Способ селективного получения изо-пропил 5'-арил-1'н-пирролидино[3',4':1,9](с60-ih)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов

Способ селективного получения изо-пропил 5'-арил-1'н-пирролидино[3',4':1,9](с60-ih)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области органического синтеза, а именно, к способу селективного получения изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино[3', 4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилатов общей формулы 1:

Пирролидинофуллерены являются перспективными соединениями в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений, а также при создании новых материалов с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами (Л.Н. Сидоров, М.А. Юровская, А.Я. Борщевский, И.В. Трушков, И.Н. Иоффе. Фуллерены: Учебное пособие, М.: Издательство «Экзамен», 2005, 688 с. [1], Л.Б. Пиотровский, О.И. Киселев. Фуллерены в биологии, СПб.: ООО «Издательство "Росток"», 2006, 336 с. [2]).

Известен способ (М. Prato, Μ. Maggini, С. Giacometti, G. Scorrano, G. Sandona, G. Farnia. Tetrahedron, 1996, 52, 5221 [3]) получения пирролидинофуллерена 5 реакцией N-метилглицина 3 и формальдегида 4 с С₆₀-фуллереном 2 в кипящем толуоле в течение 2 ч.

Известный способ не позволяет получать изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3', 4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилаты общей формулы 1.

Известен способ (X. Tan, D. I. Schuster, R. Wilson. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 4187 [4]) получения смеси стереоизомерных N-незамещенных пирролидинофуллеренов (8) с выходом 15-40% реакцией С₆₀-фуллерена (2) с альдегидами (6) и N-незамещенными аминокислотами (7) в кипящем толуоле в течение 2 ч.

Известный способ не позволяет селективно получать изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3',4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилаты общей формулы 1.

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по селективному синтезу изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3',4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5,6] фуллерен-2'-карбоксилатов 1.

Предлагается новый способ селективного получения изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3', 4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилатов 1.

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена (С₆₀) (2) с этилизоцианоацетатом формулы ЕtO₂ССН₂N⁺≡С^- в хлорбензоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии ArMgBr (где Ar=Ph, 2-MePh), взятыми в мольном соотношении С₆₀:изоцианоацетат:Ti(OiPr)₄:ArMgBr=1:(2-6):(1-5):(6-10), предпочтительно 1:4:3:8, при температуре 100°С в течение 5-30 мин. Получают изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3', 4':1, 9](С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилаты 1 с выходом 15-60%. Реакция протекает по схеме

Проведение указанной реакции в присутствии титанового катализатора [Ti] больше 3-кратного избытка по отношению к фуллерену С₆₀ не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение титанового катализатора [Ti] в количестве меньше 3-кратного избытка по отношению к фуллерену С₆₀ снижает выход целевого продукта, что связано с образованием побочных продуктов в виде аддуктов карбомагнирования. Реакцию следует проводить при температуре 100°С. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 120°С) не целесообразно, поскольку приводит к увеличению энергозатрат, при меньшей температуре (например, - 60-80°С) снижается скорость реакции.

изо-Пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3', 4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилаты 1 образуются только с участием фуллерена [60], этил изоцианоацетата и арилмагнийорганических соединений под действием Ti-катализатора.

Существенные отличия предлагаемого способа:

Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве катализатора исключительно Ti(Oi-Pr)₄. Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет получать ранее труднодоступные изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино [3', 4':1, 9] (С₆₀-I_h) [5, 6] фуллерен-2'-карбоксилаты 1, синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами.

Пример 1. К охлажденному до 0°С раствору 20 мг (0.0278 ммоль) C₆₀-фуллерена в 5 мл сухого хлорбензола в атмосфере аргона последовательно добавляют 0.03 мл (0.0834 ммоль) Ti-катализатора и по каплям 0.11 мл (0.111 ммоль) 1 Μ раствора ArMgBr в диэтиловом эфире. Через 5 мин реакционную массу нагревают до 100°С и последовательно добавляют этилизоцианоацетат 0.008 мл (0.111 ммоль), а также по каплям вторую порцию 0.11 мл (0.111 ммоль) 1 Μ раствора ArMgBr в диэтиловом эфире. Через 15 мин реакционную массу обрабатывают 5%-ным водным раствором НСl. Органический слой пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино[3', 4^':1, 9](С₆₀-I_h) [5, 6]фуллерен-2'-карбоксилаты с выходом 15-60% (по данным ВЭЖХ).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1

Реакции проводили в инертной атмосфере при температуре 100°С в хлорбензоле в качестве растворителя.

Способ селективного получения изо-пропил 5'-арил-1'H-пирролидино[3',4':1,9](С₆₀-I_h)[5,6]фуллерен-2'-карбоксилатов общей формулы (1):

характеризующийся тем, что С₆₀-фуллерен взаимодействует с этилизоцианоацетатом формулы EtO₂CCH₂N⁺≡C^- в хлорбензоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии ArMgBr (где Ar=Ph, 2-MePh), взятыми в мольном соотношении С₆₀:изоцианоацетат:Ti(OiPr)₄:ArMgBr = 1:(2-6):(1-5):(6-10), при температуре 100°С в течение 5-30 мин.