способ получения 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4н-циклонона[b]тиофенов

Формула изобретения

Способ получения 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4Н-циклонона[b]-тиофенов общей формулы (1):

,

где R=н-C₅H₁₁, н-C ₇H₁₅, н-С₉H₁₉,

характеризующийся тем, что смесь циклонона-1,2-диена и алка-1,2-диена (окта-1,2-диен, дека-1,2-диен, додека-1,2-диен) подвергают взаимодействию с этилмагнийбромидом (EtMgBr/эфир) в присутствии Mg (порошок) и катализатора титанацендихлорида (Cp₂TiCl₂ ), взятых в мольном соотношении циклонона-1,2-диен : алка-1,2-диен : EtMgBr : Mg : Cp₂TiCl₂=10:10:(22-26):20:(1.0-1.4), предпочтительно 10:10:24:20:1.2, в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-22°С) и атмосферном давлении в течение 6-8 ч в диэтиловом эфире, с последующим добавлением эквимольного к EtMgBr количества элементной серы S₈, бензола в качестве растворителя и нагреванием реакционной массы в течение 6 ч при температуре ~40°С, затем, после упаривания легких растворителей, реакционную массу выдерживают 1 ч при температуре ~140°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к органической химии, конкретно способу получения 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4H-циклонона[b]-тиофенов общей формулы (1):

где R=н-C₅H₁₁, н-C ₇H₁₅, н-C₉H₁₉.

Замещенные тиофены могут найти применение в пищевой промышленности в качестве компонентов усилителей аромата пищи, биологически активных соединений, красителей, присадок к маслам и гидравлическим жидкостям.

Известен способ ([1], J.Chen, Q.Song, Z.Xi. Novel reaction patterns of carbon disulfide with organolithium compounds via cleavage of C=S bonds or via cycloaddition reactions // Tetrahedron Lett., 43 (2002) 3533-3535) получения тетраалкилтиофенов взаимодействием 1,4-дилитио-1,3-диенов (2), полученных обработкой 1,2,3,4-тетраалкил-1,4-дииод-1,3-бутадиенов бутиллитием (n-BuLi) при температуре -78°С в течение 1 часа, с сероуглеродом при -20°С за 1 час с выходом 52-68% по схеме:

Известным способом не могут быть получены 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4Н-циклонона[b]-тиофены общей формулы (1).

Известен способ ([2], RJ.Fagan, W.A.Nugent, J.C.Calabrese. Metallacycle transfer from zirconium to main group elements: A versatile synthesis of heterocycles // JACS, 116, (1994), 1880-1890) получения бициклических тиофенов (3) с выходом ~55% взаимодействием диацетиленов со стехиометрическим количеством бис-циклопентадиенилцирконийдихлорида (Cp₂ZrCl ₂) и бутиллитием (n-BuLi), с последующей обработкой реакционной массы полухлористой серой (S₂Cl₂) по схеме:

Известный способ не позволяет синтезировать 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4H-циклонона[b]тиофены общей формулы (1).

Предлагается новый способ синтеза 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4H-циклонона[b]тиофенов общей формулы (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии эквимольной смеси циклонона-1,2-диена и алка-1,2-диена (окта-1,2-диен, дека-1,2-диен, додека-1,2-диен) с этилмагнийбромидом (EtMgBr/эфир) в присутствии Mg (порошок) и катализатора титанацендихлорида (Cp₂TiCl₂), взятых в мольном соотношении циклонона-1,2-диен: алка-1,2-диен: EtMgBr: Mg: Cp₂ TiCl₂=10:10:(22-26):20:(1.0-1.4), предпочтительно 10:10:24:20:1.2, в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-22°С) и атмосферном давлении в течение 6-8 часов в диэтиловом эфире, с последующим добавлением эквимольного к EtMgBr количества элементной серы S₈, бензола в качестве растворителя и нагреванием реакционной массы в течение 6 час при температуре ~40°С, затем, после упаривания в легких растворителях, реакционную массу выдерживают 1 час при температуре ~140°С. Получают 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4Н-циклонона[b]тиофены общей формулы (1) с выходом 44-67%. Реакция протекает по схеме:

Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием циклонона-1,2-диена и алка-1,2-диенов, EtMgBr, элементной серы S₈, магния и катализатора Cp₂ TiCl₂. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Zr(acac)₄ , Cp₂ZrCl₂, Pd(acac)₂, Ni(acac) ₂, Fе(асас)₃) целевые продукты (1) не образуются.

Проведение реакции в присутствии катализатора Cp ₂TiCl₂ больше 14 мол.% по отношению к циклонона-1,2-диену не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1). Использование в реакции катализатора Cp₂TiCl ₂ менее 10 мол. % снижает выход бициклических тиофенов (1), что связано со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания EtMgBr или элементной серы S₈ по отношению к циклонона-1,2-диену или алка-1,2-диену не приводит к значительному повышению выхода целевых продуктов (1). Снижение количества EtMgBr или элементной серы S₈ по отношению к циклонона-1,2-диену или алка-1,2-диену уменьшает выход бициклических тиофенов (1).

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемом способе используются в качестве исходных соединений циклонона-1,2-диен и алка-1,2-диены, EtMgBr и элементная сера S₈. В известном способе бициклический тиофен (3) получают из диацетилена, бутиллития и полухлористой серы (S₂Cl₂) с применением Cp₂ZrCl₂ в стехиометрических количествах.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Способ позволяет получать с высокой селективностью 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4H-циклонона[b]тиофены общей формулы (1), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется следующими примерами:

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 1.2 ммоль Cp₂TiCl ₂, 10 ммоль циклонона-1,2-диена, 10 ммоль окта-1,2-диена, 20 ммолей магния (порошок), и при температуре ~0°С 24 ммоль EtMgBr (1.6M раствор в Еt₂О). Перемешивают при комнатной температуре 7 час, затем добавляют 24 ммоль элементной серы S ₈, 10 мл бензола, удаляют перегонкой эфир, выдерживают реакционную массу в течение 6 час при температуре ~40°С, затем 1 час при температуре ~140°С. Получают индивидуальный 2-гексил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4H-циклонона[b]тиофен с выходом 58%.

Спектральные характеристики 2-гексил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4H-циклонона[b]тиофена (1).

Спектр ЯМР 1Н (400 МГц, CDCl3): 6.41 (1 Н, с); 2.80 (2Н, т, J=6.0 Гц); 2.71 (2Н, т, J=7.6 Гц); 2.62 (2Н, т, J=6.0 Гц); 1.65 (6 Н, м); 1.34-1.46 (12 Н, м); 0.92 (3Н, т, J=6.0 Гц). Спектр ЯМР 13С (100 МГц, СОСl3 ): 141.6, 137.9, 136.2, 126.3, 31.4, 31.3, 30.1, 29.5, 29.3, 28.3, 27.8, 27.4, 26.5, 25.1, 24.4, 22.4.14.0.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

№ № п/п	алка-1,2-диен	Мольное соотношение циклонона-1,2-диен: алка-1,2-диен: EtMgBr:Mg:S8:Cp 2TiCl2, ммоль	Время реакции, час	Выход (1), %
1	окта-1,2-диен	10:10:24:20:24:1.2	14	58
2		10:10:26:20:26:1.2	14	61
3		10:10:22:20:22:1.2	14	53
4		10:10:24:20:24:1.4	14	67
5		10:10:24:20:24:1.0	14	44
6		10:10:24:20:24:1.2	15	65
7		10:10:24:20:24:1.2	13	49
8	дека-1,2-диен	10:10:24:20:24:1.2	14	56
9	додека-1,2-диен	10:10:24:20:24:1.2	14	51

Все опыты проводили в атмосфере аргона при комнатной температуре (20-22°С) и атмосферном давлении в течение 6-8 часов в диэтиловом эфире, с последующим добавлением бензола и нагреванием реакционной массы в течение 6 час при температуре ~40°С, затем 1 час при температуре ~140°С.