Дизайн и синтез металлоценов 4 группы - эффективных прекатализаторов гомо - и сополимеризации алкенов (1098265), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Целевое соединение - 2метил-4-гетарилинден.можных синтетических подхода к индену 2.X. Первый изних включал в себя "сборку" молекулы 2-метил-1Н-инден-7-Nамина, и проведение реакции Пааля-Кнорра с образованиеминденилпиррола на заключительной стадии. В качестве ис-2.Xходных соединений были выбраны oрто-NH2, oрто-NHC(O)CH3 и oрто-NO2 иодбензолы. Мы предполагали получить по реакции Хека соответствующие метилкоричные кислоты, инданон и инден согласно общей схеме 2.32.Схема 2.32. Предполагаемый путь к индену 2.X, использующий реакцию Хека.XNXXNXCOOHCOOH [H]INH2NH2ON2.XОпределенные сомнения на первый взгляд вызывала только стадия циклизации 3-(2аминофенил)-2-метилпропионовой кислоты в 4-аминоинданон.
Однако серьезные синтетические затруднения возникли уже на первых стадиях синтеза: оказалось, что реакция Хека протекает достаточно гладко лишь в случае о-иоднитробензола. Найти условия восстановления С=Си -NO2 групп, позволяющие получить целевое соединение с удовлетворительным выходом, неудалось (схема 2.33).Схема 2.33.
Использование 2-нитро-1-иодбензола в качестве субстрата в синтезе 2.X.NO2ICOOHNO2COOH[H]Pd(OAc)2ДМФА/H2OВторой возможный путь включал в себя получение замещенного 1-(арил)-1Н-пиррола и,исходя из него, 4-пирролилинданона и целевого индена 2.X. В качестве пиррольного фрагментабыл выбран 2,5-диметилпиррол-1-ил, легко доступный по реакции Пааля-Кнорра между ацетонилацетоном и замещенным анилином и, что немаловажно, имеющий оба занятых ортоположения в молекуле пиррола, что должно было препятствовать протеканию побочных реакций на дальнейших стадиях. В результате была успешно реализована реакционная цепочка,приведенная на схеме 2.34.
Из этилового эфира 2-аминобензойной кислоты, полученного пообщей методике [421], по реакции Пааля-Кнорра, используя методику из работы [422], с высо144Глава 2ким выходом был получен соответствующий 1-(2-карбэтоксифенил)-2,5-диметилпиррол 2.94,который был восстановлен до соответствующего спирта 5.95 и превращен в мезилат 2.96. Стандартным малоновым синтезом из последнего была получена кислота 2.97.Схема 2.34. Получение 2-(1-пирролил)гидрокоричной кислоты - исходного соединения для получения2.X - исходя из антраниловой кислоты.NH2COOHONH2NCOOEt1.EtOH/HCl,24ч2.Na2CO3/H2OO59%NCOOEtCH2OSO2MeMsCl/Et3NCH2Cl22.96, 96%2.95, 84%LiAlH4эфир2.94, 98%NCH2OHCOOEtAcOH, кип.1.эфир,NCOOEt2.
KOH/EtOH3.COOH2.97, 70%На первый взгляд, на стадии 2.97 от целевого индена 2.X нас отделяли только две простыестадии - циклизация в инданон и восстановление последнего с дегидратацией до индена. Однако на стадии циклизации возникли затруднения: хлорангидрид кислоты 2.97 оказался крайненеустойчивым, и циклизацию в иданон удалось провести только с использованием расплавасмеси AlCl3/NaCl (эта система была предложена в [206]). В ходе реакции, помимо циклизации,наблюдалась количественная миграция одной из метильных групп в пиррольном фрагменте, врезультате чего образовался 4-(2,4-диметил-1H-пиррол-1-ил)-2-метил-1-инданон 2.98. Восстановлением карбонильной группы последнего с последующей дегидратацией нами был получен2,4-диметил-1-(2-метил-1H-инден-7-ил)-1H-пиррол 2.99 (схема 2.35).
Низкий выход соединения2.99, по всей видимости, обусловлен тем, что одно из α-положений пиррольного заместителясвободно и может подвергаться электрофильной атаке с образованием различных побочныхпродуктов.Схема 2.35. Получение 2,4-диметил-1-(2-метил-1H-инден-7-ил)-1H-пиррола 2.99.N2.97AlCl3/NaCl1.
LiAlH4/эфир2. p-ТСК/бензолN180-200 °CO2.98, 79%2.99, 40%Мы попытались найти условия циклизации 2.97, при которых структура пиррольногофрагмента оставалась бы неизменной. Было обнаружено, что только циклизация в полифосфорной кислоте не сопровождается миграцией одной из CH3-групп пиррольного фрагмента иприводит к образованию 2-метилинданона 2.100, из которого после восстановления и дегид145Глава 2ратации можно было бы получить целевой 2-метилинден 2.X (схема 2.36). Однако низкая величина выхода замещенного инданона 2.100 (не более 4%) делала дальнейший синтез соответствующего инденилпиррола 2.X лишенным смысла.Схема 2.36.
Циклизация 2.97 в ПФК.N1. LiAlH4/эфир2. p-ТСК/бензолПФК2.97130 °CN2.XO2.100, 2-4%С учетом того, что соединение 2.99 является достаточно близким структурным аналогом2.X, было решено синтезировать соответствующее бис-инденильное соединение и цирконоценна его основе. Взаимодействием литиевого производного 2.99 с диметилдихлорсиланом в смеситолуол/THF, с высоким выходом было синтезировано соединение 2.101 (схема 2.37).Схема 2.37. Синтез мостикового бис-инденильного лиганда 2.101.N2.99BuLiLiэфирNSiMe2Cl2_SiNтолуол/TГФ2.101, 96%2.99a, 50%Анса-цирконоцен 2.102 получали прямым взаимодействием предварительно выделенного в чистом виде дилитиевого производного соединения 2.101a с ZrCl4 в хлористом метилене.Смесь диастереомерных форм комплекса 2.102 была выделена с почти количественным выходом.
Перекристаллизацией из эфира ее удалось разделить, получив 23% чистой рац-формы(схема 2.38).Схема 2.38. Синтез анса-цирконоцена 2.102.NNLi2.101BuLiEt2ON_SiZrCl4_NSiZrCl2+SiZrCl2CH2Cl2Li2.101a, 86%N2.102, рац-формаN2.102, мезо-формаТаким образом, на примере инденилпиррола 2.99 и цирконоцена 2.102 нами была проде146Глава 2монстрирована возможность синтеза 4-гетарилинденильных комплексов циркония - структурных аналогов бис-инденильного комплекса Шпалека и 2.VIII.
Кроме того, было показано, чтоналичие в молекуле органического лиганда незамещенного в α-положение пиррольного фрагмента не является принципиальным препятствием для получения элементоорганических производных и металлоценов с использованием стандартных методик. В дальнейшем это направление получило свое развитие в работах наших коллег из компании Exxon-Mobil [423], но приоритета комплекса 2.102 это не отменяет.2.4.4.
2-Циклоалкил-4-фенилинденильные комплексы.Ранее было показано, что замена метильной группы в положении 2 в комплексах 2.VII наизопропильную приводит к существенному изменению каталитических свойств [424]. С точкизрения исследования влияния геометрии цирконоцена на его каталитические свойства представлялось интересным разработать синтетические подходы к органическому лиганду, занимающему с точки зрения стерических затруднений, обусловленных наличием алкильного заместителя в положении 2, промежуточную позицию между2-метилинденоми 2-изопропилинденом.
В данном контексте введение циклопентильного и, в особенности, циклобутильного фрагментов представлялось оптимальным. Циклопропильный заместитель был исключен из рассмотрения по причине низкой устойчивости трехчленного цикла в условиях полимеризации в присутствии электрофильного сокатализатора - полиметилалюмоксана (МАО).Таким образом, в качестве целевых соединений были выбраны простейшие симметричныецирконоцены 2.103 и 2.104, для получения которых необходимо было синтезировать 2циклоалкил-4-фенилиндены 2.105 и 2.106 (схема 2.39).Схема 2.39.
2-Циклоалкил-4-фенилиндены и анса-цирконоцены на их основе.SiZrCl2SiZrCl22.1062.1032.1042.105Удобной схемой синтеза 2-алкил-4(7)-арилинденов является взаимодействие натриевогопроизводного диэтил-2-алкилмалоната с соответстующим 2-(бромметил)биарилом с последующим омылением, декарбоксилированием и внутримолекулярной циклизацией, приводящейк 2-алкил-4-арилинданону (путь А). Альтернатива заключается в использовании 2-(бромметил)147Глава 21-бромбензола, при выборе этой схемы синтеза на последней стадии проводят реакцию Сузуки(путь Б, схема 2).
Последняя схема является более универсальной, так как ее использование позволяет вводить в положение 4 индена практически любой арильный заместитель. Полученныетаким образом инданоны затем подвергают восстановлению и дегидратации, приводящим с высокими выходами к целевым продуктам.Для получения соединения 2.105 была использована синтетическая схема, соответствующая пути Б. Однако для получения индена 2.106 эта схема не годилась в силу малой синтетической доступности циклобутилдиэтилмалоната, обусловленной высокой стоимостью бромоциклобутана и низким выходом в реакции алкилирования натрмалонового эфира. По этойпричине нами был выбран альтернативный метод синтеза, использующий в качестве исходногосоединения этиловый эфир циклобутилуксусной кислоты. Следует отметить, что для получениязамещенных 3-(2-бромфенил)пропионовых кислот подобная схема применена впервые.
Такимобразом, индены 2.105 и 2.106 были получены согласно схемам 2.41 и 2.42.Схема 2.40. Синтетические подходы к 2-алкил-4-арилинданонам.ArArCOOHBr1. SOCl2, CH2Cl22. AlCl3, CH2Cl2ArRRCOOEtRпуть А1. EtOH2. NaOH, EtOH, Δ; 3. ΔCOOEtOArB(OH)2,Pd (0)BrBrBrпуть Б1. EtOH2. NaOH, EtOH, Δ; 3.
Δ1. SOCl2, CH2Cl22. AlCl3, CH2Cl2COOHBrRROСхема 2.41. Получение 2-циклопентил-7-фенил-1H-индена 2.105.1.t-BuOK2. H /H2O3.BrCOOEt+COOEtBrBrCOOHTHFSOCl2AlCl3CH2Cl2CH2Cl22.107, 76%Br1. LiAlH4/Et2O2. p-TSA/C6H6PhB(OH)2/Pd(OAc)2Na2CO3/DME/H2OO2.108, >98%O2.109, 95%2.105, 98%148Глава 2Схема 2.42. Получение 2-циклобутил-7-фенил-1H-индена 2.106.OBrCOOEtNBrNBr+COOHKOH/MeOHTHFLiSOCl2AlCl3CH2Cl2CH2Cl22.110, 73%Br1. LiAlH4/Et2O2.
p-TSA/C6H6PhB(OH)2/Pd(OAc)2Na2CO3/DME/H2OO2.111, 98%O2.112, 96%2.106, 97%Бис-инденильные соединения с диметилсилиленовым мостиком 2.113 и 2.114 были синтезированы с высоким выходом катализируемым CuCN взаимодействием соответствующих инденидов лития с SiMe2Cl2 в эфире. Эффективность катализа подобных реакций солями меди (I)ранее продемонстрирована на примере инденов, не содержащих в α-положении объемных заместителей [297]; мы же, в свою очередь, показали его применимость и для стерически затрудненных субстратов. Анса-цирконоцены 2.103 и 2.104 были получены по стандартной методике,взаимодействием дилитиевых производных 2.113 и 2.114 с ZrCl4 в пентане в присутствии минимального количества эфира. Выделить чистые рацемические формы перекристаллизацией неудалось.
Однако многочасовое кипячение полученных смесей стереоизомеров в диметоксиэтане в присутствии LiCl привело к практически полному разрушению мезо-форм, рац-формы разрушились лишь частично, что позволило перекристаллизацией из эфира выделить диастереомерно чистые рацемические формы соединений 2.103 и 2.104 с выходами 11% и 9%, соответственно (схема 2.43).Схема 2.43. Синтез бис-инденильных мостиковых соединений и анса-цирконоценов, содержащих 2циклоалкильные заместители.R1. BuLi/Et2O2.105 2.
SiMe2Cl2/CuCN2.106SiR2.113, R = cyclopentyl2.114, R = cyclobutyl1. BuLi/Et2O2. ZrCl4/pentaneRSiZrCl2R2.103, R = cyclopentyl, 11%2.104, R = cyclobutyl, 9%149Глава 2Таким образом, на примере двух простейших бис-инденильных соединений нами былапродемонстрирована возможность синтеза цирконоценов, содержащих циклопентильный ициклобутильный заместители в положении 2 инденильного кольца - структурных аналоговкомплекса Шпалека 2.VII.2.5. БЕНЗИНДЕНИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.анса-Цирконоцен 2.XI [66, 135, 133] (схема 2.44) на основе 2-метилбенз[e]индена (2-метил3H-циклопента[a]нафталина) продемонстрировал высокую активность в полимеризации пропилена. Для этого комплекса также характерна относительно высокая устойчивость к суппортированию, что делает его структурные аналоги привлекательными с точки зрения использования в современных технологических схемах полимеризации алкенов.Схема 2.44.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
