СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2,3,4,5-ТЕТРААЛКИЛТИОФЕНОВ
METHOD OF PRODUCING 2,3,4,5-TETRAALKYLTHIOPHENES

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно к усовершенствованному способу получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов общей формулы (1):
Замещенные тиофены могут найти применение в пищевой промышленности в качестве компонентов усилителей аромата пищи, биологически активных соединений, красителей, присадок к маслам и гидравлическим жидкостям.
2
2
2
2
Известен способ ([1], RJ.Fagan, W.A.Nugent, J.C.Calabrese. Metallacycle transfer from zirconium to main group elements: A versatile synthesis of heterocycles // JACS, 116, (1994), 1880-1890) синтеза тетразамещенных тиофенов (2) с выходом ~55% взаимодействием α,ω-диацетиленов с последующей обработкой реакционной массы бисциклопентадиенилцирконийдихлоридом (СрZrСl) и бутиллитием (n-BuLi), с полухлористой серой (SCl) за 1 час по схеме:
Известным способом не могут быть получены 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1).
Известен способ ([2], J.Chen, Q.Song, Z.Xi. Novel reaction patterns of carbon disulfide with organolithium compounds via cleavage of C=S bonds or via cycloaddition reactions // Tetrahedron Lett., 43 (2002) 3533-3535) синтеза тетраалкилтиофенов взаимодействием 1,4-дилитио-1,3-диенов, полученных обработкой 1,2,3,4-тетраалкил-1,4-дииод-1,3-бутадиенов бутиллитием (n-BuLi) при температуре -78°С в течение 1 часа, с сероуглеродом при -20°С за 1 час с выходом 52-68% по схеме:
2
Известный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1) предполагает использование труднодоступных 1,4-дииодо-1,3-бутадиенов, крайне пирофорного n-BuLi и сероуглерода (СS), представляющего собой легковоспламеняющуюся, легколетучую и высокотоксичную жидкость. Кроме того, в ходе реакции необходимо поддерживать низкую температуру -78°С.
Предлагается усовершенствованный способ синтеза 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов (1).
2
5
3
7
4
9
2
2
2
2
8
Сущность способа заключается во взаимодействии дизамещенных ацетиленов формулы R-≡-R, где R=СН, н-СH, н-СН, с н-BuMgCl в присутствии катализатора цирконацендихлорида (CpZrCl), взятыми в мольном соотношении R-≡-R:н-BuMgCl:CpZrCl=10:(22-26):(1.0-1.4), предпочтительно 10:24:1.2, в среде диэтилового эфира в течение 2-4 ч при комнатной температуре (~20°С), с последующим добавлением эквивалентного к BuMgCl количества элементной серы (S), бензола и кипячении в течение 5 ч. Реакцию проводят в атмосфере аргона и атмосферном давлении. Выход целевых продуктов 44-60%.
Реакция протекает по схеме:
2
5
3
7
4
9
R=СН, н-СН, н-СН
8
2
2
4
2
2
2
2
3
Целевые продукты (1) образуются только лишь с участием дизамещенного ацетилена, н-BuMgCl, элементной серы (S) и катализатора CpZrCl. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Zr(acac), CpTiCl, Pd(acac), Ni(acac), Fе(асас)) целевые продукты (1) не образуются.
2
2
2
2
Проведение реакции в присутствии катализатора СрZrClбольше 14 мол.% по отношению к ацетилену не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (1). Использование в реакции катализатора CpZrCl менее 10 мол.% снижает выход тиофенов (1), что связано со снижением каталитически активных центров в реакционной массе. Опыты проводили при комнатной температуре ~20°С. При более высокой температуре (например, 50°С) увеличивается содержание продуктов уплотнения, при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.
Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания н-BuMgCl по отношению к ацетилену не приводит к значительному повышению выхода целевых продуктов (1). Снижение количества н-BuMgCl по отношению к ацетилену уменьшает выход тиофенов (1).
Существенные отличия предлагаемого способа:
8
2
2
В предлагаемом способе используются в качестве исходных соединений дизамещенный ацетилен, н-BuMgCl и S с участием катализатора CpZrCl. В известном способе тетраалкилтиофены (1) получают из 1,4-дийодбутадиенов, бутиллития и сероуглерода.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
2
Способ позволяет получать с высокой селективностью 2,3,4,5-тетраалкилтиофены (1) без использования труднодоступных 1,4-дийодбутадиенов, крайне прирофорного н-BuLi и высокотоксичного сероуглерода СS.
Способ поясняется следующими примерами:
2
2
2
8
Пример 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 1.2 ммоль CpZrCl, 10 ммоль окт-4-ина и при температуре ~0° 24 ммоль н-BuMgCl (2М раствор в EtO). Перемешивают при комнатной температуре 3 ч, затем добавляют 24 ммоль элементной серы S, 10 мл бензола и кипятят в течение 5 ч. Получают индивидуальный 2,3,4,5-тетрапропилтиофен (1) с выходом 54%. Спектральные характеристики 2,3,4,5-тетрапропилтиофена (1).
<img file="00000005.tif" he="30" wi="52" img-content="undefined" img-format="tif" />
Спектр ЯМР <sup>13</sup>C (δ, м.д.):13.54 (С<sup>14,17</sup>), 14.25(С<sup>8,11</sup>), 21.90 (С<sup>13,16</sup>), 24.18(С<sup>7,10</sup>), 29.33(С<sup>6,9</sup>), 30.17 (С<sup>12,15</sup>), 135.25 (С<sup>2,5</sup>), 136.78 (С<sup>3,4</sup>).
Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице
№№ п/п
R-≡-R
Мольное соотношение RC≡CR: н-BuMgCl:S<sub>8</sub>:Cp<sub>2</sub>ZrCl<sub>2</sub>, ммоль
Время реакции, час
Выход (1), %
1
гекс-3-ин
10:24:24:1.2
8
56
2
"
10:26:26:1.2
8
58
3
"
10:22:22:1.2
8
51
4
"
10:24:24:1.4
8
60
5
"
10:24:24:1.0
8
44
6
"
10:24:24:1.2
9
59
7
"
10:24:24:1.2
7
52
8
окт-4-ин
10:24:24:1.2
8
54
9
дец-5-ин
10:24:24:1.2
8
50