RU2423365C2

RU2423365C2 - Method for synthesis of 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes

Info

Publication number: RU2423365C2
Application number: RU2009123085/04A
Authority: RU
Inventors: Рифкат Мухатьярович Султанов (RU); Рифкат Мухатьярович Султанов; Владимир Владиславович Васильев (RU); Владимир Владиславович Васильев; Усеин Меметович Джемилев (RU); Усеин Меметович Джемилев; Владимир Анатольевич Дьяконов (RU); Владимир Анатольевич Дьяконов
Original assignee: Учреждение Российской Академии Наук Институт Нефтехимии И Катализа Ран
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2011-07-10
Also published as: RU2009123085A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to a method for synthesis of 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes of general formula

(I) , where R¹=C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉R²=n-C₃H₇, n-C₄H₉. The method involves reaction of disubstituted acetylene

, (where R¹ is as described above) with

(where R² is as described above) in the presence of a zirconocene dichloride Cp₂ZrCl₂ catalyst in molar ratio

10:(15-24):(0.3-0.6). The reaction takes place in an argon atmosphere at normal pressure in diethyl ether for 4-7 hours.

EFFECT: method enables to obtain 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes of general formula (I), which can be used as components of catalyst systems.

2 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлоорганического синтеза, конкретно к способу получения 2,3,4-триалкилмагнезациклопент-2-енов общей формулы (I):The invention relates to the field of organometallic synthesis, specifically to a method for producing 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes of the general formula (I):

Указанные соединения могут найти применение в качестве компонентов каталитических систем в процессах олигомеризации, полимеризации олефинов, диенов, ацетиленов, в тонком, промышленном органическом и металлоорганическом синтезе, а также в синтезе различных биологически активных соединений.These compounds can be used as components of catalytic systems in the processes of oligomerization, polymerization of olefins, dienes, acetylenes, in fine, industrial organic and organometallic synthesis, as well as in the synthesis of various biologically active compounds.

Известен способ [Т.Saito. Preparation of Biscyclopentalienylmagnesium by Means of a Titanium Complex Catalyst // Chem. Commun., 22 (1971), 1422] получения непредельного соединения, а именно бисциклопентадиенида магния общей формулы (II), взаимодействием циклопентадиена с химически активированным магнием в присутствии катализатора CpTiCl₃ (5 мол.%) при температуре 20°С за 48 часов в ТГФ с выходом 80-85% по схеме:The known method [T. Saito. Preparation of Biscyclopentalienylmagnesium by Means of a Titanium Complex Catalyst // Chem. Commun., 22 (1971), 1422] for the preparation of a unsaturated compound, namely magnesium biscyclopentadienide of general formula (II), by reacting cyclopentadiene with chemically activated magnesium in the presence of a CpTiCl ₃ catalyst (5 mol%) at a temperature of 20 ° C for 48 hours THF with a yield of 80-85% according to the scheme:

Известный способ не позволяет получать 2,3,4-триалкилмагнезациклопент-2-ены (I).The known method does not allow to obtain 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes (I).

Известен способ [K.F.Fujita, Y.Ohnuma, H.Yasuda, H.Tani. Magnesium-butadiene Addition Compounds Isolation, Structural Analysis and Chemical Reactivity // J. Organomet. Chem., 201 (1976), 113] получения непредельного магнийорганического соединения, а именно магнезациклонона-3,7-диена общей формулы (III), реакцией бутадиена с металлическим магнием в присутствии каталитических количеств метил иодида при температуре 40°С в тетрагидрофуране за 48 часов с выходом 69% по схеме:The known method [K.F. Fujita, Y.Ohnuma, H. Yasuda, H. Tani. Magnesium-butadiene Addition Compounds Isolation, Structural Analysis and Chemical Reactivity // J. Organomet. Chem., 201 (1976), 113] for the preparation of unsaturated organomagnesium compounds, namely magnesacyclonone-3,7-diene of general formula (III), by reacting butadiene with metallic magnesium in the presence of catalytic amounts of methyl iodide at a temperature of 40 ° C in tetrahydrofuran for 48 hours with a yield of 69% according to the scheme:

Известным способом не могут быть получены 2,3,4-триалкилмагнезациклопент-2-ены (I).In a known manner, 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes (I) cannot be obtained.

Известен способ получения 2,3,4,5-тетраалкилмагнезациклопента-2,4-диенов (I) [патент РФ №2290406 (2006)] взаимодействием дизамещенных ацетиленов с н-BuMgCl в присутствии цирконоцендихлорида Cp₂ZrCl₂, взятых в мольном соотношении

:н-BuMgCl:Cp₂ZrCl₂=10:(20-26):(1,0-1,4). Реакцию проводят в атмосфере аргона при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении. Время реакции 10-14 часов, выход целевых продуктов 45-60%. Реакция осуществляется в диэтиловом эфире и протекает по схеме:A known method for producing 2,3,4,5-tetraalkylmagnazacyclopenta-2,4-dienes (I) [RF patent No. 2290406 (2006)] by the interaction of disubstituted acetylenes with n-BuMgCl in the presence of zirconocene dichloride Cp ₂ ZrCl ₂ taken in a molar ratio

: n-BuMgCl: Cp ₂ ZrCl ₂ = 10: (20-26) :( 1.0-1.4). The reaction is carried out in an argon atmosphere at room temperature (~ 20 ° C) and atmospheric pressure. The reaction time of 10-14 hours, the yield of target products 45-60%. The reaction is carried out in diethyl ether and proceeds according to the scheme:

Этот способ также не приводит к образованию 2,3,4-триалкилмагнезациклопент-2-енов (I).This method also does not lead to the formation of 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes (I).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу 2,3,4-триалкилмагнезациклопент-2-енов (I).Thus, in the literature there is no information on the synthesis of 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes (I).

Сущность способа заключается во взаимодействии дизамещенных ацетиленов формулы

, где R=С₂Н₅, н-С₃Н₇, н-С₄Н₉ с н-C₅H₁₁MgBr (или н-C₆H₁₃MgBr) в присутствии катализатора цирконоцендихлорида Cp₂ZrCl₂, взятых в мольном соотношении

: н-C₅H₁₁MgBr (или н-C₆H₁₃MgBr) : Cp₂ZrCl₂=10:(15-24):(0,3-0,6), предпочтительно 10:20:0,4. Реакцию проводят в атмосфере сухого аргона при комнатной температуре (~20°С) и атмосферном давлении. Время реакции 4-7 часа, выход целевых продуктов 45-70%.The essence of the method consists in the interaction of disubstituted acetylenes of the formula

where R = C ₂ H ₅ , n-C ₃ H ₇ , n-C ₄ H ₉ s n-C ₅ H ₁₁ MgBr (or n-C ₆ H ₁₃ MgBr) in the presence of a zirconocene dichloride catalyst Cp ₂ ZrCl ₂ taken in molar ratio

: n-C ₅ H ₁₁ MgBr (or n-C ₆ H ₁₃ MgBr): Cp ₂ ZrCl ₂ = 10: (15-24) :( 0.3-0.6), preferably 10: 20: 0.4 . The reaction is carried out in an atmosphere of dry argon at room temperature (~ 20 ° C) and atmospheric pressure. The reaction time is 4-7 hours, the yield of the target products is 45-70%.

В качестве растворителя необходимо использовать диэтиловый эфир, так как в других эфирных растворителях (ТГФ, изопропиловый эфир) выход целевых продуктов (I) значительно снижается.It is necessary to use diethyl ether as a solvent, since in other ether solvents (THF, isopropyl ether), the yield of the target products (I) is significantly reduced.

Реакция протекает по схеме:The reaction proceeds according to the scheme:

Целевые продукты (I) образуются лишь с участием дизамещенного ацетилена, н-C₅H₁₁MgBr (или н-C₆H₁₃MgBr) и катализатора Cp₂ZrCl₂. В присутствии других катализаторов на основе комплексов переходных металлов (например, Cp₂TiCl₂, Ti(O-изо-Pr)₄, Ni(acac)₂, Ti(OBu)₄, Pd(acac)₂) целевые продукты (I) не образуются.Target products (I) are formed only with the participation of disubstituted acetylene, n-C ₅ H ₁₁ MgBr (or n-C ₆ H ₁₃ MgBr) and a catalyst Cp ₂ ZrCl ₂ . In the presence of other catalysts based on transition metal complexes (e.g., Cp ₂ TiCl ₂ , Ti (O-iso-Pr) ₄ , Ni (acac) ₂ , Ti (OBu) ₄ , Pd (acac) ₂ ) target products (I) not formed.

Проведение реакции в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ в количестве более 6 мол. % (по отношению к ацетилену) не приводит к существенному увеличению выхода целевых продуктов (I). Использование в реакции катализатора Cp₂ZrCl₂ в количестве менее 4 мол.% снижает выход (I), что связано с уменьшением количества каталитически активных центров в реакционной массе. Опыты проводили при комнатной температуре (~20°С). При более высокой температуре (например, 50°С) увеличивается содержание продуктов тримеризации исходных ацетиленов, при меньшей температуре (например, 0°С) снижается скорость реакции.The reaction in the presence of a catalyst Cp ₂ ZrCl ₂ in an amount of more than 6 mol. % (relative to acetylene) does not lead to a significant increase in the yield of the target products (I). The use of Cp ₂ ZrCl ₂ in the reaction of the catalyst in an amount of less than 4 mol.% Reduces the yield (I), which is associated with a decrease in the number of catalytically active centers in the reaction mass. The experiments were carried out at room temperature (~ 20 ° C). At a higher temperature (for example, 50 ° C), the content of the trimerization products of the starting acetylenes increases, at a lower temperature (for example, 0 ° C) the reaction rate decreases.

Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания н-C₅H₁₁MgBr (или н-C₆H₁₃MgBr) по отношению к ацетилену не приводит к значительному повышению выхода целевых продуктов (I). Снижение количества н-C₅H₁₁MgBr (или H-C₆H₁₃MgBr) по отношению к ацетилену уменьшает выход (I).A change in the ratio of the starting reagents in the direction of increasing the content of n-C ₅ H ₁₁ MgBr (or n-C ₆ H ₁₃ MgBr) with respect to acetylene does not significantly increase the yield of the target products (I). A decrease in the amount of n-C ₅ H ₁₁ MgBr (or HC ₆ H ₁₃ MgBr) with respect to acetylene reduces the yield (I).

Существенные отличия предлагаемого способаSignificant differences of the proposed method

1. В предлагаемом способе в качестве исходных соединений используются дизамещенный ацетилен и н-C₅H₁₁MgBr (или н-C₆H₁₃MgBr), а также катализатор Cp₂ZrCl₂. В известном способе непредельное циклическое магнийорганическое соединение (IV) получают с помощью н-BuMgCl, ацетилена и Cp₂ZrCl₂.1. In the proposed method, the starting compounds are disubstituted acetylene and n-C ₅ H ₁₁ MgBr (or n-C ₆ H ₁₃ MgBr), as well as a catalyst Cp ₂ ZrCl ₂ . In the known method, the unsaturated cyclic organomagnesium compound (IV) is prepared using n-BuMgCl, acetylene and Cp ₂ ZrCl ₂ .

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами.The proposed method has the following advantages.

1. Способ позволяет получать с высокой селективностью 2,3,4-триалкилмагнезациклопент-2-ены (I), синтез которых в литературе не описан.1. The method allows to obtain with high selectivity 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes (I), the synthesis of which is not described in the literature.

Способ поясняется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.

ПРИМЕР 1. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере сухого аргона помещают 0,4 ммоль Cp₂ZrCl₂, 10 ммоль гекс-3-ина и при температуре 0°С вводят 20 ммоль н-C₅H₁₁MgBr (1M раствор в Et₂O). Перемешивают при комнатной температуре 6 часов. Получают индивидуальный 2,3-диэтил-4-пропилмагнезациклопент-2-ен (I). Выход целевого продукта определяли по продукту гидролиза. При гидролизе (I) образуется 4-этил-5-метил-окт-3-ен (V) с выходом 70%, а при дейтеролизе соответственно 1,4-дидейтеро-2-пропил-3-этил-гекс-3-ен (VI).EXAMPLE 1. In a 50 ml glass reactor mounted on a magnetic stirrer, in an atmosphere of dry argon, 0.4 mmol of Cp ₂ ZrCl ₂ , 10 mmol of hex-3-in are placed and 20 mmol of n-C ₅ H is introduced at 0 ° C. ₁₁ MgBr (1M solution in Et ₂ O). Stirred at room temperature for 6 hours. An individual 2,3-diethyl-4-propylmagnesacyclopent-2-ene (I) is obtained. The yield of the target product was determined by the hydrolysis product. Hydrolysis of (I) produces 4-ethyl-5-methyl-oct-3-ene (V) with a yield of 70%, and during deuterolysis, respectively, 1,4-dideutero-2-propyl-3-ethyl-hex-3-ene (Vi).

Спектральные характеристики продуктов гидролиза (V) и дейтеролиза (VI)Spectral characteristics of the products of hydrolysis (V) and deuterolysis (VI)

Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.) 4-этил-5-метил-окт-3-ена (V): 0.85-0.96 м (12Н, СН₃), 1.21-1.32 м (4Н, СН₂), 1.91-2.08 м (4Н, =С-СН₂), 5.10 м (1Н, -С=СН-). ¹ H NMR Spectrum (CDCl ₃ , δ, ppm) 4-ethyl-5-methyl-oct-3-ene (V): 0.85-0.96 m (12H, CH ₃ ), 1.21-1.32 m (4H, CH ₂ ), 1.91-2.08 m (4H, = C-CH ₂ ), 5.10 m (1H, -C = CH-).

Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.) 1,4-дидейтеро-2-пропил-3-этил-гекс-3-ена (VI): 0.77-0.96 м (2Н, CH₂D), 0.90-1.01 м (9Н, СН₃), 1.21-1.32 м (4H, CH₂), 2.07-2.08 (4Н, =С-СН₂). ¹ H NMR spectrum (CDCl ₃ , δ, ppm) 1,4-dideutero-2-propyl-3-ethyl-hex-3-ene (VI): 0.77-0.96 m (2H, CH ₂ D), 0.90-1.01 m (9H, CH ₃ ), 1.21-1.32 m (4H, CH ₂ ), 2.07-2.08 (4H, = C-CH ₂ ).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.) 4-этил-5-метил-окт-3-ена (V): 14.37 (С¹), 20.81 (С²), 126.45 (С³), 146.84 (С⁴), 39.55 (С⁵), 37.10 (С⁶), 18.47 (С⁷), 13.80 (С⁸), 29.81 (С⁹), 13.03 (С¹⁰), 20.34 (С¹¹). ¹³ C NMR spectrum (δ, ppm) 4-ethyl-5-methyl-oct-3-ene (V): 14.37 (C ¹ ), 20.81 (C ² ), 126.45 (C ³ ), 146.84 (C ⁴ ), 39.55 (С ⁵ ), 37.10 (С ⁶ ), 18.47 (С ⁷ ), 13.80 (С ⁸ ), 29.81 (С ⁹ ), 13.03 (С ¹⁰ ), 20.34 (С ¹¹ ).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.) 1,4-дидейтеро-2-пропил-3-этил-гекс-3-ена (VI): 17.35 т (С¹, J_CD=19,0 Гц), 40.32 (С²), 146.42 (С³), 129.71 (С⁴), 18.06 (С⁵), 15.19 (С⁶), 23.64 (С⁷), 12.88 (С⁸), 37.10 (С⁹), 18.47 (С¹⁰), 13.80 (С¹¹). ¹³ C NMR spectrum (δ, ppm) 1,4-dideutero-2-propyl-3-ethyl-hex-3-ene (VI): 17.35 t (C ¹ , J _CD = 19.0 Hz), 40.32 (C ² ), 146.42 (C ³ ), 129.71 (C ⁴ ), 18.06 (C ⁵ ), 15.19 (C ⁶ ), 23.64 (C ⁷ ), 12.88 (C ⁸ ), 37.10 (C ⁹ ), 18.47 ( C ¹⁰ ), 13.80 (C ¹¹ ).

ПРИМЕР 2. В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере сухого аргона помещают 0,4 ммоль Cp₂ZrCl₂, 10 ммоль гекс-3-ина и при температуре 0°С вводят 20 ммоль н-C₆H₁₃MgBr (1M раствор в Et₂O). Перемешивают при комнатной температуре 6 часов. Получают индивидуальный 2,3-диэтил-4-бутилмагнезациклопент-2-ен (I). Выход целевого продукта определяли по продукту гидролиза. При гидролизе (I) образуется 4-этил-5-метилнон-3-ен (VII) с выходом 67%, а при дейтеролизе соответственно 1,4-дидейтеро-2-бутил-3-этил-гекс-3-ен (VIII).EXAMPLE 2. In a 50 ml glass reactor mounted on a magnetic stirrer, 0.4 mmol of Cp ₂ ZrCl ₂ , 10 mmol of hex-3-in are placed in a dry argon atmosphere and 20 mmol of n-C ₆ H are introduced at 0 ° C. ₁₃ MgBr (1M solution in Et ₂ O). Stirred at room temperature for 6 hours. Get individual 2,3-diethyl-4-butylmagnesacyclopent-2-ene (I). The yield of the target product was determined by the hydrolysis product. Upon hydrolysis of (I), 4-ethyl-5-methylnon-3-ene (VII) is formed with a yield of 67%, and during deuterolysis, respectively, 1,4-dideutero-2-butyl-3-ethyl-hex-3-ene (VIII )

Спектральные характеристики продуктов гидролиза (VII) и дейтеролиза (VIII)Spectral characteristics of the products of hydrolysis (VII) and deuterolysis (VIII)

Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.) 4-этил-5-метилнон-3-ен (VII): 0.85-0.99 м (12Н, СН₃), 1.28-1.45 м (6Н, СН₂), 1.93-2.08 м (4Н, =С-СН₂), 5.00 м (1Н, -С=СН-). ¹ H NMR spectrum (CDCl ₃ , δ, ppm) 4-ethyl-5-methylnon-3-ene (VII): 0.85-0.99 m (12H, CH ₃ ), 1.28-1.45 m (6H, CH ₂ ), 1.93-2.08 m (4Н, = С-СН ₂ ), 5.00 m (1Н, -С = СН-).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.) 4-этил-5-метилнон-3-ен (VII): 14.37 (С¹), 20.58 (С²), 125.49 (С³), 146.64 (С⁴), 39.72 (С⁵), 35.51 (С⁶), 29.61 (С⁷), 22.72 (С⁸), 14.10 (С⁹), 29.70 (С¹⁰), 13.63 (С¹¹), 20.20 (С¹²). ¹³ C NMR spectrum (δ, ppm) 4-ethyl-5-methylnon-3-ene (VII): 14.37 (C ¹ ), 20.58 (C ² ), 125.49 (C ³ ), 146.64 (C ⁴ ) 39.72 (C ⁵ ), 35.51 (C ⁶ ), 29.61 (C ⁷ ), 22.72 (C ⁸ ), 14.10 (C ⁹ ), 29.70 (C ¹⁰ ), 13.63 (C ¹¹ ), 20.20 (C ¹² ).

Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.) 1,4-дидейтеро-2-бутил-3-этилгекс-3-ена (VIII): 0.80-1.01 м (11Н, CH₂D, СН₃), 1.28-1.45 м (6Н, СН₂), 2.08-2.09 м (4Н, =С-СН₂). ¹ H NMR spectrum (CDCl ₃ , δ, ppm) 1,4-dideutero-2-butyl-3-ethylhex-3-ene (VIII): 0.80-1.01 m (11H, CH ₂ D, CH ₃ ) , 1.28-1.45 m (6Н, СН ₂ ), 2.08-2.09 m (4Н, = С-СН ₂ ).

Спектр ЯМР ¹³С (δ, м.д.) 1,4-дидейтеро-2-бутил-3-этил-гекс-3-ена (VIII): 17.21 т (С¹, J_CD=19,0 Гц), 40.49 (С²), 146.22 (С³), 128.75 т (С⁴, J_CD=24,0 Гц), 17.83 (С⁵), 15.19 (С⁶), 23.53 (С⁷), 13.48 (С⁸), 34.99 (С⁹), 29.61 (С¹⁰), 22.72 (С¹¹), 14.10 (С¹²). ¹³ C NMR spectrum (δ, ppm) 1,4-dideutero-2-butyl-3-ethyl-hex-3-ene (VIII): 17.21 t (C ¹ , J _CD = 19.0 Hz), 40.49 (C ² ), 146.22 (C ³ ), 128.75 t (C ⁴ , J _CD = 24.0 Hz), 17.83 (C ⁵ ), 15.19 (C ⁶ ), 23.53 (C ⁷ ), 13.48 (C ⁸ ) 34.99 (C ⁹ ), 29.61 (C ¹⁰ ), 22.72 (C ¹¹ ), 14.10 (C ¹² ).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.Other examples confirming the method are given in the table.

Все опыты проводили при комнатной температуре (20-22°С) в диэтиловом эфире.All experiments were carried out at room temperature (20-22 ° C) in diethyl ether.

Claims

The method of obtaining 2,3,4-trialkylmagnesacyclopent-2-enes of the General formula (I)

where R ¹ = C ₂ H ₅ , n-C ₃ H ₇ , n-C ₄ H ₉ ;
R ² = n-C ₃ H ₇ , n-C ₄ H ₉ , characterized in that the disubstituted acetylene

(where R ¹ are the same as above) interacts with

(wherein R ² are the same as defined above) in the presence of a catalyst zirconocene dichloride Cp ₂ ZrCl ₂ in a molar ratio

:

: Cp ₂ ZrCl ₂ = 10: (15-24) :( 0.3-0.6), under argon atmosphere at normal pressure in diethyl ether for 4-7 hours.