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):

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], RJ.Fagan, W.A.Nugent, J.C.Calabrese. Metallacycle transfer from zirconium to main group elements: A versatile synthesis of heterocycles // JACS, 116, (1994), 1880-1890) синтеза тетразамещенных тиофенов (2) с выходом ~55% взаимодействием α,ω-диацетиленов с последующей обработкой реакционной массы бисциклопентадиенилцирконийдихлоридом (Ср₂ZrСl₂) 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 (СS₂), 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 R-≡-R, где R=С₂Н₅, н-С₃H₇, н-С₄Н₉, с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂), взятыми в мольном соотношении R-≡-R:н-BuMgCl:Cp₂ZrCl₂=10:(22-26):(1.0-1.4), предпочтительно 10:24:1.2, в среде диэтилового эфира в течение 2-4 ч при комнатной температуре (~20°С), с последующим добавлением эквивалентного к BuMgCl количества элементной серы (S₈), бензола и кипячении в течение 5 ч. Реакцию проводят в атмосфере аргона и атмосферном давлении. Выход целевых продуктов 44-60%.

Реакция протекает по схеме:

R=С₂Н₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉

Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием дизамещенного ацетилена, н-BuMgCl, элементной серы (S₈) и катализатора Cp₂ZrCl₂. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Zr(acac)₄, Cp₂TiCl₂, Pd(acac)₂, Ni(acac)₂, Fе(асас)₃) целевые продукты (1) не образуются.

Проведение реакции в присутствии катализатора Ср₂ZrCl₂ 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 тиофенов (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 тиофенов (1).

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе используются в качестве исходных соединений дизамещенный ацетилен, н-BuMgCl и S₈ с участием катализатора Cp₂ZrCl₂. В известном способе тетраалкилтиофены (1) получают из 1,4-дийодбутадиенов, 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-дийодбутадиенов, крайне прирофорного н-BuLi и высокотоксичного сероуглерода СS₂.

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° 24 ммоль н-BuMgCl (2М раствор в Et₂O). Перемешивают при комнатной температуре 3 ч, затем добавляют 24 ммоль элементной серы S₈, 10 мл бензола и кипятят в течение 5 ч. Получают индивидуальный 2,3,4,5-тетрапропилтиофен (1) с выходом 54%. Спектральные характеристики 2,3,4,5-тетрапропилтиофена (1).

Спектр ЯМР 13C (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

№№ п/п	R-≡-R	Мольное соотношение RC≡CR: н-BuMgCl:S8:Cp2ZrCl2, ммоль	Время реакции, час	Выход (1), %
1	гекс-3-ин	10:24:24:1.2	8	56
2	"	10:26:26:1.2	8	58
3	"	10:22:22:1.2	8	51
4	"	10:24:24:1.4	8	60
5	"	10:24:24:1.0	8	44
6	"	10:24:24:1.2	9	59
7	"	10:24:24:1.2	7	52
8	окт-4-ин	10:24:24:1.2	8	54
9	дец-5-ин	10:24:24:1.2	8	50

Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (I) характеризующийся тем, что дизамещенный ацетилен общей формулыR - ≡-R,где R - C₂H₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉,подвергают взаимодействию с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂) в мольном соотношении R-≡-R: н-BuMgCl: Cp₂ZrCl₂=10:22-26:1,0-1,4 в атмосфере аргона при нормальном давлении в диэтиловом эфире в течение 2-4 ч с последующим добавлением элементной серы S₈ в эквимольном по отношению к BuMgCl количестве и кипячением в бензоле в течение 5 ч.