2,6
8,11
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ эндо-, экзо-ТЕТРАЦИКЛО[4.5.1.0.0]ДОДЕЦ-3(4)-ЕН-9-СПИРО-1'-(3'-СЕЛЕНА)ЦИКЛОПЕНТАНОВ
2,6
8,11
METHOD FOR SYNTHESIS OF endo-, exo-TETRACYCLO[4.5.1.0.0]DODEC-3(4)-ENE-9-SPIRO-1'-(3'-SELENIUM)CYCLOPENTANES

2,6
8,11
Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения региоизомерных по положению двойных связей эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов формулы (I):
Указанные соединения могут найти применение в тонком органическом синтезе, а также при получении гетероциклических соединений с биологической активностью.
3
2
2
3
Известен способ (У.М.Джемилев, А.Г.Ибрагимов, А.П.Золотарев, Г.А. Толстиков. Нетрадиционный подход к синтезу 3-замещенных тетрагидротиофенов и тетрагидроселенофенов. Изв. АН. Серия хим., 1989, №6, 1444) получения 3-алкилселенофана (2) взаимодействием α-олефина с AlEt в растворе бензола под действием катализатора CpZrCl при температуре 25°С в течение 8 ч с последующим прибавлением трехкратного избытка по отношению к AlEt селена и выдерживанием реакционной массы в течение 6 ч при температуре ~80°С. Реакция протекает по схеме:
2,6
8,11
Известным способом не могут быть получены эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны формулы (1).
Известен способ (Y.Vallee, M. Worrell. First Examples of Seleno-Claisen Rearrangements of Allil Vinyl Selenides. J.C.S., Chem. Commun. 1992, №22, 1680-1681) получения бициклических селенофанов (3) с помощью перегруппировки Кляйзена винилаллилселенида с последующей реакцией Дильса-Альдера по схеме:
2,6
8,11
Известным способом не могут быть получены эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны формулы (1).
2,6
8,11
Предлагается новый способ получения региоизомерных по положению двойных связей эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (1).
2,6
8,11
2,6
8,11
2,6
8,11
3
2
2
3
2
2
3
Сущность способа заключается во взаимодействии региоизомерных по положению двойных связей 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-енов (4) с триэтилалюминием (EtAl) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (CpZrCl), взятых в мольном соотношении 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-ены: EtAl:CpZrCl=10:(10-14):(0.6-1.0), предпочтительно 10:12:0.8, в атмосфере аргона при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении в алифатическом (гексан) растворителе в течение 7 ч с последующим добавлением 10 мл бензола и селена (Se), взятого в эквимольном по отношению к AlEt количестве, и перемешиванием при температуре 80°С в течение 5-7 ч, предпочтительно 6 ч. Выход эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов составляет 62-76%. Реакция протекает по схеме:
2,6
8,11
2,6
8,11
i
i
i
3
2
2
2
3
2
2
2
4
4
2
2
2
2
2
2
эино-, экзо-Тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны (1) образуются только лишь с участием AlEt, 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-енов и циркониевого катализатора CpZrC. В присутствии других соединений алюминия (например, Bu AlCl, Bu Al, Bu AlH, EtAlCl, EtAlCl), других непредельных соединений (α-олефины, диены, ацетилены) или других катализаторов (например, Zr(acac), ZrCl, CpTiCl, Pd(acac), Ni(acac), NiCl, Fe(acac)) целевой продукт (1) не образуется.
2
2
2
2
2,6
8,11
2,6
8,11
Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CpZCl больше 10 мол.% по отношению к 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-енов не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора CpZrCl менее 6 мол.% снижает выход эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе.
2,6
8,11
Проведение процесса (после добавления Se) при более высокой температуре (например, 100°С) увеличивает энергозатраты реакции. Проведение процесса при более низкой температуре (например, 60°С) снижает скорость реакции. Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к исходным 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-енам не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта (1).
Существенные отличия предлагаемого способа
В известном способе бициклический селенофан (3) получают перегруппировкой Кляйзена винилаллилселенида с последующей реакцией с дициклопентадиеном по Дильсу-Альдеру.
2,6
8,11
2,6
8,11
3
2
2
В предлагаемом способе эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны (1) получают из региоизомерных 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-енов и EtAl с участием в качестве катализатора CpZrCl с последующей обработкой реакционной массы с помощью Se.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
2,6
8,11
Способ позволяет получать с высокой селективностью эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны общей формулы (1).
Способ поясняется следующими примерами:
2,6
8,11
2,6
8,11
2
2
3
ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 2 мл гексана, 10 ммолей региоизомерных (1:1) 9-метилен-эндо-экзо-тетрацикло[5.4.1.0.0]додец-3(4)-енов, 0.8 ммолей катализатора CpZrCl, при температуре ~0°С 12 ммолей AlEt, перемешивают 7 ч при комнатной температуре (20-21°С), затем реакционную массу охлаждают до ~0°С, добавляют 12 ммолей селена (Se) и перемешивают при этой температуре 6 ч. По окончании реакции реакционную массу обрабатывают 5%-ной HCl, выделяют региоизомерные (1:1) эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентаны (1) с выходом 68%.
2,6
8,11
Спектральные характеристики региоизомерных (1:1) эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0.0]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (I):
<img file="00000001.tif" he="32" wi="66" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (δ м.д.) эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0<sup>2,6</sup>.0<sup>8,11</sup>]додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (I): 131.5, 131.4, 131.0, 130.8, 52.8, 52.7, 50.1, 49.7, 46.8, 46.6, 45.3, 43.3, 42.0, 41.9, 41.8, 41.3, 40.9, 39.1, 37.6, 37.1, 33.8, 33.4, 32.5, 31.9, 31.6, 31.4, 29.7, 28.8, 28.5, 22.7, 20.1, 20.0,14.1
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.
№№ п/п
Мольное соотношение 9-метилен-эндо-, экзо-тетрацикло[5.4.1.0<sup>2,6</sup>.0<sup>8,11</sup>]-додец-3(4)-енов: AlEt<sub>3</sub>: Cp<sub>2</sub>ZrCl<sub>2</sub>:Se, ммоль
Общее время реакции, час
Выход эндо-, экзо-тетрацикло-[4.5.1.0<sup>2,6</sup>.0<sup>8,11</sup>]-додец-3(4)-ен-9-спиро-1'-(3'-селена)-циклопентанов (1), %
1
2
3
4
1
10:12:0.8:12
13
68
2
10:14:0.8:14
13
71
3
10:10:0.8:10
13
65
4
10:12:1.0:12
13
76
5
10:12:0.6:12
13
62
6
10:12:0.8:12
14
74
7
10:12:0.8:12
12
63
Опыты проводили в гексане при комнатной (20-21°С) температуре. Реакцию с селеном осуществляли в бензоле при температуре 80°С.