專利名稱:二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?br>
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽?。
二茂鐵酰氯是一種重要的合成中間體,它的衍生物表現(xiàn)出抗腫瘤、殺蟲、殺菌和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)活性。二茂鐵基是一個(gè)疏水性很好的芳香基團(tuán),在一些藥物或農(nóng)藥分子中可替代苯環(huán)而仍保持生物活性。如羅姆哈斯公司用二茂鐵酰氯作原料將雙酰肼分子中的苯環(huán)用二茂鐵代替,得到含二茂鐵基的雙酰肼化合物,表現(xiàn)出很高的昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)活性。另一方面,二茂鐵基有兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的共平面環(huán)戊二烯基和獨(dú)特的氧化還原特性,因此最近用二茂鐵酰氯作為原料已將二茂鐵羰基引入到超分子和分子元件中,二茂鐵基本身和含有二茂鐵基的肽鏈?zhǔn)亲鳛榉肿邮荏w來(lái)形成超分子的有機(jī)金屬骨架。
文獻(xiàn)報(bào)道二茂鐵酰氯是通過(guò)二茂鐵羧酸和合適的氯化試劑反應(yīng)來(lái)制得,所用的氯化試劑有五氯化磷(D.W.Mayo,P.D.Shaw,M.Rausch,Chem.and Ind.(London)(1957)1388.)、三氯化磷(W.Ji-Tao,Z.Yun-Wen,X.Yu-Min,et al,Chem.J.Chinese.Univ.14(1993)801.)、草酰氯(H.Falk,C.Krasa,K.Schlogl,Monat.Chem.100(1969)1552.)和二氯亞砜(H.J.Lorkowski,R.Pannier,A.Wende,J.Prakt.Chem.35(1967)149.)。二茂鐵羧酸可以用以下幾種方法制備的(1)二茂鐵先乙?;?,再用次氯酸鹽或碘氧化得到二茂鐵羧酸,但氧化收率太低(14%-47.8%),(2)二茂鐵先甲?;?,再用氧化銀或二氧化錳氧化得到二茂鐵羧酸(G.Schmitt,S.Ozman,J.Org.Chem.41(1976)3331.),同樣氧化收率太低,(3)二茂鐵用丁基鋰變成鋰鹽,再和二氧化碳反應(yīng)得到二茂鐵羧酸(D.W.Mayo,P.D.Shaw,M.Rausch,Chem.andInd.(London)(1957)1388.),總收率只有37%,且操作太繁雜,(4)二茂鐵和鄰氯苯甲酰氯進(jìn)行Friedel-Crafts?;磻?yīng)后,再用乙二醇二甲醚作溶劑,和叔丁基鉀反應(yīng)得到二茂鐵羧酸(E.R.Biehl,P.C.Reeves,Synthesis 6(1973)360.),該反應(yīng)的總收率雖可達(dá)88%,但所用鄰氯苯甲酰氯和叔丁基鉀作原料太昂貴,(5)氰基二茂鐵水解可得到二茂鐵羧酸(A.N.Nesmeyanov,E.G.Perevalova,L.P.Yureva,etal,Izv.Akad.Nauk SSSR,Ser.Khim.,(1963)1377.),該反應(yīng)的收率為69%,但原料氰基二茂鐵太昂貴,(6)二茂鐵硫代甲酸甲酯水解也可得到二茂鐵羧酸(D.E.Bublitz,G.H.Harris,J.Organomet.Chem.,4(1965)404.),該反應(yīng)的收率為70%,但原料二茂鐵硫代甲酸甲酯不好得。上述文獻(xiàn)報(bào)道的六種方法由于合成困難而導(dǎo)致二茂鐵羧酸很昂貴。而且,二茂鐵羧酸與五氯化磷、三氯化磷、草酰氯和二氯亞砜反應(yīng)制備二茂鐵酰氯時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的黑色雜質(zhì),而且收率低。
雙二茂鐵酮是一種穩(wěn)定的燃燒改性物,它與有機(jī)高聚燃料和高氯酸銨一起制得的火箭燃料可顯著增加燃料的燃燒速度。雙二茂鐵酮由于對(duì)水和環(huán)己烷不敏感,所以它和硝酸制備的混合物可作為高溫碰炸起爆管、電子起爆管、引爆劑和引爆藥。雙二茂鐵酮還是合成各種腙,硫代、硒代、蹄代雙二茂鐵酮,四二茂鐵基乙烯等的重要中間體,同時(shí)雙二茂鐵酮由于兩個(gè)茂環(huán)用一個(gè)sp2雜化的碳連接而導(dǎo)致它和以它為原料而合成的產(chǎn)物具有獨(dú)特的氧化還原特性。文獻(xiàn)用二茂鐵羧酸先合成二茂鐵酰氯,再與二茂鐵反應(yīng)來(lái)合成雙二茂鐵酮,其總收率僅有38%(K.L.Rinehart,Jr.,A.F.Ellis,C.J.Michejda,et al,J.Am.Chem.Soc.82(1960)4112.)。
迄今為止,尚未發(fā)現(xiàn)有理想的制備上述二茂鐵甲?;惢衔锏墓に嚪椒ā?br>
本發(fā)明的目的是提供一種二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?,本發(fā)明的突出特點(diǎn)是選用固態(tài)光氣直接用便宜易得的二茂鐵作原料,實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單,后處理方便。本發(fā)明可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,其收率高于二茂鐵羧酸和五氯化磷、三氯化磷、草酰氯或二氯亞砜反應(yīng)的收率,不產(chǎn)生黑色雜質(zhì),在實(shí)驗(yàn)操作和收率上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于已知方法,而且避免了二茂鐵羧酸的制備。
本發(fā)明是采用下述反應(yīng)
R=H或-CO2H;
或
本發(fā)明是在該反應(yīng)在-30至+60℃,優(yōu)選-15至+20℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。將二茂鐵或它的衍生物、有機(jī)堿以及有機(jī)溶劑置于反應(yīng)瓶中,攪拌下,惰氣保護(hù),加入固態(tài)光氣(反應(yīng)物摩爾比為3∶1-3),攪拌8-14hr;抽濾,濾液減壓蒸發(fā)至干,殘留物用有機(jī)溶劑溶解,抽濾,濾液減壓濃縮,室溫下放置,得到晶體產(chǎn)物,過(guò)濾,干燥即可。
本發(fā)明的具體制備方法是可選用固態(tài)光氣和二茂鐵直接反應(yīng)制備了二茂鐵酰氯,該反應(yīng)合適的溶劑為四氫呋喃、乙醚、甲苯、苯、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷以及它們的混合,最好的溶劑為二氯甲烷;合適的堿為有機(jī)堿,例如三甲胺、三乙胺、吡啶、N-甲胺基吡啶或N,N-二甲胺基吡啶;所說(shuō)的二茂鐵與固態(tài)光氣的摩爾比為3∶1-3;該反應(yīng)在-30至+60℃,優(yōu)選-15至+20℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行;該反應(yīng)過(guò)程如下
反應(yīng)中所需要的固態(tài)光氣是用已知方法制備的。
本發(fā)明可選用固態(tài)光氣和二茂鐵羧酸反應(yīng)制備了二茂鐵酰氯,該反應(yīng)合適的溶劑為四氫呋喃、乙醚、甲苯、苯、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷。最好的溶劑為二氯甲烷;合適的堿為有機(jī)堿,例如三甲胺、三乙胺、吡啶、N-甲胺基吡啶或N,N-二甲胺基吡啶或它們的混合。該反應(yīng)在-30至+60℃,優(yōu)選-15至+20℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明還可將固態(tài)光氣和二茂鐵一步反應(yīng)制備雙二茂鐵酮,合適的溶劑為四氫呋喃、乙醚、甲苯、苯、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷。最好的溶劑為二氯甲烷。合適的堿為有機(jī)堿,例如三甲胺、三乙胺、吡啶、N-甲胺基吡啶或N,N-二甲胺基吡啶。該反應(yīng)在-30至+60℃,優(yōu)選-15至+20℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。該反應(yīng)需要在路易氏酸存在下進(jìn)行,該反應(yīng)合適的路易氏酸有三氯化鋁、二氯化鋅或四氯化錫等,優(yōu)選無(wú)水三氯化鋁。
實(shí)施例固態(tài)光氣和二茂鐵反應(yīng)制備二茂鐵酰氯在0℃下將二茂鐵(5.4mmol)、重蒸的三乙胺(6mol)及15mL 1,2-二氯乙烷置于反應(yīng)瓶中,在冰浴冷卻攪拌下,通氮?dú)獗Wo(hù)。然后滴加固態(tài)光氣(2mmol)的15mL1,2-二氯乙烷的溶液。加完后,0℃下繼續(xù)攪拌2hr,再室溫?cái)嚢?2hr。抽濾,濾液減壓蒸發(fā)至干,殘留物中加入正己烷加熱至溶解,抽濾,濾液減壓濃縮,放置結(jié)晶得紅色的晶體產(chǎn)物(0.51g,收率為38.1%),mp 49-51℃(文獻(xiàn)值,7mp=49℃);1H NMR(CDCl3)δ4.32(s,5H,C5H5),4.63(s,2H,C5H4),4.91(s,2H,C5H4).
固態(tài)光氣和二茂鐵羧酸反應(yīng)制備二茂鐵酰氯在氮?dú)獗Wo(hù)下,在0℃下將二茂鐵羧酸(3.13mmol)、重蒸的三乙胺(3.29mmol)和N,N-二甲胺基吡啶(1.65mmol)的10mL二氯甲烷溶液滴加至攪拌的固態(tài)光氣(3.29mmol)的30mL二氯甲烷溶液中。加完后,0℃下繼續(xù)攪拌1hr,再室溫?cái)嚢?1hr。抽濾,濾液減壓蒸發(fā)至干,殘留物中加入正己烷加熱至溶解,抽濾,濾液減壓濃縮,放置結(jié)晶得紅色的晶體產(chǎn)物(0.48g,收率為61.5%),mp 49-51℃(文獻(xiàn)值,7mp=49℃);1HNMR(CDCl3)δ4.32(s,5H,C5H5),4.63(s,2H,C5H4),4.91(s,2H,C5H4)。
雙二茂鐵酮的合成在氮?dú)獗Wo(hù)下,在-15℃下將固態(tài)光氣(1.61mmol)的10mL二氯甲烷溶液和重蒸的三乙胺(4.83mmol)同時(shí)從不同漏斗滴加到二茂鐵(8.06mmol)和無(wú)水三氯化鋁(8.06mmol)的30mL二氯甲烷溶液。加完后,-15℃下繼續(xù)攪拌2hr,再室溫?cái)嚢?hr。反應(yīng)混合物倒入冰水中,用二氯甲烷萃取,有機(jī)相用無(wú)水硫酸鎂干燥,抽濾,濾液減壓蒸發(fā)至干,殘留物過(guò)色譜柱,所得產(chǎn)物用異丙醇重結(jié)晶得紅色的針狀晶體產(chǎn)物(0.81g,收率為50.6%);mp 203-204℃(文獻(xiàn)值,15mp=204℃);IR(KBr)3113.5,1607.1,1462.4,1382.4,1291.6,1102.0,1059.6,804.6,490.3cm-1;1H NMR(CDCl3)δ4.23(s,5H,C5H5),4.54(s,2H,C5H4),5.02(s,2H,C5H4).Anal.Calcd.for C21H18OFe2C,63.36;H,4.56.FoundC,63.16;H,4.28.
權(quán)利要求
1.一種二茂鐵甲酰基類化合物的制備方法,其特征在于它是經(jīng)過(guò)下述反應(yīng)
R=H或
或
其具體制備步驟將二茂鐵或它的衍生物、有機(jī)堿以及有機(jī)溶劑置于反應(yīng)瓶中,在-30至+60℃溫度下,惰氣保護(hù)和攪拌下,加入固態(tài)光氣,攪拌8-14hr;抽濾,濾液減壓蒸發(fā)至干,殘留物用有機(jī)溶劑溶解,抽濾,濾液減壓濃縮,室溫下放置,得到晶體產(chǎn)物,將產(chǎn)物過(guò)濾,干燥即可。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟谒f(shuō)的二茂鐵或它的衍生物與固態(tài)光氣的摩爾比為3∶1-3。
3.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的二茂鐵甲酰基類化合物的制備方法,其特征在于所說(shuō)的有機(jī)堿是三甲胺、三乙胺、吡啶、N-甲胺基吡啶或N,N-二甲胺基吡啶。
4.按照權(quán)利要求所說(shuō)的1二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?,其特征在于所說(shuō)的有機(jī)溶劑是四氫呋喃、乙醚、甲苯、苯、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷,最好的溶劑為二氯甲烷或1,2-二氯乙烷。
5.按照權(quán)利要求所說(shuō)的1二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?,其特征在于所說(shuō)的反應(yīng)溫度是在-15至+20℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
6.按照權(quán)利要求所說(shuō)的5二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟谒f(shuō)的反應(yīng)溫度是在0℃的溫度下進(jìn)行。
7.按照權(quán)利要求所說(shuō)的3二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?,其特征在于所說(shuō)的有機(jī)堿是三乙胺和N,N-二甲胺基吡啶。
8.按照權(quán)利要求所說(shuō)的1二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?,其特征在于所說(shuō)的二茂鐵甲?;惢衔锂a(chǎn)物R′為二茂鐵甲?;鶗r(shí),加入三氯化鋁、二氯化鋅或四氯化錫,優(yōu)選三氯化鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及二茂鐵甲?;惢衔锏闹苽浞椒?它是將二茂鐵或它的衍生物、有機(jī)堿以及有機(jī)溶劑置于反應(yīng)瓶中,在-30至+60℃溫度下,惰氣保護(hù)和攪拌下,加入固態(tài)光氣,攪拌8—14hr;抽濾,濾液蒸發(fā)至干,殘留物用有機(jī)溶劑溶解,濾液濃縮,室溫下放置,得到晶體產(chǎn)物;本發(fā)明制備的二茂鐵甲?;惢衔?收率高,實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單,后處理方便,不產(chǎn)生黑色雜質(zhì)。
文檔編號(hào)C07F17/00GK1268513SQ00102500
公開日2000年10月4日 申請(qǐng)日期2000年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月15日
發(fā)明者汪清民, 黃潤(rùn)秋 申請(qǐng)人:南開大學(xué)