СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-АЛКИНИЛАДАМАНТАНОВ
METHOD OF OBTAINING 1-ALKYNYL ADAMANTANES

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, а точнее к способам получения ацетиленовых производных адамантана, являющихся полупродуктами для органического синтеза.
Известен способ получения ди(1-адамантил)ацетилена с выходом 84% из производного адамантана, в качестве которого выступал 1-бромадамантан и бмс(триметилсилил)ацетилена в дихлорметане при - 55°C в присутствии кислоты Льюиса - хлорида алюминия, взятом в количестве 20 мольных % [Capozzi G., Ottana R., Romeo G., Marcuzzi F. Synthesis of tertiary alkyl-substituted acetylenes by electrophilic addition to silylacetylenes. - GazzettaChimicaItaliana. - 1985. - Vol.115. - P.311-313.]:
Предложенный способ описан на единственном примере получения 1-алкиниладамантанов - ди(1-адамантил)ацетилене, что не позволяет судить о применимости его к другим случаям. Кроме того, выполнение реакции при пониженной температуре сопряжено с рядом экспериментальных трудностей.
Известен способ получения 1-(н-гексин-1-ил)адамантана с выходом 96%, заключающийся в реакции три(н-гекс-1-инил)алюминия, полученного в растворе гексана при 0°C из 1-гексина, н-бутиллития и хлорида алюминия, с с 1-бромадамантаном в среде дихлорметана при 0°C в течение 1 ч [Negishi E., Baba S. A convenient method for the tertiary alkyl-alkynyl coupling via organoalanes. - J. Am. Chem. Soc. - 1975. - Vol.10. - P.7385-7387]:
Реализация предложенного способа требует применения металлоорганических реагентов - раствора н-бутиллития и три(н-гексин-1-ил)алюминия, работа с которыми требует дополнительных мер по технике безопасности.
Известен способ получения 1-алкиниладамантанов, заключающийся в фотолизе бензольного раствора 1-йодадамантана и алкинилтрифлона в присутствии гексабутилдистаннана при нагревании до 35°C: [Xiang J., Fuchs P.L. Chemospecific alkynylation of organic iodides. - Tetrahedron Lett. - 1998. - Vol.39. - P.8597-8600.]:
3
R=Ph (выход 61% после 6 часов); R=(i-Pr)Si (выход 82% после 20 ч).
Известен способ получения 1-(фенилэтинил)адамантана с выходом конечного продукта 60% и 1-(н-октин-1-ил)адамантана с выходом конечного продукта 40%, основанный на взаимодействии адамантана и соответствующего алкинилтрифлона в среде 1,2-дихлорэтана в течение 24 ч в присутствии азобмсизобутиронитрила или при фотохимической активации [Gong J., Fuchs P.L. Alkynylation of C-H bonds via reaction with acetylenic triflones. - J. Am. Chem. Soc. - 1996. - Vol.118. - P.4486-4487].
Недостаток этих способов получения алкиниладамантанов заключается в использовании труднодоступных алкинилтрифлонов.
Известен способ получения 1-алкиниладамантанов с выходом 25-68%, основанный на взаимодействии 1-йодадамантана с алкинилидами серебра (I) при нагревании в среде N-метилморфолина в течение 24-48 ч [Pouwer R.H., Williams C.M., Raine A.L., Harper J.B. «One-Step» alkynylation of adamantly iodide with silver(I) acetylides. - Org. Lett. - 2005. - Vol.7, №7. - P.1323-1325.]:
6
4
6
4
6
4
3
R=Ph (68%), p-Tol (27%), р-(n-Pent)-СН (57%), о-Cl-СН (62%), р-(МеО)-СН (51%), n-Bu (29%), t-Bu (42), cyclohexenyl (25%), (1-Pr)Si (25%).
Существенным недостатком предложенного способа является использование дорогостоящих ацетиленидов серебра, которые, кроме того, являются взрывоопасными соединениями.
Известен способ получения 1-(фенилэтинил)адамантана с выходом конечного продукта 42% из транс-2-(1-адамантил)-1-бромфенилэтена, кипячением в пиридине с пятикратным избытком гидроксида калия в течение 2 ч [Elbel S., Lienert К., Krebs A., Dieck H. Phenylethin - Mustersonde fur Substituenteneffekte. - Liebigs Ann. Chem. - 1981. - №10. - P.1785-1797]:
Достаточно жесткие условия реакции элиминирования накладывают ряд ограничений на возможность присутствия функциональных групп в алкинильном фрагменте.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является получение 1-(фенилэтинил)адамантана с выходом конечного продукта 80%, заключающийся во взаимодействии производного адамантана, в качестве которого взхят 1-хлорадамантан, с ацетиленовым соединением, в качестве которого использовали триметилсилилфенилацетилен в присутствии кислоты Льюиса - хлорида цинка, предварительно перекристаллизованого из 1,4-диоксана, при перемешивании в течение 48 часов при комнатной температуре в среде дихлорметана [Sasaki Т., Usuki A. Synthesis of adamantine derivatives. Substitution reaction of 1-adamantyl chloride with some trimethylsilylated unsaturated compounds. - 1980 - Vol.45. - P.3559-3564.]:
К недостаткам способа относятся его трудоемкость и длительность, обусловленные предварительной перекристаллизацией хлорида цинка из 1,4-диоксана. Кроме того, способ реализован только на одном конкретном примере - получении 1-(фенилэтинил)адамантана.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка способа получения ряда 1-алкиниладамантанов, из коммерчески доступных исходных соединений с хорошим выходом целевого продукта.
Технический результат достигается (использованием в качестве исходных соединений производного адамантана, в качестве которого использовался 1-адамантанол и ацетиленовых соединений - 1-алкинов или 1-триметилсилилалкинов. 1-Алкиниладамантаны образуются при взаимодействии эквимольных количеств исходных соединений в среде 1,2-дихлорэтана, нагревая при температуре кипения растворителя в присутствии катализатора - кислоты Льюиса, - 5 мольных % трифлата галлия, в соответствии со схемой:
6
4
6
4
2
6
4
2
6
4
2
6
3
R'=Н; R=Ph (1a), 4-С1-CH (1b), 4-Br-CH (1с), 4-NO-CH (1d), 3-NOCH (е), 2,4-ClCH (1f), n-Bu (1g), n-Oc (1h).
3
R'=MeSi; R=Ph (1a), Me (1i).
Ход реакции контролируют хроматографически, время нагревания определяется полным расходованием исходных реагентов.
После нагревания реакционную массу обрабатывают раствором соляной кислоты, отделяют органическую фазу и удаляют растворитель. Очистку продукта осуществляют колоночной хроматографией и дальнейшей перекристаллизацией из гексана или возгонкой в вакууме.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе в качестве катализатора используется коммерчески доступный трифлата галлия в количестве 5 мольных %.
Использование в качестве исходного соединения 1-триметилсилилалкинов обусловлено возможностью получения 1-алкиниладамантанов, синтез которых затруднителен при использовании в качестве исходного соединения соответствующего 1-алкина, как, например, в случае 1-триметилсилилпропина (пропин газ при нормальных условиях, что осложняет протекание реакции).
Таблица
Выходы 1-алкиниладамантанов
№
АЦЕТИЛЕНОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
ПРОДУКТ (время реакции, мин)
ВЫХОД ПРОДУКТА, %
1
<img file="00000008.tif" he="16" wi="32" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000009.tif" he="24" wi="50" img-content="undefined" img-format="tif" />
85
2
<img file="00000010.tif" he="16" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000011.tif" he="23" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
68
3
<img file="00000012.tif" he="16" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000013.tif" he="23" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
58
4
<img file="00000014.tif" he="16" wi="43" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000015.tif" he="23" wi="60" img-content="undefined" img-format="tif" />
84
5
<img file="00000016.tif" he="23" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000017.tif" he="28" wi="53" img-content="undefined" img-format="tif" />
93
6
<img file="00000018.tif" he="24" wi="36" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000019.tif" he="24" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
76
7
<img file="00000020.tif" he="14" wi="32" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000021.tif" he="24" wi="50" img-content="undefined" img-format="tif" />
64
8
<img file="00000022.tif" he="14" wi="56" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000023.tif" he="35" wi="69" img-content="undefined" img-format="tif" />
50
9
<img file="00000024.tif" he="16" wi="48" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000025.tif" he="23" wi="50" img-content="undefined" img-format="tif" />
73
10
<img file="00000026.tif" he="6" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000027.tif" he="23" wi="37" img-content="undefined" img-format="tif" />
37
Пример получения 1-(фенилэтинил)адамантана Ia.
-1
1
13
2
3
+
sp2
sp3
sp2
sp2
3
2
2
3
2
2
C
C
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,67 г (0,00657 моль) фенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 4 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,32 г (85%). Т. пл. 86°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 3097, 3078, 3059, 3032, 3018 (C-H), 2924, 2900, 2848 (C-H), 2218 (C≡C), 1595, 1492 (C-C). Спектр ЯМР Н, δ, м.д. 400 МГц, CDCl): 1.72 (м, 6Н, CH), 1.96 (м, 6Н, CH), 1.99 (м, 3H, CH), 7.23-7.28 (3H), 7.36-7.40 (2H). Спектр ЯМР С δ, м.д. (100 МГц, CDCl): 28.14 (CH), 30.15 (C), 36.50 (CH), 42.98 (CH), 79.44 (sp-Csp), 98.49 (sp-Csp), 124.21 (C), 127.42 (CH), 128.17 (CH), 131.71 (CCH). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 236 (100, M), 193 (14), 179 (64), 165 (16), 142 (17), 115 (23).
Пример получения 1-(4-хлорфенилэтинил)адамантана Ib.
-1
+
sp3
sp2
sp2
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,9 г (0,00657 моль) 4-хлорфенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 4 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,21 г (68%). Т. пл. 89°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 2929, 2908, 2850 (C-H), 2220 (C≡C), 1490 (C-C). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 270 (100, M), 213 (40), 178 (34), 165 (13), 152 (9).
Пример получения 1-(4-бромфенилэтинил)адамантана Ic.
-1
+
sp2
sp3
sp2
sp2
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 1,19 г (0,00657 моль) 4-бромфенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 40 мин. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 M соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,2 г (58%). Т. пл. 128°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 3057 (C-H), 2929, 2906, 2848 (C-Н), 2218 (C≡C), 1485 (C-C). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 316 (100, M), 257 (34), 220 (15), 192 (18), 178 (85), 165 (30), 152 (23).
Пример получения 1-(4-нитрофенилэтинил)адамантана Id.
-1
1
13
2
3
+
sp3
sp2
sp2
sp2
2
3
3
2
2
C
C
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,97 г (0,00657 моль) 4-нитрофенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 5 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,55 г (84%). Т. пл. 121°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 2922, 2908, 2891, 2852 (C-H), 2220 (C≡C), 1593, 1489 (C-C), 1517, 1342 (C-NO). Спектр ЯМР Н, δ, м.д. (400 МГц, CDCl): 1.72 (м) 6H, 1.95-2.00 (м) 9H, 7.47-7.50 (м) 2H, 8.11-8.14 (м) 2H. Спектр ЯМР С δ, м.д. (100 МГц, CDCl): 27.91 (CH), 30.40 (C), 36.32 (CH), 42.52 (CH), 78.31 (sp-Csp), 104.44 (sp-Csp), 123.48, 131.40, 132.37, 146.51. Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 281 (100, M), 251 (52), 224 (30), 194 (21), 178 (26), 165 (19), 152 (14).
Пример получения 1-(3-нитрофенилэтинил)адамантана Ie.
-1
13
13
2
3
+
sp3
sp2
sp2
sp2
2
3
3
2
2
C
C
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,97 г (0,00657 моль) 3-нитрофенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 4 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,72 г (93%). Т. пл. 90-91°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 2908, 2848 (C-H), 2227 (C≡C), 1450 (C-C), 1527, 1350 (C-NO). Спектр ЯМР H, δ, м.д. (400 МГц, CDCl): 1.72 (м) 6H, 1.95-2.00 (м) 9H, 7.41-7.45 (м) 1H, 7.65-7.67 (м) 1H, 8.07-8.09 (м) 1Н, 8.81 (м) 1H. Спектр ЯМР C δ, м.д. (100 МГц, CDCl): 27.95 (CH), 30.22 (C), 36.36 (CH), 42.62 (CH), 77.49 (sp-Csp), 101.30 (sp-Csp), 122.18, 126.08, 126.55, 129.12, 137.45, 148.07. Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 281 (100, М), 251 (24), 224 (34), 194 (9), 178 (28), 165 (18), 152 (15).
Пример получения 1-(2,4-дихлорфенилэтинил)адамантана If.
-1
+
sp3
sp2
sp2
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 1,12 г (0,00657 моль) 2,4-дихлорфенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, при температуре кипения растворителя в течение 3 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,52 г (76%). Т. пл. 64°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 2904, 2891, 2848 (C-H), 2225 (C≡C), 1579, 1473 (C-C). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 304 (100, M), 247 (34), 212 (30), 178 (15), 165 (14).
Пример получения 1-(гексин-1-ил)адамантана Ig.
-1
+
sp3
sp3
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,54 г (0,00657 моль) гексина-1 в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 1,5 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель. Продукт представляет собой бесцветное масло. Выход 0,91 г (64%). ИК-спектр (ν, см, тонкая пленка): 2910, 2846 (C-H), 1450 (C-H, δ). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 216 (17, M), 174 (24), 159 (22), 145 (16), 135 (100), 117 (48).
Пример получения 1-(децин-1-ил)адамантана Ih.
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,91 г (0,00657 моль) децина-1 в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 1 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель. Получают 0,89 г (выход 50%) 1-(децин-1-ил)адамантана в виде бесцветного масла.
-1
+
sp3
sp3
ИК-спектр (ν, см, тонкая пленка): 2924, 2850 (C-H), 1452 (C-H, 5). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 272 (2, M), 215 (8), 201 (8), 175 (9), 135 (100).
Пример получения 1-(фенилэтинил)адамантана Ia.
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 1,15 г (0,00657 моль) 1-триметилсилилфенилацетилена в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 0,5 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 1,13 г (73%).
Спектральные характеристики полученного образца идентичны приведенным в примере 1.
Пример получения 1-(пропин-1-ил)адамантана Ii.
-1
+
sp3
В колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 5 мл 1,2-дихлорэтана, 0,17 г (0,00033 моль) трифлата галлия, приливают раствор 1 г (0,00657 моль) 1-адамантанола и 0,73 г (0,00657 моль) 1-триметилсилилпропина в 15 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу нагревают, перемешивая при температуре кипения растворителя в течение 3 ч. Реакционную массу выливают в делительную воронку, содержащую 20 мл 2 М соляной кислоты, органический слой отделяют, водный экстрагируют тремя порциями хлороформа по 10 мл. Объединенные органические фазы упаривают на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на колонке с силикагелем, проводя элюирование гексаном. Из полученного элюата удаляют растворитель, остаток возгоняют в вакууме. Выход 0,42 г (37%). Т.пл. 96°C. ИК-спектр (ν, см, KBr): 2916, 2902, 2848 (C-H). Масс-спектр (ЭУ, 70 eV), m/z (I): 174 (94, M), 159 (24), 145 (14), 131 (35), 117 (100).
Таким образом, взаимодействие 1-адамантанола с 1-алкинами или 1-триметилсилилалкинами в присутствии 5 мольных % трифлата галлия в среде 1,2-дихлорэтана обеспечивает получение целевых 1-алкиниладамантанов с хорошим выходом, при этом применяют коммерчески доступные реагенты. Заявляемый способ является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применим, т.е. удовлетворяет условиям патентоспособности изобретения.