RU2106333C1

RU2106333C1 - Method of preparing 1,2-dialkyl (phenyl)cyclo-but-1-enes

Info

Publication number: RU2106333C1
Application number: RU95118798A
Authority: RU
Inventors: У.М. Джемилев; А.Г. Ибрагимов; А.П. Золотарев; И.Р. Рамазанов; Р.Р. Муслухов; Р.В. Кунакова
Original assignee: Институт нефтехимии и катализа с опытным заводом АН Республики Башкортостан
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: pharmaceutical industry, more particularly synthesis of antiviral drugs, pesticides and low molecular weight bioregulators. SUBSTANCE: 1,2-dialkyl (phenyl) cyclobut-1-enes are prepared by reacting disubstituted acetylenes of general formula: R- ≡ -R, wherein R is Ph, н-C₃H₇ or н-C₄H₉ with triethyl aluminium in 10: (10- 12) molar ratio in the presence of dicyclopentadienyl zirconium chloride in amount of 2-5 mole % with respect to disubstituted acetylene in argon atmosphere at room temperature and under atmospheric pressure for 8 hours. Reaction mixture is then cooled to -5 C ether is added as solvent and catalyst consisting of palladium acetyl acelonate and triphenyl phosphine in 0.3:(0.3-0.9) molar ratio, and allyl chloride in triple molar excess with respect to AlEt₃. Reaction mixture is stirred at room temperature for 6-10 hours. On completion of reaction, reaction mixture is hydrolyzed with water to decompose catalyst system to give 1,2-dialkyl (phenyl)cyclobut-1- ones with total yield of 48-62%. EFFECT: more efficient preparation method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения 1,2-диалкил(фенил)-циклобут-1-енов общей формулы:

Напряженные циклические углеводороды, а также их производные могут найти применение для получения противовирусных лекарственных препаратов, пестицидов, низкомолекулярных биорегуляторов и специальных полимеров и высокоэнергетических горючих.The invention relates to organic chemistry, in particular to a method for producing 1,2-dialkyl (phenyl) -cyclobut-1-enes of the general formula:

Stressed cyclic hydrocarbons, as well as their derivatives, can be used to obtain antiviral drugs, pesticides, low molecular weight bioregulators and special polymers and high-energy fuels.

Известен способ [1] получения замещенных циклобут-1-енов, в частности 1-метилциклобут-1-ена, изомеризацией свежеперегнанного над натрием метиленциклобутана в присутствии Na-Al сплава при температуре ниже 5^oC в течение 2 ч. Необходимым условием для успешного протекания реакции является предварительное выдерживание алюминиевого порошка при 300-320^oC в атмосфере азота в течение 24 ч с последующим перемешиванием с металлическим Na при температуре 140^oC в течение 20 мин. Полученный таким образом сплав немедленно должен быть использован в реакции, при этом выход целевого продукта достигает 94%. Изомеризация протекает по схеме:

По известному способу не могут быть получены 1,2-диалкил(фенил)-циклобут-1-ены.A known method [1] for the production of substituted cyclobut-1-enes, in particular 1-methylcyclobut-1-ene, by isomerization of methylenecyclobutane freshly distilled over sodium in the presence of an Na-Al alloy at a temperature below 5 ^o C for 2 hours. A necessary condition for successful flow The reaction is the preliminary aging of aluminum powder at 300-320 ^o C in nitrogen atmosphere for 24 hours, followed by stirring with metallic Na at a temperature of 140 ^o C for 20 minutes Thus obtained alloy should immediately be used in the reaction, while the yield of the target product reaches 94%. Isomerization proceeds according to the scheme:

According to a known method cannot be obtained 1,2-dialkyl (phenyl) -cyclobut-1-enes.

Известен способ [2] получения дизамещенных циклобут-1-енов, в частности 3,4-бис(1-метилэтилиден)-циклобут-1-ена, циклической димеризацией с одновременным хлорированием двух молей пропаргилхлорида в тетрагидрофуране при температуре 25^oC за 10 мин в присутствии катализатора бис(трифенилфосфин)никель (П)дибромида и трифенилфосфина, а в качестве восстановителя-порошкообразного цинка с выходом 65-75% по схеме:

Этот способ также не позволяет получать 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-ены.A known method [2] for the production of disubstituted cyclobut-1-enes, in particular 3,4-bis (1-methylethylidene) -cyclobut-1-enes, by cyclic dimerization with simultaneous chlorination of two moles of propargyl chloride in tetrahydrofuran at a temperature of 25 ^o C for 10 min in the presence of a catalyst, bis (triphenylphosphine) nickel (P) dibromide and triphenylphosphine, and as a reducing powder of zinc, with a yield of 65-75% according to the scheme:

This method also does not allow to obtain 1,2-dialkyl (aryl) -cyclobut-1-enes.

Таким образом, в литературе совершенно отсутствуют сведения по региоселективному одностадийному синтезу 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-енов из непредельных соединений с участием гомогенных металлокомплексных катализаторов. Thus, in the literature there is absolutely no information on the regioselective one-step synthesis of 1,2-dialkyl (aryl) -cyclobut-1-enes from unsaturated compounds with the participation of homogeneous metal complex catalysts.

Предлагается новый способ региоселективного синтеза 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-енов. A new method of regioselective synthesis of 1,2-dialkyl (aryl) -cyclobut-1-enes is proposed.

Сущность способа заключается во взаимодействии дизамещенных ацетиленов общей формулы R- ≡ -R , где R= Ph, H-C₃H₇, H-C₄H₉, с триэтилалюминием (AlEt₃), взятых в мольном соотношении R- ≡ -R:AlEt₃= 10:(10-12) , предпочтительно о10: 11, в присутствии катализатора дициклопентадиенилцирконийдихлорида (Cp₂ZrCl₂) в количестве 1-5 мол.% по отношению к дизамещенному ацетилену, предпочтительно 3 мол.%, в атмосфере аргона при комнатной температуре (22-24^oC) и нормальном давлении в течение 8 ч. Затем реакционную массу охлаждают до ≈(-5^oC), добавляют эфир в качестве растворителя и катализатор, состоящий из ацетилацетоната палладия, (Pd(acac)₂) и трифенилфосфина (Ph₃P), взятых в мольном соотношении 0,3:(0,3-0,9), предпочтительно 0,3:0,6, и алкилхлорид (

) в тройном избытке (мольном) по отношению к AlEt₃. Реакционную массу перемешивают 6-10 ч при комнатной температуре. По окончании реакции гидролизуют реакционную массу водой для разложения каталитической системы. Получают 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-ены с общим выходом 48-62%. Реакция проходит по схеме:

R=Ph, H-C₃H₇, H-C₄H₉
Применение катализатора Cp₂ZrCl₂ и Pd(acac)₂ в количестве больше соответственно 5 и 3 мол.% по отношению к дизамещенному ацетилену не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта. Применение Cp₂ZrCl₂ в количестве меньше 2 мол.% и Pd(acac)₂ в количестве меньше 3 мол.% по отношению к исходному дизамещенному ацетилену снижает выход 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-енов, что связано, очевидно, со снижением каталитически активных центров в реакционной смеси. При более высокой температуре (например, 40^oC) не наблюдается существенного увеличения выхода целевых продуктов. При более низкой температуре (например, 0^oС) снижается скорость реакции. Аллилхлорид является одновременно реагентом и сокатализатором, стабилизирующий каталитически активный комплекс. Без аллилхлорида реакция не идет.The essence of the method consists in the interaction of disubstituted acetylenes of the general formula R- ≡ -R, where R = Ph, HC ₃ H ₇ , HC ₄ H ₉ , with triethyl aluminum (AlEt ₃ ), taken in a molar ratio of R- ≡ -R: AlEt ₃ = 10: (10-12), preferably o10: 11, in the presence of a catalyst of dicyclopentadienyl zirconium dichloride (Cp ₂ ZrCl ₂ ) in an amount of 1-5 mol.% With respect to disubstituted acetylene, preferably 3 mol.%, In an argon atmosphere at room temperature ( 22-24 ^o C) and normal pressure for 8 hours. The reaction mixture is cooled to ≈ (-5 ^o C), ether was added as a solvent and cat recuperators consisting of acetylacetonate, palladium, (Pd (acac) ₂₎ and triphenylphosphine (Ph ₃ P), taken in the molar ratio 0.3: (0.3-0.9), preferably 0.3: 0.6, and alkyl chloride (

) in triple excess (molar) with respect to AlEt ₃ . The reaction mass is stirred for 6-10 hours at room temperature. At the end of the reaction, the reaction mass is hydrolyzed with water to decompose the catalyst system. Get 1,2-dialkyl (aryl) -cyclobut-1-enes with a total yield of 48-62%. The reaction proceeds according to the scheme:

R = Ph, HC ₃ H ₇ , HC ₄ H ₉
The use of the catalyst Cp ₂ ZrCl ₂ and Pd (acac) ₂ in an amount greater than 5 and 3 mol%, respectively, with respect to disubstituted acetylene does not lead to a significant increase in the yield of the target product. The use of Cp ₂ ZrCl ₂ in an amount of less than 2 mol.% And Pd (acac) ₂ in an amount of less than 3 mol.% With respect to the starting disubstituted acetylene reduces the yield of 1,2-dialkyl (aryl) -cyclobut-1-enes, which is associated , obviously, with a decrease in catalytically active sites in the reaction mixture. At a higher temperature (for example, 40 ^o C) there is no significant increase in the yield of the target products. At a lower temperature (for example, 0 ^{° C.} ), the reaction rate decreases. Allyl chloride is both a reagent and a cocatalyst that stabilizes a catalytically active complex. Without allyl chloride, the reaction does not proceed.

Компоненты катализатора (Pd(acac)₂+Ph₃P) добавляют при температуре ≈(-5^oС) для получения активного палладий-фосфинового комплекса. При более высокой температуре (например, +25^oС) низковалентный палладий выпадает в виде неактивной палладиевой черни. При более низкой температуре (например, -25^oС) Pd(acac)₂ восстанавливается значительно медленнее.The components of the catalyst (Pd (acac) ₂ + Ph ₃ P) are added at a temperature of ≈ (-5 ^o С) to obtain an active palladium-phosphine complex. At a higher temperature (for example, +25 ^o C), low-valent palladium precipitates as inactive palladium black. At a lower temperature (for example, -25 ^o C) Pd (acac) _{2 is} restored much more slowly.

Без катализатора Cp₂ZrCl₂ или Pd(acac)₂ реакция не идет. Не удается осуществить реакцию без AlEt₃ или при его замене на другие алюминийорганические соединения, например EtAlCl₂, i-Bu₃Al, Et₂AlCl, i-Bu₂AlCl, i-Bu₂AlH.Without the catalyst Cp ₂ ZrCl ₂ or Pd (acac) _{2, the} reaction does not proceed. It is not possible to carry out the reaction without AlEt ₃ or when replacing it with other organoaluminum compounds, for example EtAlCl ₂ , i-Bu ₃ Al, Et ₂ AlCl, i-Bu ₂ AlCl, i-Bu ₂ AlH.

Существенные отличия предлагаемого способа от известного:
1. Если в известном способе для получения дизамещенного циклобутена используются терминальные хлорсодержащие ацетилены, а реакция протекает в присутствии фосфинового комплекса никеля в ТГФ с участием цинкового порошка, то в предлагаемом способе используются дизамещенные ацетилены в присутствии Zr- и Pd - содержащих катализатор в серном эфире с участием триэтиалюминия.Significant differences of the proposed method from the known:
1. If the known method for the production of disubstituted cyclobutene uses terminal chlorine-containing acetylenes, and the reaction proceeds in the presence of a phosphine complex of nickel in THF with zinc powder, then the proposed method uses disubstituted acetylenes in the presence of Zr- and Pd-containing catalyst in sulfuric ether with involving triethyl aluminum.

Преимущества предлагаемого способа:
1. В отличие от известных методов способ позволяет получать 1,2-диалкил(арил)-циклобут-1-ены с высокой региоселективностью, синтез которых другими способами представляется весьма сложным.The advantages of the proposed method:
1. In contrast to the known methods, the method allows to obtain 1,2-dialkyl (aryl) -cyclobut-1-enes with high regioselectivity, the synthesis of which by other methods seems very difficult.

Способ поясняется примерами. The method is illustrated by examples.

Пример 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке в атмосфере аргона при комнатной температуре 22-24^oC, помещают 10 ммоль дифенилацетилена, растворенного в 10 мл бензола, 0,3 ммоль Cp₂ZrCl₂ и 11 ммоль AlEt₃, перемешивают 8 ч при комнатной температуре. К реакционной массе при температуре ≈(-5^oС) добавляют 15 л эфира, затем 0,3 ммоль Pd(aca)₂, 0,6 ммоль Ph₃P и 33 моль аллилхлорида, температуру доводят до комнатной (22-24^oС), перемешивают 8 ч. По окончании реакции гидролизуют реакционную массу водой, органический слой отделяют от воды, водный экстрагируют эфиром, выделяют 55% 1,2-дифенил-циклобут-1-ена.Example 1. In a 50 ml glass reactor mounted on a magnetic stirrer in an argon atmosphere at room temperature of 22-24 ^° C, 10 mmol of diphenylacetylene dissolved in 10 ml of benzene, 0.3 mmol of Cp ₂ ZrCl ₂ and 11 mmol of AlEt _{3 are} placed , stirred for 8 hours at room temperature. 15 l of ether are added to the reaction mass at a temperature of ≈ (-5 ^o С), then 0.3 mmol of Pd (aca) ₂ , 0.6 mmol of Ph ₃ P and 33 mol of allyl chloride, the temperature is brought to room temperature (22-24 ^o С ), stirred for 8 hours. At the end of the reaction, the reaction mass is hydrolyzed with water, the organic layer is separated from water, the aqueous layer is extracted with ether, 55% of 1,2-diphenyl-cyclobut-1-ene is isolated.

Спектр ЯМР¹³С ( δ , м.д.) 1,2-дифенилциклобут-1-ена:

. ¹³ C NMR spectrum (δ, ppm) of 1,2-diphenylcyclobut-1-ene:

.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице 1. Other examples confirming the method are shown in table 1.

Все опыты проводили при комнатной температуре (22-24^oC). Продолжительность первой стадии во всех опытах - 8 ч. Продолжительность второй стадии - 6-10 ч. Аллилхлорид брали в трехкратном избытке по отношению к AlEt₃. Первую стадию реакции проводили без растворителя (например, для октина-4 и децина-5) или в ароматических растворителях (например, бензол) для лучшего растворения исходного ацетилена (например, дифенилацетилена). Аналогичные результаты получены при проведении первой стадии в алифатических растворителях (например, в гексане, циклогексане). Галоидсодержащие и эфирные растворители (например, хлористый метилен, дихлорэтан, тетрагидрофуран) ингибируют протекание первой стадии. Для второй стадии лучшие результаты получены при проведении реакции в серном эфире. Проведение второй стадии в других эфирных растворителях (например, в тетрагидрофуране, диоксане) снижает селективность реакции и выход целевого продукта.All experiments were carried out at room temperature (22-24 ^o C). The duration of the first stage in all experiments was 8 hours. The duration of the second stage was 6-10 hours. Allyl chloride was taken in triplicate in relation to AlEt ₃ . The first reaction step was carried out without solvent (for example, for octin-4 and decin-5) or in aromatic solvents (for example, benzene) to better dissolve the starting acetylene (for example, diphenylacetylene). Similar results were obtained during the first stage in aliphatic solvents (for example, in hexane, cyclohexane). Halide-containing and ether solvents (for example, methylene chloride, dichloroethane, tetrahydrofuran) inhibit the course of the first stage. For the second stage, the best results were obtained when carrying out the reaction in sulfuric ether. The second stage in other ether solvents (for example, in tetrahydrofuran, dioxane) reduces the selectivity of the reaction and the yield of the target product.

Claims

The method of obtaining 1,2-dialkyl (phenyl) -cyclobut-1-enes of the General formula

where R is Ph, H is C ₃ H ₇ , H is C ₄ H ₉ ,
consisting in the fact that disubstituted acetylenes of the general formula R-≡-R, where R is Ph, H is C ₃ H ₇ , H is C ₄ H ₉ , is reacted with triethylaluminum in a molar ratio of 10: (10 - 12), respectively, in the presence of a catalyst of dicyclopentadienylzirconium dichloride in an amount of 2-5 mol% with respect to disubstituted acetylene in an argon atmosphere at room temperature and atmospheric pressure for 8 hours, then ether as a solvent and a catalyst consisting of palladium acetylacetonate and triphenylphosphine are added to the cooled reaction mass taken in a molar ratio of 0.3: (0.3 - 0.9) and alkyl chloride in a triple molar excess with respect to triethyl aluminum, after which the reaction mass is stirred for 6-10 hours at room temperature and hydrolyzed with water.