PL223108B1

PL223108B1 - Sposób syntezy związków organicznych

Info

Publication number: PL223108B1
Application number: PL391561A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Majchrzak; Ireneusz Kownacki; Bogdan Marciniec
Original assignee: Univ Im Adama Mickiewicza W Poznaniu
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2016-10-31
Also published as: PL391561A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nowy sposób syntezy sprzężonych związków organicznych i jego zastosowanie jako katalizatora w syntezach organicznych, w których wykorzystywana jest reakcja sprzęgania Suzuki.

Przedmiotem wynalazku jest sposób syntezy związków organicznych z wykorzystaniem reakcji sprzęgania Suzuki z zastosowaniem, jako katalizatora, kompleksu palladu (0) o ogólnym wzorze I,

w którym: Cy oznacza cykloheksyl a Ph oznacza fenyl.

Sposób według wynalazku polega na reakcji pomiędzy bromobenzenem lub dibromoaryleno pochodną benzenu lub antracenu, a pochodną kwasu fenyloboronowego w obecności od 0,01 do 1,5% molowego bis(tricykloheksylofosfina)(dibenzylidenoaceton)pallad (0) jako katalizatora, przy czym korzystne jest stosowanie od 0,25 do 1 % molowego katalizatora.

W sposobie według wynalazku mieszaninę odpowiedniej bromoaryleno pochodnej i kwasu fen yloboronowego oraz katalizatora ogrzewa się w temperaturze nie niższej niż 50°C i nie wyższej niż 120°C do czasu zakończenia reakcji, a następnie oczyszcza się, surowy produkt znanymi metodami.

W przypadku użycia równomolowych ilości bromo- lub dibromoaryleno-pochodnej i kwasu fenyloboronowego selektywność procesu jest do >99%. Jeśli w układzie jest nadmiar stechiometryczny pochodnej kwasu fenyloboronowego, wówczas po przereagowaniu halogenoaryleno-pochodnej, selektywność procesu przesuwa się na rzecz powstawania niepożądanego bifenylu.

Reakcję zgodnie z wynalazkiem prowadzi się w zakresie temperatur od 50°C do temperatury wrzenia mieszaniny reakcyjnej nie wyższej niż 120°C, korzystnie w 70-90°C. Czas prowadzenia reakcji zawiera się w przedziale od 2 godzin do 8 godzin, przy czym wskazana jest kontrola postępu procesu. Syntezę według wynalazku prowadzi się w reaktorze szklanym lub emaliowanym zaopatrzonym w chłodnicę zwrotną z zaworem olejowym do wprowadzania gazu obojętnego, najkorzystniej argonu, i mieszadło magnetyczne.

Korzystne jest stosowanie katalizatora w ilości 0,25-1% molowego. Ponadto, wskazane jest stosowanie roztworu węglanu potasu, etanolu oraz toluenu jako składników mieszaniny rozpus zczalników.

Kompleks palladu stosowany w sposobie według wynalazku otrzymuje się w wyniku reakcji bis(dibenzilidenoaceton)palladu(0) [Pd(dba)₂], z trójcykloheksylofosfiną w stosunku stechiometrycznym przy czym stosuje się nadmiar fosfiny ale nie większy niż 15% w środowisku aromatycznego rozpuszczalnika aprotycznego w środowisku bezwodnym, a następnie izoluje i oczyszcza znanymi metodami w środowisku bezwodnym. Najkorzystniejsze jest prowadzenie reakcji w benzenie, w którym uzyskuje się najwyższe wydajności.

Kompleks palladu(0) charakteryzuje się następujący właściwościami:

1. Dane spektroskopowe:

¹H NMR (300 MHz, C6D6, 300 K) 5(ppm) = 7.92(bs), 7.46(bs), 7.10(m), 7.02(d) (12H, o,m,p-Ph-, -HC=CH-); 4.93(m, 2H, -HC=CH-); 2.02(m), 1.72(m), 1.66(m), 1.35(m), 1.21(m) (66H, -Cy).

¹³C NMR (75.42 MHz, C6D6, 300 K) 5(ppm) = 188.35(bs)(CO), 145.95(bs); 140.90(bs);

137.63(bs); 72.38(bs); 62.48(bs); 36.19; 30.84; 28.02; 27.10.

³¹P NMR (121.47 MHz, C6D6, 300 K) 5(ppm) = 71.08.

PL 223 108 B1

2. Pomimo średniej wrażliwości na obecność tlenu kompleks powinien być przechowywany w atmosferze gazu obojętnego. Przy krótkim kontakcie z tlenem kompleks jest stabilny również w roztworze wykazuje słabą wrażliwość na wilgoć.

W przykładach, nie wyczerpujących zakresu stosowania katalizatora wg wynalazku, przedstawiono jeden ze sposobów otrzymywania kompleksu według wynalazku, dowody właściwości katalitycznych oraz przykłady zastosowania kompleksu palladu według wynalazku w reakcji Suzuki.

P r z y k ł a d 1

Synteza kompleksu

W naczyniu Schlenka o pojemności 50 mL umieszczono w atmosferze argonu 1,44 g (2,5 mmola) [Pd(dba)₂], 1,54 g (5,50 mmola) PCy₃ oraz 20 mL bezwodnego i odtlenionego benzenu. Reakcję prowadzono przez 24 godziny, intensywnie mieszając zawartość reaktora mieszadłem magnetycznym. Uzyskany pomarańczowy roztwór przesączono przez kaniulę, a następnie odparowano rozpus zczalnik. Otrzymany pomarańczowy osad przemyto przez dekantację pięcioma porcjami (15 mL) bezwodnego i odtlenionego pentanu. Uzyskany preparat suszono pod próżnią przez 6 godzin. Uzyskano 2,03 g kompleksu co stanowi 90% wydajności teoretycznej.

P r z y k ł a d 2

W kolbie okrągłodennej o pojemności 20 mL, zaopatrzonej w chłodnicą zwrotną, mieszadło m agnetyczne, w atmosferze gazu obojętnego (Ar), umieszczono 0,212 g (1,35 x 10^- mola) bromobenzenu, 0,178 g (1,46 x 10^- mola) kwasu fenyloboronowego i całość odgazowano. Następnie, dodano 5,73 mL toluenu, 1,91 mL odtlenionego etanolu, 2,86 mL wodnego roztworu węglanu potasu, całość wymieszano i umieszczono w łaźni olejowej, utrzymując temperaturę 80°C pozostawiono na 8 godzin. Nie zaobserwowano powstawania żądanego produktu - bifenylu. Postęp reakcję kontrolowano z pomocą GCMS.

P r z y k ł a d 3

W kolbie okrągłodennej o pojemności 20 mL, zaopatrzonej w chłodnicą zwrotną, mieszadło m a-3 gnetyczne, w atmosferze gazu obojętnego (Ar), umieszczono 0,212 g (1,35 x 10^- mola) bromobenze-3 nu, 0,178 g (1,46 x 10^- mola) kwasu fenyloboronowego i całość odgazowano. Następnie, dodano 5,73 mL toluenu, 1,91 mL odtlenionego etanolu, 2,86 mL wodnego roztworu węglanu potasu, całość wymieszano i dodano 0,0122 g (1,35 x 10^- mola) kompleksu palladu [Pd(dba)(PCy₃)₂]. Układ umieszczono w łaźni olejowej i utrzymując temperaturę 80°C pozostawiono na 6 godzin. Mieszaninę schł odzono do temperatury pokojowej i za pomocą rozdzielacza wyekstrahowano produkt w układzie chlorek metylenu/woda. Następnie przesączono systemem „flasz” kolumny (około 1 cm celitu, 2 cm krzemionki) i pozostawiono nad siarczanem magnezu na 6 godziny. W kolejnym etapie oddzielono przesącz od osadu, nadmiar rozpuszczalnika odparowano i dosuszono pod próżnią. Otrzymano 0,196 g (1,29 x 10^-3 mola) bifenyl w postaci krystalicznego, białego ciała stałego, co stanowiło 94% wydajności teoretycznej. Struktura produktu została potwierdzona metodami spektroskopowymi.

Przykłady 2 i 3 potwierdzają właściwości katalityczne kompleksu według wynalazku.

P r z y k ł a d 4

W kolbie okrągłodennej o pojemności 20 mL, zaopatrzonej w chłodnicą zwrotną, mieszadło m a-3 gnetyczne, w atmosferze gazu obojętnego (Ar), umieszczono 0,320 g (1,35 x 10^- mola) 1,4-di-3 bromobenzenu, 0,360 g (2,96 x 10^- mola) kwasu fenyloboronowego i całość odgazowano. Następnie, dodano 7,68 mL toluenu, 2,56 mL odtlenionego etanolu, 3,84 mL wodnego roztworu węglanu potasu, całość wymieszano i dodano 0,0061 g (6,75 x 10^-6 mola) kompleksu palladu [Pd(dba)(PCy₃)₂]. Układ umieszczono w łaźni olejowej i utrzymując temperaturę 90°C pozostawiono na 6 godzin. Mieszaninę schłodzono do temperatury pokojowej i za pomocą rozdzielacza wyekstrahowano produkt w układzie chlorek metylenu/woda. Następnie przesączono systemem „flasz” kolumny (około 1 cm celitu, 2 cm krzemionki) i pozostawiono nad siarczanem magnezu na 6 godziny. W kolejnym etapie oddzielono przesącz od osadu, nadmiar rozpuszczalnika odparowano i dosuszono pod próżnią. Otrzymano

0.298 g (1.29 x 10^- mola) p-terefenyl w postaci krystalicznego, białego ciała stałego, co stanowiło 96% wydajności teoretycznej. Struktura produktu została potwierdzona metodami spektroskopowymi.

P r z y k ł a d 5

W kolbie okrągłodennej o pojemności 20 mL, zaopatrzonej w chłodnicą zwrotną, mieszadło ma-3 gnetyczne, w atmosferze gazu obojętnego (Ar), umieszczono 0,407 g (1,215 x 10^- mola) 9,10-di-3 bromoantracenu, 0,317 g (2,60 x 10^- mola) kwasu fenyloboronowego i całość odgazowano. Następnie, dodano 7,27 mL toluenu, 2,42 mL odtlenionego etanolu, 3,63 ml wodnego roztworu węglanu potasu, całość wymieszano i dodano 0,0056 g (6,25 x 10^-6 mola) kompleksu palladu [Pd(dba)(PCy₃)₂].

PL 223 108 B1

Układ umieszczono w łaźni olejowej i utrzymując temperaturę 90°C pozostawiono na 6 godzin. Mieszaninę schłodzono do temperatury pokojowej i za pomocą rozdzielacza wyekstrahowano produkt w układzie chlorek metylenu/woda. Następnie przesączono systemem „flasz” kolumny (około 1 cm celitu, 2 cm krzemionki) i pozostawiono nad siarczanem magnezu na 6 godziny. W kolejnym etapie oddzielono przesącz od osadu, nadmiar rozpuszczalnika odparowano i dosuszono pod próżnią. Otrzymano 0,369 g (1,12 x 10^- mola) 9,10-difenyloantracenu w postaci krystalicznego, bladożółtego ciała stałego, co stanowiło 92% wydajności teoretycznej. Struktura produktu została potwierdzona metodami spektroskopowymi.

P r z y k ł a d 6

W kolbie okrągłodennej o pojemności 20 mL, zaopatrzonej w chłodnicą zwrotną, mieszadło m a-3 gnetyczne, w atmosferze gazu obojętnego (Ar), 0,50 g (2,07 x 10^- mola) 2,5-dibromotiofenu, 54 g (4,43 x 10^- mola) kwasu fenyloboronowego i całośc odgazowano. Następnie, dodano 12,39 mL toluenu, 4,13 mL odtlenionego etanolu, 6,18 mL wodnego roztworu węglanu potasu, całość wymieszano i dodano 0,0187 g (2,07 x 10^- mola) kompleksu palladu [Pd(dba)(PCy₃)₂], Układ umieszczono w łaźni olejowej i utrzymując temperaturę 90°C pozostawiono na 8 godzin. Mieszaninę schłodzono do temperatury pokojowej i za pomocą rozdzielacza wyekstrahowano produkt w układzie chlorek metylenu/woda. Następnie przesączono systemem „flasz” kolumny (około 1 cm celitu, 2 cm krzemionki) i pozostawiono nad siarczanem magnezu na 6 godziny. W kolejnym etapie oddzielono przesącz od osadu, nadmiar rozpuszczalnika odparowano i dosuszono pod próżnią. Otrzymano 0,430 g (1,82 x

10^- mola) 2,5-difenylotiofen w postaci, blado-żółtego ciała stałego, co stanowiło 88% wydajności teoretycznej. Struktura produktu została potwierdzona metodami spektroskopowymi.

P r z y k ł a d 7

W kolbie okrągłodennej o pojemności 20 mL, zaopatrzonej w chłodnicą zwrotną, mieszadło ma-3 gnetyczne, w atmosferze gazu obojętnego (Ar), umieszczono 0,212 g (1,35 x 10^- mola) bromobenze-3 nu, 0,220 g (1,48 x 10^- mola) kwasu 4-winylofenyloboronowego i całość odgazowano. Następnie, dodano 5,73 mL toluenu, 1,91 mL odtlenionego etanolu, 2,86 mL wodnego roztworu węglanu potasu, całość wymieszano i dodano 0,0122 g (1,35 x 10^- mola) kompleksu palladu [Pd(dba)(PCy₃)₂]. Układ umieszczono w łaźni olejowej i utrzymując temperaturę 80°C pozostawiono na 6 godzin. Mieszaninę schłodzono do temperatury pokojowej i za pomocą rozdzielacza wyekstrahowano produkt w układzie chlorek metylenu/woda. Następnie przesączono systemem „flasz” kolumny (około 1 cm celitu, 2 cm krzemionki) i pozostawiono nad siarczanem magnezu na 6 godziny. W kolejnym etapie oddzielono przesącz od osadu, nadmiar rozpuszczalnika odparowano i dosuszono pod próżnią. Otrzymano 0,224 g (1,24 x 10^-3 mola) 4-winylobifenyl w postaci białego ciała stałego, co stanowiło 92% wydajności teoretycznej. Struktura produktu została potwierdzona metodami spektroskopowymi.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób syntezy związków organicznych z wykorzystaniem reakcji sprzęgania Suzuki pomiędzy bromobenzenem lub dibromoaryleno pochodnej benzenu, antracenu, a pochodną kwasu fenyloboronowego, znamienny tym, że przebiega w obecności bis(tricykloheksylofosfina)(dibenzylidenoaceton)pallad(0) o wzorze

Ph w którym: Cy oznacza cykloheksyl a Ph oznacza fenyl.
2. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że stosuje się bis(tricykloheksylofosfina)(dibenzylidenoaceton)pallad(0) w ilości od 0,01 do 1,5% molowego.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się bis(tricykloheksylofosfina)(dibenzylidenoaceton)pallad(0) w ilości od 0,25 do 1% molowego.