способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h 6-тиепин-1,1-диоксида

Классы МПК:C07D337/06 конденсированные с карбоциклическими кольцами или циклическими системами
C01B31/02 получение углерода
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
Приоритеты:
подача заявки:
2001-05-14
публикация патента:

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения функционально замещенного фуллерена формулы I, который может найти применение в качестве комплексообразователя, сорбента, биологически активного соединения. Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена[60] с избытком 3-сульфолена в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 в атмосфере аргона в среде толуола при 90-110oС в течение 8-12 ч. Выход целевого продукта составляет 72-86%. 1 табл.

способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191182/2191182-1t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">
Рисунок 1

Формула изобретения

Способполучения2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Нспособ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксида (1) общей формулы

способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191182/2191182-7t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">

отличающийся тем, что фуллерен [60] взаимодействует с избытком 3-сульфолена в присутствии катализатора Cp2ZrCl2, взятыми в мольном соотношении С60: 3-сульфолен: Ср2ZrСl2= 1:(8-12):(0,02-0,06), в атмосфере аргона в среде толуола в качестве растворителя при 90-110oС в течение 8-12 ч.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, конкретнокспособуполучения2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Hспособ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксида общей формулы (1):

способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191182/2191182-3t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">

Функционально замещенные фуллерены могут найти применение в качестве комплексообразователей, сорбентов, биологически активных соединений. С их помощью могут быть созданы новые органические молекулы с заданными электронными, магнитными и оптическими свойствами.

Известен способ (W. L. Mock. Stereochemical Consequences of Orbital Symmetry Control in the Reversible Combining of Sulfur Dioxide with Conjugated Systems (Sulfolene Reactions). JACS, 1975, 97, 3666-3672) получения 2,7-диметил-2,7-дигидротиепин-1,1-диоксида (2) реакцией циклоприсоединения двуокиси серы (SO2) к октатриену по схеме:

способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191182/2191182-4t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">

Известным способом не может быть получен 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксид (1).

Известен способ (L.A. Paquette, S. Maiorana. C-C Bond Cleavage Reactions of Episulphones. A Convenient New Synthesis of Thiepin 1,1-Dioxide. Chem. Commun. , 1971, 313-314) получения 3,4-бензо-2,5-дигидротиепин-1-оксида (3) взаимодействием винилдиазометана с бензилиденсульфоном по схеме:

способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191182/2191182-5t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">

Известный способ не позволяет получать 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксид (1).

Таким образом, в литературе отсутствуют сведения по синтезу 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1 -диоксида (1).

Предлагается новый способ синтеза 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксида (1).

Сущность способа заключается во взаимодействии фуллерена [60] с 3-сульфоленом, взятыми в мольном соотношении С60:3-сульфолен=1:(8способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191033/247.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">12), предпочтительно 1:10, в присутствии катализатора цирконацендихлорида (Cp2ZrCl2, где Ср= способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191069/951.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">55Н5), взятого в количестве 2-6 мол.% по отношению к фуллерену [60] , предпочтительно 4 мол.%, в атмосфере аргона при 90-110oС, предпочтительно 100oС, в течение 8-12 ч, предпочтительно 10 ч, в толуоле в качестве растворителя.Выход2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Нспособ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксида (1) составляет (по данным ВЭЖХ) 72-86%. Реакция протекает по схеме:

способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191182/2191182-6t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">

Снижение количества 3-сульфолена по отношению к С60, например С60:3-сульфолен= 1: 5, приводит к снижению выхода целевого продукта (1). Изменение соотношения исходных реагентов в сторону увеличения содержания 3-сульфолена по отношению к С60, например С60:3-сульфолен=1:15, не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта (1).

2,3-Фуллерено[60] -2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксид (1) образуется только с участием фуллерена [60] и 3-сульфолена в присутствии катализатора Cp2ZrCl2.

Проведение реакции при более высокой температуре, например 120oС, не приводит к значительному увеличению выхода целевого продукта (1). При меньшей температуре, например 80oС, снижается скорость реакции.

Существенные отличия предлагаемого способа:

1. Предлагаемый способ базируется на использовании в качестве исходных реагентов 3-сульфолена и фуллерена [60], в качестве катализатора используется Cp2ZrCl2. В известном способе в качестве исходных реагентов используются винилдиазометан с бензилиденсульфоном. Предлагаемый способ в отличие от известного позволяет получать 2,3-фуллерено[60] -2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксид (1), синтез которого в литературе не описан.

Способ поясняется следующими примерами:

Пример 1. В металлический "пальчиковый" автоклав объемом 17 мл в атмосфере аргона при комнатной температуре помещают 0,010 ммоль фуллерена [60], 6 мл сухого толуола, 0,100 ммоль 3-сульфолена и 0,0004 ммоль Cp2ZrC12, перемешивают 10 ч при 100oС, получают 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксид (1) с выходом 79% (по данным ВЭЖХ).

Спектральные характеристики 2,3-фуллерено[60] -2,3,4,7-тетрагидро-1Н способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191003/955.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">6-тиепин-1,1-диоксида (1):

Спектр ЯМР 13С (способ получения 2,3-фуллерено[60]-2,3,4,7-тетрагидро-1h <img src= 6-тиепин-1,1-диоксида, патент № 2191182" SRC="/images/patents/279/2191009/948.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">, м.д.): 78,9 (С2), 66,0 (С3), 47,4 (С4), 133,0 (С5), 132,5 (С6), 59,8 (С7), 133,0-159,6 (фуллереновые).

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице.

В качестве растворителя целесообразно использовать толуол, т.к. в нем наибольшая растворимость фуллерена [60].

Класс C07D337/06 конденсированные с карбоциклическими кольцами или циклическими системами

Класс C01B31/02 получение углерода

электродная масса для самообжигающихся электродов ферросплавных печей -  патент 2529235 (27.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
свч плазменный конвертор -  патент 2522636 (20.07.2014)
пористые угреродные композиционные материалы и способ их получения, а также адсорбенты, косметические средства, средства очистки и композиционные фотокаталитические материалы, содержащие их -  патент 2521384 (27.06.2014)
полимерный нанокомпозит с управляемой анизотропией углеродных нанотрубок и способ его получения -  патент 2520435 (27.06.2014)
способ получения углерод-металлического материала каталитическим пиролизом этанола -  патент 2516548 (20.05.2014)
способ получения углеродных наноматериалов с нанесённым диоксидом кремния -  патент 2516409 (20.05.2014)
тонкодисперсная органическая суспензия углеродных металлсодержащих наноструктур и способ ее изготовления -  патент 2515858 (20.05.2014)
способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, и устройство для его осуществления -  патент 2511384 (10.04.2014)
способ заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом -  патент 2511218 (10.04.2014)
Наверх