Способ получения оптически активных спиро-гомофуллеренов

Способ получения оптически активных спиро-гомофуллеренов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения оптически активных спиро-гомофуллеренов формулы (1) и (2)

Оптически активные производные фуллеренов могут найти применение в качестве высокоактивных исходных веществ в синтезе лекарственных препаратов нового поколения для лечения опасных заболеваний человека, а также новых перспективных материалов для оптики (S.R.Wilson, Q.Lu, J.Cao, Y.Wu, С.J.Welch, D.I.Schuster. Tetrahedron, 1996, 52, 5131 [1]).

Известен способ (T.Ohno, N.Martin, B.Knight, F.Wudl, T.Suzuki, H.Yu. J.Org.Chem., 1996, 61, 1306 [2]) получения спиро-метанофуллеренов (3) в смеси с аддуктами полиприсоединения в условиях фотохимической или термической реакции С₆₀-фуллерена (4) с соответствующими циклическими диазосоединениями.

Предложенным методом невозможно получить спиро-гомофуллерены, в том числе и оптически активные производные формулы (1) и (2).

Известен способ (Z.Li, K.H.Bouhadir, P.B.Shevlin. Tetrahedron Lett., 1996, 37, 4651 [3]) получения рацемических спиро-гомофуллеренов (5) в смеси со спиро-метанофуллеренами (6) с общим выходом 10-40% реакцией С₆₀-фуллерена (4) с рацемическими циклическими диазосоединениями, генерируемыми in situ термолизом литиевых солей соответствующих тозилгидразонов.

Известным способом невозможно селективно получить спиро-гомофуллерены, в том числе и оптически активные производные формулы (1) и (2).

Предлагается эффективный способ получения оптически чистых спиро-гомофуллеренов (1) и (2).

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена (С₆₀) с оптически активными циклическими диазосоединениями, генерируемыми in situ окислением гидразонов (-)-ментона и D-(+)-камфоры с помощью MnO₂, в о-дихлорбензоле, в присутствии трехкомпонентной каталитической системы Pd(acac)₂-PPh₃-Et₃Al, при мольном соотношении С₆₀: гидразон: Pd(acac)₂:PPh₃:Et₃Al=0.01:(0.01-0.02):(0.0015-0.0025):(0.003-0.005):(0.006-0.01), предпочтительно 0.01:0.015:0.002:0.004:0008, при комнатной температуре (~ 20°С) в течение 1-2 ч. Получают оптически активные спиро-гомофуллерены (1) и (2) с общим выходом 30-50%. Реакции протекают по схеме

Проведение указанной реакции в присутствии палладиевого катализатора [Pd] больше 25 мол.% по отношению к фуллерену С₆₀ не приводит к существенному увеличению выходов целевых продуктов (1) и (2). Применение палладиевого катализатора [Pd] в количестве меньше 15 мол.% по отношению к фуллерену С₆₀ снижает выход целевых продуктов, что связано с уменьшением реакционных центров. Реакцию следует проводить при температуре 20°С. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 40°С) приводит к увеличению энергозатрат.

Существенные отличия предлагаемого способа.

Предлагаемый способ базируется на использовании трехкомпонентной каталитической системы (Pd(acac)₂-2PPh₃-4Et₃Al) в каталитических количествах, реакция завершается за 1.5 ч при комнатной температуре, что позволяет селективно синтезировать оптически активные спиро-гомофуллерены. В известном способе необходимо нагревание реакционной смеси, вследствие чего образуется смесь спиро-гомо- и спиро-метанофуллеренов.

Способ поясняется примерами.

К раствору 0.001 ммолей Pd(acac)₂ в 0.5 мл о-ДХБ в токе сухого аргона при температуре -5°С и перемешивании добавляют 0.002 ммолей PPh₃, 0.004 ммолей Et₃Al и 0.01 ммолей С₆₀-фуллерена в 1 мл о-ДХБ. К реакционной массе при перемешивании по каплям добавляют 0.015 ммолей соответствующего оптически активного гидразона и порциями 0.07 ммоль MnO₂. Через 1.5 ч реакционную массу пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают оптически активные спиро-гомофуллерены (1) и (2) с выходом 30-50% (по данным ВЭЖХ).

Спектральные характеристики (1)
	[α]D+183±8° (c1 0.021, с2 0.024 и с3 0.028 в СНСl3). ИК спектр, см-1: 527, 723, 755, 1377, 1461. УФ спектр (СНСl3), λmax, нм: 262.07, 334.82. Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1.08 (д, 3Н, С(10')Н3, 3J=7.2), 1.30 (д, 3Н, С(9')Н3, 3J=7.2), 1.32 (д, 3Н, С(8')Н3, 3J=7.2), 1.37-2.04 (м, 2Н, С(4')Н2), 1.46 (дд, Heq, С(6')Н2, 2J=14.8, 3J=6.4), 1.68 (дд, Нax, С(6')Н2, 2J=14.8, 3J=3.0), 2.13 (м, Н, С(5')Н), 2.16-2.40 (м, 2Н, С(3')Н2), 2.53 (м, Н, С(7')Н), 4.64 (дт, Нax С(2')Н, 2J=14.0, 3J=7.0). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 22.46, 22.67, 23.56, 24.00, 25.56, 27.83, 28.58, 29.63, 48.41, 53.38, 134.77, 135.58, 135.67, 136.44, 136.61, 137.53, 137.60, 137.81, 137.96, 139.02, 139.25, 139.78, 139.83, 140.09, 140.37, 140.42, 140.53, 140.60, 140.92, 141.13, 141.31, 141.35, 141.70, 141.77, 142.10, 142.46, 142.52, 142.55, 142.60, 142.67, 142.72, 142.88, 142.90, 143.00, 143.06, 143.08, 143.17, 143.20, 143.66, 143.69, 143.74, 143.79, 143.85, 143.99, 144.06, 144.11, 144.32, 144.48, 144.90, 145.42, 147.40, 147.49. Масс-спектр (MALDI-TOF/TOF): 858.850 [М]-.
Спектральные характеристики (2)
	[α]D+120.9±2° (c1 0.021, с2 0.024 и с3 0.028 в CHCl3). ИК спектр, см-1: 527, 755, 1189, 1389, 1463, 1514. УФ спектр (CHCl3), λmax нм: 263.94, 335.11. Спектр ЯМР 1H, δ, м.д.: 1.07 (с, 3Н, С(10')Н3), 1.13 (с, 3Н, С(9')Н3), 1.27 (м, Нax С(5')Н2), 1.32 (м, Нeq, С(3')Н2), 1.82 (м, Н, С(4')Н), 1.84 (м, Нax, С(3')Н2), 1.96 (м, Hax, С(6')Н2), 1.98 (м, Heq, С(5')Н2), 2.18 (с, 3Н, С(8')Н3), 2.44 (дд, Heq, С(6')Н2, 2J=12.0, 3J=2.4). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 20.33, 21.09, 21.32, 28.72, 34.02, 45.74, 46.43, 50.47, 56.57, 62.89, 132.99,133.97,134.29, 135.78, 137.38, 137.52, 137.78, 138.04, 138.20, 138.57, 138.77, 139.09, 140.17, 140.33, 140.38, 140.71(2С), 140.83, 141.00, 141.51, 141.57, 141.60, 141.92, 141.99, 142,11, 142.19, 142.49, 142.60, 142.63, 142.69, 142.80, 142.88, 143.16, 143.21, 143.42, 143.57, 143.77, 143.83, 143.94, 144.05, 144.36, 144.40, 144.95, 144.99, 145.30, 146.15, 147.77, 147.88. Масс-спектр (MALDI-TOF/TOF): 856.818 [М]-.

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

Таблица 1
№ п/п	R	Мольное соотношение С60:H2N-N=R:Pd(acac)2:PPh3:Et3Al, ммоль	Время реакции, ч	Выход целевых продуктов, %
1	0.01:0.015:0.002:0.004:0.008	1.5	40
2	0.01:0.02:0.002:0.004:0.008	1.5	42
3	0.01:0.01:0.002:0.004:0.008	1.5	34
4	0.01:0.015:0.0025:0.005:0.01	1.5	50
5	0.01:0.015:0.0015:0.003:0.006	1.5	30
6	0.01:0.015:0.002:0.004:0.008	2	45
7	0.01:0.015:0.002:0.004:0.008	1	32
8	0.01:0.015:0.002:0.004:0.008	1.5	38
Реакции проводили при комнатной температуре (~ 20°С)

Способ получения оптически активных спиро-гомофуллеренов формулы (1) и (2): характеризующийся тем, что С₆₀-фуллерен взаимодействует с оптически активными диазосоединениями, генерируемыми in situ окислением гидразонов (-)-ментона и D-(+)-камфоры с помощью MnO₃, в о-дихлорбензоле в присутствии трехкомпонентной каталитической системы Pd(асас)₂-PPh₃-Et₃Al, взятыми в мольном соотношении С₆₀:оптически активный гидразон: Pd(acac)₂:PPh₃:Et₃Al=0,01:(0,01-0,02):(0,0015-0,0025):(0,003-0,005):(0,006-0,01), при комнатной температуре (~20°С) в течение 1-2 ч.