithium compounds via cleavage of C=S bonds or via cycloaddition reactions // Tetrahedron Lett., 43 (2002), 3533-3535) синтеза тетраалкилтиофенов взаимодействием 1,4-дилитио-1,3-диенов, полученных обработкой 1,2,3,4-тетраалкил-1,4-дииод-1,3-бутадиенов бутиллитием (n-BuLi) при температуре -78°С в течение 1 часа, с сероуглеродом при -20°С за 1 час с выходом 52-68% по схеме:

Известный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1) предполагает использование труднодоступных 1,4-дииодо-1,3-бутадиенов, крайне пирофорного n-BuLi и сероуглерода (CS₂), представляющего собой легковоспламеняющуюся, легколетучую и высокотоксичную жидкость, кроме того, в ходе реакции необходимо поддерживать низкую температуру -78°С.

Предлагается усовершенствованный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии дизамещенных ацетиленов формулы где R=С₂Н₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉, с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида Cp₂ZrCl₂, взятыми в мольном соотношении :н-BuMgCl:Cp₂ZrCl₂=10:(22-26):(1.0-1.4), предпочтительно 10:24:1.2, с последующим добавлением при 0°С тионилхлорида (SOCl₂), взятом в количестве 0.5 мольных эквивалента к BuMgCl. Реакцию проводят в атмосфере аргона при комнатной температуре (˜20°С) и атмосферном давлении. Время реакции 6-10 часов, выход целевых продуктов 43-58%. В качестве растворителя необходимо использовать диэтиловый эфир, в других эфирных растворителях (ТГФ, диоксан) выход целевых продуктов (1) значительно снижается.

Реакция протекает по схеме:

R=C₂H₅, н-C₃H₇, н-C₄H₉.

Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием дизамещенного ацетилена, н-BuMgCl, тионилхлорида (SOCl₂) и катализатора Cp₂ZrCl₂. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Zr(acac)₄, Ср₂TiCl₂, Pd(асас)₂, Ni(асас)₂, Fe(асас)₃) целевые продукты (1) не образуются.

Проведение реакции в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ больше 14 мол.% по отношению к ацетилену не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1). Использование в реакции катализатора Cp₂ZrCl₂ менее 10 мол.% снижает выход МОС (1), что связано со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Опыты проводили при комнатной температуре ˜20°С.При более высокой температуре (например, 50°С) увеличивается содержание продуктов уплотнения, при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания н-BuMgCl по отношению к ацетилену не приводит к значительному повышению выхода целевых продуктов (1). Снижение количества н-BuMgCl по отношению к ацетилену уменьшает выход МОС (1).

Существенные отличия предлагаемого способа.

В предлагаемом способе используются в качестве исходных соединений дизамещенный ацетилен, н-BuMgCl и SOCl₂ с участием катализатора Cp₂ZrCl₂. В известном способе тетраалкилтиофены (1) получают из 1,4-дииодобутадиенов, бутиллития и сероуглерода.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

Способ позволяет получать с высокой селективностью 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1), без использования труднодоступных 1,4-дииодобутадиенов, крайне пирофорного н-BuLi и высокотоксичного сероуглерода CS₂.

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 1.2 ммоль Cp₂ZrCl₂, 10 ммоль окт-4-ина и при температуре ˜0°С 24 ммоль н-BuMgCl (2M раствор в Et₂O). Перемешивают при комнатной температуре 3 часа. Далее реакционную массу охлаждают до 0°С и добавляют 12 ммоль тионилхлорида SOCl₂. Температуру доводят до комнатной и перемешивают еще 5 часов. Получают индивидуальный 2,3,4,5-тетрапропилтиофен (1) с выходом 52%.

Спектральные характеристики 2,3,4,5-тетрапропилтиофена (1).

Спектр ЯМР 13С (δ, м.д.): 13.54 (С14, 17), 14.25 (С8, 11), 21.90 (С13, 16), 24.18 (С7, 10), 29.33 (С6, 9), 30.17 (С12, 15), 135.25 (С2, 5), 136.78 (С3, 4).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Все опыты проводили при комнатной температуре (˜20°С) в диэтиловом эфире.

Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (I)

где R=C₂H₅, н-C₃H₇, н-C₄H₉,

характеризующийся тем, что дизамещенный ацетилен общей формулы

где R - C₂H₅, н-С₃Н₇, Н-С₄Н₉,

подвергают взаимодействию с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида Cp₂ZrCl₂ при мольном соотношении н-BuMgCl:Cp₂ZrCl₂=10:(22-26):(1,0-1,4) в атмосфере аргона при нормальном давлении в диэтиловом эфире в течение 2-4 ч при комнатной температуре с последующим добавлением в реакционную смесь при 0°С тионилхлорида SOCl₂ в количестве 0,5 мольных эквивалентов по отношению к н-BuMgCl и перемешиванием при комнатной температуре в течение 4-5 ч.