способ получения адамантилсодержащих производных фенола

Формула изобретения

Способ получения адамантилсодержащих производных фенола общей формулы

где R¹=R² =R⁴=H, R³=Ad (I); R¹=CH₃, R ²=R⁴=H, R³=Ad (II); R¹=Ad, R²=R ³=H, R⁴=CH₃ (III); R¹=Ad, R² =R⁴=H, R³=CH ₃ (IV); R¹=OH, R² =R⁴=H, R³=Ad (V); R¹=Ad, R²=R ³=H, R⁴=OH (VI); R ¹=Ad, R²=R⁴ =H, R³=OH (VII),

заключающийся во взаимодействии производного адамантана с ароматическими соединениями, отличающийся тем, что в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, а в качестве ароматического соединения - фенол или его производные из ряда: фенол, о-, м-, п-крезол, пирокатехин, резорцин, гидрохинон при мольных соотношениях реагентов, равном 1:(1,5-2) в среде диэтилового эфира при температуре его кипения в течение 20-30 мин в присутствии каталитических количеств серной кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии производных адамантана, а именно к новому способу получения адамантилсодержащих фенолов общей формулы:

где R¹=R² =R⁴=H, R³=Ad (I); R¹=СН₃, R ²=R⁴=H, R³=Ad (II); R¹=Ad, R²=R ³=H, R⁴=СН₃ (III); R¹=Ad, R² =R⁴=H, R³=CH ₃ (IV); R¹=OH, R² =R⁴=H, R³=Ad (V); R¹=Ad, R²=R ³=H, R⁴=OH (VI); R ¹=Ad, R²=R⁴ =H, R³=OH (VII),

которые являются полупродуктами для синтеза биологически активных веществ.

Известен способ получения 1,3-бис(4-гидроксифенил)5,7-диметиладамантана, состоящий во взаимодействии 1,3-дибро-5,7-диметиладамантана с фенолом при температуре 180°С в течение нескольких часов (5-6 ч) (US 3594427, С07С 39/12, опубл. 1975).

Основными недостатками данного метода является высокая температура процесса, его большая продолжительность и ограниченная применимость.

Описан способ получения производных адамантансодержащих производных фенола, состоящий во взаимодействии галогенадамантана с производными фенола без катализатора при температуре 50-250°С (US 3883603, C07С 37/00, опубл. 1975).

Основным недостатком данного метода является большая (до 8 ч) продолжительность синтеза.

Существует способ получения 4-(адамантил-1)-пирокатехина и 2-(адамантил-1)гидрохинона, заключающийся во взаимодействии двухатомных фенолов с бромадамантаном в присутствии эфирата трехфтористого бора в течение 0,5-6 ч (Укр.хим.журн., 1990, - т.56 - №2, с.183-186).

Основным недостатком данного метода является относительно высокая температура реакции (кипячение в толуоле) и невысокий выход (55-75%).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения 4-(1-адамантил)фенола взаимодействием фенола с 1-галогенадамантаном в присутствие фенолята алюминия при 60-100°С (а.с. СССР 1641801, С07С 39/06, опубл. 1989).

Причиной, препятствующей достижению технического результата является нетехнологичность способа, заключающегося в предварительной подготовке катализатора (фенолята алюминия), проведение процесса получения катализатора при повышенной температуре (более 150°С), наличии нескольких стадий по удалению катализатора из реакционной массы, последующей утилизации отработанного катализатора, что усложняет способ получения целевого продукта. Кроме того, данный способ не является универсальным.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологичного малостадийного метода синтеза адамантилсодержащих производных фенола, протекающего с высоким выходом по исходному адамантану.

Техническим результатом является разработка технологического, универсального способа получения широкого спектра химических соединений с высоким выходом.

Поставленный технический результат достигается в новом способе получения адамантилсодержащих производных фенола общей формулы:

где R¹=R² =R⁴=H, R³=Ad (I); R¹=СН₃, R ²=R⁴=H, R³=Ad (II); R¹=Ad, R²=R ³=H, R⁴=СН₃ (III); R¹=Ad, R² =R⁴=H, R³=СН ₃ (IV); R¹=OH, R² =R⁴=H, R³=Ad (V); R¹=Ad, R²=R ³=H, R⁴=OH (VI); R ¹=Ad, R²=R⁴ =H, R³=OH (VII),

заключающийся во взаимодействии производного адамантана с ароматическими соединениями, причем в качестве производного адамантана используют 1,3-дегидроадамантан, а в качестве ароматического соединения используют соединения из ряда: фенол, о-, м-, п-крезол, пирокатехин, резорцин, гидрохинон при мольных соотношениях реагентов, равном 1:(1,5-2) в среде диэтилового эфира при температуре его кипения в течение 20-30 мин в присутствии каталитических количеств серной кислоты.

Сущностью метода является каталитическая реакция присоединения 1,3-дегидроадамантана к ряду производных фенола:

Преимуществом данного метода является высокий (81-94%) выход, небольшая продолжительность реакции (20-30 мин), простота выделения продуктов, а также возможность получения практически любых гомологов фенола, многие из которых являются полупродуктами для синтеза биологически активных веществ.

Способ заключается во взаимодействии 1,3-дегидроадамантана c фенолом или производным фенола в инертном растворителе (диэтиловом эфире) в присутствии катализатора (серная кислота) с последующей отгонкой растворителя.

Применение серной кислоты в качестве катализатора данного процесса позволяет получать продукты С-адамантилирования фенола, тогда как некаталитичекие взаимодействия подобного рода приводят к получению продуктов О-алкилирования.

Реакция проводится в течение 20-30 мин. При уменьшении продолжительности реакции не достигается высокий выход основного продукта. Увеличение продолжительности реакции является нецелесообразным и экономически невыгодным.

Найдено, что оптимальным условием проведения реакции присоединения производного фенола к 1,3-дегидроадамантану является ее осуществление при мольном соотношении 1,3-дегидроадамантан:фенол или производного фенола 1:(1,5-2). Меньший избыток приводил к некоторому снижению выхода целевых продуктов. Дальнейшее увеличение содержания производного фенола не влияло на выход целевых продуктов и являлось нецелесообразным.

Синтезированные соединения после отгонки избытка исходных реагентов направляются на стадию очистки.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

4-(Адаман-1-ил)фенол

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и фенола составляет 1:1,5

К 4,20 г (0,045 моль) фенола в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира. Смесь выдерживают 20 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир. Продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 6,45 г (94%); т. пл. 186-187°С. Найдено, %: С 83,94; Н 9,06. С₁₆Н₂₀О. Вычислено, %: С 84,76; Н 8,83. Спектр ПМР ( , м. д.): 1.7-2.3, 3.96, 6.88, 7.33. Масс-спектр, I _отн.%: 228 (М⁺100%), 171 ([M-C ₄H₉]⁺, 94%), 134 (Ad⁺, 30%).

Пример 2.

4-(Адаман-1-ил)-2-метилфенол

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и 2-метилфенола составляет 1:2

К 6,49 г (0,06 моль) 2-метилфенола (о-крезола) в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира. Смесь выдерживают 30 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир. Продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 6,3 г (87%); т.пл. 138-139°С. Найдено, %: С 84,34; Н 9,01. С ₁₇Н₂₂O. Вычислено, %: С 84,25; Н 9,15. Спектр ПМР ( , м. д.): 1.78-2.08, 2.25, 4.53, 6.68, 7.04, 7.1.

Пример 3.

2-(Адаман-1-ил)-5-метилфенол

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и 3-метилфенола составляет 1:2

К 6,49 г (0,06 моль) 3-метилфенола (м-крезола) в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира. Смесь выдерживают 30 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир. Продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 6,1 г (84%); т.пл. 115-116°С. Найдено, %: С 84,39; Н 8,98. С ₁₇Н₂₂О. Вычислено, %: С 84,25; Н 9,15. Спектр ПМР ( , м. д.): 1.79-2.1, 2.23, 4.44, 6.23, 6.58, 6.97.

Пример 4.

2-(Адаман-1-ил)-4-метилфенол

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и 4-метилфенола составляет 1:2.

К 6,49 г (0,06 моль) 4-метилфенола (п-крезола) в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира. Смесь выдерживают 30 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир, продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 6,2 г (85%); т.пл. 128-129°С. Найдено, %: С 84,33; Н 9,03. С ₁₇Н₂₂О. Вычислено, %: С 84,25; Н 9,15. Спектр ПМР ( , м. д.): 1.76-2.1, 2.25, 4.16, 6.55, 6.84, 7.0.

Пример 5.

4-(Адаман-1-ил)пирокатехин

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и 2-гидроксифенола составляет 1:1,5

К 4,95 г (0,045 моль) 2-гидроксифенола (пирокатехина) в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира.

Смесь выдерживают 30 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир. Продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 5,9 г (81%); т.пл. 144-145°С. Найдено, %: С 78,51; Н 8,19. С₁₆Н₂₀О ₂. Вычислено, %: С 78,65; Н 8,25. Спектр ПМР ( , м. д.): 1.82, 2.05, 4.67, 6.67.

Пример 6.

5-(Адамант-1-ил)резорцин

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и 3-гидроксифенола составляет 1:1,5.

К 4,95 г (0,045 моль) 3-гидроксифенола (резорцина) в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикапывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира.

Смесь выдерживают 30 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир. Продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 6,07 г (83%); т.пл. 196-198°С. Найдено, %: С 78,78; Н 8,14. С₁₆Н₂₀O ₂. Вычислено, %: С 78,65; Н 8,25. Масс-спектр, I _отн %: 244 (M⁺83%), 187 ([M-C ₄H₉]⁺,100%), 150 ([М-94]⁺, 23,7%).

Пример 7.

2-(адаман-1-ил)гидрохинон

Мольное соотношение 1,3-дегидроадамантана и 4-гидроксифенола составляет 1:1,5

К 4,95 г (0,045 моль) 4-гидроксифенола (гидрохинона) в 10 мл диэтилового эфира в присутствии 0,03 г (0,0003 моль) серной кислоты в атмосфере сухого азота при комнатной температуре прикалывают раствор 4 г (0,0298 моль) свежевозогнанного 1,3-дегидроадамантана в 20 мл диэтилового эфира. Смесь выдерживают 30 мин при температуре 30-35°С. По окончании реакции смесь отфильтровывают, отгоняют эфир. Продукт выделяют перекристаллизацией из спирта. Выход 6,14 г (84%); т.пл. 210-212°С. Найдено, %: С 78,59; Н 8,11. C ₁₆H₂₀О₂. Вычислено, %: С 78,65; Н 8,25. Спектр ПМР ( , м. д.): 1.77-2.12, 6.47, 6.68, 7.41, 7.54.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в различных отраслях промышленности;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Выводы

Разработан новый малостадийный способ получения адамантилсодержащих производных фенола и их производных, позволяющий получать соединения заявляемой структурной формулы с достаточно высокими выходами. Структура полученных соединений подтверждена ПМР-спектроскопией, масс-спектрометрией и элементным анализом.