Содержание к диссертации
Введение
2 Химические превращения полихлораренов, сопровождающиесяобразованием связей С-С и С-гетероатом 7
2.1. Реакции полихлораренов с S и Se-нуклеофилами 8
2.1.1. Область применения и особенности протеканий реакций неактивированных полихлораренов с S- и Se-нуклеофилами 8
2.1.2. Реакции активированных полихлораренов с S-нуклеофилами 16
2.1.3. Взаимодействие полихлораренов с S-нуклеофилами в условиях межфазного катализа 20
2.2. Реакции полихлораренов с N-нуклеофилами 23
2.2.1. Аминирование неактивированных полихлораренов 23
2.2.2. Влияние заместителя на реакционную способность и регионаправленность реакций аминирования полихлораренов 24
2.2.3. Каталитическое аминирование полихлораренов 29
2.3. Реакции полихлораренов с О-нуклеофилами 32
2.3.1. Реакционная способность ПХА в реакциях с О-нуклеофилами 32
2.3.2. Реакции полихлораренов с О-нуклеофилами в присутствии катализаторов. 37
2.4. Реакции фтордехлорирования полихлораренов 39
2.4.1. Реакционная способность полихлораренов в реакциях фтордехлорирования 39
2.4.2. Методы активации процессов фтордехлорирования полихлораренов 41
2.5. Реакции полихлораренов приводящие к образованию связей С-С и С-элемент 43
2.5.1. Реакции ароматического нуклеофильного замещения 43
2.5.1.1. Реакции цианирования 43
2.5.1.2. Реакции полихлораренов с карбанионами 44
2.5.1.3. Реакции с анионами элементорганических соединений 47
2.5.2. Реакции каталитического карбонилирования и карбоксилироваиия полихлораренов 48
2.5.3. Реакции каталитическою кросс-сочетания полихлораренов 50
2.5.3.1. Реакции полихлораренов с магний- и алюминий органическими соединениями 50
2.5.3.2. Реакции полихлораренов с арилбороновыми кислотами 56
2.5.3.3. Реакции с терминальными ацетиленами 57
2.5.4. Реакции металлирования 59
2.5.4.1. Синтез магнийорганических и родственных им металлоргаиических производных полихлораренов и их реакции с электрофилами 59
2.5.4.2. Синтез и реакции литийоріанических производных полихлораренов 61
2.6. Заключение 67
3. Обсуждение результатов 68
3.1. Реакции полихлорфениллитиевых соединений с электрофилами 69
3.2. Реакции С-С кросс-сочетания полихлораренов 74
3.2.1. Реакции полихлораренов с цинкорганическими соединениями 75
3.2.2. Реакции полихлораренов с арилбороновыми кислотами с участием специальных фосфиновых лигандов 76
3.2.3. Реакции полихлораренов с арилбороновыми кислотами с участием -гетероциклических карбеновых лигандов 81
3.2.4. Реакции полихлораренов с арилбороновыми кислотами с участием лигандов ряда бис(тетразолил)бензола. Безлигандный вариант кросс-сочетания 84
3.2.5. Кросс-сочетание функционально-замещенных полихлораренов 87
3.3. Каталитическое аминирование полихлораренов 90
3.4. Заключение 93
4. Экспериментальная часть 94
4.1. Общие положения 94
4.2. Синтез исходных соединений 95
4.3. Синтезы на основе литиированных полихлораренов 98
4.4. Проведение реакций С-С кросс-сочетания полихлораренов 102
4.4.1. Кросс-сочетание полихлораренов с цинкорганическими соединениями 102
4.4.2. Кросс-сочетание полихлораренов с применением ттрп(трет-бутил)фосфина 104
4.4.3. Кросс-сочетание полихлораренов с применением лигандов Бухвальда 104
4.4.4. Кросс-сочетание полихлораренов с применением N-гетероциклических лигандов 107
4.4.5. Безлигандный способ кросс-сочетание полихлораренов 108
4.5. Проведение реакций C-N кросс-сочетания полихлораренов 109
4.6. Восстановительное гидродехлорирование (поли)хлорбиарилов 111
Выводы 112
Благодарности 113
Список литературы 114
- Область применения и особенности протеканий реакций неактивированных полихлораренов с S- и Se-нуклеофилами
- Методы активации процессов фтордехлорирования полихлораренов
- Реакции С-С кросс-сочетания полихлораренов
- Синтезы на основе литиированных полихлораренов
Введение к работе
Долгосрочная стратегия экологической безопасности Европейских стран предусматривает прекращение производства и утилизацию опасных для окружающей среды химических веществ к 2020 году. К числу опасных химических веществ относятся, в частности, некоторые полихлорированные ароматические соединения (полихлорарены, ПХА). Утилизация произведенных в России и других республиках бывшего СССР в промышленных масштабах токсичных ПХА, таких как инсектициды первого поколения, полихлорбифенилы, а также образующихся при их разложении в окружающей среде полихлордиоксинов, является важной и до настоящею времени не решенной задачей. Наиболее распространенный способ химической утилизации ПХА состоит в каталитическом гидрогенолизе связи С-С1 [1-4]. Однако, химическая ценность образующихся при этом соединений как правило невелика, поскольку мноіие продукты гидрогенолиза могут быть получены более простым и дешевым путем. Другие реакции полихлорированных соединений менее исследованы. Вместе с тем, разработка методов замещения обычно малореакционных связей С-С1 на связи С-С и С-гетероатом открывает широкие возможности переработки ПХА в практически полезные соединения ароматического ряда. Решение этой задачи усложняется наличием нескольких атомов хлора в подлежащих утилизации веществах и требует проведения фундаментальных исследований, направленных на изучение химических свойств полихлораренов. Такие исследования, на наш взгляд, целесообразно проводить в следующих основных направлениях: 1) разработка методов нуклеофильного замещения атомов хлора в полихлораренах; 2) разработка новых, катализируемых комплексами переходных металлов, реакций кросс-сочетания ПХА, сопровождающихся формированием связей С-С или С-гетероатом.
іїсли первое из указанных направлений представлено рядом публикаций, то катализируемое комплексами переходных металлов кросс-сочетание ПХА, содержащих более трех атомов хлора, ранее было исследовано только на примере реактивов Гриньяра (реакция Кумада). Между тем, такие реакции могут иметь важное практическое значение в связи с доступностью и низкой стоимостью большинства ПХА.
Прежде всего необходимо решить фундаментальную задачу изучения особенностей поведения полихлораренов в классических реакциях кросс-сочетания под действием металлокомплексных катализаторов, поскольку увеличение числа атомов хлора в ароматическом ядре не может не вызывать качественных изменений их химических свойств. Целью настоящей работы явилось: изучение катализируемых комплексами переходных металлов реакций кросс-сочетания полихлорбензолов, содержащих 2-6 атома хлора, и некоторых их функциональных производных с арилбороновыми кислотами, цинкорганическими соединениями и аминами. Разработанные методы могут найти применение для синтеза веществ, обладающих практически полезными свойствами, в том числе компонентов для жидкокристаллических композиций, органических проводников, фоюхромных материалов, дендримеров, новых супрамолекулярных систем [5-12].
Объектами исследования диссертационной работы явились реакции кросс-сочетания различных ПХА с арилбороновыми кислотами (реакция Сузуки), цинкорганическими соединениями и аминами. Изучены реакции литиирования ПХА и реакции литиированных ПХА с рядом электрофилов, из которых наиболее удобными оказались альдегиды и оксираны. Проверены различные каталитические системы с комплексами переходных металлов и их влияние на результат реакций кросс-сочетания ПХА. Было найдено, что ПХА способны вступать в кросс-сочетание с цинкорганическими соединениями в присутствии Pd(PPh3)4. Для реакций ПХА с арилбороновыми кислотами потребовалось применение каталитических систем на основе электронообогащенных стерически затрудненных фосфиновых лигандов. Использование N-гетероциклических карбеновых комплексов палладия оказалось менее эффективным, а добавки соединения ряда бис(тетразолил)бензолов ингибируют эту реакцию. Обнаружено, что кросс-сочетание ПХА с фенилбороновой кислотой можно эффективно проводить в условиях безлигандного катализа (Р(1(ОАс)2/ДМФА). Исследование реакций кросс-сочетания с аминами показало перспективность их для стерически незатрудненных ПХА. Исследованы хемо- и региоселективность реакций кросс-сочетания. Процессы арилирования неселектавны, однако во мноіих случаях позволяют получать продукты исчерпывающею замещения всех атомов хлора. При аминировании наблюдается тенденция к монозамещению.
Область применения и особенности протеканий реакций неактивированных полихлораренов с S- и Se-нуклеофилами
Восстановительное каталитическое гидродехлорирование является одной из наиболее изученных реакций полихлораренов (ПХА) (см. обзоры [13-16]). Восстановление обычно проводят под действием водорода на различных катализаторах гидрирования. Для поглощения образующегося в стехиометрических количествах хлористого водорода используют различные основания. Органическими продуктами этого процесса являются ароматические углеводороды. Другие реакции ПХА, содержащих в ароматическом ядре от 2 до 6 атомов хлора, представлены в литературе в меньшей степени. Это прежде всего, процессы восстановительного типа, в том числе, реакции металлирования, переноса электрона и взаимодействие с нуклеофильными реагентами.
Химические свойства ПХА отличаются от таковых монохлораренов, поскольку взаимное влияние атомов хлора накладывает определенные отпечатки на их свойства. ПХА характеризуются повышенной кислотностью ароматических протонов в результате сильного индуктивною эффекта атомов хлора и повышенным сродством к электрону. С другой стороны, наличие отрицательною заряда на атомах хлора (например, в гексахлорбензоле) и небольшая длина связи С-С1 могут затруднить атаку нуклеофилов на электронодефицитные атомы углерода ПХА.
В настоящем обзоре рассмотрены основные реакции ПХА, в которых имеет место замещение хлора на другие элементы, за исключением водорода, в том числе (1) реакции нуклеофильного замещения, (2) реакции, сопровождающиеся образованием связей С-С через стадию металлирования ПХА, и (3) катализируемые переходными металлами реакции кросс-сочетания.
Ароматические тиолы, сульфиды и их производные находят широкое применение в качестве ускоритетелей вулканизации каучуков и модификации полимерных композиций, являются полупродуктами в синтезе органических проводников, биолоіически активных веществ и других соединений с полезными свойствами.
С препаративной точки зрения в качестве серосодержащего синтона удобнее использовать PrSNa. Образующиеся арилизопропиловые тиоэфиры в условиях реакции стабильны, но они могут быть превращены в тиофенолы и другие алкилариловые тиоэфиры действием натрия с последующей обработкой алкилирующими агентами (алкилиодидами или сложными эфирами).
В реакциях дихлорбензолов с алкилтиолягами натрия в ГМФТА [20] (таблица 2.1.) образуются в основном бис(алкилтио)арены и продукты их превращений. Так, основными продуктами реакции 1,4-дихлорбеіпола с EtSNa и MeSNa являются, соответственно 1,4-бис(этилтио)бензол (85%) и 4-(метилтио)гиофенол (52%). При использовании PrSNa S-деалкилирование не идет, однако образуются смеси моно-и бис(изопропилтио)аренов. Продукты дизамещения преобладают в случаях 1,3- и 1,4-дихлорбензолов, в случае 1,2-дихлорбензола даже в условяих избытка тиолята образуется главным образом изопропилгио-2-хлорбензол (пространственный фактор, см. таблицу 2.1.) [ 18].
Взаимодействием гексахлорбензола с NaSCH2Ph получили і ексакис(бензилтио)бензол, который деалкилировали натрием в жидком NH3 [23]. Следует подчеркнуть, что соединения типа C6(SR)6 могут быть получены только нуклеофильным замещением атомов хлора в гексахлорбензоле. Попытки их получения взаимодействием меркап гидов меди с і ексабромбензолом оказались безуспешными. В аналої ичных условиях теїра- и пентабромбензолы также неактивны [20,24].
Полихлорарены были использованы в качестве исходных соединений для синтеза конденсированных гетероциклических производных с фрагментами 1,4-дитиана 3, 4 и 1,3-дитиолана 5 [22]. Соединения этого типа обладают свойствами органических ферромаї нетиков. Было предложено два подхода к синтезу целевых продуктов. Первый из них включал замещение атомов хлора в 1,2-ди- и 1,3,5-трихлорбензолах на изопропилтиогрунпу и преобразование полученных соединений в искомые гетероциклы в шесть экспериментальных стадий. Результатом многостадийности процесса явились низкие выходы соединений (12% и 8% соответственно).
Как видно из приведенных примеров, огромное влияние на протекание реакции оказывает растворитель, используемый в реакции нуклеофильиого замещения. Применение ГМФТА позволяет получать продукты с высокими выходами, но его канцерогенные свойства заставляют искать более безопасные растворители. Применение ДМФА не позволило получить хорошие выходы при температурах -100 С, но увеличение температуры до 120 С и выше позволяет существенно повысить выходы продуктов. В работе [27] подробно рассмотрены реакции 1,3- и 1,4-дихлорбензолов с тиофенолятом калия в диметилацетамиде (ДМАА), N-метилпиролидоне (NMP), диглиме и этиленгликоле. Наиболее хорошие результаты были получены в ДМАА и NMP, напротив, в диглиме и этиленгликоле реакции практически не идут. Такие растворители как вода и толуол применялись в основном в сочетании с катализаторами фазового переноса (см. ниже).
Методы активации процессов фтордехлорирования полихлораренов
Одним из способов ускорения замещения ароматическою хлора на фтор заключается в применении каїализаторов фазовою переноса, которые способствуют экстракции фторид-аниона в органическую фазу. Катализаторами фазового переноса могут служить четвертичные аммониевые или фосфониевые соли [171]. Альтернативно можно использовагь стехиометрические количества фторидов с органическими противокатионами, например, Ph4P+HF3" [172] или Me4N+F [173].
В работе [174] в реакции 2,3-дихлорнитробензола с KF в ксилоле МФК служил хлорид триметил(этоксиполиоксипропил)сШмония, выход З-хлор-2 фторнитробешола составил 72%. В 2,6-дихлорбензонитриле аналогичным образом удается заместить оба хлора [175]. В 2,4-дихлорнитробензоле также замещаются оба хлора, выход продукта 84%, реакцию ведут в присутствии хлорида ди(этоксииолипроиил)диметиламмония в качестве МФК [176]. Описаны примеры фторирования 2,5-дихлорнитробензола в присутствии бромида цстилтриметиламмопия [177,178] при 140-150 С, выход продукта о/?/ио-замещения составил 54%. Микроволновое облучение в этом случае не позволяет повысить эффективность процесса. При замене МФК на Ph PBr направление реакции меняется - замещению подвергается также нитрогрупиа, и с выходом 83% образуется 3,4-дифторхлорбензол (выход 83%) [179]. При использовании смеси KF/KC1 в ДМФА в сходных условиях удалось заместить атомы хлора в положениях 2 и 4 [181]. Фторирование 2,3,4,5-тетрахлорбензонитрила в сульфолане дает смесь продуктов ди-, три- и тетразамещения [182]. Применение ультразвуковой активации (300 Ватт) в реакции 3,4 дихлорнитробензола с KF, бромидом Лг-(этилгексил)-4-(Лг,Лг диметил)аминониридиния на полистроле в ДМСО позволило получить продукт замещения атома хлора в пара-положении с выходом 95% [185]. В рабоіе [186] при фторировании с помощью KF в ДМСО используют аминофосфониевые соли строения P+[(-N=P(NR2)2)x-NR2]4. В 3,5-дихлор-4-фтор-бензонитриле или 3,5-дихлор-4 фтортрифторметилбензоле, у которых атомы хлора расположены в мета-положении по отношению к электроноакцепторной группе, продукт фторирования (KF в сульфолане с МФК, 150 С) образуется с более низким
Использование комплексов Pd или Ni в реакции 1,4-дихлорбензола с KCN при 100-250 С позволило получить продукт дизамещения - динитрил терефталевой кислоты с выходом 87% [192]. Реакции ПХА с карбапионами Большое количество работ посвящено реакциям активированных ПХА с карбанионами метиленактивных соединений, например, эфиров малоновой или цианоуксусной кислот. Реакции проводят при нагревании в апротонных растворителях. Как правило, замещению атом хлора, расположенный в «/?/ш-положении к активирующей группе [193-195].
2,4,5-Cl3C6H2Ph (8 9); 3,4-С12С6НзРп (1.8); 1,2,4-СЬС6Нз (1.8) 2.51.3 Реакции с анионами ліеметпорганических соединений. Реакции 1,2-дихлорбензола (и родственных 1,2-дизамещенных бензолов) с дифенилфосфидом и дифениларсенидом лития даюі с невысокими выходами продукты замещения, основной из которых не содержит хлора [202]. Было высказано предположение о протекании реакции через стадию образования дегидробензола, однако попытки его улавливания с помощью фурана не увенчались успехом.
Из 1,4-дихлорбензола и SnPh4 в ДМСО или ацетонитриле в условиях УФ облучения был получен 1,4-бис(трифенилстаннил)бензол с выходом 90% [206]. 2.5.2. Реакции Кспалитическою карбонилирования и карбоксилирования полихлораренов
Прямое карбонилирование ИХ А с помощью СО в присутствии NaOH в водной среде требует катализа Со2(СО)8 и фоюстимуляции (таблица 2.8.) [207]. Процесс частично сопровождаем дехлорированием.
Арилхлориды, в отличие от бромидов и иодидов, как правило, малоактивны в катализируемых комплексами Pd или Ni реакциях кросс-сочетания. Имеющиеся в литературе примеры успешного сочетания арилхлоридов можно разбить на три группы, основанные на следующих подходах: (1) введение а ароматическое ядро электроноакцепторной іруппьі, (2) повышение нуклеофильности кросс-компоненты и (3) использование специальных катали і ических систем За последние 6 лет были достигнуты значительные успехи в области разработки таких систем, базирующихся на пространственно затрудненных фосфиновых [215-222] и N-iетероциклических [223-231] лиіандах. Известны и некоторые другие, не принадлежащие к этим большим группам, каталитические системы [232-237].
Имеющиеся данные позволяют сделать несколько практических выводов. Процесс в эфире при 35 С при катализе Ni(dppp)Cl2 протекает достаточно эффективно, но не селективно, поэтому эту систему целесообразно применять для получения продуктов дизамещения [238]. Отсутствие селективности авторы объясняют тем, что после замещения первого хлора никельорганическая часть имеет тенденцию внутримолекулярно мигрировать ко второму атому хлора, а не уходить в раствор. Катализатор Ni(dppe)Cl2 в целом аналогичен Ni(dppp)Cl2. При переходе к комплексу Ni(PPh3)2Cl2 с моподентангным фосфином выходы продуктов заметно снижаются.
Использование тридентантної о лиіанда в составе комплекса Ni(triphos)ClPF6, напротив, позволяет направить процесс в сторону монозамещения [242]. Например, при эквивалентном соотношении 1,2-С12С6Н4 и EtMgBr в случае его применения образуется 71% продукта монозамещения и всего лишь 11% 1,4-диэтилбензола. Для сравнения в сходных условиях при использовании Ni(dppp)Cl2 в реакционной смеси присутствует 39% продукта диалкилирования, 12% 1-хлор-2-этилбензола и 47% исходного дихлорида.
При кросс-сочетании дихлорбензолов с дополнительным заместителем в ароматическом ядре наблюдается и некоторая региоселективность моноалкилирования [242]. Так, в реакции 2,5-дихлор-1-трифгорметилбензола и 2,3-дихлоранизола с EtMgBr преимущественно замещается атом хлора в мета-иоложении по отношению к функциональному заместителю; селективность особенно высока во втором случае (выходы региоизомеров 70% и 4% соответственно), когда влияние +М-эффекта метокси-группы особенно заметно. Эксперименты с изомерными 2,4-, 2,5- и 3,4-дихлортолуолами выявили следующие закономерности, определяющие предпочтительность замещения атомов хлора с различным расположением относительно метальной группы: о п (выходы 57% и 10%)), о м (выходы 40% и 26%), м п (выходы 62%о и 0%); во всех случаях было зарегистрировано образование и диэтильных производных.
Реакции С-С кросс-сочетания полихлораренов
Мы предиолаї али, что взаимное активирующее влияние атомов хлора в соединениях 1-12 облегчит протекание реакций кросс-сочетания по сравнению с монохлораренами, для которых требуются специальные каталитические системы [215-231]. Оказалось, однако, что в условиях, типовых для арилбромидов и иодидов, ПХА 1 и 2 с арилбороновыми кислотами и терминальными ацетиленами не взаимодействуют. Так, при попытке осуществления реакции Сузуки в системе Рсі(РРгіз)4 / диметоксиэтан / Na2CO;j (aq) [283-285] наблюдалось только юмосочетание арилбороновых кислот с образованием симметричных биарилов. Сходное гомосочетание фенилацетилена в 1,4-дифенилбута-1,3-диин наблюдалось и при иопьпке проведения реакции Соноіашира в системе Pd(PPh3)4 / Cul I Pr 2NH [255]. При взаимодействии 2 с фенилбороновой кислотой в присутствии NiCl2(dppf) или NiCl2(PPh3)2 и К3РО4 в диоксане [248] искомые продукты кросс-сочетания образуются лишь в следовых количествах. Отрицательные результаты были получены и при попытке проведения реакции Сузуки [PhB(OH)2, Pd(PPh3)4, Na2C03 aq.] с пенгахлорацетофеноном (12.), содержащим активирующий электроноакцепторный заместитель. Вероятно, низкая активность изученных ПХА обусловлена как прочностью связи С-С1, так и стерическими препятствиями, создаваемыми атомами хлора. Негативное влияние соседних атомов хлора подтверждается инертностью в указанных выше условиях иодпентахлорбензола (17Ь), который содержит обычно высокоактивную связь C-I.
Цинкорганические соединения являются существенно более сильными нуклеофилами, чем арилбороновые кислоты [286,287]. Нами найдено, что PhZnCl и PhOCZnCl при взаимодействии с ПХА 1 и 2 в присутствии Pd(PPh3)4 (реакция Негиши) образуют продукты кросс-сочетания (25-28) с удовлетворительными выходами (таблица 3.3.). При этом в заметной степени протекают побочные процессы: сдваивание нуклеофильнои и электрофильной компонент, а также восстановительное дехлорирование .
Альтернативным способом вовлечения ПХА в реакции С-С кросс-сочетания могло быть использование более активных каталитических систем, предложенных в последнее время для замещения атома хлора в монохлорарепах, в том числе стерически затрудненных. К ним относятся, в частности, системы, содержащие источник палладия [Pd(OAc)2 или Pd(dba)2] и злектроиообоїащенные стерически затрудненные фосфиновые лшанды, такие как три(т/7с /я-бутил)фосфин I (G.C.Fu, 2000 [216]) и биарильные фосфины II-VI (S L.Buchwald, 1999-2005 [215,219,288]). Работа с легкоокисляющимся іри(т/?е/я-бутил)фосфином требует применения специального оборудования, особенно при использовании малых количеств реагента. Лиганды Бухвальда I1-VII являются более удобными в работе стабильными на воздухе соединениями. Нами показано, что полихлорарены 1 и 2 вступают в реакцию кросс-сочетания с фенилбороновой кислотой в системе Pd(dba)2 / t-Bu3P IК3РО4 с образованием смеси продуктов замещения одного и двух атомов хлора (таблица 3.4.). При этом конверсия гексахлорбензола (1) существенно ниже, чем тетрахлорбензола (2), вероятно, из-за меньшей доступности атомов хлора в соединении (1) (оп. 1 и 5).
Реакции ПХА с PhB(OH)2 в целом оказались не селективны и приводили к смесям продуктов моно-, ди-, три- и тетразамещения, большинство из которых также представляли собой смеси реї иоизомеров. Соотношение сумм продуктов моно-, ди-, три- и тетразамещения, что очевидно, зависело от количества использованной фенилбороновой кислоты. Вероятно, введение первого фенильною заместителя в молекулу ПХА активирует оставшиеся атомы хлора, в результате чего скорость их замещения возрастает. Хорошая хемоселективность имела место в случае тетрахлорбензола (2): при использовании 1.1 экв PhB(OH)2 -содержание продукта монозамещения в смеси составило 97% (таблица 3.4 оп 11). Побочным процессом является восстановительное дехлорирование исходных ПХА и продуктов их сочетания. При использовании в качестве основания метанольного раствора метилата калия (оп. 13) были получены исключительно не содержащие хлора бифенилы и терфенилы (по-видимому, кросс-сочетание протекает все же быстрее, чем дехлорирование).
Полученные результаты являются первыми примерами С-С кросс-сочетания ПХА, приводящего к полному замещению атомов хлора в орто-полихлорзамещенных бензолах. Для сравнения (см. литературный обзор, раздел 2 5.3.1., ссылка [244]), в реакции 1,2,3-грихлорбензола (4) с іексилмагнийбромидом замещаются только атома хлора в положениях 1 и 3. 1,2,4-Трихлор- и 1,2,4,5-тетрахлорбензолы 5 и 2 в таких условиях образуют продукты исчерпывающею замещения всех атомов хлора с умеренными выходами (44 и 55% соответственно). Это свидетельствует о более высокой каталитической активное і и системы Pd(OAc)2 - лиганд Бухвальда но сравнению с комплексами никеля, содержащими стерически незатрудненные лш анды "dppe" или "dppp".
Получить гладко і ексафенилбензол из і ексахлорбензола (1) в описываемых условиях нам не удалось (хотя он и был зареї истрирован в небольших количествах в реакционной смеси методом хроматомасс-спектромегрии). Основными продуктами реакции являются продукты замещения атомов хлора в изомерных интермедиаіах Рп4С6СІ2 на водород (сумма таких продуктов составляет -70%. Образуются также продукты пентазамещения Ph5C6Cl и Ph5C6H (суммарный выход -20%).
Исчерпывающее замещение двух атомов хлора в изомерных дихлорбензолах удалось реализовать лишь в присуісгвии более сильного основания (КОН вместо К3Р04). По-видимому, это связано с пониженной электрофилыюстью С6ІІ4С12 и РпС6Н4С1 по сравнению с более высокозамещенными аналогами, поэтому для более полною вовлечения их в процесс требуется повышение нуклеофильности борорі анической кросс-компонешы путем повышения силы основания С целью определения изомерною состава смесь продуктов фенилирования гексахлорбензола подвергали воссіановительному дехлорированию (1 атм. Н2, 10% Pd/C, Et3N, МеОН) по методике [289]. Образующиеся изомерные моно-, ли-, три- и тетрафенилбензолы сравнивали методом хроматомасс-спектрометрии с индивидуальными заведомыми образцами, полученными кросс-сочетанием соответствующих ПХА с избытком PhB(OII).
Синтезы на основе литиированных полихлораренов
Реакции литиированных ПХА с электрофилами (общая методика). К смеси 5 ммолей иолихлорарена в 25 мл абсолютного ТГФ (іексахлорбензол растворяется не полностью) под аргоном при -50С прибавляли по каплям в течение 5 мин 2.5 мл ( 4.25 ммоль) 1.6М раствора и-BuLi в іексане (Merck), и смесь выдерживали в течение 20 мин. За это время раствор приобретает серую окраску. Далее смесь охлаждали до -78С, и прибавляли раствор 2-5 ммолей соответствующего электрофила в 3 мл ІГФ (при использовании в качестве электрофилов окисей этилена или пропилена к литиевому производному, охлажденному до -70 С, предварительно добавляли 1.1 мл ГМФГА и лишь затем прикапывали соответствующие оксираны). Смеси позволили нагреться до 20 С, и далее ее разлаїали раствором NallCCb, отделяли оріанический слой, водный экстрагировали эфиром, объединенные вытяжки сушили MgSC»4 и концентрировали в вакууме. Остаток подвергли хроматографированию на силикагеле (градиент 10-» 100% СН2С12 в гексане).
Окисление вторичных спиртов до кетонов. К раствору 15 ммоль соответствующего вторичною спирта в 4 мл эфира прибавляли в течение 10 мин раствор 1.5 г Na2Cr207 и 1.13 мл H2S04 в 7.5 мл воды, и смесь перемешивали в течение 2-3 ч (ГСХ контроль). Эфирный слой отделяли, водный экстрагировали эфиром, объединенные вытяжки сушили СаСЬ и концентрировали в вакууме. Кетоны выделяли кристаллизацией либо при необходимости колоночной хроматографией, выходы 51-99%. 2,3,4,5,6-Пснтахлорацетофенон (12), т. пл. 90-92С (лит. т.пл. [327] 90 С), получен из спирта 13а. Спектр ЯМР Н (CDC13, 8, м.д., J, Гц): 2.60 (ЗН, с, СН3). Спектр ЯМР ,3С (CDC13, 5, м.д.): 30.5 (СН3), 127.6(C), 132.5(C), 134.4(C), 139.9(C), 196.7(C). 2,3,5,6-Тетрахлорацегофенон (20а), т. пл. 55-57С, получен из спирта 19а. Спектр ЯМР Н (CDC13, 5, м.д., J, Гц): 2.58 (ЗН, с, СН3), 7.59 (1Н, с, СП). Спектр ЯМР ,3С (CDC13,5, м.д.): 30.6 (СН3), 127.0 (С), 131.1 (СП), 132.6 (С), 142.4 (С), 197.5 (С). 4.3.3. Синтез 2-(пентахлорфенил)этиламина (41). а. (2-Азидоэтил) пентахлорбензол (42). В круглодонную колбу поместили 1.94 г (6.6 ммоль) 2 (пентахлорфенил)этанола (15а) и 1.3 мл Et3N в 7 мл СН2С12, и далее в течение 10 мин прикапывали при 0С 0.63 мл (7.2 ммоль) MsCl. Реакционную смесь перемешивали в течение 2 ч, далее промывали насыщенным водным раствором Na2C03. Водный слой зкетраї ировали бензолом. Бензольный раствор промывали разб. ПС1, насыщенным раствором NaCl и затем раствором Na2C03. Объединенные вытяжки сушили СаС12 и концентрировали в вакууме. К остатку добавили 2.5 мл ДМСО, 7 мл MeCN, 1.06 мг NaN3, 90 мг 18-crown-6 и смесь кипятили, контролируя ход реакции методом ТСХ (элюент: гексан - СІІ2С12 1:1). В полученную смесь добавили беїпол и воду, отделили оріанический слой, а водный экстрагировали бензолом. Объединенные выгяжки промывали раствором NaCl, сушили СаС12 и концентрировали в вакууме. Остаток очищали колоночной хроматографией (элюент: гсксан-бензол-СН2С12 4:1:1), получая 1.05 г (60%) соединения 42, т. ил 71-72 С. Найдено %: С 30.07, II 1.57, N 13.16; C8H4C15N3. Вычислено %: С 30.08, Н 1.26, N 13.16. Спектр ЯМР !Н (CDC13, 8, м.д, J/Гц): 3.38 (т, 2Н, J= 8.1), 3.52 (т, 2Н, J = 7.4). Спектр ЯМР 13С (CDC13, 5, м.д.): 33.2 (СН2), 48.5 (СН2), 132.1 (2С), 132.7 (С), 133.2 (2С), 135.0(C).
Гидрохлорид 2-(пентахлорфенил)этиламина (41-НС1). В круглодонную колбу поместили 1.012 г (3.2 ммоль) азида 42, добавили 16 мл ТГФ и 0.917 г PPh3, и смесь перемешивали при 20 С в течение 24 ч, после чею добавили 3 мл 25%-ною водного NII3 и смесь перемешивали еще 6 ч. Добавили разбавленную НС1 (pll = 1) и бензол, и смесь энергично перемешали. Твердый гидрохлорид амина 41 отфильтровали, и из него остатки окиси трифенилфосфина удалили кипячением в бензоле. Выход гидрохлорида амина 41 составил 0.52 г (49%), т. пл. 248-250 С. Найдено %: С 29.28, II 2.23, N 4 29; C8II7C16N. Вычислено %: С 29.13, II 2.14, N 4.25. Спектр ЯМР Н (ДМСО-с16, 5, м.д., Жц): 2.95 (уш.т, 211, J = 8.1), 3 37 (уш.т, 211, J = 8.1), 8.39 (уш.с, 311). Спектр ЯМР 13С (ДМСО-(16, б, м.д.): 31.4 (СН2), 36.2 (СН2), 131.0 (2С), 131.4 (С), 132.9 (2С), 135.3 (С). 2,3,4,5,6-Пентахлорбифенил (25). Т. пл. 122-124 С (ср. 122-124 С [328]). Спектр ЯМР Н (б, м.д., J/Гц): 7.18 (м, 2Н), 7.49 (м, ЗН). Спектр ЯМР 13С (б, м.д.): 128.65 (СН), 128.71 (СН), 128.83 (СИ), 131.93 (3-СС1), 132.86 (2-СС1), 133.11 (4-СС1), 137.18 (Г-С), 140.47 (1-С). Масс-спектр (m/z): М+ 324. Спектральные характеристики близки к литературным [329]. 2,4,5-Трихлорбифенил (26). Т. пл. 73-74 С (ср. 74-76 С [330]). Спектр ЯМР Н (б, м.д., У/Гц): 7.32-7.50 (м, 6Н), 7.60 (с, 1Н). Спектр ЯМР 13С (5, м.д.): 128.28 (2 -СН и 4 -СН), 129.16 (З -СН), 131.05 (5-СС1), 131.16 (6-СН), 131.33 и 131.95 (2-СС1 и 4-СС1), 132.32 (3-СН), 137.24 (Г-С), 140.38 (1-С). Масс-спектр (m/z): М+ 256. Спектральные характеристики близки к литературным [329]. б. Сочетание с PhC=CZnCI. Аналогично при использовании фенилацетилена (3.2 ммоль) вместо бромбензола был іенерирован 2-фенилэтинилцинкхлорид. Дальнейшее проведение процесса полностью совпадало с вышеописанным. 2,3,4,5,6-Пентахлортолан (27). Т. пл. 189-190 С Спектр ЯМР 1Н (б, мд., J/Гц): 7.40 (м, ЗН), 7.62 (м, 2Н). Спектр ЯМР 13С (б, м.д.): 83.26 (=CPh), 101.93 (нСС6С15), 121.82 (Г-С), 124.13 (1-С), 128.53 (З -СН), 129.66 (4 -СН), 131.78 (3-СС1), 131.99 (2 -СН), 133.19 (4-СС1), 134.43 (2-СС1). Масс-спектр (m/z): М+ 348. 2,4,5-Трихлорголан (28). Т. пл. 118-120 С. Найдено %: С 60.02, 59.83; Н 2.66, 2.59. Сі4Н7С13. Вычислено %: С 59.72; Н 2.51. Спектр ЯМР Н (б, м.д., У/Гц): 7.38 (м, ЗН), 7.51 (м, ЗН), 7.62 (с, 1Н). Спектр ЯМР 13С (5, м.д.): 84.21 «Ph), 96.38 (=СС6И2С1з), 122.15 (Г-С), 123.13 (1-С), 128.43 (З -СН), 129.12 (4 -СН), 130.60 (3-СН), 130.88 (5-СС1), 131.77 (2 -СП), 132.83 (4-СС1), 133.73 (6-СП), 134.59 (2-СС1). Масс-спектр (m/z): М+ 280.
Согласно методике [215] в сосуд Шленка емкостью 10 мл поместили перемешивающий магнитный стержень и далее загрузили 7 мг (0.03 ммоль) Pd(OAc)2, (0.06 ммоль) лиганда II-VI, 0.5 ммоль ПХА, 66 мг (0.55 ммоль) PhB(OH)2,339 мг (1.6 ммоль) К3РО4. Удалили воздух путем откачки и наполнением арі оном, в токе аргона добавили 1 мл толуола и закрыли сосуд пробкой типа septum. Реакцию проводили при перемешивании в течение 7 ч при 85-90С. Смесь охлаждали и отбирали аликвоту, к которой добавляли бензол, фильтровали через слой силикагеля и анализировали методом хроматомасс-спектрометрии. При необходимости выделения продуктов реакции основную часть упаривали с небольшим количеством силикаїеля, сыпучий остаток помещали на верх хроматографической колонки с силикагелем и проводили хроматографирование, элюируя подходящей системой растворителей. Фракции, содержащие целевые продукты, упаривали и перекристаллизовывали.
