способ получения альфа-адамантилсодержащих производных триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она

Формула изобретения

Способ получения -адамантилсодержащих производных триметилбицикло-[2.2.1]гептан-2-она общей формулы

где R=Ad, R₁=H, R ₂=R₃=СН₃ (1);

R=R₃=Н, R₁=CH ₃, R₂=Ad (2);

R=Ad-Br; R ₁=H, R₂=R₃=СН ₃ (3),

заключающийся в присоединении к производному адамантана, соответствующего производного триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она, причем в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, а в качестве производного триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она используют 1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-он, 3-бром-1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-он, 5,5,6-триметилбицикло[2.2,1]гептан-2-он, и процесс проводят при их мольном соотношении, равном 1:1 при температуре 100°С в течение 5 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии производных адамантана, а именно к новому способу получения -адамантилсодержащих производных триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она общей формулы:

где R=Ad, R₁=Н, R ₂=R₃=СН₃ (1); R=R₃=Н, R₁=СН ₃, R₂=Ad (2);

R=Ad-Br; R ₁=H, R₂=R₃-СН ₃ (3).

которые являются потенциально биологически-активными веществами.

Известен способ получения алкильных кетонов триметилбицикло[2.2.1]гептана, основанный на обработке триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она (камфоры) алкилирующим агентом-алкилиден-трифенилфосфараном с последующим окислением интермедиата хромовой кислотой [патент GB 1180531, МКИ С07С 49/26, опубл. 04.02.1970].

Существенным недостатком данного метода алкилирования является, прежде всего, получение алкильных кетонов триметилбицикло[2.2.1]гептана, то есть алкилирование происходит по С=O группе исходного триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она.

Из всех других известных способов алкилирования бициклических кетонов нами не встречен ни один касающийся адамантилирования исходных бициклических кетонов.

Соединения заявляемой структурной формулы раннее в научно-технической и патентной литературе не описаны.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного одностадийного метода синтеза -адамантилсодержащих производных триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она, протекающего с высоким выходом.

Техническим результатом является расширение арсенала химических соединений, получаемых с высоким выходом новым способом.

Поставленный технический результат достигается в новом способе получения -адамантилсодержащих производных триметилбицикло-[2.2.1]гептан-2-она общей формулы:

где R=Ad, R₁=Н, R ₂=R₃=СН₃ (1); R=R₃=Н, R₁=CH ₃, R₂=Ad (2);

R=Ad-Br; R ₁=H, R₂=R₃=CH ₃ (3).

заключающийся в присоединении к производному адамантана соответствующего производного триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она, причем в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадаманган, а в качестве производного триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она: 1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-он, 3-бром-1,7,7-триметил-бицикло[2.2.1]-гептан-2-он, 5,5,6-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-он, и процесс проводят при их мольном соотношении, равном 1:1 при температуре 100°С в течение 5 часов.

Сущностью метода является реакция присоединения к 1,3-дегидроадамангапу(1,3-ДГА) производных триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она по -углеродному атому:

где R=Ad, R₁=H, R ₂=R₃=СН₃ (1); R=R₃=H, R₁=CH ₃, R₂=Ad (2);

R=Ad-Br; R ₁=H, R₂=R₃=СН ₃ (3).

Высокая нуклеофильность 1,3-дегидроадамантана позволяет получать продукты присоединения данных производных триметилбицикло[2.2.1]-гептан-2-она с высокими выходами в достаточно мягких условиях в одну стадию.

Производные триметилбицикло[2.2.1]-гептан-2-она дают почти все характерные для кетонов реакции.

Преимуществом данного метода является высокий выход ( 90%), а также возможность получения практически любых гомологов данного ряда, которые также являются потенциально биологически-активными веществами.

При взаимодействии 1,3-ДГА с 1,7,7-триметилбицикло-[2.2.1]гептан-2-оном и 3-бром-1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-оном образуются два стереоизомерных продукта присоединения по -углеродному атому, по-видимому, стерео(Е-,Z-)изомеры. Уникальным является также то, что взаимодействие 1,3-ДГА с 3-бром-1,7,7-триметил-бицикло[2.2.1]-гептан-2-оном происходит не по С-H связи -углеродного атома, а по связи C-Br с образованием 1,7,7-триметил-3-(1-бромадамант-3-ил)-бицикло[2.2.1]-гептан-2-она.

При взаимодействии 1,3-ДГА с 5,5,6-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-оном образуется продукт присоединения по третичному -углеродному атому. Данный маршрут реакции объясняется стабильностью и относительной реакционной способностью радикалов в радикальных реакциях. На радикальный механизм реакции указывает обнаружение в продуктах реакции, по результатам хроматомасс-спектроскопии, 1,1'-диадамантила - продукта рекомбинации 1-адамантильных радикалов. Наиболее стабильным и реакционно-способным будет радикал у третичного -углеродного атома, кроме того, он имеет возможность делокализации неспаренного электрона при участии -электронов карбонильной группы.

Как показали проведенные исследования, реакция чувствительна к температуре. Обнаружено, что при уменьшении температуры реакции со 100 до 35-40°С выход уменьшается, так как проведение взаимодействия в среде кипящего диэтилового эфира не приводило к получению целевых продуктов реакции. Дальнейшее повышение температуры (более 100°С) ведет к снижению выхода целевых продуктов, что, по-видимому, связано с протеканием побочной реакции рекомбинации 1-адамантильных радикалов.

Целесообразным молярным соотношением реагентов 1,3-ДГА: производное триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она является 1:1, так как при нем достигается высокий выход целевых соединений.

Уменьшение продолжительности реакции менее 5 часов, при прочих равных условиях, ведет к некоторому уменьшению выхода целевых продуктов. Увеличение продолжительности реакции свыше 5 часов не приводит к существенному изменению выхода целевых продуктов.

Способ осуществляется следующим образом.

К эквимолярному количеству производного триметилбицикло[2.2.1]-гептан-2-она приливают раствор 1,3-дегидроадамантана в абсолютном диэтиловом эфире. Эфир отгоняют и смесь 1,3-дегидроадамантана и производного триметилбицикло[2.2.1]-гептан-2-она нагревают в течение 5 часов при температуре 100°С. Синтезированные -адамантилсодержащих производные триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она направляются на стадию очистки. Выход целевых продуктов составляет 90%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

Синтез 1,7,7-триметил-3-(адамант-1-ил)-бицикло[2.2.1]гептан-2-она.

В реакторе с мешалкой к 1,52 г (0,01 моль) 1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикалывают раствор 1,34 г (0,01 моль) свежевозогнанного 1,3-ДГА в 20 мл абсолютного диэтилового эфира.

Растворитель отгоняют, после чего доводят температуру реакционной массы до 100°С, выдерживают без перемешивании 5 часов. По окончании реакции массу вакуумируют и получают 2,57 г (0,009 моль, 90%) 1,7,7-триметил-3-(адамапт-1-ил)-бицикло[2.2.1]гептан-2-она, представляющего собой бесцветные кристаллы с Тпл. = 115-118°С.

ЯМР ¹Н - спектр м.д.: 0,7-0,9 с (9Н, 3СН₃); 1 -2,3 с (21 Н);

Масс-спектр, м/е: 286 (17%) M ⁺, 258 (2%) [М-СО]⁺, 135 (100%) Ad ⁺.

Пример 2.

Синтез 5,5,6-триметил-1-(адамант-1-ил)-бицикло[2.2.1] гептан-2-она.

Аналогично, из 1,52 г (0,01 моль) 5,5,6-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она и 1,34 г (0,01 моль) свежевозогнанного 1,3-ДГА получают 2,57 г (0,009 моль, 90%) 5,5,6-триметил-1-(адамант-1-ил)-бицикло[2.2.1]гептан-2-она, представляющего собой бесцветные кристаллы с Тпл.=98-101°С.

ИК-спектр , см^-1: 3460, 2886, 2840, 1750, 1450, 1417, 1350, 1061, 1021

Масс-спектр, м/е: 286 (7,5%) M ⁺, 271 (1%) М-СН₃), 135 (100%). Ad ⁺.

Пример 3.

Синтез 1,7,7-триметил-3-(1-бромадамант-3-ил)-бицикло[2.2.1]-гептан-2-она.

Аналогично, из 2,31 г (0,01 моль) 3-бром-1,1,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она и 1,34 г (0,01 моль) свежевозогнанного 1,3-ДГА получают 3,3 г (0,009 моль, 90%) 1,7,7-триметил-3-(1-бромадамант-3-ил)-бицикло[2.2.1]гептан-2-она представляющего собой бесцветные кристаллы с Тпл.=85-87°С.

ЯМР ¹Н - спектр м.д.: 0,7-0,9 с (9Н, 3СН₃); 1 -2,3 с (20Н);

Масс спектр, м/е: 364 (17,5%) M ⁺, 338 (1%)([М-Br]⁺-СО), 285 (100%) [М-Br]⁺, 215 (20%) AdBr ⁺, 133 (17,5%).

Выводы.

Разработан технологически малостадийный метод синтеза -адамантилсодержащих производных триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-она, протекающий с высоким выходом. Структура описанных соединений подтверждена ЯМР¹Н-, ИК- и масс-спектрами.