СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СПИРО-ГОМОФУЛЛЕРЕНОВ
METHOD OF PRODUCING OPTICALLY ACTIVE SPIRO-HOMOFULLERENES

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения оптически активных спиро-гомофуллеренов формулы (1) и (2)
Оптически активные производные фуллеренов могут найти применение в качестве высокоактивных исходных веществ в синтезе лекарственных препаратов нового поколения для лечения опасных заболеваний человека, а также новых перспективных материалов для оптики (S.R.Wilson, Q.Lu, J.Cao, Y.Wu, С.J.Welch, D.I.Schuster. Tetrahedron, 1996, 52, 5131 [1]).
60
Известен способ (T.Ohno, N.Martin, B.Knight, F.Wudl, T.Suzuki, H.Yu. J.Org.Chem., 1996, 61, 1306 [2]) получения спиро-метанофуллеренов (3) в смеси с аддуктами полиприсоединения в условиях фотохимической или термической реакции С-фуллерена (4) с соответствующими циклическими диазосоединениями.
Предложенным методом невозможно получить спиро-гомофуллерены, в том числе и оптически активные производные формулы (1) и (2).
60
Известен способ (Z.Li, K.H.Bouhadir, P.B.Shevlin. Tetrahedron Lett., 1996, 37, 4651 [3]) получения рацемических спиро-гомофуллеренов (5) в смеси со спиро-метанофуллеренами (6) с общим выходом 10-40% реакцией С-фуллерена (4) с рацемическими циклическими диазосоединениями, генерируемыми in situ термолизом литиевых солей соответствующих тозилгидразонов.
Известным способом невозможно селективно получить спиро-гомофуллерены, в том числе и оптически активные производные формулы (1) и (2).
Предлагается эффективный способ получения оптически чистых спиро-гомофуллеренов (1) и (2).
60
2
2
3
3
60
2
3
3
Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена (С) с оптически активными циклическими диазосоединениями, генерируемыми in situ окислением гидразонов (-)-ментона и D-(+)-камфоры с помощью MnO, в о-дихлорбензоле, в присутствии трехкомпонентной каталитической системы Pd(acac)-PPh-EtAl, при мольном соотношении С: гидразон: Pd(acac):PPh:EtAl=0.01:(0.01-0.02):(0.0015-0.0025):(0.003-0.005):(0.006-0.01), предпочтительно 0.01:0.015:0.002:0.004:0008, при комнатной температуре (~ 20°С) в течение 1-2 ч. Получают оптически активные спиро-гомофуллерены (1) и (2) с общим выходом 30-50%. Реакции протекают по схеме
60
60
Проведение указанной реакции в присутствии палладиевого катализатора [Pd] больше 25 мол.% по отношению к фуллерену С не приводит к существенному увеличению выходов целевых продуктов (1) и (2). Применение палладиевого катализатора [Pd] в количестве меньше 15 мол.% по отношению к фуллерену С снижает выход целевых продуктов, что связано с уменьшением реакционных центров. Реакцию следует проводить при температуре 20°С. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 40°С) приводит к увеличению энергозатрат.
Существенные отличия предлагаемого способа.
2
3
3
Предлагаемый способ базируется на использовании трехкомпонентной каталитической системы (Pd(acac)-2PPh-4EtAl) в каталитических количествах, реакция завершается за 1.5 ч при комнатной температуре, что позволяет селективно синтезировать оптически активные спиро-гомофуллерены. В известном способе необходимо нагревание реакционной смеси, вследствие чего образуется смесь спиро-гомо- и спиро-метанофуллеренов.
Способ поясняется примерами.
2
3
3
60
2
К раствору 0.001 ммолей Pd(acac) в 0.5 мл о-ДХБ в токе сухого аргона при температуре -5°С и перемешивании добавляют 0.002 ммолей PPh, 0.004 ммолей EtAl и 0.01 ммолей С-фуллерена в 1 мл о-ДХБ. К реакционной массе при перемешивании по каплям добавляют 0.015 ммолей соответствующего оптически активного гидразона и порциями 0.07 ммоль MnO. Через 1.5 ч реакционную массу пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают оптически активные спиро-гомофуллерены (1) и (2) с выходом 30-50% (по данным ВЭЖХ).
Спектральные характеристики (1)
<img file="00000006.tif" he="53" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
[α]<sub>D</sub>+183±8° (c<sub>1</sub> 0.021, с<sub>2</sub> 0.024 и с<sub>3</sub> 0.028 в СНСl<sub>3</sub>). ИК спектр, см<sup>-1</sup>: 527, 723, 755, 1377, 1461. УФ спектр (СНСl<sub>3</sub>), λ<sub>max</sub>, нм: 262.07, 334.82. Спектр ЯМР <sup>1</sup>Н, δ, м.д.: 1.08 (д, 3Н, С(10')Н<sub>3</sub>, <sup>3</sup>J=7.2), 1.30 (д, 3Н, С(9')Н<sub>3</sub>, <sup>3</sup>J=7.2), 1.32 (д, 3Н, С(8')Н<sub>3</sub>, <sup>3</sup>J=7.2), 1.37-2.04 (м, 2Н, С(4')Н<sub>2</sub>), 1.46 (дд, H<sub>eq</sub>, С(6')Н<sub>2</sub>, <sup>2</sup>J=14.8, <sup>3</sup>J=6.4), 1.68 (дд, Н<sub>ax</sub>, С(6')Н<sub>2</sub>, <sup>2</sup>J=14.8, <sup>3</sup>J=3.0), 2.13 (м, Н, С(5')Н), 2.16-2.40 (м, 2Н, С(3')Н<sub>2</sub>), 2.53 (м, Н, С(7')Н), 4.64 (дт, Н<sub>ax</sub> С(2')Н, <sup>2</sup>J=14.0, <sup>3</sup>J=7.0). Спектр ЯМР <sup>13</sup>С, δ, м.д.: 22.46, 22.67, 23.56, 24.00, 25.56, 27.83, 28.58, 29.63, 48.41, 53.38, 134.77, 135.58, 135.67, 136.44, 136.61, 137.53, 137.60, 137.81, 137.96, 139.02, 139.25, 139.78, 139.83, 140.09, 140.37, 140.42, 140.53, 140.60, 140.92, 141.13, 141.31, 141.35, 141.70, 141.77, 142.10, 142.46, 142.52, 142.55, 142.60, 142.67, 142.72, 142.88, 142.90, 143.00, 143.06, 143.08, 143.17, 143.20, 143.66, 143.69, 143.74, 143.79, 143.85, 143.99, 144.06, 144.11, 144.32, 144.48, 144.90, 145.42, 147.40, 147.49. Масс-спектр (MALDI-TOF/TOF): 858.850 [М]<sup>-</sup>.
Спектральные характеристики (2)
<img file="00000007.tif" he="42" wi="47" img-content="undefined" img-format="tif" />
[α]<sub>D</sub>+120.9±2° (c<sub>1</sub> 0.021, с<sub>2</sub> 0.024 и с<sub>3</sub> 0.028 в CHCl<sub>3</sub>). ИК спектр, см<sup>-1</sup>: 527, 755, 1189, 1389, 1463, 1514. УФ спектр (CHCl<sub>3</sub>), λ<sub>max</sub> нм: 263.94, 335.11. Спектр ЯМР <sup>1</sup>H, δ, м.д.: 1.07 (с, 3Н, С(10')Н<sub>3</sub>), 1.13 (с, 3Н, С(9')Н<sub>3</sub>), 1.27 (м, Н<sub>ax</sub> С(5')Н<sub>2</sub>), 1.32 (м, Н<sub>eq</sub>, С(3')Н<sub>2</sub>), 1.82 (м, Н, С(4')Н), 1.84 (м, Н<sub>ax</sub>, С(3')Н<sub>2</sub>), 1.96 (м, H<sub>ax</sub>, С(6')Н<sub>2</sub>), 1.98 (м, H<sub>eq</sub>, С(5')Н<sub>2</sub>), 2.18 (с, 3Н, С(8')Н<sub>3</sub>), 2.44 (дд, H<sub>eq</sub>, С(6')Н<sub>2</sub>, <sup>2</sup>J=12.0, <sup>3</sup>J=2.4). Спектр ЯМР <sup>13</sup>С, δ, м.д.: 20.33, 21.09, 21.32, 28.72, 34.02, 45.74, 46.43, 50.47, 56.57, 62.89, 132.99,133.97,134.29, 135.78, 137.38, 137.52, 137.78, 138.04, 138.20, 138.57, 138.77, 139.09, 140.17, 140.33, 140.38, 140.71(2С), 140.83, 141.00, 141.51, 141.57, 141.60, 141.92, 141.99, 142,11, 142.19, 142.49, 142.60, 142.63, 142.69, 142.80, 142.88, 143.16, 143.21, 143.42, 143.57, 143.77, 143.83, 143.94, 144.05, 144.36, 144.40, 144.95, 144.99, 145.30, 146.15, 147.77, 147.88. Масс-спектр (MALDI-TOF/TOF): 856.818 [М]<sup>-</sup>.
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.
Таблица 1
№ п/п
R
Мольное соотношение С<sub>60</sub>:H<sub>2</sub>N-N=R:Pd(acac)<sub>2</sub>:PPh<sub>3</sub>:Et<sub>3</sub>Al, ммоль
Время реакции, ч
Выход целевых продуктов, %
<img file="00000008.tif" he="16" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
0.01:0.015:0.002:0.004:0.008
1.5
40
2
0.01:0.02:0.002:0.004:0.008
1.5
42
3
0.01:0.01:0.002:0.004:0.008
1.5
34
4
0.01:0.015:0.0025:0.005:0.01
1.5
50
5
0.01:0.015:0.0015:0.003:0.006
1.5
30
6
0.01:0.015:0.002:0.004:0.008
2
45
7
0.01:0.015:0.002:0.004:0.008
1
32
<img file="00000009.tif" he="29" wi="27" img-content="undefined" img-format="tif" />
8
0.01:0.015:0.002:0.004:0.008
1.5
38
Реакции проводили при комнатной температуре (~ 20°С)