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=С₂Н₃, 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) получения тетразамещенных тиофенов (2) с выходом ˜55% взаимодействием α,ω-диацетиленов с бис-циклопентадиенилцирконийдихлоридом и бутиллитием (n-BuLi), с последующей обработкой реакционной массы полухлористой серой (S₂Cl₂) за 1 ч 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) получения тетраалкилтиофенов взаимодействием 1,4-дилитио-1,3-диенов, приготовленных обработкой 1,2,3,4-тетраалкил-1,4-дииод-1,3-бутадиенов бутиллитием (n-BuLi) при температуре -78°С в течение 1 ч, с сероуглеродом при -20°С за 1 ч с выходом 52-68% по схеме:

Известный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1) предполагает использование труднодоступных 1,4-дииодо-1,3-бутадиенов, пирофорного n-BuLi и сероуглерода (CS₂), представляющего из себя 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 R-≡-R, где R=С₂Н₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉, с R'AlCl₂ (R'=С₂Н₅, Cl) и металлического Mg в присутствии катализатора цирконацендихлорида Cp₂ZrCl₂, взятыми в мольном соотношении R-≡-R:R'AlCl₂:Mg:Cp₂ZrCl₂=10:(6-10):(6-10):(1.0-1.4), предпочтительно 10:8:8:1.2, в течение 8 ч, с последующим добавлением при -40°С тионилхлорида (SOCl₂) в эквимольном количестве по отношению к R'AlCl₂ и перемешиванием реакционной массы в течение 1 ч. Далее температуру доводят до комнатной и перемешивают еще 2-6 ч. Реакцию проводят в атмосфере аргона и атмосферном давлении. Общее время реакции 11-15 ч, выход целевых продуктов 39-54%. В качестве растворителя необходимо использовать тетрагидрофуран, в других эфирных растворителях (эфир, диоксан) выход целевых продуктов (1) значительно снижается.

Реакция протекает по схеме:

R=C₂H₅, н-C₃H₇, н-C₄H₉; R'=С₂Н₅, Cl

Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием дизамещенного ацетилена, R'AlCl₂, тионилхлорида (SOCl₂) и катализатора Cp₂ZrCl₂. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Zr(acac)₄, Cp₂TiCl₂, Pd(acac)₂, Ni(acac)₂, Fe(асас)₃) целевые продукты (1) не образуются.

Проведение реакции в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂, взятого в количестве больше 14 мол. % по отношению к ацетилену, не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1). Использование в реакции катализатора Cp₂ZrCl₂ в количестве менее 10 мол.% снижает выход (1), что связано со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания R'AlCl₂ по отношению к ацетилену не приводит к значительному повышению выхода целевых продуктов (1). Снижение количества R'AlCl₂ по отношению к ацетилену уменьшает выход (1).

Существенные отличия предлагаемого способа:

1. В предлагаемом способе используются в качестве исходных соединений дизамещенный ацетилен, R'AlCl₂, SOCl₂ и катализатор Cp₂ZrCl₂. В известном способе тетраалкилтиофены (1) получают из 1,4-дииодобутадиенов, бутиллития и сероуглерода.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Способ позволяет получать с высокой селективностью 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1) без использования труднодоступных 1,4-дииодобутадиенов, 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 10 мл ТГФ, 1,2 ммоль Cp₂ZrCl₂, 10 ммоль гекс-3-ина, 8 мг-ат. металлического Mg и при температуре ˜0°С 8 ммоль R'AlCl₂. Температуру доводят до комнатной и перемешивают 8 ч. Далее реакционную массу охлаждают до -40°С, добавляют 8 ммоль тионилхлорида SOCl₂ и перемешивают 1 ч. Затем температуру доводят до комнатной, перемешивают еще 4 ч. Получают индивидуальный 2,3,4,5-тетраэтилтиофен (1) с выходом 48%. Спектральные характеристики 2,3,4,5-тетрапропилтиофена (1).

Спектр ЯМР 13С(δ, м.д.): 13.56 (С11,13), 14.24 (С7,9), 29.36 (С6,8), 30.18 (С10,12), 135.23 (С2,5), 136.75 (С3,4).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1.

Таблица 1
№№ п/п	R-≡-R	R'AlCl2	Мольное соотношение RC≡CR:R'AlCl2:Mg:SOCl2:Cp2ZrCl2, ммоль	Общее время реакции, час	Выход (1), %
1	гекс-3-ин	R'=Cl	10:8:8:8:1.2	13	48
2	"	"	10:10:10:10:1.2	13	52
3	"	"	10:6:6:6:1.2	13	45
4	"	"	10:8:8:8:1.4	13	54
5	"	"	10:8:8:8:1.0	13	39
6	"	"	10:8:8:8:1.2	15	51
7	"	"	10:8:8:8:1.2	11	43
8	окт-4-ин	"	10:8:8:8:1.2	13	44
9	дец-5-ин	"	10:8:8:8:1.2	13	42
10	гекс-3-ин	R'=C2H5	10:8:8:8:1.2	13	47

Все опыты проводили в тетрагидрофуране.

Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (1)

,

где R=C₂H₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉,

отличающийся тем, что дизамещенный ацетилен общей формулы R-≡-R, где R=С₂Н₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉, подвергают взаимодействию с R'AlCl₂, где R'=C₂H₅, Cl, в присутствии металлического Mg и катализатора цирконацендихлорида Cp₂ZrCl₂ в мольном соотношении R-≡-R : R'AlCl₂ : Mg : Cp₂ZrCl₂=10 : 6-10 : 6 : 10 : 1,0-1,4 в тетрагидрофуране в атмосфере аргона при нормальном давлении и комнатной температуре в течение 8 ч с последующим добавлением при -40°С тионилхлорида SOCl₂, взятого в эквимольном количестве по отношению к R'AlCl₂ и перемешиванием в течение 1 ч, дальнейшим доведением температуры до комнатной и последующим перемешиванием еще в течение 2-6 ч.