СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРО[3,4]ОКТАН-6-ОЛА
SPIRO[3,4]OCTAN-6-OL SYNTHESIS METHOD

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, в частности к способу получения спиро[3,4]октан-6-ола формулы (1):
,
Циклоалканолы могут найти применение в тонком органическом синтезе, в частности при получении спиро[3.4]окта-5,7-диена ([1] I.Erden, E.M.Sorenson, A convenient synthesis of spiro[3.4]oct-5,7-diene, Tet.Lett, V.27, 1983, 2731-2732) и диспиро[2.1.3.2.]декана ([2] J.E.Baldwin and R.ShukIa, Two synthesis of dispiro[2.1.3.2.]decane, Org.Lett, 1999, V.1, №7), в производстве лакокрасочных материалов, биологически активных веществ ([3] Pradhan R. Et al. "A synthon approach to spiro compounds". Tetrahedron 62(2006) 779-828, [4] Rice L.M., Grogan C.H. "Spiranes. II. Spiro[3.3]heptane derivatives) и высокоэффективных противозадирных и противоизносных присадок к маслам.
2
2
Известен способ ([1] Swanson D.R., Rousset C.J., Negishi E.I., Takahashi Т., Seki Т., Saburi M., Ushida I. Regioselektive and Diastereoselective Alkyl-Alkene and Alkene-Alkene Coupling Promoted by Zirconocene and Hafnocene // J. Org. Chem. 1989, v.54, №15, P.3521-3523) получения транс-3,4-диалкилциклопентан-1-олов взаимодействием цирконацендихлорида (CpZrCl) с двукратным избытком алкильных производных лития с последующей последовательной обработкой реакционной массы α-олефинами, окисью углерода (СО) и водой по схеме:
Известным способом не может быть получен спиро[3,4]октан-6-ол формулы (1).
3
2
2
Известен способ ([2] У.М.Джемилев, А.Г.Ибрагимов, Л.О.Хафизова, Р.Р.Гилязев, В.А.Дьяконов. Синтез и превращения металлоциклов. Новый метод синтеза циклопентанолов на основе алюминациклопентанов. Изв. АН. Сер. хим., 2004, №1, 130-133) получения 3-алкилзамещенных циклопентанолов взаимодействием α-олефинов с триэтилалюминием (AlEt) в присутствии катализатора CpZrCl с последующим добавлением этилформиата в присутствии фосфинового комплекса никеля. Целевой продукт получают кислотным гидролизом по схеме:
Известный способ не позволяет получать спиро[3,4]октан-6-ол формулы (1).
Предлагается новый способ получения спиро[3,4]октан-6-ола (1).
3
2
2
2
2
2
2
3
2
Сущность способа заключается во взаимодействии метиленциклобутана с триэтилалюминием (EtAl) в присутствии катализатора цирконацендихлорида (CpZrCl), взятых в мольном соотношении метиленциклобутан: EtsAl:CpZrCl=10:(10-14):(0.4-0.6), предпочтительно 10:12:0.5, атмосфере аргона при комнатной температуре (20-21°С) и атмосферном давлении в алифатическом растворителе (гексан) в течение 4 ч с последующим добавлением к реакционной массе при температуре -15°С катализатора хлорида меди (CuCl) в эквимольном к CpZrCl количестве и этилформиата в трехкратном избытке по отношению к AlEt с последующим перемешиванием реакционной массы при комнатной температуре (20-21°С) в течение 4-6 ч, предпочтительно 5 ч. Общий выход спиро[3,4]октан-6-ола (1) составляет после щелочного (NaOH/HO) гидролиза реакционной массы 68-91%. Реакция протекает по схеме:
3
2
2
2
3
2
2
2
4
4
2
2
2
2
2
2
i
i
i
Спиро[3,4]октан-6-ол (1) образуется только лишь с участием AlEt, метиленциклобутана и циркониевого катализатора CpZrCl. 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
Проведение указанной реакции в присутствии катализатора CpZrCl или CuCl больше 6 мол.% по отношению к метиленциклобутану не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Использование катализатора CpZrCl и CuCl менее 4 мол.% снижает выход спиро[3,4]октан-6-ола (1), что связано, возможно, со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Реакции проводили при комнатной температуре (20-21°С). При более высокой температуре (например, 60°С) не наблюдается существенного увеличения выхода целевого продукта, а при меньшей температуре (например, 10°С) снижается скорость реакции.
Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения их содержания по отношению к исходному метиленциклобутану не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта(1).
Реакции проводили с использованием алифатических растворителей (гексан). В других растворителях (например, эфирных) реакция не идет.
Существенные отличия предлагаемого способа
В известном способе в качестве исходного непредельного соединения используются α-олефины, а в качестве катализатора фосфиновые комплексы Ni, при этом реакционную массу подвергают кислотному гидролизу. В предлагаемом способе в качестве исходного непредельного соединения используется метиленциклобутан, а в качестве катализатора соль одновалентной меди (CuCl), при этом реакционную массу подвергают щелочному гидролизу.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
1. Способ позволяет получать с высокой региоселективностью спиро[3,4]октан-6-ол общей формулы (1).
Способ поясняется следующими примерами.
2
2
3
ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 2 мл гексана, 10 ммолей метиленциклобутана, 0.5 ммоля катализатора CpZrCl, при температуре ~0°С 12 ммоля AlEt, перемешивают 4 ч при комнатной температуре (20-21°С), затем при температуре -15°С добавляют 0.5 ммоля катализатора CuCl и 36 ммолей этилформиата, перемешивают 5 ч при температуре 20-21°С, реакционную массу гидролизуют водным раствором (8-10%) NaOH. Из органического слоя выделяют спиро[3,4]октан-6-ол с выходом 80%.
Спектральные характеристики спиро[3,4]октан-6-ола (1):
<img file="00000001.tif" he="29" wi="38" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>13</sup>С (δ, м.д.) спиро[3,4]октан-6-ола (1): 16.4, 34.50, 34.84, 37.63, 45.54, 49.32, 73.16
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл.1.
Таблица 1
№ п/п
Мольное соотношение <img file="00000005.tif" he="17" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />:AlEt<sub>3</sub>:Cp<sub>2</sub>ZrCl<sub>2</sub>:HCO<sub>2</sub>Et:CuCl, ммоль
Общее время реакции, час
Выход спиро[3,4]октан-6-ола(1), %
1
2
3
4
1.
10:12:0.5:36:0.5
9
80
2.
10:14:0.5:36:0.5
9
83
3.
10:10:0.5:30:0.5
9
74
4.
10:12:0.6:36:0.6
9
91
5.
10:12:0.4:36:0.4
9
68
6.
10:12:0.5:36:0.5
10
85
7.
10:12:0.5:36:0.5
8
76
Опыты проводили в гексане при комнатной (20-21°С) температуре.