СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКЕНИЛАНТРАХИНОНОВ

Название	СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКЕНИЛАНТРАХИНОНОВ
Разработчик (Авторы)	Денисов В.Я., Королева Е.В., Чуйкова Т.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2522460
Дата регистрации	09.01.2013
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет"

Описание изобретения

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения алкенилантрахинонов формулы

где при радикалах 1-антрахинонил или 2-антрахинонил R₁=H, CH₃, R₂=COOCH₃, C₆H₅,

которые могут быть использованы в качестве промежуточных продуктов для получения редокс-полимеров, биологически активных веществ, красителей и других практически ценных веществ и материалов.

В литературе описаны синтезы 2-винилантрахинона, мономера для получения редокс-полимеров, из 2-метилантрахинона [Refojo M. et al. J. Org. Chem., 1960. Vol.25. P.416], из 2-этилантрахинона [Etienne A. et al. Франц. пат. 1335713 (1963)], а также синтезы 1-винил- и 2-винилантрахинонов из антрацена и антрахинона [Manecke G., Storck W. Chem. Ber., 1961. В.94. S.300, 3239]. Эти синтезы либо многостадийны, либо требуют жестких условий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения алкенилантрахинонов путем взаимодействия 1-иод- или 2-иодантрахинонов с ненасыщенными соединениями, выбранными из группы: метилакрилат, метилметакрилат, стирол, в инертной атмосфере в присутствии ацетата палладия, трифенилфосфина и основания, при котором процесс ведут в присутствии четвертичной аммониевой соли и ацетата натрия в среде диметилформамида при температуре 70°C [В.Я. Денисов и др. Получение и свойства алкенилзамещенных антрахинонов//Вестник Кемеровского государственного университета, 2010. - №2. (42). - С.144-147]. При этом в качестве четвертичной аммониевой соли использованы тетраоктил- и тетраметиламмоний бромиды. Основным недостатком данного способа является сравнительно невысокий выход получаемых целевых соединений, не превышающий 50%.

Таким образом, задача предлагаемого изобретения заключается в повышении выхода целевых алкенилантрахинонов, которые могут служить основой создания промышленных технологий.

Задача решается получением алкенилантрахинонов путем взаимодействия 1-иод- или 2-иодантрахинонов с ненасыщенными соединениями, выбранными из группы: метилакрилат, метилметакрилат, стирол, в инертной атмосфере в присутствии ацетата палладия, трифенилфосфина и основания, при котором процесс ведут в присутствии ацетата натрия в качестве основания и четвертичной аммониевой соли в среде диметилформамида при температуре 70-85°C. При этом в качестве четвертичной аммониевой соли используют триэтилбензиламмоний хлорид.

Процесс ведут при молярном соотношении реагентов: 1-иод- или 2-иодантрахинон:ненасыщенное соединение:ацетат палладия:ацетат натрия:трифенилфосфин:триэтилбензиламмоний хлорид, равном 1:2:0,05:0,1:1.

Реакция замещения атомов галогенов в молекулах ароматических соединений на остаток алкена в присутствии палладия известна как реакция этиленовой конденсации или реакция Хека (по имени ее первооткрывателя) [Heck R.F. Pure and Apple. Chem., 1978. Vol.50. P.691-700; Heck R., Nolly J.J. Org. Chem., 1972. Vol.27. P.2320-2325]. Механизм реакции сложен, влияние различных факторов на протекание реакции изучено недостаточно, а применение реакции этиленовой конденсации в ряду галогеноантрахинонов впервые начато нами [Денисов В.Я., Стукалова Е.В., Чуйкова Т.В. Вестник КузГТУ, 2009. №2. С.75-76].

В результате проведенных нами в последнее время исследований установлено, что применение катализаторов межфазного переноса, таких как четвертичные аммониевые соли, позволяет значительно повысить эффективность процесса замещения атома иода в ядре антрахинона на остаток алкена в присутствии соли палладия: реакция может быть проведена при температуре 70-90°C при атмосферном давлении и за короткое время (4-8 часов): выход целевых соединений в некоторых случаях более 80%. На основе этих результатов разработан предлагаемый способ получения алкенилантрахинонов.

В качестве галогеноантрахинонов выбраны 1-иод- и 2-иодантрахиноны. Это обусловлено более высокой подвижностью атомов иода по сравнению с атомами брома и хлора в условиях реакции Хека (хлорантрахиноны не реагируют с алкенами в условиях реакции Хека). Исходные соединения легко получаются из аминоантрахинонов путем диазотирования и замещения диазогруппы на атом иода.

В предварительных опытах взаимодействие иодантрахинонов с алкенами осуществлялось в инертной атмосфере (под азотом) в присутствии ацетата палладия, трифенилфосфина и ацетата натрия в диметилформамиде при 70°C. Время реакции 4 часа. Мольное соотношение реагентов иодантрахинон:алкен:ацетат палладия:ацетат натрия:трифенилфосфин:тетраалкиламмониевая соль = 1:2:0,05:2,5:0,1:1.

Результаты предварительных опытов для 1-иодантрахинона представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы, наиболее эффективным катализатором межфазного переноса является триэтилбензиламмоний хлорид, выпускаемый отечественной химической промышленностью. В случае этиленовой конденсации с использованием 2-иодантрахинона эта аммониевая соль также является наиболее эффективным катализатором межфазного переноса.

Заявляемый способ осуществляется в следующем порядке: в четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, холодильником, капельной воронкой и барботером, помещают ацетат натрия, тетраалкиламмониевую соль, диметилформамид и перемешивают в течение 15 мин в токе азота. Затем добавляют в колбу иодантрахинон, трифенифосфин, этиленовое соединение и вновь перемешивают в течение 15 мин в токе азота. После этого к смеси добавляют ацетат палладия, нагревают на глицериновой бане до 80°C и перемешивают при этой температуре в токе азота в течение 4-8 часов. Охлажденную до 10-15°C реакционную смесь выливают в 300 мл 10%-ной соляной кислоты и оставляют на сутки. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат на воздухе и хроматографируют на колонке, наполненной окисью алюминия (элюент - толуол). После упаривания элюата получают чистое целевое соединение. Выход до 84%.

Строение продуктов реакций подтверждено их сравнением с заведомыми образцами, а также ИК- и ПМР-спектрами.

Заявляемый способ по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

позволяет получать алкенилантрахиноны с хорошими выходами (выход в большинстве случаев составляет 71-84%).

Формула изобретения

1. Способ получения алкенилантрахинонов путем взаимодействия 1-иод- или 2-иодантрахинонов с ненасыщенными соединениями, выбранными из группы метилакрилат, метилметакрилат, стирол, в инертной атмосфере в присутствии ацетата палладия, трифенилфосфина и основания, причем процесс ведут в присутствии четвертичной аммониевой соли и ацетата натрия в качестве основания в среде диметилформамида при температуре 70-85°С, отличающийся тем, что в качестве четвертичной аммониевой соли используют триэтилбензиламмоний хлорид.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при молярном соотношении реагентов 1-иод- или 2-иодантрахинон:ненасыщенное соединение:ацетат палладия:ацетат натрия:трифенилфосфин:триэтилбензиламмоний хлорид, равном 1:2:0,05:2,5:0,1:1.

Изобретение "СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКЕНИЛАНТРАХИНОНОВ" (Денисов В.Я., Королева Е.В., Чуйкова Т.В.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога