Патент на изобретение №2349583
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОКСИДОВ КАТАЛИТИЧЕСКИМ ОКИСЛЕНИЕМ ТИОЭФИРОВ
(57) Реферат:
Настоящее изобретение относится к способу получения сульфоксидов окислением тиоэфиров пероксидом водорода, в присутствии в качестве катализатора соли цинка, например Zn(NO3)2·6H2O, или координационного соединения цинка, например гомохирального микропористого координационного полимер состава: [Zn2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x, где BDC – дианион терефталевой кислоты, L-Lac – дианион молочной кислоты, DMF – диметилформамид. Настоящий способ позволяет получить сульфоксиды при более высокой конверсии и селективности процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Основным подходом к получению сульфоксидов является окисление сульфидов (тиоэфиров) в мягких условиях, обычно при низких температурах, строго дозируя используемый окислитель и подбирая оптимальный растворитель. Используется Н2О2 В данной работе предлагается новый способ получения сульфоксидов, основанный на процессе селективного окисления сульфидов пероксидом водорода, катализируемом соединениями цинка. Предложен способ окисления тиоэфиров в сульфоксиды пероксидом водорода, в котором в качестве катализатора используют соли цинка, например, Zn(NO3)2·6Н2О, или координационные соединения цинка, например гомохиральный микропористый координационный полимер состава: [Zn2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x, где BDC – дианион терефталевой кислоты, Z-Lac – дианион молочной кислоты, DMF – диметилформамид. 3)2·6Н2О окисление алкиларилсульфидов пероксидом водорода происходило с конверсией и селективностью до 100% (таблица 1). Это гомогенный процесс; для растворения Zn(NO3)2·6Н2О и пероксида водорода необходимо использовать полярные растворители. Количественное превращение может достигаться при использовании не более 10 моль.% катализатора; оптимальное соотношение окислитель: субстрат равняется двум. Кроме того, показано, что микропористый координационный полимер [Zn2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)X (1·(DMF)X2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x (х=0÷1), представлены в таблице 2. В экспериментах по каталитическому окислению тиоэфиров, имеющих небольшие заместители (PhSMe, p-BrPhSMe) с 1·(DMF)x (х=1; Таким образом, установлено, что соединения цинка способны катализировать окисление тиоэфиров пероксидом водорода с конверсией и селективностью до 100%. В реакциях окисления каталитическую активность проявляют как соли, так и координационные соединения цинка. Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Получение рацемических сульфоксидов окислением соответствующих тиоэфиров пероксидом водорода с Zn(NO3)2·6H2O в качестве катализатора Сульфид (тиоэфир) (0.15 ммоль) растворяли в 1.5 мл полярного растворителя (CH3CN, МеОН либо Н2О), добавляли катализатор (10-20 мол.%) и Н2О2 (0.3 ммоль) и перемешивали в течение 3-24 ч при комнатной температуре. По окончании реакции удаляли растворитель. Продукты реакции выделяли с помощью колоночной хроматографии (SiO2, элюент: гексан/этилацетат) и анализировали с помощью спектроскопии 1H ЯМР в CCl4 или CDCl3. В таблице 1 приведены более подробно условия получения рацемических сульфоксидов окислением соответствующих сульфидов пероксидом водорода с применением соли цинка Zn(NO3)2·6H2O в качестве катализатора. Пример 2. Получение рацемических сульфоксидов окислением соответствующих тиоэфиров (сульфидов) пероксидом водорода с [Zn2·BDC(L-Lac)·DMF]·(DMF)x в качестве катализатора. Смесь сульфида (0.1 ммоль, 1 экв), 1·(DMF)x ([Zn2·BDC·(L-Lac)·DMF]) и окислителя H2O2 (в виде 90% или 30% водного раствора) либо аддукта Н2О2 с мочевиной H2O2·(NH2)2CO (UHP) растворяли в CH2Cl2 или CH3CN (либо их смеси различного состава). Смесь, общий объем которой был 2 мл, перемешивали 16 ч при комнатной температуре. Полимер отфильтровывали и сорбированный сульфоксид экстрагировали метанолом (3×3 мл). Экстракт и фильтрат комбинировали, удаляли растворитель и DMF в вакууме. Определяют оптический выход и соотношение продуктов реакции определяли с помощью спектроскопии 1Н ЯМР с Eu(hfc)3 в CCl4 или CDCl3. В таблице 2 приведены более подробно условия получения рацемических сульфоксидов окислением соответствующих сульфидов пероксидом водорода с применением координационного соединения цинка [Zn2·BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x в качестве катализатора.
Условия реакции: сульфид (0.15 ммоль), растворитель (1.5 мл), окислитель 30% Н2О2 (0.3 ммоль), перемешивание при комнатной температуре. [a] Конверсия = ([RSOR’]+[RSO2R’])/([RSO2R’]+[RSO2R’]+[RSR’]), [b] Селективность = [RSOR’]([RSOR’]+[RSO2R’]) [c] В качестве окислителя используют 90% Н2О2 (2 экв.)
Условия реакции: сульфид (0.1 ммоль), растворитель (2 мл), перемешивание при комнатной температуре 16 ч. [a] Конверсия = ([RSOR’]+[RSO2R’])/([RSOR’]+[RSO2R’]+[RSR’]). [b] Селективность = [RSOR’]/([RSOR’]+[RSO2R’]).
Формула изобретения
1. Способ получения сульфоксидов каталитическим окислением тиоэфиров в присутствии пероксида водорода, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют соединения цинка, выбранные из группы, включающей Zn(NO3)2·6H2O и гомохиральный микропористый координационный полимер состава: [Zn2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x, где BDC – дианион терефталевой кислоты, L-Lac – дианион молочной кислоты, DMF – диметилформамид. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединения цинка используют Zn(NO3)2·6H2O. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединения цинка используют координационные соединения цинка, например гомохиральный микропористый координационный полимер состава: [Zn2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x, где BDC – дианион терефталевой кислоты, L-Lac – дианион молочной кислоты, DMF – диметилформамид.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0.4) наблюдаются высокие конверсии и высокая селективность окисления после 16 ч каталитической реакции, тогда как тиоэфиры с объемными заместителями (эксперимент №3) окисляются с низкой конверсией. Размерная селективность в каталитических реакциях объясняется тем, что реакция главным образом происходит внутри микропор каркаса 1·(DMF)x. Поскольку PhCH2SPh в силу больших размеров не может проникать в поры 1·(DMF)x, его окисление может происходить только на поверхности полимера, что приводит к чрезвычайно низким величинам конверсии. Раствор, полученный перемешиванием 1·(DMF)0.4 в 2 мл CH2Cl2 в течение 12 ч с последующим отделением твердой фазы с помощью фильтрования и центрифугирования, не проявляет каталитической активности в окислении тиоэфиров. Таким образом, при перемешивании не происходит вымывания активных центров, что также является подтверждением гетерогенного характера каталитической реакции. Каждая формульная единица [Zn2] способна выполнять не менее 30 каталитических циклов. Полимер 1·(DMF)x, из которого практически полностью удален DMF (х=0), демонстрирует низкую конверсию в окислении сульфидов. Вероятно, это связано с частичным разрушением каркаса и схлопыванием пор при удалении значительного количества диметилформамида. Несмотря на то, что полимер 1·(DMF)x обладает свойством гомохиральности (т.к. при его синтезе была использована оптически чистая L-молочная кислота), в результате окисления получается рацемическая смесь сульфоксидов. В случае необходимости рацемическая смесь может быть разделена на чистые энантиомеры любым из известных способов (кристаллизацией, разделением через диастереомеры либо с помощью энантиоселективной хроматографии). Отметим, что пористый координационный полимер [Zn2BDC·(L-Lac)·DMF]·(DMF)x – первый пример представителя класса координационных полимеров, демонстрирующий каталитическую активность в реакциях сульфоксидирования.