СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 6-АЛКИЛ(АРИЛ)-2,3-(С-I)[5,6]ФУЛЛЕРО-2,3,4,5-ТЕТРАГИДРОПИРИДИНОВ

Предлагаемое изобретение относится к области органического синтеза, а именно к способу получения 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридинов общей формулы (I):

Фуллерогетероциклы могут найти применение в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений, а также при создании новых материалов с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами. (Л.Н. Сидоров, М.А. Юровская, А.Я. Борщевский, И.В. Трушков, И.Н. Иоффе. Фуллерены: Учебное пособие, М.: Издательство «Экзамен», 2005, 688 с [1], Л.Б. Пиотровский, О.И. Киселев. Фуллерены в биологии, СПб.: ООО «Издательство "Росток"», 2006, 336 с [2]).

Известен способ (H.-T. Yang, W.-L. Ren, X.-J. Ruan, Z.-Y. Tian, X.-C. Liang, C. Han, X.-Q. Sun, C.-B. Miao. Tetrahedron Lett. 2013, 54, 1428-1431 [3]) получения фуллерооксазинов 4 реакцией фуллерена C₆₀ 2 с α-алкоксил/фенолил/ацилоксил кетоксимов 3 в присутствии карбоната натрия [Na₂CO₃] в качестве катализатора.

Известный способ не позволяет получать 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридины общей формулы (1).

Известен способ (G.-W. Wang, J.-X. Li. Org. Biomol. Chem., 2006, 4, 4063-4064 [4]) получения дигидропиридоизохинолиновых производных фуллерена 7 реакцией фуллерена C₆₀ 2 с изохинолином 5 и ацетилендикарбоксилатом 6 в кипящем толуоле.

Известный способ не позволяет получать 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридины общей формулы (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридинов (1).

Предлагается новый способ получения 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридинов (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена (C₆₀) (2) с алкил- и арилнитрилами формулы RCN (R=C₅H₁₁, Ph, 2-Naph) в толуоле под действием катализатора Ti(OiPr)₄ в присутствии EtMgBr, взятыми в мольном соотношении C₆₀ : нитрил : Ti(OiPr)₄ : EtMgBr = 1:(5-15):(5-15):(30-50), предпочтительно 1:10:10:40, при температуре 80°C в течение 5-30 мин. Получают 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридины (1) с выходом 14-35%. Реакция протекает по схеме:

Проведение указанной реакции в присутствии титанового катализатора [Ti] больше 10-кратного избытка по отношению к фуллерену C₆₀ не приводит к существенному увеличению выхода целевого продукта (1). Применение титанового катализатора [Ti] в количестве меньше 10-кратного избытка по отношению к фуллерену C₆₀ снижает выход целевого продукта, что связано с образованием побочных продуктов в виде аддуктов карбомагнирования. Реакцию следует проводить при температуре 80°C. Проведение реакции при более высокой температуре (например, 100°C) нецелесообразно, поскольку приводит к увеличению энергозатрат, при меньшей температуре (например, -50-60°C) снижается скорость реакции.

6-Алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридины (1) образуются только с участием фуллерена[60], алкил- или арилнитрилов и магнийорганических соединений под действием Ti-катализатора.

Существенные отличия предлагаемого способа

Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве катализатора исключительно Ti(Oi-Pr)₄. Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет селективно получать 6-алкил(арил)-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридины (1), синтез которых в литературе не описан.

Способ поясняется примерами.

К охлажденному до 0°C раствору 20 мг (0.0278 ммолей) C₆₀-фуллерена в 20 мл сухого толуола в атмосфере аргона последовательно добавляют 0.08 мл (0.278 ммолей) Ti-катализатора и по каплям 0.56 ммолей раствора EtMgBr в диэтиловом эфире. Через 5 мин реакционную массу нагревают до 80°C и последовательно добавляют бензонитрила (0.278 ммолей), а также по каплям 0.56 ммолей раствора EtMgBr в диэтиловом эфире. Через 10 мин реакционную массу обрабатывают 5%-ным водным раствором HCl. Органический слой пропускают через колонку с небольшим слоем силикагеля. Получают 6-фенил-2,3-(C₆₀-I_H)[5,6]фуллеро-2,3,4,5-тетрагидропиридин с выходом 33% (по данным ВЭЖХ).

Спектральные характеристики (1)

Выход 20%. Спектр ЯМР 1H: 1.05 (т, 3H, CH3, J=7.5), 1.56 (м, 2H, CH2), 1.61 (м, 2H, CH2), 2.03 (м, 2H, CH2), 2.92 (т, 3H, CH3, J=7.5), 3.37 (т, 2H, CH2, J=5.6), 3.57 (т, 2H, CH2, J=5.6). Спектр ЯМР 13C: 14.54, 23.15, 26.28, 29.59, 32.23, 37.16, 42.59, 59.50, 80.89, 134.73, 135.58, 140.27, 140.37, 141.51, 141.90, 142.02, 142.19, 142.44, 142.57, 142.69, 142.75, 143.18, 144.79, 144.97, 145.29, 145.54, 145.80, 145.97, 146.39, 146.55, 146.64, 146.72, 147.96, 148.25, 155.38, 156.74, 172.76. MALDI TOF, m/z 845.107 [M]-(C68H15N). Выход 33%. Спектр ЯМР 1H: 3.76 (т, 2H, CH2, J=5.6), 3.91 (т, 2H, CH2, J=5.6), 7.64 (м, 3H, 3CH), 8.34 (м, 2H, 2CH). Спектр ЯМР 13C: 26.93, 37.31, 59.51, 81.51, 127.10, 128.81, 131.10, 134.95, 135.66, 139.01, 140.30, 140.41, 141.54, 141.94, 142.04, 142.22, 142.47, 142.63, 142.72, 142.77, 143.20, 144.82, 144.98, 145.31, 145.55, 145.57, 145.60, 145.85, 145.98, 146.38, 146.40, 146.66, 146.75, 147.97, 148.29, 155.18, 156.69, 172.40. MALDI TOF, m/z 851.083 [M]- (C69H9N). Выход 25%. Спектр ЯМР 1H: 3.78 (т, 2H, CH2, J=5.6), 4.01 (т, 2H, CH2, J=5.6), 7.46 (м, H, CH), 7.63 (м, 2H, 2CH), 7.96 (с, H, CH), 8.05 (м, H, CH), 8.08 (м, H, CH), 8.60 (м, H, CH). Спектр ЯМР 13C: 26.86, 37.35, 59.59, 81.63, 126.23, 126.47, 127.98, 128.67, 129.09, 130.59, 133.14, 134.48, 134.88, 135.14, 135.00, 135.67, 136.37, 137.71, 140.27, 140.41, 141.53, 141.92, 142.03, 142.21, 142.45, 142.63, 142.73, 143.18, 144.82, 144.96, 145.31, 145.56, 145.84, 145.97, 146.37, 146.66, 148.28, 155.18, 156.72, 172.44. MALDI TOF, m/z 901.074 [M]+ (C71H11N).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в табл. 1

Реакции проводили в инертной атмосфере при температуре 80°C в толуоле в качестве растворителя.