Текст работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кубанский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)
Кафедра органической химии и технологий

Дипломная работа
Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот

Работу выполнила В.В. Шкляр
Факультет химии и высоких технологий
Специальность 020101 Химия
Нормоконтролер,
к.х.н., преподаватель А.В. Беспалов

Краснодар 2013
Реферат

Ключевые слова: тетраалкинилиды олова, хлорангидриды карбоновых кислот, синтез α-ацетиленовых кетонов.
Цель работы: разработка новых, более эффективных и доступных методов синтеза α-ацетиленовых кетонов. Задачи работы: подбор оптимальных условий и определение пути протекания реакции взаимодействия тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот.
В работе проведен литературный обзор по методам синтеза 1-алкинил кетонов. Исследован и разработан принципиально новый способ получения α-ацетиленовых кетонов. Полученные соединения охарактеризованы физико-химическими характеристиками, методами колебательной спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса 1Н, а также хромато-масс-спектрометрией.

Содержание

Введение
1.Литературный обзор. Методы синтеза α-ацетиленовых кетонов
.1 Синтез α-ацетиленовых кетонов карбонилированием алкинов
1.2 Синтез α-ацетиленовых кетонов из спиртов
1.3 Синтез α-ацетиленовых кетонов из азот содержащих соединений
.4 Каталитическое ацилирование алкинов в присутствии соединений меди (I)
.5 Металлоорганический синтез
.5.1 Литийорганический синтез
.5.2 Натрийорганический синтез
.5.3 Кремнийорганический синтез
.5.4 Оловоорганический синтез
.5.5 Металлоорганический синтез через соединения III группы А подгруппы (Al, Ga)
. Экспериментальная часть
.1 Методы анализа и идентификации синтезированных соединений
.1.1 Спектральные методы
.1.2 Хроматографические методы
.2 Очистка исходных веществ и растворителей
.3 Синтез исходных соединений
.3.1 Тетрафенилэтинилолово
.3.2 Тетра(триметилсилилэтинил)олово
.4 Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
.4.1 Взаимодействие тетрафенилэтинилолова с хлористым бензоилом. Общая методика
.4.2 Взаимодействие тетрафенилэтинилолова с 4-нитробензоилхлоридом
.4.3 Взаимодействие тетрафенилэтинилолова с ацетилхлоридом
.4.4 Взаимодействие тетра (триметилсилилэтинил) олова с ацетилхлоридом
. Обсуждение результатов
.1 Синтез исходных соединений
.2 Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
.2.1 Влияние растворителя на взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
.2.2 Влияние оснований и кислот Льюиса на взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
.2.3 Влияние температуры на взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
.2.4 Предполагаемый механизм взаимодействия тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
.2.5 Спектральные характеристики полученных соединений
Выводы
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Введение
тетраалкинилид олово хлорангидрид карбоновый
α-Ацетиленовые кетоны являются чрезвычайно важными веществами для дальнейших синтетических превращений. Известны многочисленные синтезы, в которых участвуют α-ацетиленовые карбонильные соединения. Благодаря легкости нуклеофильных присоединений и циклизации, они становятся очень важными промежуточными продуктами гетероциклических соединений, биологически активных и лекарственных веществ, биоцидов для различных микроорганизмов.
Так же 1-алкинил кетоны используют для дальнейшего получения органических соединений серы, которые служат важными промежуточными звеньями в органическом синтезе и имеют достаточно широкий диапазон фармацевтического использования.
В настоящее время известно много способов получения α-ацетиленовых кетонов. Особую «нишу» в их синтезе занимают ацетилениды олова. Они позволяют очень мягко вводить ацетиленовый фрагмент в соединения с различными активными функциональными группами. Однако, синтез ацетиленовых кетонов с использованием триалкилацетиленидов олова имеет ряд недостатков. Прежде всего - их высокая токсичность, в ряде случаев превышающая токсичность цианидов. Неудобством при использовании в синтезе является и большая молекулярная масса реагента относительно массы фрагмента, вносимого этим реагентом. Кроме того, применение Pd-катализаторов делает данный процесс весьма дорогостоящим.
Цель нашей работы заключалась в разработке новых, более эффективных и доступных методов синтеза α-ацетиленовых кетонов, выборе оптимальных условий и определение пути протекания реакции.
1. Литературный обзор. Методы синтеза α-ацетиленовых кетонов

.1 Синтез α-ацетиленовых кетонов карбонилированием алкинов

Трехкомпонентный подход, включающий органогалогениды, моноокись углерода и терминальные алкины, основанный на переходе-металл-католизатор, позволяет получать 1-алкинил кетоны под действием фотоизлучения ксеноновой лампы и в присутствии каталитического количества дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II) с триэтиламином, как основанием.



В этих реакциях, предполагается, что процесс протекает по радикальному механизму, а, значит, образуются промежуточные продукты ацилпалладия. Такой метод был успешно применен к карбонилированию реакции Соногашира, с использованием йодалканов, угарного газа, и терминальных алкинов, и дал хорошие выходы алкилированных алкил кетонов.
Когда 1-йодоктан и фенилацетилен были подвергнуты условиям фотокарбонилирования (облучение ксеноновой лампой на 500 Вт через Пирекс менее, чем давление угарного газа в 45 атм.) в присутствии каталитического количества дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II), 1-фенил-1-ундекин-3-он был получен с 19%-ым выходом. Использование тетра(трифенилфосфин) палладия (0) в качестве катализатора привело к небольшому снижению выхода продукта, но добавление воды к реакционной системе дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II) повышает выход соответствующего кетона до 71%. И катализатор, и условия фотоизлучения обязательны для этой реакции. Когда использовалась кварцевая вставка или более слабая ксеноновая лампа (300 Вт), выходы α-ацетиленовых кетонов значительно уменьшались. Предполагается, что превращение 1-йодоктана в 1-фенил-1-ундекин-3-он было чрезвычайно чувствительно к источнику света так же, как к длине волны [1].
С использованием данного метода был получен ряд α-ацетиленовых кетонов. В качестве исходных галогеналканов были использованы такие йодалканы, как йодоктан, йодциклогексан, йоднонан и пр.

.2 Синтез α-ацетиленовых кетонов из спиртов

Достаточно недавно был разработан удобный способ получения α-ацетиленовых кетонов каталитической реакцией спиртов.
В последние годы в катализируемом окислении алкоксидов переходными металлами используются различные органические и неорганические окислители [2]. Хотя такие методы и являются конструктивными, их применение требует стехиометрических окислителей, в использовании которых порой образуются яды. Поэтому особо привлекательно использование более чистого окислителя, например, молекулярного кислорода. Также разработаны удобные методы аэробного окисления алкоксидов с применением таких переходных металлов в качестве катализаторов, как рубидий, палладий, кобальт, медь, ванадий, осмий и никель [3-9]. Однако, существуют некоторые ограничения в использовании тех или иных исходных соединений из-за неустойчивости производных карбонильных соединений в реакционной смеси, а также из-за дезактивации катализатора формированием металлического полимера и комплексных соединений металлической соли с некоторыми электронными донорами в самом начале окисления. Наибольшее распространение получило окисление пропаргилового алкоксида, в результате которого образуются α,β-ацетиленовые кетоны.
В работе о аэробном окислении алкоксидов в присутствии катализатора - палладия (II) [10], окисление пропаргилового алкоксида не прошло из-за инактивации металлического палладия, приводящей к образованию не идентифицированного смолистого соединения. Путем проведения ряда экспериментов было обнаружено, что VO(ацац)2 является эффективным катализатором для такой процедуры при атмосферном давлении.



На основе таких исследований, окисление пропаргилового алкоксида(1,0 ммоль) под молекулярным кислородом было проведено в присутствии каталитического количества системы VO(ацац)2 (один мольный процент) - 3 Å молекулярной решетки (500 мг) в ацетонитриле (два мл) при температуре 80 °C в течение трех часов (стандартные условия для окисления). Необходимо отметить, что выход продукта реакции зависит от количества молекулярных решеток и осушающих агентов. Когда в окислении 1-фенил-2-пропин-1-ол с пятью мольными процентами VO(ацац)2 количество молекулярных решеток с размером 3 Å было уменьшено, в качестве катализатора, выход 1-фенил-2-пропин-1-она уменьшился. Использование 4 Å молекулярной решетки вместо 3 Å молекулярной решетки резко уменьшает выход продукта. Применение других осушающих агентов таких, как карбонат калия, сульфат кальция и сульфат натрия, было неэффективным для этой процедуры [11]. В других растворителях таких, как бензонитрил, толуол, тетрагидрофуран и 1,2-дихлорэтан, выход 1-фенил-2-пропин-1-она уменьшается. Другие соединения оксида ванадия такие, как VOCl3, VO(OEt)3, VO(тфац)2 (тфац = 1,1,1-трифлуороацетилацетон),VO(гфац)2 (гфац = гексафлуороацетилацетон) и VO(гпфдм)2 (гпфдм = 6,6,7,7,8,8,8-гептафлуоро-2,2-диметил-3,5-октандион), за исключением V2O5, могут использоваться в качестве эффективных катализаторов для этого окисления. Однако, VO (ацац)2 является наиболее удобным катализатором, учитывая несложность его обработки и низкой стоимости [9].



Под каталитическим действием комплексного соединения фосфата кальция - ванадиевокислого апатита в присутствии молекулярного кислорода органические спирты легко переходят в кетоны. Так было исследовано окисление 1-фенил-2-пропин-1-ол (0,5 ммоль), с использованием каталитического количества фосфата кальция-ванадиевокислого апатита (25 мг, 0,073 ммоль (15 мольных % ванадия) в ацетонитриле (один мл) при 80 оC при давлении кислорода, равном атмосферному [12]. Однако, применение данного метода, даже при увеличении времени реакции, не приводило к высоким выходам соответствующего α-ацелитенового кетона. Более высокий выход 1-алкинил кетона удалось получить при увеличении температуры и использовании удвоенного количества катализатора - фосфата кальция-ванадиевокислого апатита (50 мг, 0,15 ммоль ванадия) и бензонитрила, в качестве растворителя. Другие растворители, такие как толуол, хлорбензол, н-бутиронитрил были также использованы, так как бензонитрил трудно удалить из реакционной смеси по окончании реакции из-за высокой температуры кипения. Использование в качестве растворителя н-бутиронитрила привело к получению α-ацетиленового кетона с таким же хорошим выходом, как при использовании бензонитрила (88 %). Реакция в присутствии азота не протекает, что демонстрирует необходимость кислорода для процесса [13].



Данный метод был исследован и на рециркуляцию катализатора. Изначально окисление 1-фенил-2-пропин-1-ола в бензонитриле было выполнено в присутствии фосфата кальция-ванадиевокислого апатита (50 мг, 0,15 ммоль ванадия) при 100 оC в течение 20 часов под кислородной атмосферой. По окончании реакции, катализатор был выделен из реакционной смеси фильтрованием, промыт диэтиловым эфиром и высушен под вакуумом при комнатной температуре для дальнейшего повторного использования. Выходы 1-фенил-2-пропин-1-она были определены хроматографически. В результате фосфат кальция-ванадиевокислый апатит можно вновь использовать, по крайней мере раз десять, с высокой каталитической деятельностью.



При проведении реакции при атмосферном давлении наблюдается образование с хорошим выходом 1-фенил-2-пропин-1-она из 1-фенил-2-пропин-1-ола, однако, процесс протекает медленнее, чем при использовании молекулярного кислорода. Среди 1-арил-2-пропин-1-олов, имеющих хлоридный или метильный заместители в мета- или пара- положении в ароматическом кольце, есть те, которые эффективно окисляются, в результате чего с высокими выходами образуются α-ацетиленовые кетоны, в то время как окисление алкоксидов, имеющих заместители в орто-положении осуществлялось медленнее. В этих же условиях применение пропаргилового алкоксида, имеющего винильные заместитель в α-положении, привело к низкому выходу соответствующего кетона (31 %). Основной пропаргиловый алкоголят - 2-нонин-1-ол - был преобразован в соответствующий альдегид с неплохим выходом (66 %). Окисление пропаргилового алкоголята с алкилированным заместителем в α-положении приводит к низким выходам соответствующих кетонов. Повышение температуры и времени реакции не влияет на значения выходов продуктов [13].



При окислении некоторых пропаргиловых алкоксидов, с высокой реакционной способностью, можно использовать минимальное количество катализатора, что не повлияет на значение выхода.



Хотя для реакции необходима высокая температура, при проведении процесса в бензонитриле при 140 оС с 10 ммоль исходного соединения в течение 24 часов количество повторного использования катализатора (ТОН) достигло 4400 оборотов. Что касается влияния времени протекания реакции, выходы 1-арил-2-пропин-1-онов постепенно повышались с увеличением времени и достигли максимальных значений при 20 часов реакции. Удаление фосфата кальция-ванадиевокислого апатита из реакционной смеси после девяти часов процесса при помощи фильтрования и последующее нагревание фильтрата не привело к увеличению выхода 1-фенил-2-пропин-1-она. Эксперименты наглядно демонстрируют, что любые соединения ванадия не склонны к выщелачиванию, а значит, окисление может продолжаться на поверхности твердого катализатора.
Так же известны исследования каталитической способности другого гидроксильного апатита, содержащего переходный металл в своем составе. Использование ванадьевого гидроксиапатита, полученного методом Кэнеда, привело к получению α-ацетиленового кетона с неплохим выходом (39 %). Применение катализатора с такими переходными металлами, как рубидий и палладий, не привело к желаемым результатам, хотя они нашли эффективное применение в окислении аэробных алкоксидов [13].



1.3 Синтез α-ацетиленовых кетонов из азот содержащих соединений

-Алкинил кетоны могут быть синтезированы в результате взаимодействия производных ацетилена с амидами. Примером такого взаимодействия может служить реакция, где кето-группа, являющаяся фрагментом амида, присоединяется к терминальной ацетиленовой группе, первоначально депротонированой н-бутилом лития [14].


Также α-ацетиленовые кетоны можно получить при использовании аминов, в качестве исходных соединений. Так, например, реакция 3-(N-изопропиламино)-1-фенил-2-бутен-1-она с пятью эквивалентами тетраметилпиперидида лития (Li-TMП) в ТГФ при нуле оС, протекающая за один час, приводит, хотя и не сразу, к 1-алкинил кетонам. В данном методе при гашении реакционной смеси нашатырным спиртом после двух часов взаимодействия вместо ожидаемого 3-(N-изопропиламино)-1-фенил-4-(триметилсилил)-2-бутен-1-она, наблюдается регенерация изопропил имина и 4-фенил-3-бутин-2-она с выходом в 43 %.



Ar = Ph, p-MeC6H4, p-MeOC6H4, 1-нафтил, 2-нафтил, 4-пиридил.

Такой низкий выход, возможно, связан с разложением 4-фенил-3-бутин-2-он в процессе реакции. Когда провели гидролиз реакционной смеси буферным раствором уксусной кислоты / ацетатом натрия (pH 4,5) при плюс 70 0С в течении 15 минут, был получен соответствующий α-ацетиленовый кетон с очень хорошим выходом (80 %). Данная реакция демонстрирует свойства, характерные для 4-арил-3-бутин-2-онов, которые могут быть получены этой несложной процедурой. Выходы 3-(N-изопропиламино)-1-арил-1-бутинов очень разнообразны и невоспроизводимы. После проведения их гидролиза образуются 4-арил-3-бутил-2-оны, которые в последствии легко выделить. Для успешного получения α-ацетиленовых кетонов по выше изложенной методике необходим большой избыток основания [15].
Гидролиз алкинил иминов, с целью получения алкинил кетонов, проводится разбавленной кислотой, а именно щавелевой [16] или соляной [17]. Однако, гидролиз [1,3-дифенил-2-пропин-1-илиден]изопропиламина двух нормальной щавелевой кислотой в водном диэтиловом эфире проходит с образованием трудноперерабатываемой смеси. Обработка [1,3-дифенил-2-пропин-1-илиден]изопропиламина и [3-(4-хлорфенил)-1-фенил-2-пропин-1-илиден]изопропиламина двух нормальной соляной кислотой в водном тетрагидрофуране заканчивается образованием продукта присоединения хлороводорода [18].


R = Н;
R’ = Н, Cl
1.4 Каталитическое ацилирование алкинов в присутствии соединений меди (I)

Медь йодид (I) и дихлорид(трифенилфосфин)палладий (II), катализирующие реакцию ацилхлоридов с l-алкинами, не могут использоваться с ацилхлоридами, которые с легкостью реагируют с третичными аминами, являющимися необходимыми компонентами реакции [19].
Ациклические терминальные алкины могут быть получены при использовании йодида меди (I) (пять мольных %) и триэтиламина в качестве катализатора, без какого-либо присутствия комплексов палладия.



Реакции выполнялись при комнатной температуре в течение 30 часов. Повышение температуры не приводило к увеличению выхода продукта.
Данная методика не может быть использована для множества ароматических и алифатических хлорангидридов карбоновых кислот. Развернутая цепь алифатического хлорангидрида (например, ацетил, пропионил и бутирил хлориды) не работала в условиях данного превращения. Когда к реакционной смеси добавляется развернутая цепь алифатических хлорангидридов карбоновых кислот, наблюдается экзотермическое протекание реакции, что приводит к осмолению всей реакционной смеси. Примечательно, что кислотные хлорангидриды, имеющие уходящую электронную пару, одинаково эффективны для этой реакции.
Взаимодействием ацетиленида с хлорангидридом карбоновой кислоты в присутствии каталитического количества галогенида меди и амина можно получить ряд α-ацетиленовых кетонов с неплохими выходами [20].
Однако, помимо достоинств, использование солей меди (I) в качестве катализаторов имеет и недостатки: в результате влияния меди (I) на ход взаимодействия ацетилид-ацил хлорида, ацетиленид переходит в ацеталь или эфир, который в последствии расщепляется ацилхлоридом [21].

.5 Металлоорганический синтез

Металлоорганический синтез является наиболее используемым для получения α-ацетиленовых кетонов. Роль металлоорганических соединений в данном случае заключается в активации 1-алкинов путем их депротонирования и превращения в активные нуклеофилы. Полученные алкинилид-анионы эффективно вступают в реакцию нуклеофильного замещения галогена в ангидридах карбоновых кислот, что приводит к образованию С-С связи.

.5.1 Литийорганический синтез
Литий алкинилтрифторборан, получаемый добавлением BF3*OEt2 к литиевым ацетиленидам при минус 78 °C в ТГФ, легко реагирует с ангидридами карбоновых кислот, что приводит к чрезвычайно высоким выходам α,β-ацетиленовых кетонов [22].


Терминальные пероксидные алкины (pKa равно 25) могут быть активированны н-бутиллитием и реагировать с бензоилхлоридом или капроилхлоридом, в результате чего образуются соответствующие пероксидные алкинил кетоны с низкими выходами [23].


R = Me3C-, EtMe2C-, Me(CH2)2Me2C- , Me(CH2)4Me2C-’ = Me(CH2)6-, Ph

.5.2 Натрийорганический синтез
Исключительно просто и наглядно протекает синтез ацетиленовых кетонов из хлорангидридов карбоновых кислот и ацетиленидов натрия (которые могут реагировать как с хлорангидридами карбоновых кислот, так и с их ангидридами [24]) по схеме:



Поскольку ацетилениды натрия легко доступны, этот синтез особенно широко применяется в ароматическом ряду [25].
Известен способ получения α,β-ацетиленовых кетонов с использованием ацетиленидов натрия в присутствии тетра(трифенилфосфин) палладия (выход продукта 51-100%) и комплекса кремния с палладием (0). В последнем случае выход продукта уменьшается на 6 % после каждого рециркулирования колонки.
Органические реагенты щелочных металлов (например, RNa и RLi) реагируют с хлорангидридами карбоновых кислот образуя кетоны с низкими выходами. Высокая валентность и реакционная способность этих реагентов часто приводит к последующей реакции с образовавшимся кетоном посредствам енолизации или через 1,2-нуклеофильное присоединение. Предшествующий процесс присоединения протона металлоорганическим реагентом приводит к уменьшению выхода кетона и последующим образованием третичного алкоксида [26].

.5.3 Кремнийорганический синтез
α-Ацетиленовые кетоны могут быть получены в результате взаимодействия производных (триметилсилил)ацетилена с хлорангидридами карбоновых кислот в присутствии хлорида алюминия, в качестве катализатора, и растворителя - дихлорэтана [27].



При взаимодействии в таких же условиях дипроизводных (триметилсилил)ацетилена с хлорангидридами карбоновых кислот происходит разрыв только одной связи кремний - углерод. Если же получившееся соединение обработать карбонатом калия, то разорвется и вторая связь кремний - углерод [28].


Первые подобные исследования были проведены на примере 6-триметилсилил-2-гексен-5-ин-4-она, который получили реакцией ацилирования Фриделя-Крафтса кротонил хлорида [29].



Для более удобного получения 1-алкинил кетонов из кремнийорганических соединений применяются процессы син-элиминирования. Так, например, 3-пентин-2-он можно получить путем син-элиминирования β-силилвинилсульфоксида [30].



Конденсация пропаргилового спирта с 3-оксо-4-гексеннитрилом так же приводит к получению α-ацетиленового кетона, а точнее к смеси продуктов: продукта 1,2-присоединения и производного пирана с соотношением 7:3 соответственно [31].



Для повышения выхода продукта необходимо наличие большого избытка исходного алкилсилана (выход продукта составляет 60% при использовании пяти эквимоль алкилсилана и двух эквимоль хлорида титана) [31].
Кремнийорганический синтез - изящный и экономичный способ преобразования хлорангидридов карбоновых кислот в (триметилсилил)-этинил кетоны кросс-сочетанием (триметилсилил)-ацетилена в условиях реакции Соногаширы.
Известно, что взаимодействие хлорангидридов карбоновых кислот с (триметилсилил)-ацетиленом протекает при комнатной температуре с различными комбинациями катализатора в среде триэтиламина в



качестве основания. Уменьшение количества триэтиламина до стехиометрических эквивалентов приводило к получению изолированного 1-алкинил кетона с хорошим выходом. Необходимо заметить, что реакция протекает так быстро, что оба исходных соединений полностью расходуются после одного часа взаимодействия, и продолжение реакции с небольшим избытком триэтиламина существенно снижает выход продукта. Поэтому, для успешного получения (триметилсилил)-алкинонов к реакционной смеси необходимо добавлять соляную кислоту в количестве одного эквивалента, с целью удаления остатков триэтиламина. В соответствии с реакцией Соногаширы, отсутствие сокатализатора меди приводит к значительному увеличению времени протекания реакции. Применение этих специфических условий ко множеству (гетеро)-арилхлоридов соответствует получению (триметилсилил)-алкинонов с средними выходами. Это открытие сделало выходы алкинил кетонов, полученных реакцией Соногаширы значительно выше, чем соответствующей реакцией Стилле [32].
Ограничением данного подхода является невозможность использования чувствительных и неустойчивых функциональных групп таких, как нитрогруппы [33].

.5.4 Оловоорганический синтез
Как известно, связь Sn-Csp очень реакционноспособна, на что указывает как её склонность к гидролизу, так и алкилирующие или гидрирующие расщепления [34]. Этот фрагмент легко вступает в реакцию с хлорангидридами карбоновых кислот с разрывом С-Sn связи. Хлорангидриды кислот, такие как бензоил- и ацетилхлорид реагируют от l00 до 150 0С с образованием соответствующего алкинилкетона [35]:


R = C2H5 , C6H5; R’ = C6H5; R” = CH3, C6H5

Использование тетраалкинилидов олова, еще более выгодно. Таким образом, тетрафенилэтинилолово реагирует экзотермически уже в кипящем эфире[34]:



Синтез кетонов, катализируемый палладием - реакция присоединения хлорангидридов карбоновых кислот с металлоорганическими реагентами, в результате которой образуются продукты с выходом 85% и больше [35]. Реакция хлорангидридов карбоновых кислот с соединениями, содержащими различные функциональные группы такие, как сложный эфир, нитрил, нитро, гало и альдегид, может не протекать, если первоначально выбранным растворителем, был гексаметилфосфорамид (ГМФА), который не только затрудняет взаимодействие в определенных реакциях, но также является и канцерогенным веществом [36].
В реакциях присоединения оловоорганический реагент с легкостью передает одну функциональную группу на олово, но последующие радикалы перемещаются приблизительно в 100 раз медленнее от R”3SnCl. Таким образом, катализируемое палладием соединение кислотных хлоридов:



со стехиометрическим количеством тетраорганического реагента, передается только одна группа. Такая передача является благоприятной в случае, если органическая группа относительно проста, например, метил, должен быть передан, начиная с относительно недорогого, пригодного реактива олова - тетраметилолова. Эта реакция использовалась для синтеза метила включенного в кетонное промежуточное звено в полном синтезе [37]. Если радикал на олове более дорогой или трудно синтезируемый, тогда использование только одной из этих четырех групп на олове было бы явным недостатком. К счастью, различные типы групп на олове переходят выборочно, например, передача простой алкилированной группы, служащей закрепителем, происходит очень медленно. Это свойственно также для трифенилметилолова, бензилтриметилолова, и винилтрибутилолова, в которых фенил, бензил и винил - избирательно переходящие группы. Последующая передача ацетиленид-группы от олова может пройти по бутилу. Простота передачи фрагмента уменьшается в ряду: - R' = PhC≡C > n-PrC≡C > PhCH=CH ≈ CH2=CH > Ph > PhCH2 > CH3ОCH2 > CH3 > n-Bu. В данном случае рассматривались реакции соединения, катализируемые палладием в наиболее удобном растворителе - хлороформе, с использованием различных несимметричных реактивов олова, R'SR"3, в избирательной передаче одной из групп R' [38].
Преобразование ацилхлоридов в кетоны, катализируемое палладием с оловоорганическими реагентами,



протекает с легкостью и терпит множество функциональных групп, а также позволяет получать кетоны с высоким (обычно больше 90%) выходом.
Реакции изобутил, ацетил, бензоил и п-нитробензоил хлорида с фенилэтинил-, (триметилсилил)этинил-, (карбометокси)этинил-, [3-(тетро-бутилдиметилсилил)окси]-1-пропинил- и (3,3-диэтокси-1-пропинил)трибутил оловом исследованы в присутствии тетра(трифенилфосфин) палладия (0), бензилхлорид(трифенил-1-фосфин) палладия (II), дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II), или фенилиодид(трифенилфосфин) палладия (II). Реакции являются селективными. При этом только алкинил-группы передаются от олова.
Сравнение эффективности выше упомянутых катализаторов показывает небольшое различие в каталитической эффективности бензилхлорид(трифенил-1-фосфин) палладия (II) и тетра(трифенилфосфин) палладия (0), тогда как дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II) несколько лучше чем они оба и все три значительно превосходят фенилиодид(трифенилфосфин) палладия (II). Даже при том, что есть небольшое различие в эффективности (трифенилфосфин) палладия (0), бензилхлорид(трифенил-1-фосфин) палладия (II) и дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II), последний является наилучшим катализатором, т.к. его наиболее легко получить, и он имеет большой срок годности, чем у первого или второго. Катализаторы бензилхлорид(трифенил-1-фосфин) палладия (II) и тетра(трифенилфосфин) палладия (0) всегда медленно разлагаются даже при нуле оC, чем обусловлена их окраска от светло-желтого до темно-коричневого цвета. На фоне этих катализаторов, дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II) кажется, бесконечно устойчив при комнатной температуре [19].

.5.5 Металлоорганический синтез через соединения III группы А подгруппы ( Al, Ga)
Комплексные соединения палладия хорошо катализируют ацилирование IIIA группы металлов.
Исследования реакции показали способность хлорангидридов карбоновых кислот к ацилированию R3A1 и R2R’Al реагентов в присутствии палладиевых катализаторов, таких как тетра(трифенилфосфин) палладий.



Другие палладиевые катализаторы, полученные из диацетата палладия (II) с трифенилфосфином (1:2) и дихлорид(трифенилфосфин) палладия (II), также эффективны, но составы органических соединений алюминия в присутствии других катализаторов переходных металлов, таких как дихлорид(трифенилфосфин) рубидия (II), дихлорид(трифенилфосфин) никеля (II) и хлорид(трифенилфосфин) родия (III),могли быть не эффективными для ацилатов [21].
Соединения триалкилгаллия, полученные в 1932 году, имеют низкую реакционную способность к органическим электрофилам и высокую чувствительность к воздуху и влаге. Галлий разлагает комплексы, R3GaR’M (M = Li, MgX), полученные при добавлении R’Li или R’MgX к различным R3Ga, эффективно ацилирующимся хлорангидридами карбоновых кислот, что приводит к 1-алкил кетонам с хорошими выходами [39]. Эффективность лиганда уменьшается в ряду PhCH2 >Ph > PhC≡C > Bu, Et > с-циклопентил. Селективность лиганда высока для лития, расщепляющего комплексы, и низка для магния, расщепляющего комплексы. В соединениях галлия алкинил лиганды выборочно переходят, так же как и в соединениях таллия [26].



2. Экспериментальная часть

.1 Методы анализа и идентификации синтезированных соединений

В работе использовались современные физико-химические методы анализа: ИК - спектроскопия, 1Н- ЯМР - спектроскопия, масс-спектрометрия и элементный анализ. Для наблюдения за ходом реакции и определении индивидуальности соединений использовалась тонкослойная хроматография. Кроме того, полученные вещества идентифицировались по физико-химическим данным: температурам плавления и кипения, показателю преломления, плотности.

.1.1 Спектральные методы
ИК-спектры всех синтезированных соединений сняты на спектрометре Infra LUM FT-02 в области 400-4200 см-1 . При этом спектры жидких веществ снимали в виде тонкой пленки между пластинами бромида калия, а спектры кристаллических веществ - в виде таблетки с бромидом калия или в растворе хлороформа.
Н - ЯМР - спектры регистрировались на приборе Tesla BS-457 (80 МГц), Bruker AM 300 SF = 300,13 МГц в растворе хлороформа-d1. В качестве внутреннего стандарта использовали тетраметилсилан.
Масс-спектры получены на масс-спектрометре с прямым вводом образца в источник ионов, при стандартной энергии ионизации электронов 70 эВ.
Отнесение полученных спектральных данных проводили в соответствии со справочными руководствами и монографиями [40-41].

.1.2 Хроматографические методы
Индивидуальность полученных соединений, а так же качественный состав смеси продуктов реакции устанавливались методом тонкослойной хроматографии. При этом использовались пластины с закрепленным слоем силикагеля марки “Sorbfil”. В качестве подвижных фаз использовали толуол, гексан : диэтиловый эфир (10:1). Проявление проводили погружением пластин в насыщенный раствор перманганата калия.

.2 Очистка исходных веществ и растворителей

.2.1 Диэтиловый эфир
Сушат над хлористым кальцием и перегоняют над проволокой металлического натрия, собирая фракцию с Ткип 36 оС. Хранят эфир над проволокой металлического натрия.
Литературные данные [42]: Ткип 35,6 оС; Тпл -116 оС; nD20 1,3562; d420 0,7140 г/мл.

.2.2 Диоксан
Диоксан кипятили с металлическим натрием в течении суток, затем перегоняли при атмосферном давлении. Собирали фракцию с температурой кипения 100-102 оС.
Литературные данные [43]: Ткип 100-102 оС; Тпл -35 оС; nD20 1,444; d425 1,256 г/мл.

.2.3 N,N-диметилформамид
N,N-диметилформамид обезвоживали выдерживанием над свежепрокаленными гранулами цеолитов NaA и перегоняли в вакууме водоструйного насоса, отбирая фракцию: Ткип 70 °С / 40 мм.рт.ст.
Литературные данные[43]: Ткип 153 °С, Тпл -61 оС, nD20 1,430, n425 0.944 г/мл.

2.2.4 Пиридин
Пиридин кипятили с металлическим натрием, затем перегнали при атмосферном давлении. Собирали фракцию с температурой кипения 115 °С.
Литературные данные [43]: Ткип 115 °С, Tпл -42 оС, nD20 1,509, d420 0,978 г/мл

.2.5 Толуол
Толуол кипятили с металлическим натрием в течении суток, затем перегоняли при атмосферном давлении. Собирали фракцию с температурой кипения 110-111 оС.
Литературные данные [43]: Ткип 110-111 оС; Тзам -93 оС; nD20 1,496; d425 0,865 г/мл.

.2.6 Триэтиламин
Триэтиламин выдерживали над гранулами гидрооксида натрия в течение суток, затем перегоняли над алюмогидридом лития. Отбирали фракцию с температурой кипения 88,8 °С
Литературные данные[44]: Ткип 88,8 °С, nD20 1,4000, d420 0,726 г/мл.

.2.7 Тетрагидрофуран
Тетрагидрофуран кипятили с алюмогидридом лития, затем перегоняли при атмосферном давлении. Собирали фракцию с температурой кипения 66 оС. Литературные данные[43]: Ткип 65-67°С, nD20 1,4070, d420 0,889 г/мл.

.2.8 Фенилацетилен
Фенилацетилен обезвоживали выдерживанием над свежепрокаленными гранулами цеолитов NaA и перегоняли в вакууме водоструйного насоса, отбирая фракцию: Ткип 84-85°С/100 мм.рт.ст., nD20 1,5477.
Литературные данные[43]: Ткип 142-144 °С, nD20 1,5490.
2.2.9 Хлорид цинка
Технический препарат плавили в кварцевом тигле, нагревая его в пламени газо-воздушной горелки до начала отделения густых белых паров, выливали на керамическую пластинку, измельчали еще горячим в фарфоровой ступке и хранили в эксикаторе.

.2.10 Этилацетат
Этилацетат перегоняли над алюмогидридом лития при атмосферном давлении. Собирали фракцию с температурой кипения 77 °С.
Литературные данные[43]: Ткип 77 °С, nD20 1,3720, d420 0,902 г/мл.

.2.11 Хлористый бензоил
Хлористый бензоил кипятили с хлористым тионилом в течении трех-четырех часов, затем перегоняли при атмосферном давлении хлористый тионил, собирая фракцию при 79 оС, и в вакууме водоструйного насоса хлористый бензоил, отбирая фракцию при 105 оС / 40 мм.рт.ст.
Литературные данные [43]:Ткип 198 °С, Тпл -1, nD20 1,553, n425 1,211 г/мл.

.3 Синтез исходных соединений

.3.1 Тетрафенилэтинилолово (ТФЭО)
В двугорлую колбу, предварительно продутую аргоном и взвешенную с переходником и пробками, помещали 0,0073 моль (1 г) хлорида цинка, 0,075 моль (8 мл) толуола, 0,015 моль (1,6 мл) диэтиламина и оставляли перемешиваться на магнитной мешалке при нагревании до полного перехода хлорида цинка в комплекс. Затем охлаждали до комнатной температуры и приливали 0,75 мл фенилацетиленида и 0,3 мл четыреххлористого олова. Оставляли при перемешивании на 1 час. Получившийся раствор разделяли при помощи колоночной хроматографии, используя силикагель. Упаривали досуха на роторном испарителе. Полученные кристаллы перекристаллизовывали из гептана в условиях инертной атмосферы. Кристаллы сушили в вакууме, предварительно промыв гексаном.
В результате получали тетрафенилэтинилолово в виде кристаллов белого цвета.
Таким образом, из фенилацетилена получено тетрафенилэтинилолово с выходом 72%.
ИК-спектр: 2152 (C≡C).
ЯМР 1Н : 7.26-7.36, 7.60 (м) 5Н.
ЯМР 13С : 85.5 SnC1≡; 110.8 ≡C2 ; 122.4, 128.4, 129.4, 132.4 Ph.
ЯМР 119Sn : 322.29.
МАСС : 524 [M+] (7), 404 (27), 322 (82), 202 (100), 120 (28), 102 (24).
Лит. Данные [44]:Тпл 174 оС.

.3.2 Тетра(триметилсилилэтинил)олово (ТТМСЭО)
В двугорлую колбу, предварительно продутую аргоном и взвешенную с переходником и пробками, помещали 0,0073 моль (1 г) хлорида цинка, 0,075 моль (8 мл) толуола, 0,015 моль (1,6 мл) диэтиламина и оставляли перемешиваться на магнитной мешалке при нагревании до полного перехода хлорида цинка в комплекс. Затем охлаждали до комнатной температуры и приливали 0,96 мл триметилэтинилсилана и 0,3 мл четыреххлористого олова. Оставляли при перемешивании на 1 час. Получившийся раствор разделяли при помощи колоночной хроматографии, используя силикагель. Упаривали досуха на роторном испарителе. Полученные кристаллы перекристаллизовывали в растворителе из гептана в условиях инертной атмосферы. Кристаллы сушили в вакууме, предварительно промыв гексаном.
В результате получали тетрафенилэтинилолово в виде кристаллов белого цвета.
Таким образом, из фенилацетилена получено тетрафенилэтинилолово с выходом 72%.
2.4 Реакции тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот

.4.1 Реакция тетрафенилэтинилолова с хлористым бензоилом. Общая методика
В круглодонную колбу на 5 мл, продутую аргоном, помещали 3,83×10-4 моль (0,2 г.) тетрафенилэтинилолова и необходимое количество катализатора. Затем при помощи пипетки вносили 1 мл растворителя и 1,38×10-3 моль (0,16 мл) хлористого бензоила. Перемешивание осуществляли при помощи магнитной мешалки на силиконовой бане с заданной температурой. В ходе синтеза, через определенные промежутки времени, отбирали аликвоту реакционной смеси в количестве 0,2 мкл, разбавляли ее 0,2 мл хлороформа и анализировали на хромато-масс-спектрометре (Приложение А записи 1-27).
Было исследовано влияние температуры, растворителя, катализатора и основания на процесс алкинилирования. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Определение оптимальных условий реакции тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот

Растворитель	Каталитическая система	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
ТГФ	-	66	6	-
Диэтиловый эфир	-	34	4	-
	Bu3N	34	2	-
Толуол	-	100	10	32
Дихлорэтан	-	80	5	64
Дихлорэтан	ZnCl2 (10 мол.%)	80	1	60
Дихлорэтан	SnCl4 (10 мол.%)	комнатная	3	40
Дихлорэтан	803,5-
Диоксан	-	100	5	66
Диоксан	ZnCl2 (10 мол.%)	100	1,5	66
		80	3	79
		60	3,5	-
Диоксан	ZnCl2 (50 мол.%)	80	3,5	63
Диоксан	ZnCl2 (100 мол.%)	80	2	57
Диоксан	ZnBr2 (10 мол.%)	60	2,5	-
		80	3,5	64
Диоксан	Zn(CF3SO3)2 (10 мол.%)	80	1	61
Диоксан	SnCl4 (10 мол.%)	100	2	37
Диоксан	ZnCl2 (50 мол.%), Et3N (50 мол. %)	100	5	68
Диоксан	Et3N	50	5	-
Диоксан	802-
Диоксан	(i-Pr)2NEt	100	4	-
ДМФА	ZnCl2 (10 мол.%)	комнатная	0,25	-
-	803,5-

ИК, ЯМР 1Н и хромато-масс - спектры полученного 1,3-дифенил-2-пропин-1-она представлены в приложениях Б, В, Г (Рисунок Б 1, В 1, Г 1) соответственно.

.4.2 Реакция тетрафенилэтинилолова с 4-нитробензоилхлоридом
В круглодонную колбу на 5 мл, продутую аргоном, помещали 3,83×10-4 моль (0,2 г.) тетрафенилэтинилолова, 1,53×10-4 моль (0,02 г.) хлорида цинка (10 мол. %). Отдельно в пенициллинке приготавливали раствор, растворив 1,53×10-3 моль (0,28 г.) хлорангидрид карбоновой кислоты в небольшом количестве диоксана. Затем в колбу-реактор при помощи пипетки вносили 1 мл диоксана и полученный раствор 4-нитробензоилхлорида. Перемешивали на магнитной мешалке при температуре 80 оС. Отбирали аликвоту и анализировали на хромато-масс-спектрометре (Приложение А запись 28).
В результате был получен 1-(4-нитрофенил)-3-фенил-2-пропин-1-он с 63 % - ым выходом. ИК и ЯМР 1Н, - спектры, подтверждающие строение вещества, представлены в приложении Б, В (Рисунок Б 2, В 2) соответственно.

.4.3 Реакция тетрафенилэтинилолова с ацетилхлоридом
В круглодонную колбу на пять мл, продутую аргоном, помещали 3,83×10-4 моль (0,2 г.) тетрафенилэтинилолова, 1,53×10-4 моль (0,02 г.) хлорида цинка (10 мол. %). Затем при помощи пипетки вносили один мл диоксана и 1,36×10-3 моль (0,11 г.) хлористого ацетила. Перемешивали на магнитной мешалке при установленной температуре. Отбирали аликвоту и анализировали на хромато-масс-спектрометре (Приложение А записи 29-32).
Используя данную методику, было определено влияние температуры на процесс алкинилирования. Полученные результаты представлены в таблице 2.
ИК, ЯМР 1Н и хромато-масс - спектры полученного 4-фенил-3-бутин-2-она представлены в приложениях Б, В, Г (Рисунок Б 3, В 3, Г 3)соответственно.

Таблица 2 - Влияние температуры на взаимодействие тетравенилэтинилолова с ацилхлоридом

Каталитическая система	Растворитель	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
ZnCl2 (10мол.%)	Диоксан	80	0,5	50
ZnCl2 (10мол.%)	Диоксан	60	0,5	82
ZnCl2 (10мол.%)	Диоксан	40	0,5	97
ZnCl2 (10мол.%)	Диоксан	комнатная	5	80

2.4.4 Реакция тетра(триметилсилилэтинил)олова с ацетилхлоридом
В круглодонную колбу на пять мл, продутую аргоном, помещали 2,96×10-4 моль (0,15 г.) тетра(триметилсилилэтинил)олова и 1,18×10-4 моль (0,02 г.) хлорида цинка (10 мол.%). Затем при помощи пипетки вносили один мл диоксана, 1,07×10-3 моль (0,08 мл) хлористого бензоила. Перемешивали на магнитной мешалке при 40 оС. Отбирали аликвоту и анализировали на хромато-масс-спектрометре (Приложение А запись 33).
В результате был получен 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-он с 50 % - ым выходом. ИК, ЯМР 1Н и хромато-масс - спектры, подтверждающие строение вещества, представлены в приложении Б, В, Г (Рисунок Б 4, В 4, Г 4) соответственно.

3. Обсуждение результатов

В настоящее время известно много способов получения α-ацетиленовых кетонов. Особую «нишу» в их синтезе занимают ацетилениды олова. Они позволяют очень мягко вводить ацетиленовый фрагмент в соединения с различными активными функциональными группами. Однако синтез ацетиленовых кетонов с использованием триалкилацетиленидов олова имеет ряд недостатков. Прежде всего - их высокая токсичность, в ряде случаев превышающая токсичность цианидов. Неудобством при использовании в синтезе является и большая молекулярная масса реагента относительно массы фрагмента, вносимого этим реагентом. Кроме того, применение Pd-катализаторов делает данный процесс весьма дорогостоящим.

.1 Синтез исходных соединений

Тетраалкинилиды олова получены нами по реакции, разработанной ранее на кафедре органической химии, прямым алкинилированием тетрахлорида олова фенилацетиленом в присутствии эквимольных количеств хлорида цинка и диэтиламина в среде толуола с выходами 60 - 80%.



3.2 Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот

В качестве модельных соединений для изучения реакции нами были выбраны хлористый бензоил и тетрафенилэтинил олово. Время протекания реакции определяли с использованием метода хромато-масс спектрометрии. Целевые продукты выделяли флеш-хроматографией.
Во взаимодействие вводились такие хлорангидриды, как ацетилхлорид, бензоилхлорид и п-нитробензоилхлорид. Помимо тетрафенилэтинилолова в качестве исходного тетраалкинилида олова нами было так же изучено тетра(триметилсилилэтинил)олово, в результате чего был получен 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-он.



Время реакции и выходы целевых продуктов сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот

α-Ацетиленовый кетон	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
400,597
80380
805,569
40550

В ходе работы нами было исследовано влияние растворителей, кислот Льюиса и оснований на процесс алкинилирования.

.2.1 Влияние растворителя на взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот

В процессе работы нами был проведен ряд экспериментов с различными растворителями. Полученные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние растворителя на процесс алкинилирования

Растворитель	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
Диоксан	100	5	66
Толуол	100	10	32
Дихлорэтан	80	5	62
ТГФ	64	5	-
Диэтиловый эфир	33	5	-

Из полученных данных видно, что в ароматических и хлорированных растворителях наблюдается значительное образование побочных продуктов и некоторое осмоление реакционной смеси. Наилучшим образом процесс протекает в эфирной среде, что объясняется комплексованием образующегося галогенида олова с растворителем, и, соответственно, снижением побочных процессов, обусловленных влиянием образующейся кислоты Льюиса. Существенное влияние на протекание процесса оказывает разбавление реакционной смеси.

.2.2 Влияние оснований и кислот Льюиса на взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
Взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот является автокаталитическим и после достижения определенных концентраций хлорида олова в реакционной смеси процесс протекает за 20-30 минут. В связи с этим было решено изучить различные каталитические системы на основе кислот Льюиса и органических оснований.

Таблица 3 - Вляние оснований на процесс алкинилирования

Каталитическая система	Растворитель	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
Bu3N	Диэтиловый эфир	33	2	-
Et3N	Диоксан	50	5	-
(i-Pr)2NEt	Диоксан	100	4	-
Диоксан802-
Дихлорэтан803,5-
-803,5-

Из представленных данных видно, что в присутствии оснований процесс не протекает.
Лучшие результаты были получены при исследовании влияния кислот Льюса на процесс анкинилирования. Данные представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Влияние кислот Льюиса на процесс алкинилирования

Кислота Льюиса	Растворитель	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
ZnCl2 (10 мол. %)	Диоксан	80	3	80
	Дихлорэтан	80	1	60
	ДМФА	комнатная	0,25	-
ZnCl2 (50 мол. %)	Диоксан	80	3,5	63
ZnCl2 (100 мол. %)	Диоксан	80	2	57
ZnBr2(10 мол. %)	Диоксан	60	2,5	-
	Диоксан	80	3,5	64
ZnI2(10 мол. %)	Диоксан	80	5	65
ZnCl2, (50 мол. %), Et3N, (50 мол. %)	Диоксан	100	5	68
Zn(CF3SO3)2 (10 мол. %)	Диоксан	80	1	61
SnCl4 (10 мол. %)	Диоксан	100	2	37
	Дихлорэтан	Комнатная	3	40

Видно, что кислоты Льюиса, такие как хлорид, бромид, иодид и трифлат цинка, значительно ускоряют процесс и позволяют снизить температуру реакции, что приводит к снижению протекания побочных процессов и увеличению выхода целевого продукта. Использование эквимольных количеств галогенидов цинка хоть и ускоряет процесс, но приводит к снижению выхода α-ацетиленовых кетонов. Применение такой каталитической системы, как хлорид цинка - амин в высоких эквимольных количествах привело к образованию 1,3-дифенил-2-пропин-1-она с низким выходом. Использование более жестких кислот Льюиса в качестве катализатора, например, хлорида олова, приводит к частичному осмолению реакционной смеси, и, соответственно, снижению выхода целевого продукта. Таким образом, наилучшим катализатором для исследуемого взаимодействия является хлорид цинка в количестве 10 мольных процентов.


R = Me, Ph, O2N-Ph

.2.3 Влияние температуры на взаимодействие тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
В ходе работы нами было исследовано влияние температуры на процесс алкинилирования.

Таблица 5 - Влияние температуры на процесс алкинилирования

Каталитическая система	Растворитель	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
ZnCl2 (10 мол. %)	Диоксан	60	3,5	-
ZnCl2 (10 мол. %)	Диоксан	80	3	80
ZnCl2 (10 мол. %)	Диоксан	100	1,5	66

Из представленных данных видно, что реакция идет лишь при нагревании до 80-100 оС. Температура так же варьировалась при проведении реакции в присутствии других каталитических систем. Однако, зависимость процесса алкинилирования от температуры, полученная из экспериментов с хлоридом цинка, не изменилась.
Было установлено, что хлористый ацетил в данной реакции гораздо более активен, в результате чего было исследовано влияние температуры на взаимодействие тетрафенилэтинилолова с ацетил хлоридом.

Таблица 6 - Влияние температуры на взаимодействие тетрафенилэтинилолова с ацетил хлоридом

Каталитическая система	Растворитель	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
ZnCl2 (10 мол.%)	Диоксан	80	0,5	50
ZnCl2 (10 мол.%)	Диоксан	60	0,5	82
ZnCl2 (10 мол.%)	Диоксан	40	0,5	97
ZnCl2 (10 мол.%)	Диоксан	комнатная	5	80

Из представленных данных видно, что с уменьшением температуры с 80 оС до 40 оС выход целевого продукта увеличивается, что связано с уменьшением протекания побочных процессов, однако при комнатной температуре взаимодействие протекает не полностью.

3.2.4 Предполагаемый механизм взаимодействия тетраалкинилидов олова с хлорангидридами карбоновых кислот
Исходя из наличия активных центров в субстрате и реагенте, можно было предположить два основных механизма протекания реакции: нуклеофильное замещение атома хлора в хлорангидриде карбоновой кислоты и электрофильное замещение атома олова ацил-катионом. В случае реализации первого механизма присутствие в реакционной среде основания должно способствовать генерации нуклеофильной частицы, которая атакует карбонильный атом углерода с образованием промежуточного продукта присоединения, который элиминируя хлорид олова образует целевой продукт.



При реализации второго механизма происходит генерация ацил-катиона под действием кислоты Льюиса, который атакует оловоацетилен по атому углерода, связанному с оловом, образуя α-ацетиленовый кетон.


Исходя из полученных экспериментальных данных можно сказать, что в нашем случае реализуется второй предложенный механизм.

.2.5 Спектральные характеристики полученных соединений
Строение полученных соединений подтверждено данными физико-химического анализа. В ИК-спектрах 1,3-дифенил-2-пропин-1-она наблюдаются полосы поглощения νСар-Н, νС≡С и νС=О в области 3061 см-1, 2199 см-1 и 1647 см-1; 1-(4-нитрофенил)-3-фенил-2-пропин-1-она - νСар-Н, νС≡С, νС=О, νasNO2, νsNO2 и δСар-Н в области 3022 см-1, 2199 см-1, 1647 см-1, 1532 см-1, 1348 и 1319 см-1, 756 см-1;4-фенил-3-бутин-1-она - νС≡С, νС=О, δasCН3 и δСар-Н в области 2201 см-1, 1672 см-1, 1442 см-1 и 758 см-1; 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-она - νsCH3, νasСН3, νС≡С и νС=О в области 2959 и 2853 см-1, 2924 см-1, 2150 см-1 и 1678 см-1 соответственно.
ЯМР спектры полностью совпадают с соответствующими моделям поведения протонов в данных соединениях: в 1,3-дифенил-2-пропин-1-оне наблюдается два мультиплета: одного бензольного кольца и трех атомов водорода второго в области 7,50-7,69 м.д., и двух атомов водорода ароматического кольца, связанного с карбонильной группой, в области 8,26-8,30 м.д.; в 1-(4-нитрофенил)-3-фенил-2-пропин-1-оне - мультиплет 4 атомов водорода ароматического кольца в области 8,03-8,30 м.д. и мультиплет бензольного кольца в области 7,49-7,69 м.д.; в 4-фенил-3-бутин-1-оне - синглет метильной группы в области 2,25 м.д. и мультиплет бензольного кольца в области 7,45-7,69 м.д.; в 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-оне - два синглета, соответствующие метильной группе, связанной с карбонильной группой, и трем метильным группам при атоме кремния, в 2,24 и 0,18 м.д. соответственно.

Таблица 7 - Спектральные характеристики α-ацетиленовых кетонов

№

Соединение

ИК-спектр, ν, см-1

Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.

Масс спектр, m/z (%)

12199 (С≡С)
(С=О)7.50-7.69
(м) 8Н
.26-8.30
(м) 2Н206 [M+] (55)
(98),152(11)

129(100),101(17)

22199 (С≡С)
(С=О) 1350,1319
(NO2)s
(NO2)as8.03-8.30
(м) 4Н
.49-7.69

(м) 5Н-

32201 (С≡С)
(С=О)2.25 (c) 3H
.45-7.69
(м) 5H 144 [M+] (15) 129(100),101(6)

75 (23), 51 (14)

42150 (С≡С)
(С=О)2.24 (с) 3Н
.18 (с) 9Н140 [M+] (2)

123 (95),97 (41) 83 (100),43 (52)

В масс спектрах полученных соединений наблюдается слабоинтенсивный и среднеинтенсивный пик молекулярного иона, а так же ионов, соответствующих отщеплению метильных и фенильных радикалов, и карбонильных фрагментов при ацетиленовой связи.

ВЫВОДЫ

1.Предложен новый метод синтеза α-ацетиленовых кетонов из тетраацетиленидов олова и хлорангидридов карбоновых кислот.
. Изучены условия проведения реакции. Показано, что реакция наилучшим образом протекает в среде эфирных растворителей при использовании 10 мольных процентов хлорида цинка в качестве катализатора.
. Установлено, что реакция протекает по механизму электрофильного замещения атомом олова генерируемым в системе ацил-катиона.
. С использованием данного метода получен ряд α-ацетиленовых кетонов, строение которых подтверждено физико-химическими методами исследования.

Список используемой литературы

1. Synthesis of alkyl alkynyl ketones by Pd/light-induced three-component coupling reactions of iodoalkanes, CO, and 1-alkynes/ A. Fusano, T. Fukuyama, S. Nishitani et al // Organic Letters. -2010. -Vol.12, №10. -P.2410-2413.
. Hanyu, A. Selective aerobic oxidation of primary alcohols catalyzed by a Ru(PPh3)3Cl2/hydroquinone system / A. Hanyu, E. Takezawa, S. Sakaguchi // Tetrahedron Letters. - 1998. - Vol. 39. - P. 5557-5560.
. Miyata, A. Chemoselective aerobic oxidation of primary alcohols catalyzed by a ruthenium complex / A. Miyata, M. Murakami, R. Irie // Tetrahedron Letters. - 2001. - Vol. 42. - P. 7067-7070.
. Ebitani, K. Immobilization of a ligand-preserved giant palladium cluster on a metal oxide surface and its Nobel heterogeneous catalysis for oxidation of allylic alcohols in the presence of molecular oxygen / K. Ebitani, Y. Fujie, K. Kaneda // Langmuir. - 1999. - Vol. 15, № 10. - P. 3557-3562.
. Alcohol oxidation by dioxygen and aldehydes catalysed by square-planar cobalt(III) complexes of disubstituted oxamides and related ligands / I. Fernandez, J.R. Pedro, A.L. Rosello et al // J. Org. Chem. - 2001. - Vol. 2001, № 7. - P. 1235-1247.
. Catalytic galactose oxidase models: biomimetic Cu(II)-phenoxyl-radical reactivity / Y. Wang, J. L. DuBois, B. Hedman et al // Science. - 1998. - Vol. 279. - P. 537-540.
. Aerobic oxidation of α-hydroxycarbonyls catalysed by trichlorooxyvanadium: efficient synthesis of α-dicarbonyl compounds / M. Kirihara, Y. Ochiai, S. Takizawa et al // Chem. Commun. - 1999. - P. 1387-1388.
. Muldoon, J. Practical Os/Cu-cocatalyzed air oxidation of allyl and benzyl alcohols at room temperature and atmospheric pressure / J. Muldoon, S.N. Brown // Organic Letters. - 2002. - Vol. 4, № 6. - P. 1043-1045.
. Oxovanadium complex-catalyzed aerobic oxidation of propargylic alcohols / Y. Maeda, N. Kakiuchi, S. Matsumura // J. Org. Chem. - 2002. - Vol. 67. - P. 6718-6724.
. Palladium(II)-supported hydrotalcite as a catalyst for selective oxidation of alcohols using molecular oxygen / T. Nishimura, N. Kakiuchi, M. Inoue et al // Chem. Commun. - 2000. - P. 1245-1246.
. Catalytic oxidation-reduction hydration of olefins with molecular oxygen in the presence of bis(1,3-diketonato)cobalt (II) complexes/ K. Kato, T. Yamada, T. Takai et al // Bull. Chem. Soc. Jpn. - 1990. - Vol. 63. - P. 179
. Oxovanadium complex-catalyzed oxidation of propargylic alcohols using molecular oxygen / Y. Maeda, N. Kakiuchi, S. Matsumura et al // Tetrahedron Letters. - 2001. - Vol. 42. - P. 8877-8879.
. Calcium phosphate-vanadate apatite (CPVAP)-catalyzed aerobic oxidation of propargylic alcohols with molecular oxygen / Y. Maeda, Y. Washitake, T. Nishimura et al // Tetrahedron. - 2004. - Vol. 60. - P. 9031-9036.
. Nahm, S. N-Methoxy-N-methylamides as effective acylating agents / S. Nahm, S.M. Weinreb // Tetrahedron Letters. - 1981. - Vo1. 22, № 39. - P. 3815-3818.
. Bartoli, G. Unexpected elimination to α,β-alkynyl ketones in the reaction of dianions of 1-arylenaminones with trimethylchlorosilane / G. Bartoli, C. Cimarelli, G. Palmieri // Tetrahedron Letters. - 1991. - Vo1. 32, №. 46. - P. 7091-7092.
. Gamboni, G. Uber die cis, trans-isomeren P-Phenyl-buten-(3)-one-(2) und 3-Phenyl-propen-(2)-ale-(1) / G. Gamboni, V. Theus, H. Schinz // Helvetica Chimica Acta. - 1955. - № 38. - P. 255-263.
. Hayashi, S.-I. The behavior of 1-(5-oxazolyl)-1-alkylidenes and 1-(5-isoxazolyl)-1-alkylidenes / S.-I. Hayashi, M. Nair, D. J. Houser // Tetrahedron Letters. - 1979. - № 20. - P. 2961-2964.
. Mangelinckx, S. Straightforward synthesis of alkynyl imines via 1,2-elimination of α,α-dichloroketimines / S. Mangelinckx, S. Rooryck, J. Jacobs // Tetrahedron Letters. - 2007. - Vol. 48. - P. 6535-6538.
. Logue, M.W. Palladium-catalyzed reactions of acyl chlorides with (1-alkyny1)tributylstannanes. A convenient synthesis for 1-alkynyl ketones / M.W. Logue, K. Teng // J. Org. Chem. - 1982. - Vol. 47. - P. 2549-2553.
. Chowdhury, C. Studies on copper (I) catalysed cross-coupling reactions: a convenient and facile method for the synthesis of diversely substituted α,β-acetylenic ketones / C. Chowdhury, N.G. Kundu // Tetrahedron. - 1999. - № 55. - P. 7011-7016
. George, M.V. An efficient method for the synthesis of 1-alkynyl ketones / M.V.George, R. K.Gupta // Heterocycl. Chem. - 1976. - Vol. 19. - P. 279-282.
. Brown, H.C. Improved highly efficient synthesis of α,β-acetylenic ketones. Nature of the intermediate from the reaction of lithium acetylide with boron trifluoride etherate / H. C. Brown, U. S. Racherla, S. M. Singh // Tetrahedron Letters. - 1984. - Vo1. 25, № 23. - P. 2411-2414.
. Yuvchenko, A.P. Lithium peroxy acetylides in the synthesis of peroxy-containing alcohols, esters, and ketones / A.P. Yuvchenko, E.A. Dikusar, N.A. Zhukovskaya, K.L. Moiseichuk // Russ. J. Gen. Chem. - 1993. - № 63. - P. 1264-1268.
24. Вейганд - Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии / Вейганд - Хильгетаг. - М.: Химия, 1968, - 944 с.
. Вейганд, К. Методы синтеза. Методы эксперимента в органической химии./ K. Вейганд. - М.: ИЛ, 1952. - Ч. 2. - 737 с.
. Dieter, R.K. Reaction of acyl chlorides with organometallic reagents: a banquet table of metals for ketone synthesis / R.K. Dieter // Tetrahedron. - 1999. - № 55. - P. 4177-4236.
. Schubert, T. Enantioselective synthesis of both enantiomers of various propargylic alcohols by use of two oxidoreductases / T. Schubert, W. Hummel, M.-R. Kula // J. Org. Chem. - 2001. - Vol. 26. - P. 418124187.
. Lee, P.H. Preparation of unsymmetrical dialkenyl ketones from the reactions of alkenyl alkynyl ketones with Gilman reagents / P.H Lee, J. Park, K. Lee, // Tetrahedron Letters. - 1999. - Vol. 40. - P. 7109-7112.
. Birkofer, L. Substitutions- und additionsreaktionen an silylierten acetylenen / L. Birkofer, A. Ritter, H. Uhlenbrauck // Chemische Berichte. - 1963. - Vol. 96, № 12. - P. 3280-3288.
. Weller, M.D. A novel twist on an old theme: b-halovinylsilanes, a new elimination approach to oligoyne assembly / M.D Weller, L.R. Cox // C. R. Chimie. - 2009. - Vol. 12 - P. 366-377.
. Santelli, M. α,β-Unsaturated acyl cyanides. Self-condensation and conjugate addition of allyl-, allenyl-, propargyl-, and alkynyltrimethylsilanes / M. Santelli, D.E. Abed, A. Jellal // J. Org. Chem. - 1986. - Vol. 51, № 8. - P. 1199-1206.
32. Karpov, A.S. New entry to a three-component pyrimidine synthesis by TMS-ynones via Sonogashira coupling / A.S. Karpov, T.J.J. Muller //Organic Letters - 2003. - Vol. 5, № 19. - P. 3451-3454.
33. Davidsohn, W.E. Die organische chemie des zinns / W.E. Davidsohn, M.C. Henry // Chem. Reviews. - 1967. - Vol. 67. - P. 73-77.
34. Neumann, W.P. Organozinnverbindungen, XX synthesen mit stannylierten alkinen / W.P Neumann, F.G. Kleiner.// Liebigs Ann. Chem. - 1968. - Vol. 716. - P. 29-36.
. Milstein, D. Mild, selective, general method of ketone synthesis from acid chlorides and organotin compounds catalyzed by palladium / D. Milstein, J.K. Stille // J. Org. Chem. - 1979. - Vol. 44, № 10. - P. 1613-1618.
. Lee, K.P. Pulmonary response to inhaled hexamethylphosphoramide in rats / K.P. Lee, H.J. Trochimowicz // Toxicology and applied pharmacolog. - 1982. - № 62. - P. 90-103.
. Kende, A. S. Mechanism and regioisomeric control in palladium(I1)-mediated cycloalkenylations. A novel total synthesis of (±)-quadrone / A.S. Kende, B. Roth, P.J. Sanfilippo // J. Am. Chem. Soc. - 1982. - Vol. 104, № 21. - P. 5808-5810.
. Labadie, J.W. Synthetic Utility of the Palladium-Catalyzed Coupling Reaction of Acid Chlorides with Organotins / J.W Labadie, D. Tueting, J.K. Stille // J. Org. Chem. - 1983. - Vol. 48. - P. 4634-4642.
. Han, Y. Tetraorganogallate complexes in organic chemistry: A novel, efficient and versatile preparation of ketones from acyl chlorides / Y. Han, L. Fang, W.-T. Tao //. Tetrahedron Letters. - 1995. - Vol. 36. - P. 1287-1290.
. Справочник химика. - Т.4. / Под редакцией Б.П. Никольского - Л.: Химия, 1965. - 919 с.
. Физические методы исследования: колебательная спектроскопия. Учебное пособие / Н.Н. Буков, Ф.А. Колоколов, Т.В. Костырина и др. Краснодар: Кубанский гос.ун-т, 2010. - 54 с.
. Cummins, C.H. Synthesis of symmetrical diarylalkynes by double Stille coupling of bis(tributylstannyl)acetylene./ C.H. Cummins / Tetrahedron Letters. -1994. - Vol. 35,- № 6. - P.857-860.
. Свойства органических соединений. Справочник / Под редакцией А.А. Потехина. - Л.: Химия, 1984. -520 с.
44. Hartman, H. Uber eineue klasse von phenylathinylverbindungen der elenente Sn, P, As and Sb / H. Hartman, W. Reiss, B. Karbstein // Naturwissenschaften. - 1959. - Vol. 46. - 321 р.

Приложение А

Таблица А 1 - Экспериментальные данные по определению оптимальных условий алкинилирования

№	Тетраалкинилид олова	Хлорангидрид карбоновой кислоты	Растворитель	Каталитическая система	Температура, оС	Время, ч.	Выход, %
1	ТФЭО	ТГФ-666-
2	ТФЭО	Диэтиловый эфир-344-
3	ТФЭО	Диэтиловый эфирBu3N342-
4	ТФЭО	Толуол-1001032
5	ТФЭО	Дихлорэтан-80562
6	ТФЭО	ДихлорэтанZnCl2 (10 мол.%)80160
7	ТФЭО	ДихлорэтанSnCl4 (10 мол.%)комнат.375
8	ТФЭО	Дихлорэтан803,5-
9	ТФЭО	Диоксан-100566

10ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)1001,566

11ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)80380

12ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)603,5-

13ТФЭОДиоксанZnCl2

(50 мол.%)803,563

14ТФЭОДиоксанZnCl2

(100мол.%)80257

15ТФЭОДиоксанZnBr2

(10 мол.%)602,5-

16ТФЭОДиоксанZnBr2

(10 мол.%)803,564

17ТФЭОДиоксанZnI2

(10 мол.%)80565

18ТФЭОДиоксанZn(CF3SO3)

(10 мол.%)80161

19ТФЭОДиоксанSnCl4

(10 мол.%)100237

20ТФЭОДиоксанZnCl2
(50 мол.%),
Et3N

(50 мол. %)100568
21	ТФЭО	ДиоксанEt3N505-
22	ТФЭО	Диоксан802-
23	ТФЭО	Диоксан802-
24	ТФЭО	Диоксан(i-Pr)2NEt1004-

25ТФЭОДМФАZnCl2

(10 мол.%)комнат.0,25-
26	ТФЭО	-803,5-

27ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)805,569

28ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)800,550

29ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)600,582

30ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)400,597

31ТФЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)комнат.580

32ТТМСЭОДиоксанZnCl2

(10 мол.%)40550

Приложение Б


Рисунок Б 1 - ИК-спектр 1,3-дифенил-2-пропин-1-она


Рисунок Б 2 - Ик-спектр 1-(4-нитрофенил)-3-фенил-2-пропин-1-она


Рисунок Б 3 - ИК-спектр 4-фенил-3-бутин-1-она


Рисунок Б 4 - ИК-спектр 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-она

Приложение В


Рисунок В 1 - Спектры ЯМР 1Н 1,3-дифенил-2-пропин-1-она


Рисунок В 2 - Спектры ЯМР 1Н 1-(4-нитрофенил)-3-фенил-2-пропин-1-она


Рисунок В 3 - Спектры ЯМР 1Н 4-фенил-3-бутин-1-она


Рисунок В 4 - Спектры ЯМР 1Н 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-она

Приложение Г


Рисунок Г 1 - Хромато-масс-спектр 1,3-дифенил-2-пропин-1-она


Рисунок Г 3 -Хромато-масс-спектр 4-фенил-3-бутин-2-она

Рисунок Г 4 - Хромато-масс-спектр 4-(триметилсилил)-3-бутин-2-она