Способ получения экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-1 -(3 -селена)циклопентана

Способ получения экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-1 -(3 -селена)циклопентана

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности способу получения экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентана формулы (1):

Указанное соединение может найти применение в тонком органическом синтезе, а также при получении гетероциклических соединений с биологической активностью.

Известен способ (У.М.Джемилев, А.Г.Ибрагимов, А.П.Золотарев, Г.А.Толстиков. Нетрадиционный подход к синтезу 3-замещенных тетрагидротиофенов и тетрагидроселенофенов. Изв. АН. Серия хим., 1989, №6, 1444) получения 3-алкилселенофана (2) взаимодействием α-олефина с AlEt₃ в растворе бензола под действием катализатора Cp₂ZrCl₂ при температуре 25°С в течение 8 ч, с последующим прибавлением трехкратного избытка по отношению к AlEt₃ селена и выдерживанием реакционной массы в течение 6 ч при температуре ~80°С. Реакция протекает по схеме:

Известным способом не может быть получен экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентан формулы (1).

Известен способ (Y.Vallee, M.Worrell. First Examples of Seleno-Claisen Rearrangements of Allil Vinyl Selenides. JCS, Chem. Commun. 1992, №22, 1680-1681) получения бициклических селенофанов (3) с помощью перегруппировки Кляйзена винилаллилселенида с последующей реакцией Дильса-Альдера по схеме:

Известным способом не может быть получен экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентан формулы (1).

Предлагается новый способ получения экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентана (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонана (4) с триэтилалюминием (Et₃Al) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂), взятых в мольном соотношении 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан: Et₃Al: Cp₂ZrCl₂ = 10:(10-14):(0.4-0.6), предпочтительно 10:12:0.5, в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-21°С) и атмосферном давлении в алифатическом растворителе (гексан) в течение 4 ч, с последующим добавлением 10 мл бензола и селена (Se), взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при температуре 80°С в течение 5-7 ч, предпочтительно 6 ч. Выход экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентана составляет 70-84%. Реакция протекает по схеме:

экзо-Трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентан (1) образуется только лишь с участием AlEt₃, 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонана и циркониевого катализатора Cp₂ZrCl₂. В присутствии других соединений алюминия (например, Bu₂ ⁱAlCl, Bu₃ ⁱAl, Bu₂ ⁱAlH, EtAlCl₂, Et₂AlCl), других непредельных соединений (α-олефины, диены, ацетилены) или других катализаторов (например, Zr(acac)₄, ZrCl₄, Cp₂TiCl₂, Pd(acac)₂, Ni(acac)₂, NiCl₂, Fe(acac)₂) целевой продукт (1) не образуется.

Проведение указанной реакции в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ больше 6 мол.% по отношению к 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонану не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора Cp₂ZrCl₂ менее 4 мол.% снижает выход трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро(2'-тиофана) (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Проведение процесса (после добавления Se) при более высокой температуре (например, 100°С) увеличивает энергозатраты реакции. Проведение процесса при более низкой температуре (например, 60°С) снижает скорость реакции. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к исходному 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонану не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта (1).

Реакции проводили с использованием алифатических растворителей (гексан). В других растворителях (например, эфирных) реакция не идет.

Существенные отличия предлагаемого способа.

В известном способе бициклический селенофан (3) получают перегруппировкой Кляйзена винилаллилселенида с последующей реакцией с дициклопентадиеном по Дильсу-Альдеру.

В предлагаемом способе экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентан (1) получают из 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонана и Et₃Al с участием в качестве катализатора Cp₂ZrCl₂ с последующей обработкой реакционной массы с помощью Se.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.

1. Способ позволяет получать с высокой селективностью экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентан общей формулы (1).

Способ поясняется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 2 мл гексана, 10 ммолей 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонана, 0.5 ммолей катализатора Cp₂ZrCl₂, при температуре ~0°С 12 ммолей AtEt₃, перемешивают 4 ч при комнатной температуре (20-21°С), затем реакционную массу охлаждают до ~0°С, добавляют 12 ммолей селена (Se) и перемешивают при этой температуре 6 ч. По окончании реакции реакционную массу обрабатывают 5%-ной HCl, выделяют экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентан (1) с выходом 76%.

Спектральные характеристики экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентана(1):

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.) экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентана (1): 50.2 (С-3), 49.6 (С-2), 46.7 (С-13), 38.6 (С-6), 36.7 (С-5), 36.6 (С-1), 34.2 (С-9), 33.5 (С-4), 29.0 (С-10), 28.8 (С-7), 28.1 (С-8), 20.3 (С-12).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.

Таблица 1
№ п/п	Мольное соотношение 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонан: AlEt3:Cp2ZrCl2: Se, ммоль	Общее время реакции, час	Выход экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-1'-(3'-селена)циклопентана (1), %
1	2	3	4
1.	10:12:0.5:12	10	76
2.	10:14:0.5:14	10	78
3.	10:10:0.5:10	10	74
4.	10:12:0.6:12	10	84
5.	10:12:0.4:12	10	70
6.	10:12:0.5:12	11	82
7.	10:12:0.5:12	9	71

Опыты проводили в гексане при комнатной (20-21°С) температуре. Реакцию с селеном осуществляли в бензоле при температуре 80°С.

Способ получения экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан-3-спиро-1'-3'-селена)циклопентана общей формулы (1), ,отличающийся тем, что 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан подвергают взаимодействию с триэтилалюминием (AlEt₃) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp₂ZrCl₂) при мольном соотношении 3-метилен-экзо-трицикло[4.2.1.0^2,5]нонан: AlEt₃: Cp₂ZrCl₂ = 10:(10-14):(0.4-0.6) в атмосфере аргона при комнатной температуре и атмосферном давлении в гексане в течение 4 ч, с последующим добавлением к реакционной массе селена (Se), взятого в эквимольном по отношению к AlEt₃ количестве, и перемешиванием при температуре 80°С в течение 5-7 ч.