Циклические карбонильные соединения с боковыми пентафторфенилкарбонатными группами, их получение и получаемые из них полимеры

Циклические карбонильные соединения с боковыми пентафторфенилкарбонатными группами, их получение и получаемые из них полимеры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к циклическим карбонильным соединениям, предназначенным для полимеризации с раскрытием цикла, и к способам их получения. Кроме того, настоящее изобретение также относится к получению из них полимеров, которые можно ввести в последующую реакцию с получением функционализированных полимерных материалов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычно структурное разнообразие циклических карбонильных соединений, предназначенных для полимеризации с раскрытием цикла (ПРЦ) значительно меньше, чем количество соединений, доступных для регулируемой радикальной полимеризации (РРП). Однако по мере того, как увеличивается эффективность и простота использования органических катализаторов, проводят поиск все большего количества ПРЦ соединений для получения микроструктур полимера, характерных для методик ПРЦ.

Начальные попытки использования замещенных лактонов в качестве мономеров для ПРЦ были затруднены чувствительностью органических катализаторов к стерическим препятствиям объемных замещающих групп, в особенности находящихся в альфа-положении. Поскольку альфа-положение циклических сложных эфиров является единственным, способным в реакции замещения, этот подход выявил лишь ограниченное количество подходящих соединений. Тот факт, что триметиленкарбонат (ТМК) эффективно полимеризовали с помощью органических катализаторов, таких как тиомочевина/1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен (ТМ/ДБУ) или 1,5,7-триазабицикло[4.4.0]дец-5-ен (ТБД), был обнадеживающим по двум причинам: во-первых, соединения типа ТМК можно получить из легко доступных 1,3-диолов, и, во-вторых, можно выбрать такие 1,3-диолы, которые содержат заместители только в положении 2, которое становится положением 5 в циклическом карбонате, где заместители не оказывают стерического мешающего влияния на полимеризацию с раскрытием цикла.

Ранее получен целый ряд циклических карбонатов, которые полимеризовали по обычным методикам анионной или металлоорганической ПРЦ. Чрезмерно объемные заместители (например, 2,2-дифенил) в 1,3-диоле могут сделать раскрытие цикла соответствующего циклического карбоната термодинамически неблагоприятным. Таким образом, усилия были сосредоточены на соединениях, полученных из 2,2-бис(метилол)пропионовой кислоты (bisMPA), общим структурным блоком для биологически совместимых дендримеров. Например, циклические карбонаты, содержащие целый ряд различных функциональных групп, присоединенных к карбоксилатному фрагменту, получены из bisMPA (Pratt et al. Chem Comm. 2008, 114-116), схема 1.

Схема 1.

где X обозначает O, NH, NR' или S, и R' и R обычно обозначают группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода. Группа -COXR может, например, представлять собой сложноэфирную, амидную, или сложную тиоэфирную группу, полученную из bisMPA карбоновой кислоты.

Циклическая карбоновая кислота, МТСОН,

,

обеспечивает получение различных функционализированных карбонат соединений для ПРЦ, аналогично (мет)акриловой кислоте для РРП. Например, реакция спирта или амина с (мет)акриловой кислотой (или (мет)акрилоилхлоридом) дает (мет)акрилат или (мет)акриламид для РРП. Аналогичным образом, реакция произвольного спирта или амина с МТСОН (или с хлорангидрид кислоты) может дать сложный эфир циклического карбоната или амид циклического карбоната для ПРЦ.

Однако в литературе описаны лишь несколько циклических сложных эфиров, содержащих боковые карбонатные или карбаматные группы. Например, циклический карбонат, содержащий хлорформиатную боковую группу, MTCOCOCl, можно синтезировать из трис(гидроксиметил)этана (ТМЭ) (схема 2).

Схема 2.

Последующее замещение ацилхлорида может дать функционализированные карбонаты; однако промежуточный хлорформиат характеризуется известными ограничениями, свойственными хлорангидриду кислоты (чувствительность к воде, выделение корродирующего газообразного хлорида водорода, затруднения при хранении и транспортировке). Кроме того, этот путь синтеза является трудоемким и требует много ресурсов, большого количества растворителя и реагентов и неблагоприятным с экологической точки зрения.

Поэтому сохраняется необходимость в улучшенных способах синтеза циклических сложных эфиров, содержащих боковые карбонатные или карбаматные группы.

Биологически разлагающиеся полимеры представляют интерес для использования в различных случаях, включая доставку лекарственных средств/направленную терапию, применение в качестве визуализирующих средств и в тканевой инженерии. Двумя самыми распространенными методологиями синтеза биологически разлагающихся полимеров являются полимеризация с раскрытием цикла (ПРЦ) циклических сложных эфиров (например, лактонов) и циклических карбонатов с получением сложных полиэфиров и поликарбонатов соответственно, проиллюстрированные на схеме 3.

Схема 3.

Циклические сложные эфиры

Циклические карбонаты

где R¹ и R² обычно обозначают водород или короткоцепочечный одновалентный углеводородный заместитель и n равно от 1 до 5. Установлено, что, как класс биологически разлагающихся полимеров, поликарбонаты обычно I характеризуются значительно увеличенными скоростями биологического разложения в организме человека по сравнению со сложными полиэфирами.

Описаны многочисленные полимеры на основе МТСОН, содержащие различные боковые цепочечные группы. В эти полимеры боковые цепочечные группы можно включить до полимеризации посредством синтеза функционализированного мономера. Альтернативно, циклические карбонатные мономеры на основе содержащего защитную группу варианта МТС-ОН (обычно указывают бензильный сложный эфир) можно полимеризовать и необходимые замещающие группы добить к полимеру путем проводимой после полимеризации модификации (как показано на схеме 4). Эта проводимая после полимеризации модификация обычно включает удаление защитной группы с последующим сочетанием новой замещающей группы с группой карбоновой кислоты путем образования сложноэфирной связи, амидной связи и т.п.

Схема 4.

Однако вследствие ограничений известного уровня техники известны лишь немногие полимеры, содержащие замещающие, присоединенные с помощью карбонатных, карбаматных или других таких связей боковых цепей. Необходим более универсальный и прямой путь получения ПРЦ полимеров, содержащих функционализированные боковые цепочечные группы, в частности, поликарбонатов, содержащих реакционно-способные карбонатные боковые цепочечные группы. Реакционно-способные карбонатные боковые цепочечные группы обеспечивают прямую функционализацию ПРЦ полимера.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с этим настоящее изобретение относится к композиции, содержащей: первое циклическое карбонильное соединение общей формулы (2):

;

в которой каждый Y обозначает двухвалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей -O-, -S-, -N(H)- или -N(Q'')-, где каждая группа Q'' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы Q'' замещены пентафторфенилкарбонатной группой, n' равно 0 или является целым числом, равным от 1 до 10, где, если n' равно 0, то атомы углерода с номерами 4 и 6 связаны друг с другом одинарной связью, каждая группа Q' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей водород, галогениды, пентафторфенилкарбонатную группу, алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы Q'' замещены пентафторфенилкарбонатпой группой, и где одна или большее количество групп Q' и/или Q'' представляют собой пентафторфенилкарбонатную группу.

Настоящее изобретение также относится к композиции, содержащей: первый циклический карбонат общей формулы (5):

;

в которой m и n все независимо равны 0 или являются целыми числами, равными от 1 до 11, где m и n в сумме не равны 0 и m+n меньше или равно 11, R¹ обозначает одновалентный радикал, выбранный из группы, включающей водород, галогениды и алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, каждая группа V' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей водород, галогениды, пентафторфенилкарбонатную группу (-OCO₂C₆F₅), алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, ар ильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы V' замещены пентафторфенилкарбонатной группой, и L' обозначает одинарную связь или двухвалентную мостиковую группу, выбранную из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода.

Настоящее изобретение относится к способу, включающему: приготовление первой смеси, содержащей бис(пентафторфенил)карбонат, катализатор, необязательный растворитель и соединение-предшественник, соединение-предшественник содержит i) два или большее количество атомов углерода, предпочтительно три или большее количество атомов углерода, ii) первую гидроксигруппу, способную образовать пентафторфенилкарбонат по реакции с бис(пентафторфенил)карбонатом, и iii) две нуклеофильные группы, независимо выбранные из группы, включающей спирты, амины и тиолы, эти две нуклеофильные группы способны образовать циклическую карбонильную группу по реакции с бис(пентафторфенил)карбонатом; перемешивание первой смеси с образованием первого циклического карбонильного соединения, содержащего i) боковую пентафторфенилкарбонатную группу и ii) циклический карбонильный фрагмент, выбранный из группы, включающей циклические карбонаты, циклические мочевины, циклические карбаматы, циклические тиокарбаматы, циклические тиокарбонаты и циклические дитиокарбонаты.

Другой способ включает: перемешивание первой смеси, содержащей i) соединение-предшественник, содержащее два или большее количество атомов углерода и три или большее количество гидроксигрупп, ii) бис(пентафторфенил)карбонат и iii) катализатор с образованием первого циклического карбоната, содержащего боковую пентафторфенилкарбонатную группу.

Еще один способ включает: приготовление смеси, содержащей i) первое циклическое карбонильное соединение, содержащее циклический карбонильный фрагмент, выбранный из группы, включающей циклические карбонаты, циклические мочевины, циклические карбаматы, циклические тиокарбаматы, циклические тиокарбонаты и циклические дитиокарбонаты, и боковую пентафторфенилкарбонатную группу, ii) нуклеофильный реагент, выбранный из группы, включающей спирты, амины и тиолы, iii) необязательный катализатор и iv) необязательный растворитель; перемешивание смеси с образованием второго циклического карбонильного соединения и побочного продукта - пентафторфенола, где второе циклическое карбонильное соединение содержит вторую функциональную группу, образовавшуюся по реакции боковой пентафторфенилкарбонатпой группы с нуклеофильным реагентом, вторая функциональная группа выбрана из группы, включающей карбонаты, не являющиеся пентафторфенилкарбонатом, карбаматы и тиокарбонаты.

Еще один способ включает: перемешивание первой смеси, содержащей катализатор, инициатор, необязательный ускоритель, необязательный растворитель и первое циклическое карбонильное соединение, содержащее пентафторфенилкарбонатную группу с образованием ПРЦ полимера с помощью полимеризации с раскрытием цикла первого циклического карбонильного соединения, ПРЦ полимер содержит фрагмент цепи, образованный из инициатора, и первую полимерную цепь; где i) фрагмент цепи содержит первый гетероатом основной цепи, первый гетероатом основной цепи связан с первым концевым звеном первой полимерной цепи, первый гетероатом основной цепи выбран из группы, включающей кислород, азот и серу, ii) первая полимерная цепь содержит второе концевое звено, содержащее нуклеофильную группу, выбранную из группы, включающей гидроксигруппу, первичные аминогруппы, вторичные аминогруппы и тиогруппы, и iii) первая полимерная цепь содержит первое повторяющееся звено, первое повторяющееся звено содержит а) функциональную группу основной цепи, выбранную из группы, включающей карбонат, мочевины, карбаматы, тиокарбаматы, тиокарбонат и дитиокарбонат, и b) тетраэдрический атом углерода основной цепи, тетраэдрический атом углерода основной цепи связан с первой боковой цепью, содержащей пентафторфенилкарбонатную группу.

Настоящее изобретение также относится к биологически разлагающемуся полимеру, содержащему: фрагмент цепи; первую полимерную цепь; где i) фрагмент цепи содержит первый гетероатом основной цепи, первый гетероатом основной цепи связан с первым концевым звеном первой полимерной цепи, первый гетероатом основной цепи выбран из группы, включающей кислород, азот и серу, ii) первая полимерная цепь содержит второе концевое звено, содержащее нуклеофильную группу, выбранную из группы, включающей гидроксигруппу, первичные аминогруппы, вторичные аминогруппы и тиогруппы, и iii) первая полимерная цепь содержит первое повторяющееся звено, первое повторяющееся звено содержит а) функциональную группу основной цепи, выбранную из группы, включающей карбонат, мочевины, карбаматы, тиокарбаматы, тиокарбонат и дитиокарбонат, и b) тетраэдрический атом углерода основной цепи, тетраэдрический атом углерода основной цепи связан с первой боковой цепью, содержащей пентафторфенилкарбонатную группу, карбонатную группу

Другим объектом настоящего изобретения являются циклические карбонильные соединения, предназначенные для полимеризации с раскрытием цикла, и способы их получения и более предпочтительно циклические карбонаты, содержащие боковую пентафторфенилкарбонатную группу. Кроме того, настоящее изобретение также относится к получению полимеров, содержащих боковые пентафторфенилкарбонатные группы, которые можно ввести в последующую реакцию с получением функционализированных полимерных материалов.

Описанные выше и другие особенности и преимущества настоящего изобретения должны быть приняты во внимание и поняты специалистами в данной области техники из последующего подробного описания, иллюстраций и прилагаемой формулы изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к циклическим карбонильным соединениям, содержащим боковую пентафторфенилкарбонатную группу и функциональную группу, выбранную из группы, включающей циклический карбонат, циклический карбамат, циклическую мочевина, циклический тиокарбонат, циклический тиокарбамат, циклический дитиокарбонат и их комбинации. Настоящее изобретение также относится к простому одностадийному способу (способу 1) получения циклического карбонильного соединения, содержащего боковую пентафторфенилкарбонатную группу, называющегося в настоящем изобретении первым циклическим карбонильным соединением. Настоящее изобретение также относится к способу (способу 2) получения второго циклического карбонильного соединения по реакции боковой пентафторфенилкарбонатной группы первого циклического карбонильного соединения со спиртом, амином или тиолом с образованием другого карбоната, карбамата или тиокарбоната соответственно, без изменения циклического карбонильного фрагмента первого циклического карбонильного соединения. Каждый из описанных способов проводят в мягких условиях, с высоким выходом и он является экологически более благоприятным, чем способы с использованием реагентов, таких как фосген или промежуточный хлорангидрид кислоты. Первое и второе циклические карбонильные соединения потенциально могут образовать биологически разлагающиеся полимеры с помощью полимеризации с раскрытием цикла (ПРЦ), в частности, поликарбонатов, обладающих специфическими боковыми функциональными группами и характеристиками.

Термин "биологически разлагающийся" Американское общество по испытаниям и материалам определяет, как разрушающийся вследствие биологической активности, в частности, воздействия фермента, что приводит к значительному изменению структуры материала. Для задач настоящего изобретения материал является биологически разлагающимся, если он подвергается биологическому разложению на 60% за 180 дней в соответствии со стандартом ASTM D6400.

Первое циклическое карбонильное соединение, содержащее боковую пентафторфенилкарбонатную группу, получают по реакции бис(пентафторфенил)карбонат:

с соединением-предшественником. Соединение-предшественник содержит два или большее количество атомов углерода, предпочтительно три или большее количество атомов углерода, и три или большее количество нуклеофильных групп, выбранных из группы, включающей спирты, тиолы и амины. Одной из трех или большего количества нуклеофильных групп является гидроксигруппа, которая взаимодействует с ПФК с образованием боковой пентафторфенилкарбонатной группы. Эта гидроксигруппа в настоящем изобретении называется "образующей пентафторфенилкарбонат гидроксигруппой". Две из трех или большего количества нуклеофильных групп соединения-предшественника взаимодействуют с ПФК с образованием циклической карбонильной группы и называются "нуклеофильными группами, образующими циклические карбонильные группы".

Соединения-предшественники описываются общей формулой (I):

,

в которой группы Х вместе представляют собой нуклеофильные группы, образующие циклические карбонил, каждый Х независимо обозначает одновалентный радикал, выбранный из группы, включающей -ОН, -SH, -NH₂, и -NHR'', где каждая группа R'' независимо представляет собой одновалентный радикал, выбранный из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы R'' замещены образующей пентафторфенилкарбонат гидроксигруппой, n' равно 0 или является целым числом, равным от 1 до 10, где, если n' равно 0, то атомы углерода с номерами 1 и 3, присоединенные к каждой группе X, связаны друг с другом ординарной связью, каждая группа R' независимо представляет собой одновалентный радикал, выбранный из группы, включающей водород, образующую пентафторфенилкарбонат гидроксигруппу, галогениды, алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы R' замещены образующей пентафторфенилкарбонат гидроксигруппой, и по меньшей мере одна из указанных выше групп R' и/или R'' содержит образующую пентафторфенилкарбонат гидроксигруппу.

Группы R' и R'' дополнительно могут независимо содержать циклоалифатическое кольцо, ароматическое кольцо и/или гетероатом, такой как кислород, сера или азот. В одном варианте осуществления группы Х соединения-предшественника представляют собой гидроксигруппы, способные образовать циклический карбонат по реакции с ПФК.

Неограничивающие примеры образующих циклических карбонил фрагментов включают 1,2-этандиольные группы, 1,3-пропандиольные группы, 1,4-бутандиольные группы, 1,2-этапдиамногруппы, 1,3-пропандиамногруппы, 1,4-бутандиамногруппы, 2-аминоэтанольные группы, 3-амино-1-пропанольные группы, 4-амино-1-бутанольные группы, 2-меркаптоэтанольные группы, 3-меркапто-1-пропанольные группы, 1-меркапто-2-пропанольные группы, 4-меркапто-1-бутанольные группы, цистаминовые группы, 1,2-этандитиольные группы и 1,3-пропандити ольные группы. Циклические карбонильные группы, образующиеся указанными выше фрагментами по реакции с ПФК, включают циклические карбонаты, образующиеся из любого из указанных выше диолов, циклические мочевины, образующиеся из любого из указанных выше диаминов, циклические карбаматы, образующиеся из любого из указанных выше аминоспиртов, циклические тиокарбонаты, образующиеся из любого из указанных выше меркаптоспиртов, циклические тиокарбаматы, образующиеся из любого из указанных выше аминотиолов, и циклические дитиокарбонаты, образующиеся из любого из указанных выше дитиолов. Эти функциональные группы приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Циклический карбонат
Циклическая мочевина

Циклический карбамат
Циклический тиокарбамат
Циклический тиокарбонат
Циклический дитиокарбонат

Первое циклическое карбонильное соединение содержит циклический карбонильный фрагмент, выбранный из группы, включающей циклические карбонаты, циклические карбаматы, циклические мочевины, циклические тиокарбонаты, циклические тиокарбаматы, циклические дитиокарбонаты и их комбинации, образующиеся по реакции двух групп Х ПФК. Первое циклическое карбонильное соединение дополнительно содержит боковую пентафторфенилкарбонатную группу (т.е. фрагмент -OCO₂C₆F₅), образовавшуюся из образующей пентафторфенилкарбонат гидроксигруппы группы R' и/или R''.

Первые циклические карбонильные соединения описываются общей формулой (2):

,

в которой каждый Y обозначает двухвалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей -O-, -S-, -N(H)- или -N(Q'')-, где каждая группа Q'' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы Q'' замещены пентафторфенилкарбонатной группой (т.е. -OCO₂C₆F₅), n' равно 0 или является целым числом, равным от 1 до 10, где, если n' равно 0, то атомы углерода с номерами 4 и 6 связаны друг с другом одинарной связью, каждая группа Q' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей водород, галогениды, пентафторфенилкарбонатную группу, алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы Q'' замещены пентафторфенилкарбонатной группой, и где одна или большее количество групп Q' и/или Q'' представляют собой пентафторфенилкарбонатную группу.

Группы Y в формуле (2) образованы из групп Х формулы (1). В одном варианте осуществления каждый Y в формуле (2) обозначает -О- и первое циклическое карбонильное соединение содержит циклическую карбонатную группу. В другом варианте осуществления первое циклическое карбонильное соединение содержит одну боковую пентафторфенилкарбонатную группу.

Циклическая карбонильная группа и боковой пентафторфенилкарбонатный фрагмент получают в одну стадию из соединений-предшественников с использованием ПФК и подходящего катализатора. ПФК менее токсичен, чем другие реагенты (например, фосген) при получении циклических карбонатов. ПФК является кристаллическим веществом, твердым при комнатной температуре, которое, поскольку оно менее чувствительно к воздействию воды, чем фосген, легче хранить, транспортировать и использовать. ПФК не требует сложных условий проведения реакции и обработки. Кроме того, побочный продукт реакции циклизации, пентафторфенол, является менее летучим, менее кислым и менее коррелирующим, чем хлористоводородная кислота. Эти преимущества уменьшают стоимость и сложность проведения реакций и потенциально расширяют ассортимент исходных веществ для включения соединения, содержащего чувствительные к воздействию кислоты группы. Кроме того, побочный продукт реакции циклизации, пентафторфенол, можно легко рециркулировать в ПФК.

Изомерно чистые соединения-предшественники, содержащие водород, присоединенный к асимметрическому атому углерода, можно превратить в циклическое карбонильное соединение, содержащее пентафторфенилкарбонатную группу, без протекания значительной рацемизации. Условия этерификации эффективны для обеспечения энантиомерного избытка, составляющего 80% или более, более предпочтительно, составляющего 90%. В одном варианте осуществления циклическое карбонильное соединение содержит асимметрический атом углерода в (R)-изомере в энантиомерном избытке, составляющем более 80%, более предпочтительно составляющем более 90%. В другом варианте осуществления циклическое карбонильное соединение содержит асимметрический атом углерода в (S)-изомере в энантиомерном избытке, составляющем более 80%, более предпочтительно составляющем более 90%.

,

в которой группы X' вместе представляют собой нуклеофильные группы, образующие циклические карбонил, тип все независимо равны 0 или являются целыми числами, равными от 1 до 11, где m и n в сумме не равны 0 и m+n является целым числом, меньшим или равным 11, каждый X' обозначает одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей -ОН, -SH, -NH₂, и -NHT'', где каждый Т'' обозначает одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы Т'' замещены образующей пентафторфенилкарбонат гидроксигруппой, каждый Т' обозначает одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей водород, галогениды, образующую пентафторфенилкарбонат гидроксигруппу, алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидпые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы Т' замещены образующей пентафторфенилкарбонат гидроксигруппой, и L' обозначает одинарную связь или двухвалентную мостиковую группу, выбранную из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода.

Группы Т' и Т'' могут дополнительно независимо содержать циклоалифатическое кольцо, ароматическое кольцо и/или гетероатом, такой как кислород, сера или азот. В одном варианте осуществления ни одна из групп Т' или Т'' не содержит образующую пентафторфенилкарбонат гидроксигруппу. В другом варианте осуществления группа Т', присоединенная к атому углерода номер 2 в формуле (3), представляет собой этил или метил и все остальные группы Т' представляет собой водород. В другом варианте осуществления группа Т', присоединенная к атому углерода номер 2 в формуле (3), представляет собой этил или метил, атом углерода номер 2 в формуле (3) является асимметрическим центром и соединение-предшественник содержит (R)- или (S)-изомер в энантиомерном избытке, составляющем более 80%.

Соответствующие первые циклические карбонильные соединения, образованные соединениями-предшественниками формулы (3), описываются общей формулой (4):

,

в которой m и n все независимо равны 0 или являются целыми числами, равными от 1 до 11, где типа сумме не равны 0 и m+n является целым числом, меньшим или равным 11, каждый Y' обозначает двухвалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей -O-, -S-, -N(H)- и -N(V'')-, где каждая группа V'' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей алкильпые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанная выше группа V'' замещена пентафторфенилкарбонатной группой (-OCO₂C₆F₅), каждая группа V представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей водород, галогениды, пентафторфенилкарбонатную группу, алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанная выше группа V' замещена пентафторфенилкарбонатной группой, и L' обозначает одинарную связь или двухвалентную мостиковую группу, выбранную из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода.

В одном варианте осуществления группа V' и группа V'' не содержит пентафторфенилкарбонатную группу. В другом варианте осуществления группа V', присоединенная к атому углерода номер 5 в формуле (4), представляет собой этил или метил и все остальные группы V' представляют собой водород. В одном варианте осуществления группа V', присоединенная к атому углерода номер 5 в формуле (4), представляет собой этил или метил, атом углерода номер 5 в формуле (4) является асимметрическим центром и циклическое карбонильное соединение содержит (R)- или (S)-изомер в энантиомерном избытке, составляющем более 80%. В другом варианте осуществления каждый Y' обозначает -О- и V' в положении 5 в формуле (4) обозначает одновалентный радикал, выбранный из группы, включающей водород, галогениды и алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода.

Еще более предпочтительными первыми циклическими карбонильными соединениями являются циклические карбонаты, описывающиеся общей формулой (5):

,

в которой m и n все независимо равны 0 или являются целыми числами, равными от 1 до 11, где m и n в сумме не равны 0 и m+n меньше или равно 11, R¹ обозначает одновалентный радикал, выбранный из группы, включающей водород, галогениды и алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, каждая группа V' представляет собой одновалентный радикал, независимо выбранный из группы, включающей водород, галогениды, пентафторфенилкарбонатную группу (-OCO₂C₆F₅), алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкоксигруппы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и указанные выше группы V' замещены пентафторфенилкарбонатной группой, и L' обозначает одинарную связь или двухвалентную мостиковую группу, выбранную из группы, включающей алкильные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкеновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, алкиновые группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, арильные группы, содержащие от 6 до 30 атомов углерода, сложноэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, амидные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, сложные тиоэфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, мочевинные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, карбаматные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода, и простые эфирные группы, содержащие от 1 до 30 атомов углерода.

R¹ и L' могут вместе образовать первое кольцо, содержащее от 3 до 10 атомов углерода. Каждый V