способ получения (адамант-1-илметилен)содержащих ароматических соединений

Формула изобретения

Способ получения (адамант-1-илметилен)содержащих ароматических соединений общей формулы

где R¹=R² =R³=R⁴=H (1); R ₁=CH₃, R²=R ³=R⁴=H (2); R¹ =R³=R⁴=H, R ²=CH₃ (3); R¹ =R²=R⁴=H, R ³=CH₃ (4); R¹ =R³=H, R²=R ⁴=CH₃ (5); R¹ =R³=R⁴=CH ₃, R²=H (6), заключающийся в присоединении к производному адамантана ароматических соединений, отличающийся тем, что в качестве производного адамантана используют 1,3-дигидроадамантан, а в качестве ароматических соединений используют соединения из ряда: толуол, о-, м-, п-ксилол, мезитилен, дурол, при мольных соотношениях реагентов, равном 1:(2-4), в среде исходного ароматического соединения при их температуре кипения 110-197°С в течение 60 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии производных адамантана, а именно к новому способу получения (адамант-1-илметилен)содержащих ароматических соединений общей формулы

где R¹=R² =R³=R⁴=H (1); R ₁=CH₃, R²=R ³=R⁴=H (2); R¹ =R³=R⁴=H, R ²=CH₃ (3); R¹ =R²=R⁴=H, R ³=CH₃ (4); R¹ =R³=H, R²=R ⁴=CH₃ (5); R¹ =R³=R⁴=CH ₃, R²=H (6);

Ad - 1-адамантил,

которые являются полупродуктами для синтеза биологически активных веществ.

Известен способ получения производных адамантансодержащих ароматических соединений, состоящий во взаимодействии галогенпроизводных адамантана и ароматических углеводородов или их производных в присутствии кислот Льюиса (H.Stetter, M.Schwartz, A.Hirschom, Chem.Ber., 92, 1629 (1959).

Основным недостатком данного метода являются трудности отделения полученного препарата от катализатора и очистка продукта. Кроме того, хлорид алюминия при попадании воды взрывоопасен.

Описан способ, по которому пара-(адамантат-1-ил)изопропилбензол получен алкилированием изопропилбензола 1-бромадамантаном, 1-гидроксиадамантаном и нитратом адамантан-1-ола в присутствии протонных и апротонных кислот. Процесс проводился в массе исходного изопропилбензола, температура изменялась в пределах от 25 до 154°С (температура кипения изопропилбензола) [Б.И.Но, Г.М.Бутов, С.М.Леденев, Р.А.Жулите // Основной органический синтез и нефтехимия. - Ярославль, 1989. - Вып.25. - С.79-87; Б.И.Но, Г.М.Бутов, С.М.Леденев // ЖОрХ, том 30, вып.2. - С.315-316].

Недостатками данного метода являются многостадийность синтеза и сравнительно низкие выходы (26-86%).

Упомянутые выше способы приводят к получению продукта присоединения адамантильного фрагмента к ароматическому кольцу.

Существует способ получения адамантилсодержащих ароматических соединений на основе оксипроизводных адамантана в присутствии фосфорного ангидрида с последующим гидрированием на щелочном никеле [Л.А.Зосим, А.Г.Юрченко ЖОрХ, том XVI, вып.4 (1980)].

Недостатками данного метода являются сравнительно низкий выход (60%), приводящий к потерям дорогого сырья, многостадийность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, по которому бензиладамантан получен действием реактива Гриньяра на 1-бромадамантан [Osawa E., Majerski Z., Schleyer. P.R. // J.Org. Chem. 1971. Vol.36, N1. P.205-207].

Недостатками данного метода являются сложность и низкая технологичность отдельных стадий, в частности стадии магнийорганического синтеза, представляющей опасность в пожарном отношении и предъявляющей высокие требования к чистоте исходных реагентов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного малостадийного метода синтеза (адамант-1-илметилен)содержащих ароматических соединений, протекающего с высоким выходом по исходному адамантану.

Техническим результатом является расширение арсенала химических соединений, получаемых с высоким выходом, и упрощение способа получения.

Поставленный технический результат достигается в новом способе получения (адамант-1-илметилен)содержащих ароматических соединений общей формулы

где R¹=R² =R³=R⁴=H (1); R ¹=СН₃, R²=R ³=R⁴=H (2); R¹ =R³=R⁴=H, R ²=СН₃ (3); R¹ =R²=R⁴=H, R ³=CH₃ (4); R¹ =R³=H, R²=R ⁴=CH₃ (5); R¹ =R³=R⁴=CH ₃, R₂=H (6);

Ad - 1-адамантил,

заключающийся в присоединении к производному адамантана ароматических соединений, причем в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, а в качестве ароматических соединений используют соединения из ряда: толуол, о-, м-, п-ксилол, мезитилен, дурол при мольных соотношениях реагентов, равном 1:(2-4), в среде исходного ароматического соединения при их температуре кипения (110-197°С) в течение 60 мин.

Сущностью метода является реакция присоединения 1,3-дегидроадамантана к ряду ароматических соединений

где R¹=R ²=R³=R⁴=H (1); R¹=СН₃, R ²=R³=R⁴=H (2); R¹=R³=R ⁴=H, R²=CH₃ (3); R¹=R²=R ⁴=H, R³=CH₃ (4); R¹=R³=H, R ²=R⁴=CH₃ (5); R¹=R³=R ⁴=CH₃, R²=H (6);

Ad - 1-адамантил.

Преимуществом данного метода является высокий (53-78%) выход, небольшая продолжительность реакции (60 мин), простота выделения продуктов, а также возможность получения практически любых гомологов данного ряда, многие из которых являются полупродуктами для синтеза биологически активных веществ.

Способ осуществляется следующим образом.

К 2-4-кратному мольному избытку ароматического соединения приливают раствор 1,3-дегидроадамантана в легкокипящем инертном растворителе (этиловый эфир), который затем удаляется из реакционной смеси отгонкой. Смесь 1,3-дегидроадамантана и ароматического соединения нагревают в течение 60 минут при температуре кипения ароматического соединения, после чего избыток его отгоняют.

Реакция проводится в течение 60 мин. При уменьшении продолжительности реакции не достигается высокий выход основного продукта. Увеличение продолжительности реакции является нецелесообразным и экономически невыгодным.

Найдено, что оптимальным условием проведения реакции присоединения ароматических соединений к 1,3-дегидроадамантану является ее осуществление при мольном соотношении 1,3-дегидроадамантан : ароматическое соединение 1:2-4. Меньший избыток приводил к некоторому снижению выхода целевых продуктов. Дальнейшее увеличение содержания ароматического соединения не влияло на выход целевых продуктов и являлось нецелесообразным.

Синтезированные соединения после отгонки избытка исходных реагентов направляются на стадию очистки. Регенерированное ароматическое соединение не содержит каких-либо примесей и пригодно для повторного аналогичного синтеза.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

1-Бензиладамантан.

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и толуола составляет 1:2.

К 5,52 г (0,06 моль) толуола в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,03 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл эфира. Эфир отгоняют, смесь выдерживают 60 мин при температуре 110°С. По окончании реакции отгоняют избыток толуола. Продукт выделяют перегонкой.

Выход 3,56 г (53%); т.пл. 42-43°С, т.кип. 164°С/2 мм рт.ст.

Найдено, %: С 90,28; Н 9,75. С ₁₇Н₂₂. Вычислено, %: С 90,20; Н 9,80.

Масс-спектр, m/z (интенсивность, %): 226 (М ⁺, 7%), 135 (Ad⁺, 100%), 91 (C ₇H₇ ⁺, 18%), 79 (C₆H₇ ⁺, 15%), 41 (C₃H₅ ⁺, 8%).

Пример 2.

о-(Адамантил-1-метил)толуол.

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и о-ксилола составляет 1:2.

К 6,37 г (0,06 моль) о-ксилола в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,03 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл эфира. Эфир отгоняют, смесь выдерживают 60 мин при температуре 144°С. По окончании реакции отгоняют избыток ксилола. Продукт выделяют перегонкой.

Выход 4,30 г (60%); n_D ²⁰ 1,5612, т.кип. 148-149°С/1 мм рт.ст.

Найдено, %: С 90,03; Н 10,01. С₁₈ Н₂₄. Вычислено, %: С 89,94; Н 10,06.

ПМР-спектр , м.д.: 1,53 м, 1,92 с (15Н, Ad); 2,39 с (3Н, СН ₃); 2,40 с (2Н, СН₃); 7,05 м (4Н, аром.).

Пример 3.

м-(Адамантил-1-метил)толуол.

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и м-ксилола составляет 1:2.

К 6,37 г (0,06 моль) м-ксилола в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,03 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл эфира. Эфир отгоняют, смесь выдерживают 60 мин при температуре 139°С. По окончании реакции отгоняют избыток ксилола. Продукт выделяют перегонкой.

Выход 5,06 г (70%); n_D ²⁰ 1,5529, т. кип. 145-147°С/3 мм рт. ст.

Найдено, %: С 90,03; Н 10,01. С ₁₈Н₂₄. Вычислено, %: С 89,94; Н 10,06.

Масс-спектр, m/z (интенсивность, %): 240 (M ⁺, 28%), 136 (Ad⁺, 46%), 135 (Ad ⁺, 100%), 107 ( , 48%), 105 ( , 54%), 93 ( , 74%), 91 (C₇H₇ ⁺, 50%), 79 ( , 77%), 77 (C₆H₅ ⁺, 54%), 67 (C₅H ₇ ⁺, 64%), 41 (C₃ H₅ ⁺, 77%).

ПМР-спектр , м.д.: 1,63 с, 1,81 м, 2,12 с (15Н, Ad); 2,51 д (5Н, CH ₂, СН₃); 7,07 д, 7,18 д, 7,31 т (4Н, аром.).

Пример 4.

п-(Адамантил-1-метил)толуол.

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и п-ксилола составляет 1:2.

К 6,37 г (0,06 моль) п-ксилола в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,03 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл эфира. Эфир отгоняют, смесь выдерживают 60 мин при температуре 138°С. По окончании реакции отгоняют избыток ксилола. Продукт выделяют перегонкой.

Выход 4,92 г (68%); т. пл. 39-40,5°С, т. кип. 143-145°С/3 мм рт. ст.

Найдено, %: С 90,03; Н 10,01. С₁₈Н₂₄. Вычислено, %: С 89,94; Н 10,06.

Масс-спектр, m/z (интенсивность, %): 240 (M⁺, 58%), 136 (Ad ⁺, 47%), 135 (Ad⁺, 100%), 107 (C ₈H₁₁ ⁺, 31%), 105 ( , 57%), 93 (C₇H₉ ⁺, 62%), 91 (C₇H ₇ ⁺, 38%), 79 (C₆ H₇ ⁺, 69%), 77 (C ₆H₅ ⁺, 61%), 67 (C₅H₆ ⁺, 31%), 41 (C₃H₅ ⁺, 33%).

ПМР-спектр , м.д.: 1,55 с, 1,71 м, 2,0 с (15Н, Ad); 2,4 с (5Н, CH ₂, СН₃); 7,1 м (4Н, аром.).

Пример 5.

1-(Адамантил-1-метил)-3,5-диметилбензол.

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и мезитилена составляет 1:4.

К 14,24 г (0,12 моль) мезитилена в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,03 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл эфира. Эфир отгоняют, смесь выдерживают 60 мин при температуре 165°С. По окончании реакции отгоняют избыток мезитилена. Продукт выделяют перегонкой.

Выход 4,70 г (62%); т. пл. 71-73°С, т. кип. 166°С/1 мм рт. ст.

Найдено, %: С 89,79; Н 10,21. С₁₉Н₂₆. Вычислено, %: С 89,70; Н 10,30.

ПМР-спектр , м.д.: 1,45 с, 1,61 м, 1,82 с (15Н, Ad), 2,22 с (8Н, СН ₃, СН₂), 6,10 с, 6,23 с (3Н, аром.).

Пример 6.

1-(Адамантил-1-метил)-2,4,5-триметилбензол.

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и дурола (1,2,4,5-тетраметилбензола) составляет 1:4.

К 16,10 г (0,12 моль) 1,2,4,5-тетраметилбензола в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,03 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл эфира. Эфир отгоняют, смесь выдерживают 60 мин при температуре 197°С. По окончании реакции отгоняют избыток 1,2,4,5-тетраметилбензола. Продукт выделяют перегонкой.

Выход 6,27 г (78%); т.пл. 69-71°С, т.кип. 163°С/1 мм рт.ст.

Найдено, %: С 89,56; Н 10,45. С₂₀Н₂₈ . Вычислено, %: С 89,49; Н 10,51.

ПМР-спектр , м.д.: 1,51 с, 1,61 м, 1,91 с (15Н, Ad); 2,16 д (9Н, СН ₃); 2,31 с (2Н, СН₃); 6,62 д (2Н, аром.).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в различных отраслях промышленности;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».

Выводы

Разработан новый малостадийный способ получения (адамант-1-илметилен)содержащих ароматических соединений и их производных, позволяющий получать соединения заявляемой структурной формулы с достаточно высокими выходами. Структура полученных соединений подтверждена ПМР-спектроскопией и элементным анализом.