Новые экологически чистые способы проведения реакций C-C кросс-сочетания и N-нитрования в среде диоксида углерода тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ
|
Кучуров, Илья Владимирович
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Москва
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2010
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.03
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. Зелинского РАН
(ИОХ РАН)
004612183
На правах рукописи
Кучуров Илья Владимирович
НОВЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ СПОСОБЫ ПРОВЕДЕНИЯ РЕАКЦИЙ С-С КРОСС-СОЧЕТАНИЯ И А'-НИТРОВАНИЯ В СРЕДЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
02.00.03 - Органическая химия
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
1 1 НОЯ 2010
Москва-2010
004612183
Работа выполнена в Лаборатории тонкого органического синтеза Учреждения Российской академии наук Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН)
доктор химических наук, профессор Злотин Сергей Григорьевич
доктор химических наук Вацадзе Сергей Зурабович
(МГУ имени М.В. Ломоносова, Химический факультет)
доктор химических наук, профессор Краюшкин Михаил Михайлович (ИОХ РАН)
Учреждение Российской академии наук Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН)
Защита состоится 09 ноября 2010 года в 16м на заседании Диссертационного совета Д 002.222.01 в Учреждении Российской академии наук Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 47, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОХ РАН. Автореферат разослан « 08 » октября 2010 г.
Ученный секретарь Диссертационного совета Д 002.222.01 доктор химических наук
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
Ведущая организация:
Л.А. Родионовская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Одной из приоритетных задач «зеленой» химии является разработка новых безвредных для окружающей среды химических процессов, включающих использование альтернативных типов растворителей, в том числе воды, ионных жидкостей и сверхкритических флюидов (СКФ). Интерес к СКФ обусловлен их уникальными физико-химическими свойствами, которые являются промежуточными между свойствами вещества в газовой и жидкой фазе. Они обладают высокой плотностью, близкой к плотности соответствующих жидкостей, низкой, как у газов, вязкостью и высоким коэффициентом диффузии.
Наибольшее внимание из СКФ привлекает сверхкритический диоксид углерода (ск-С02), который является нетоксичным, негорючим, термически стабильным и исключительно дешевым и доступным соединением, запасы которого практически неисчерпаемы. При этом значения температуры и давления, необходимые для перевода диоксида углерода в сверхкритическое состояние (критическая точка), составляют 31.1 °С и 73.8 бар соответственно и могут быть легко достигнуты как в лабораторных условиях, так и в промышленности.
В последние годы ск-С02 широко используется как растворитель в реакциях гидрирования, гидроформилирования, окисления и полимеризации, где он успешно заменяет традиционные углеводородные растворители.* Исследовались и некоторые реакции С-С кросс-сочетания в среде ск-С02, прежде всего реакция Хека. Однако описанные методики проведения этих реакций, несмотря на хорошие выходы продуктов, имеют достаточно узкую область применения и обладают рядом существенных недостатков. Основными из них являются необходимость использования в качестве исходных соединений высокоактивных арилиодидов и арилбромидов и применения специальных каталитических систем, включающих фторсодержащие лиганды или нестабильные на воздухе три-треш-бутил- или трициклогексилфосфины. Отсутствуют примеры проведения в среде ск-С02 катализируемых палладием реакций аллилирования по Цуджи-Тросту, широко применяемых в органическом синтезе для формирования связей С-С, в том числе энантиоселективного.
* По мнению нобелевского лауреата Р. Нойори, применение в химии и химической промышленности ск-С02 является одним из наиболее перспективных направлений «зеленой» химии [Chem. Commun., 2005,1807]. 1 Chemical Syntheses Using Supercritical Fluids, Wiley-VCH, Weinheim, 1999.
Практически отсутствует информация о проведении реакций нитрования, в частности, /У-иитрования, в среде диоксида углерода. Продуктами нитрования аминов и их производных являются Л'-нитрамины - чрезвычайно важный класс органических соединений, представители которого производятся промышленностью и находят применение как компоненты энергоемких составов военного и промышленного назначения и как биологически активные вещества. В литературе, главным образом в материалах конференций, сообщается о возможности получения нитраминов в среде диоксида углерода, однако в публикациях отсутствует описание эксперимента
Таким образом, разработка простых и эффективных методов проведения реакций кросс-сочетания (в частности, реакций Судзуки-Мияура и Цуджи-Троста) и Л'-нитровапия в среде жидкого или сверхкритического диоксида углерода являются актуальными задачами.
Цели работы.
Целями диссертационной работы являются:
1. Выяснение возможности проведения Рс)-катализируемого аллилирования СН-кислот в среде ск-С02.
2. Разработка простых и удобных способов кросс-сочетания неактивированных арилгалогенидов (хлоридов и бромидов) и полихлораренов с арилбороновыми кислотами (реакция Судзуки-Мияура) в среде ск-С02, не требующих использования фторсодержащих лигандов.
3. Изучение реакций нитрования аминов и их производных в среде жидкого и сверхкритического диоксида углерода.
Научная новизна.
1. Впервые реализована реакция аллилирования СН-кислоты (£)-1,3-дифенилаллилацетатом (реакция Цуджи-Троста) в среде ск-С02.
2. Предложен способ проведения реакции Судзуки-Мияуры в среде ск-С02 с использованием коммерчески доступных лигандов Бухвальда и простых неорганических оснований в сочетании с межфазным катализатором 18-краун-6.
3. Разработаны методы синтеза вторичных нитраминов из соответствующих аминов и их производных в жидком и сверхкритическом диоксиде углерода.
Практическая значимость.
Предложенная методика проведения реакций Судзуки-Мияуры в среде ск-С02 позволяет вводить в реакцию неактивированные арилхлориды и полихлорарены, что открывает перспективы ее применения в процессах получения практически полезных ароматических соединений на основе доступных хлораренов. Разработанные способы нитрования аминов и их производных в среде диоксида углерода могут быть использованы для создания новых взрывобезопасных технологий получения нитраминов.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались на шести российских и международных конференциях: I) III Молодежная конференция ИОХ РАН (Москва, 23-24 апреля
2009 г.); 2) V Международная научно-практическая конференция «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации» (Суздаль, Россия, 15-18 сентября 2009 г.); 3) Всероссийская конференция «Химия нитросоединений и родственных азот-кислородных систем» (Москва, 21-23 октября 2009 г.); 4) Всероссийская конференция по органической химии (Москва, 25-30 октября 2009 г.); 5) The 12th European Meeting on Supercritical Fluid (Graz, Austria, May 9-12, 2010); 6) Всероссийская научно-техническая конференция «Успехи в специальной химии и химической технологии» (Москва, 10-11 июня
2010 г.).
Публикации.
Основное содержание работы изложено в 3 статьях и 6 тезисах докладов на конференциях, полученные результаты защищены патентом РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного реакциям метиленактивных и непредельных соединений в среде сверхкритического диоксида углерода, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа включает 3 рисунка, 89 схем и 9 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Лабораторные установки высокого давления
Для решения поставленных задач нами были собраны экспериментальные установки высокого давления I (для проведения реакций аллилирования и кросс-сочетания) и II (для проведения реакций нитрования), состоящие из баллона с диоксидом углерода, насоса высокого давления А (модель Р-50, Thar Technologies, Inc.), автоклава В, размещенного на магнитной мешалке С с подогревом, и системы капилляров для подвода С02 (рис. 1). Кроме того, в состав установки II входит емкость-дозатор D для приготовления раствора нитрующего агента в С02, подаваемого затем в автоклав-реактор В.
Рис 1. Принципиальные схемы лабораторных установок для проведения реакций кросс-сочетания (I) и нитрования (II)
Реакция Цуджи-Троста в среде ск-СОг
Катализируемую палладием реакцию аллильного алкилирования СН-кислот (реакция Цуджи-Троста), являющуюся удобным способом образования связей углерод-углерод или углерод-гетероатом, обычно проводят в органических растворителях (CH2CI2, ТГФ). С ее помощью, используя хиральные лиганды и прохиральные субстраты, можно получать энантиомерно обогащенные полифункциональные соединения.*
J (а) Асе. Chem. Res., 1980, 13, 385; (b) Chem. Rev., 1996, 96, 395; (¿)Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 258; (d) Catalytic Asymmetric Synthesis, 2-nd Ed., Wiley-VCH, 2000; (e) Phosphorus ligands in asymmetric catalysis, Wiley-VCH, 2008.
Мы впервые изучили взаимодействие (£)-1,3-дифенилаллилацетата (1) с диметилмалонатом в среде ск-С02. Катализаторами послужили доступные палладиевые комплексы диамидофосфитов 3-5, в том числе соединения ионного (а,с,<1) и нейтрального (Ь) строения (схема I).5 В качестве основания нами был использован карбонат цезия, способный депротонировать СН-кислоты в неполярных средах, к которым относится ск-С02. Реакции проводили при давлении 110-240 бар и температуре 40-75 °С.
Схема 1
О Ас СвгСОз, РсЗ/Ь ^^ 2
:-<Гвр; <-< н>Гсг<-о-Гвр:
Во всех случаях в результате реакции образовывался продукт аллильного замещения 2, имеющий по данным ВЭЖХ (.^-конфигурацию, выход и энантиомерный избыток которого зависели от строения катализатора и условий реакции. В присутствии катионного тетрафторборатного комплекса За реакция протекала при 40 °С и давлении С02 170 бар с конверсией 60% и умеренной энантиоселективностью (60% ее) (таблица 1, опыт 1). При повышении температуры реакции до 60 °С конверсия увеличилась, однако энантиоселективность осталась на прежнем уровне (опыт 2). Увеличение (до 240 бар) и уменьшение (до 110 бар) давления С02 приводило к уменьшению степени конверсии, практически не влияя на энантиоселективность (опыты 3 и 4). Применение нейтрального комплекса ЗЬ,
® Работа проводилась совместно с Лабораторией стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН, зав. лаб. проф. В.А. Даванков.
приготовленного из [Р(1(а11у1)С1]2 и лиганда 3, также не позволило повысить эффективность реакции в изученных условиях (60 °С, 170 бар) (опыт 5).
Таблица 1. Рс1-катализируемое энантиоселективное аллильное алкилирование диметилмалоната ацетатом 1 в среде ск-СО/_
Опыт Каталитический комплекс р, бар т, °с Конверсия, % ее (5), %
1 За 170 40 60 60
2 За 170 60 85 60
3 За 240 60 25 58
4 За 110 60 51 60
5 ЗЬ 170 60 70 60
6 4а 170 75 100 76
7 4а 170 60 100 76
8 4а 240 60 80 67
9 5с 170 60 100 90
10 5(1 170 60 75 61
11 5(1 170 75 84 61
" диметилмалонат(1.7 экв.), Рс1-комплекс (4 мол. %), СвгСОз (1.5 экв.), 18 ч.
Лучшие результаты были получены при проведении реакции в присутствии катионного комплекса 4а, что, по-видимому, связано с наличием в лиганде 4 более объемной феноксигруппы у атома фосфора (опыты 6 и 7). Таким путем нам удалось значительно повысить выход и энантиомерный избыток продукта 2. Однако повышение давления до 240 бар и в этом случае привело к уменьшению эффективности реакции (опыт 8).
Использование в качестве катализаторов комплексов 5с и 5(1, содержащих бидентантный лиганд 5, привело в изученных условиях к неожиданным результатам. В присутствии комплекса 5с с анионом СГ~ реакция протекала полностью (конверсия 100%) с энантиоселективностью 90% ее (опыт 9). Однако в присутствии аналогичного комплекса 5с1 с анионом ВР4~ значения конверсии и энантиоселективности были значительно ниже (опыты 10 и 11), при этом конверсия несколько возрастала с увеличением температуры. Вероятно, анион СГ, в отличие от практически не участвующего в процессах сольватации аниона ВР4 , образует в ск-С02 водородные связи с реагентами, которые понижают энергию и детерминируют геометрию переходного состояния.
Таким образом, на примере взаимодействия (£)-1,3-дифенилаллилацетата с диметилмалонатом в присутствии Р-хиральных диамидофосфитных лигандов нами впервые реализована реакция Цуджи-Троста в ск-С02. Метод, по-видимому,
8
можно использовать и для проведения реакций с участием других аллилирующих агентов и СН-кислот. Применение ск-С02 как экологически чистой реакционной среды может оказаться полезным в процессах получения биологически активных веществ, включающих реакции аллильного алкилирования, проведение которых в органических растворителях, особенно хлорсодержащих, является нежелательным.
Реакция Судзуки-Мияура в среде ск-С02
Известно, что реакцию высокоактивных арилиодидов и арилбромидов с арилбороновыми кислотами можно проводить в среде ск-С02 в присутствии специальных, хорошо растворимых в С02, фторсодержащих лигандов и органических аминов или карбоната цезия в качестве оснований." Мы попытались выяснить, можно ли использовать в среде С02 более доступные фосфиновые лиганды и вовлекать в реакцию в этих условиях малоактивные арилхлориды, а так же заменить Сз2С03 на более дешевые соли. Объектами исследования служили арилбромиды и арилхлориды ба-с и 7а-с, содержащие акцепторные или донорные заместители в ароматическом ядре, и полихлорированые арены. В качестве источника палладия был использован коммерчески доступный Рс1(ОСОСР3)2, имеющий более высокую растворимость в ск-С02, чем применяемый в обычных условиях Рс1(ОАс)2. Лигандами служили устойчивые на воздухе и удобные в работе фосфины ряда бифенила 9-11 (лиганды Бухвальда) (схема 2). Реакции проводили при давлении 110 бар и температуре 110 °С.
Схема 2
РЙ(ОСОСР3)2/9-11 ,—. основание ,—,
КЧ_)"На1+РЬВ(0Н)2 -с!с02 *
6,7 8
6-8: И = С(0)Ме (а), ОМе (Ь), Ме (с); На| = Вг (ба-с), С1 (7а-с) Р'Ви2 РСу2 РСу2
" (a) Chem. Commun., 1998, 1395; (b) Tetrahedron Letl., 1999, 40, 2221; (с) Chem. Commun., 2001, 1966; (d) Chem. Commun., 2002,640.
Прежде всего, мы показали, что 4-бромацетофенон (6а) вступает в реакцию с фенилбороиовой кислотой (таблица 2, опыты 1 и 2) в среде ск-С02 в присутствии каталитических систем Рё(ОСОСРз)2 - фосфин 9 или 10 - К2С03 (или К3Р04) давая продукт кросс-сочетания 8а с количественным выходом. Затем на примере 4-броманизола (6Ь), обладающего меньшей реакционной способностью, мы изучили влияние состава каталитической системы и параметров процесса на выход продукта кросс-сочетания 8Ь. Оказалось, что если в присутствии лигандов 9 и 10 реакция бромида 6Ь с фенилбороиовой кислотой протекает с конверсией 100% (опыты 3 и 4), то в присутствии лиганда 11 конверсия не превышала 67% (опыт 5).
Таблица 2. Кросс-сочетание арилбромидов ба-с с РЬВ(ОН)2 в среде ск-С02°_
Опыт АгВг Лиганд Основание МФК Конверсия (ГЖХ), %
1 6а 9 К3Р04 - 100
2 6а 10 К2С03 - 100
3 6Ь 9 СэгСОз - 100
4 6Ь 10 Св2С03 - 100
5 6Ь 11 Сб2С03 - 67
6 6Ь 10 к3ро4 - 78
7 6Ь 10 К2С03 - 46
8 6Ь 10 К2С03 - 95е
9 6Ь 10 к2со3 - 89'
10 6Ь 10 01РЕА - 6
11 6Ь 10 ТЕА - 1
12 6Ь 10 К3Р04 18-краун-б 87
13 6Ь 10 К2С03 18-краун-6 91
14 6Ь 10 К2С03 Ви4Шг 58
15 6с 10 К3Р04 - 56
16 6с 10 к2со3 - 25
17 6с 10 К3Р04 18-краун-6 100
18 6с 10 К2С03 18-краун-б 100
" РЬВ(ОН)2 (1.2 экв.), ра(ОСОСР3)2 (2 мол.%), лиганд 9-10 (4 мол.%), основание (1.5 экв.), 110 бар, 110 °С, 10 ч;ь 5 мол.%;с 120 °С;' 130 "С.
Лиганд 10, обеспечивающий высокую активность каталитической системы, был использован далее в реакциях между соединением 6Ь и фенилбороиовой кислотой в присутствии различных оснований. Обнаружено, что замена Сз2С0з на К3РО4 или К2С03 приводит к уменьшению конверсии бромида 6Ь до 78 и 46% соответственно (опыты 6 и 7). Повысить конверсию до 95% при использовании в качестве основания К2С03 позволило проведение реакции при температуре 120 °С (опыт 8), однако дальнейшее повышение температуры (до 130 °С) привело к некоторому уменьшению эффективности процесса (опыт 9). Органические основания ф1РЕА и
10
ТЕА) вопреки литературным данным оказались неэффективными в среде ск-С02 (опыты 10 и И) и реакция в их присутствии сопровождалась разложением фенилбороновой кислоты.
Перспективным способом интенсификации реакции оказалось ее проведение в присутствии межфазного катализатора (МФК) 18-краун-6 (5 мол.% от количества основания), способствующего переносу неорганического основания в раствор: выход продукта реакции 8Ь достигал при этом 87-91% (опыты 12 и 13). Следует отметить, что краун-эфиры ранее не использовались в реакциях кросс-сочетания в среде ск-С02. Интересно, что при замене 18-краун-6 на ВщКВг, являющегося эффективным МФК в органических растворителях, выход продукта 8Ь уменьшался (опыт 14), что, вероятно, объясняется меньшей растворимостью соли Ви4КВг в ск-С02, по сравнению с неионным 18-краун-6.
Добавление МФК было эффективно и в реакциях с 4-бромтолуолом (6с) в среде ск-С02. Выход продукта кросс-сочетания 8с в этих случаях (опыты 17 и 18) был значительно выше, чем в контрольных экспериментах (опыты 15 и 16).
В реакции кросс-сочетания в найденных условиях вступают и арилхлориды 7а-с (схема 2, таблица 3). Взаимодействие 4-хлорацетофенона (7а) с фенилбороновой кислотой в присутствии каталитической системы Рё(ОСОСР3)2 - лиганд 10 - К2С03 (К3Р04) привело к соответствующему продукту 8а с конверсией -100% (опыт 1). Однако в случае менее активных арилхлоридов, таких как 4-хлоранизол (7Ь) и 4-хлортолуол (7с), соответствующие продукты кросс-сочетания 8Ь и 8с получались с несколько меньшими выходами (опыты 2, 3 и 5). Повысить эффективность реакций с участием хлораренов 7Ь и 7с позволило увеличение загрузки катализатора (до 4 мол.%), температуры (до 120 °С) и времени реакции (до 18 ч) (опыты 4 и 6).
Таблица 3. Кросс-сочетание арилхлоридов 7а-с с РЬВ(ОН)2 в среде ск-СО;"_
Опыт АгС1_Основание_Время, ч_Конверсия (ГЖХ), %
1 7а К3РО4 5 100
2 7Ь К3РО4 10 80
3 7Ь К2С03 10 61
4 7Ь К2С03 18 94»
5 7с К2С03 10 44
6 7с К2С03 18 81ь
' РЬВ(ОН)2 (1.2 экв.), Рс1(ОСОСР3)2 (2 мол.%), лиганд 10 (4 мол.%), 18-краун-6 (5 мол.%), основание (1.5 экв.), 110 бар, 110 °С; Рс1(ОСОСРз)2 (4 мол.%), лиганд 10 (8 мол.%), 120 °С.
Общность предложенного метода продемонстрирована реакциями кросс-сочетания 2,4-дихлорацетофенона (12) и 3,4-дихлоранизола (14) с фенилбороновой кислотой. При вовлечении в них избытка фенилбороновой кислоты (2 экв.) в предложенных условиях замещались оба содержащихся в соединениях 12 и 14 атома хлора с образованием соответствующих функционально замещенных дифенилбензолов 13 и 15 с практически количественными выходами (схема 3).
Схема 3
ра(ососР3)2 (4 мол.%) 10 (8 мол.%) К3С03 (3 экв.) 18-краун-6 (5 мол.%)
ск-С02,110 бар 110 °С, 24 ч
Рв = С(0)Мв (12,13), ОМе (14,16)
13:Х3 = Р11, X4 = Н (98%) 15: X3 = Н, X4 = РЬ (97%)
Изомерные дихлорбензолы 16а-с, не содержащие активирующих групп в ароматическом кольце, также вступают в реакцию кросс-сочетания с фенил- и 4-толилбороновыми кислотами в исследуемых условиях, давая терфенилы \1л-й с выходами 79-100%. Однако, наряду с продуктами дизамещения 17а-(1, в некоторых случаях образовывались и продукты монозамещения 18а,Ь,б (схема 4).
Схема 4
Рс1(ОСОСР3)2 (4 мол.%) 10 (8 мол.%) К3СО3 (3 экв.)
ОД 18-краун-6 (5 мол.%) ^—. + 2 АгВ(ОН)2 -«- (Г ] + (| 4 Аг
110 °С, 18ч
16: С|2 = 1,2-С12 (а), 17: Аг2 = 1,2-Р112 (а) (90%), 18: Аг = 2-Р!п (а) (10%),
1,3-С12 (Ь), 1,4-С12 (с) 1,3-РИ2 (Ь) (89%), З-РИ (Ь) (11 %),
1,4-РЬ2 (с) (-100%), 4-(4-МеСбИ4) (с!) (21%) 1,4-(4-МеСвН<) (<1) (79%)
При взаимодействии 1,2,4,5-тетрахлорбензола (19) с избытком фенилбороновой кислоты (5 экв.) в среде ск-С02 образовывалась смесь продуктов: 1,2,4,5-тетрафенилбензол 20 (41%) и 1-хлор-2,4,5-трифенилбензол 21 (59%) (схема 5).
Следует отметить, что изученные реакции являются первыми примерами кросс-сочетания полихлораренов в среде ск-С02.
Схема 5
Рс1(ОСОСР3)2 (8 мол.%) 10(16 мол.%)
п п КзСС)з <6 эка) РИ ^ РИ РЬ ^ рк
18-краун-6 (5 мол.%) "'УУ™
II I + 4 РИВ(ОН)2-- й \ + 1| I
а^^^-а ск-со2, но бар ри^^^ти
19 110 °С, 18 ч 20(41%) 21(59%)
Таким образом, нами разработана эффективная методика проведения реакции Судзуки-Мияура в среде сверхкритического диоксида углерода, включающая применение пространственно затрудненных фосфиновых лигандов и простых неорганических оснований в сочетании с межфазным катализатором 18-краун-6. Метод позволяет вводить в реакцию неактивированные арилхлориды и дихлорарены, что открывает перспективы его применения в экологически чистых процессах получения практически полезных ароматических соединений на основе доступных хлораренов.
Получение М-нитрамичов в среде жидкого и сверхкритического диоксида углерода
Наиболее важным с точки зрения перспектив практического применения явилось изучение нами реакции Л'-питрования аминов и их производных в среде жидкого и ск-С02. Ранее эту реакцию проводили под действием избытка нитрующего агента в органических растворителях: ацетонитриле, хлоралканах, уксусной кислоте или уксусном ангидриде. В 1998-1999 гг. американские исследователи сообщили о возможности проведения реакций нитрования (прежде всего, О-нитрования) в среде диоксида углерода, не приведя описания эксперимента.^ В дальнейших единичных публикациях на эту тему, по сути повторявших содержание указанных докладов, также не содержалось дополнительной экспериментальной информации. Можно ожидать, что
n (a) JANNAF Propellant Development & Characterization Subcommittee and Safety & Environmental Protection Subcommittee Joint Meeting, US, 1998, p. 1; (b) Proceedings of the 6th Meeting on Supercritical Fluids, Nottingham (UK), 1999, p. 115.
** (a) EyrmepoeCKue cooöufeHWi, 2006, 8, 26; (b) Journal of Hazardous Materials, 2009, 161, 589.
применение инертного к окислителям диоксида углерода повысит селективность и уменьшит взрывоопасность процессов нитрования.
Мы начали работы в этой области с изучения возможности нитрования аминов и их солей смесями HN03 и ангидридов кислот в ск-С02. В качестве объекта исследования был выбран диэтиламин (22Ь). Нитрующим агентом послужил ацетилнитрат, получаемый in situ из HN03 и уксусного ангидрида. Реакцию проводили при давлении 100 бар и температуре 40 °С. Вторичный амин 22Ь вступал в реакции с системой HN03 - Ас20 в ск-С02, однако при этом образовывались продукты, не содержащие нитраминной группы. Направление реакции зависело от порядка смешения реагентов. При добавлении HN03 к смеси 22Ь, Ас20 и ск-С02 был выделен с выходом 46% Л'Д-диэтилацетамид (23Ь), в то время как при последовательной обработке раствора амина 22 b в диоксиде углерода азотной кислотой и уксусным ангидридом образовывался нитрат диэтиламмония 22b-HN03, не вступающий в дальнейшие превращения в условиях реакции. При этом, процесс осложнялся обратимым образованием соли карбаминовой кислоты 24 из амина 22 b и С02 в условиях реакции (схема 6).
Можно было предположить, что направить реакцию в сторону образования N,N-диэтилнитрамина (25Ь) позволит ее проведение в присутствии анионов СГ~, являющихся, как известно, катализаторами процессов нитрования аминов в органических растворителях. Для проверки этого предположения мы изучили взаимодействие амина 22Ь со смесью HN03 и Ас20 в жидком и ск-С02 в присутствии различных солей HCl, в том числе ZnCl2, NH4C1, MeNH3Cl, Et^NCl и Bu4NC1. Для подавления побочных реакций jV-ацилирования и карбоксилирования амин 22Ь вводили в реакцию в виде нитрата 22b-HN03, находящегося в равновесии со свободным амином в присутствии Ас20. Количество катализатора составляло 1-
Схема 6
Et © е HNCVAcjO
>н N03 --
Et ск-С02,100 бар, 40 °С
22b-HN03 (56%)
|+ С02
[Et2NCOO]~[H2NEt2] 24
ск-СОг, 100 бар, 40 °С с
23Ь (46%)
10 мол.%, HN03 - 0.1-0.2 экв. от загрузки исходной соли 22b-HN03. Во всех случаях в реакции образовывалась смесь продуктов нитрования 25Ь и нитрозирования 26Ь, основным компонентом которой являлся диэтилнитрамин 25Ь (схема 7, таблица 4).
Схема 7
. n Ac20/HN03 Etv© е Cat. ЕК ЕК
>H N03 -► C.>~N02 + /N—NO
" CO, fct Et
22b'HN03 25b 26b
Таблица 4. Катализируемое солями HC1 нитрование нитрата диэтиламмония (22b-HNQ3) смесью HNQ3 и Ас20 в диоксиде углерода"
Опыт Катализатор Ac20, HNOj, Выход, %
(экв. СГ) экв. экв. 25b 26b
1 NH4C1(0.1) 2 0.1 36 19
2 MeNH3Cl (0.1) 2 0.1 7 6
3 Et4NCl (0.1) 2 0.1 40 9
4 Bu,NCl(0.1) 2 0.1 26 8
5 ZnCl2 (0.1) 2 0.1 55 12
6 Et4NCl (0.05) 2 0.1 22 10
7 ZnCl2 (0.02) 2 0.1 13 5
8 ZnCl2 (0.2) 2 0.1 42 21
9 ZnCl2 (0.1) 1.5 0.1 59 15
10 ZnCl2 (0.1) 2 0.2 63 17
11 ZnCl2 (0.1) 1.5 0.2 55 15
124 ZnCl2 (0.1) 2 0.2 67 15
* 100 бар, 40 °С, 8 ч;" 80 бар, 20 °С, 24 ч.
Выходы продуктов 25Ь и 26Ь зависят от содержания в системе ионов СГ, природы катиона и условий проведения реакции. Наибольшая эффективность достигнута в присутствии 2пС12, при этом выход нитрамина 25Ь в сопоставимых условиях (0.1 экв. ионов СГ~ по отношению к нитрату 22Ь'НЖ)з) был максимальным (55%) (опыт 5). Уменьшение количества ионов СГ (0.05 экв. для Е1,ЫС1, 0.02 экв. для 2пС12) делало процесс малоэффективным (опыты 6 и 7). Увеличение количества ионов СГ до 0.2 экв. также оказывало отрицательное влияние на выход нитросоединения 25Ь, так как увеличилась доля продукта нитрозирования 26Ь (опыт 8). Дальнейшая оптимизация количества и состава нитрующей смеси и условий реакции проводились в присутствии 5 мол.% 2пС12 (0.1 экв. ионов СГ). Оказалось, что молярное соотношение Ас20 :НЫ03 играет
важную роль. Уменьшение этой величины с 20 : 1 (опыт 5) до 15 : 1 (опыт 9) и 10 : 1 (опыт 10) приводило к увеличению выхода продукта нитрования 25Ь до 59% и 63% соответственно. Однако при дальнейшем уменьшении соотношения Ас20 : HN03 (до 7.5 : 1) выход нитрамина 25Ь уменьшался до 55% (опыт 11). В то же время перевод С02 из сверхкритического в жидкое состояние путем снижения давления (до 80 бар) и температуры (до 20 °С) с одновременным увеличением продолжительности процесса с 8 до 24 ч позволил повысить выход нитрамина 25Ь до 67% (опыт 12).
Условия опытов 10 и 12, в которых продукт модельной реакции 25Ь образовывался с наибольшим выходом, были использованы далее для синтеза диалкилнитраминов 25а,c-i различного строения (схема 8, таблица 5).
Схема 8 HN03/Ac20
R1© © ZnCI2 (5 мол.%) RV rV
,>H2N03 -,,N-N02 + ,'N-NO
R2 3 C02,80-100 бар R2 2 R2
22-HN03 25 26
22,25,26: R1 = R2 = Me (a), Et (b), "Pr (c), "Bu (d), 'Bu (e), 02N0CH2CH2 (f);
R1-R2 = -CH2CH2OCH2CH2- (g), -(CH2)5- (h)
r. |^NH2NOs HNO3/AC2O
o3nhJJ Wmq,^ i^J
© C02l 80-100 бар 02N v
22I 251 (57%)
Таблица 5. Синтез вторичных Л^-нитраминов в среде сверхкритического (метод А)
Соединение R' RJ Выходы продуктов/ %, (метод) 25 26
а Me Me 76 (А), 45 (Б) С
b Et Et 63 (А), 67 (Б) 17 (А), 15 (Б)
с "Pr "Pr 65 (А), 75 (Б) 16 (А), 17 (Б)
(1 "Bu "Bu 65 (А), 75 (Б) 20 (А), 19 (Б)
е 'Bu 'Bu 36 (А), 8 (Б) 22 (А), 31 (Б)
f o2noch2ch2 o2noch2ch2 83 (А), 78 (Б) С
g -(ch2)20(ch2)2- 78 (А), 70 (Б) С
h 4ch2)5- 63 (А), 76 (Б) 28 (А), 13 (Б)
" метод А: 100 бар, 40 °С, 8 ч; метод Б: 80 бар, 20 °С, 24 ч/для соединений 23Ь-е,Ь и 24Ь-е,Ь - по данным 'Н ЯМР реакционной массы, для соединений 23а,Г,й,1 - после перекристаллизации;с образуются в следовых количествах (< 1%).
Оказалось, что нитраты линейных и циклических вторичных аминов 22 вступают в реакцию с ацетилнитратом в среде диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом (метод А) или жидком (метод Б) состоянии, в присутствии ZnCl2 с образованием соответствующих продуктов нитрования. Селективность реакции и выходы продуктов зависят от строения нитруемых соединений. В реакциях с участием диметиламина 22а и аминов 22f,g,i, содержащих гетероатомы и функциональные группы в заместителях R, соответствующие нитрамины 25a,f,g,i были выделены в качестве единственных продуктов, в то время как при нитровании диалкиламинов 22b-e,h наряду с нитросоединениями 25b-e,h образовывались соответствующие нитрозосоединения 26b-e,h. При этом максимальное количество побочного продукта нитрозирования отмечалось в случае ди(изо-бутил)амина 22e-HN03, содержащего разветвленные алкильные группы. Нитрамины 25 выделялись в индивидуальном виде из полученных смесей перегонкой при пониженном давлении или перекристаллизацией.
Выходы нитраминов 25 в среде С02, как правило, сопоставимы с полученными известными методами. Преимуществами предложенных условий являются отсутствие в процессе токсичных органических растворителей, в частности СН2С12 и дихлорэтана, и уменьшение взрыво- и пожароопасности в результате разбавления смеси HN03 - Ас20 инертным диоксидом углерода. Образующиеся в качестве побочных продуктов нитрозосоединения 26 могут быть окислены в соответствующие нитросоединения без выделения в том же реакторе, что повышает эффективность процесса и уменьшает риск негативного воздействия на окружающую среду.
Другими перспективными типами нитрующих агентов в среде С02 оказались оксид азота (V) и его смеси с HN03 (нитроолеум). Возможность применения N205 в среде С02 мы изучили на примере нитрования JV-ациламинов. Обычно N2O5 получают in situ из HN03 и трифторуксусного ангидрида. Однако взаимодействие диметилформамида 27а с системой HN03 - (CF3C0)20 в среде жидкого С02 привело к продукту нитрования 25а с выходом, не превышающим 16% (схема 9), что, по-видимому, связано с низкой скоростью образования N205 в неполярном диоксиде углерода. В связи с этим, дальнейшие опыты мы проводили с использованием N1O5, предварительно полученного по известным методикам.
Схема 9
НМОз + ССРзСОШ V
Ме^ /Р Н205
Ме чн 27а
С02,100 бар, 20 °С
^'N-N02 25а (16%)
При взаимодействии Л' Л'-диэтилацетамида 23Ь с М205 и смесями НЫ0з/Ы205 различного состава в среде жидкого диоксида углерода единственным выделенным продуктом реакции был Л'-нитрамин 25Ь, при этом не вступивший в реакцию амид 23Ь оставался в промывных водах (схема 10, таблица 6).
Схема 10 ЕК или М205/НМ03
а^-Ас -*
23Ь
С02,100 бар, 20 "С
ЕК Ш"
^N-N02 25Ь
Таблица 6. Нитрование А'-ациламииов в среде жидкого С02°
Опыт N205, экв. Ш03, экв. Выход 25Ь, %
1 1 - 13
2 2 - 60
3 3 - 62
4 1.5 0.5 42
5 1.5 1 66
6 1.5 2 84
7 1.5 3 81
* 100 бар, 20 °С, 4 ч.
Выход продукта 25Ь был максимальным (84%) при использовании нитрующей смеси Ы205 (1.5 экв.) - 100% НЖ)3 (2.0 экв.) (опыт 6). В отсутствие ЮТОэ реакция шла менее эффективно даже при использовании значительного избытка N205 (опыты 1-3). Добавление НЫ03, по-видимому, повышает концентрацию в системе катиона нитрония, недостаточную для эффективного протекания реакции
нитрования из-за низкой константы диссоциации ^ М02+ + N03 в неполярном С02.
Найденные условия (опыт 6) были использованы для получения линейных и циклических нитраминов 25а,(1^,(1 из соответствующих Л[ А'-диалкилацетамвдов 23а,(1^,И (схема 11, таблица 7). Выходы продуктов 25аД§,Ь были сопоставимы с достигнутыми при каталитическом (гпС12) нитровании нитратов диалкиламинов
смесью НЫОз - Ас02 в среде диоксида углерода, однако при этом, как и в случае амида 23Ь, не образуются побочные продукты - ДЛ'-диалкилнитрозоамины 26.
Схема 11
к Я3 С02, 100 бар, 20 °С к
23,27 25
23,25,27: И1 = И2 = Ме (а), Е1 (Ь), "Ви (¡1); Я1-Р!2 = -СН2СН2ОСН2СН2- (д), -(СН2)5- (Ь) Я3 = Ме (23); Н (27)
О. /-\ .0 ^205/НМ0з /—\
N-0; -02ы—N N-N02
Я1 \-/ Я1 С02, 100 бар, 20 °С \-/
23!, П\ 251
К1 = Ме (230 - 95%; Н (271) - 76%
Наряду с ДА'-диалкилацетамидами 23 в реакции нитрования в изученных условиях вступают и /У.Л-диалкилформамиды 27, образуя соответствующие шпрамины 25а,Ь,с1^,Ь с выходами от умеренных до высоких. Наиболее эффективно идет нитрование Л'Л'-димстилформамида 27а, выход нитрамина 25а при этом достигал 80%.
Таблица 7. Нитрование ДА'-диалюшкарбоксамидов К'К2МС(0)К3 в среде жидкого С02°_
Опыт R1 R2
Выход 25, %
1 Me Ме 57 80
2 Et Et 84 75
3 "Bu "Bu 56 59
4 -(СН2)20(СН2)2- 59 62
5_-(СН2)5-_62_70
" 100 бар, 20 "С, 4 ч
Метод можно использовать и для получения полинитраминов. Из 1,4-диацетилпиперазина (23i) и 1,4-диформилпиперазина (27i) в предложенных условиях синтезирован 1,4-динитропиперазин (25i) с выходами 95 и 76% соответственно (схема 11). Следует отметить, что при нитровании 1,4-диформилпиперазина под действием N205, генерируемого in situ из HN03 в среде (CF3C0)20, выход целевого продукта составил лишь 45%.§§
"У. Am. Chem. Soc., 1955, 77, 2453.
Взаимодействием 1,3,5-триацетилгексагидро-1,3,5-триазина (28) с системой N205 - 100% 1Ш03 в среде жидкого С02 получено динитропроизводное (29) (схема 12).
Схема 12
Ас
С02,100 бар, 20 °С
Ы205/НЫ03
23
29 (57%)
Таким образом, на примере нитрования Л'.Л'-диалкиламинов и Л^-диалкилкарбоксамидов нами впервые экспериментально подтверждена возможность применения жидкого и сверхкритического диоксида углерода в качестве реакционной среды для проведения реакций нитрования. При этом реакции протекают в замкнутом объеме в присутствии минимального количества нитрующего агента. Очевидным преимуществом предложенных методов является уменьшение взрыво- и пожароопасности и улучшение экологических характеристик процессов нитрования.
Выводы:
1. Разработаны удобные экологически чистые способы проведения реакций С-С кросс-сочетания и Л-нитрования в среде жидкого и сверхкритического диоксида углерода.
2. Предложены методы получения линейных и циклических Лг-нитраминов каталитическим (2пС12) нитрованием азотнокислых диалкиламинов ацетилнитратом и взаимодействием Аг,Аг-диалкилкарбоксамидов с нитроолеумом в жидком и сверхкритическом диоксиде углерода. Преимуществом предложенных методов является уменьшение взрыво- и пожароопасности реакции нитрования.
3. Разработан эффективный способ проведения реакции Судзуки-Мияура в среде сверхкритического диоксида углерода с применением простых неорганических оснований в сочетании с МФК 18-краун-6. В найденных условиях в реакцию вступают также неактивированные хлор- и полихлорарены, что можно использовать для получения полиядерных ароматических соединений.
4. Впервые на примере катализируемого палладием аллилирования диметилмалоната (£)-1,3-дифенилаллилацетатом в присутствии Р-хиральных диамидофосфитных лигандов и карбоната цезия реализована реакция Цуджи-Троста, с помощью которой получен продукт кросс-сочетания с высоким выходом и энантиоселективностью до 90% ее.
Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:
1. Кучуров И.В., Фоменков И.В., Злотин С.Г. Синтез Л^У-диалкилнитраминов из нитратов вторичных аминов в жидком и сверхкритическом диоксиде углеродаII Изв. АН., Сер. хим., 2009,10, 1995-1999.
2. Kuchurov I.V., Vasil'ev A.A., Zlotin S.G. The Suzuki-Miyaura cross-coupling of bromo- and chloroarenes with phenylboronic acid in supercritical carbon dioxide I/Mendeleev Commun., 2010, 20,140-142.
3. Lyubimov S.E., Kuchurov I.V., Vasil'ev A.A., Zlotin S.G., Davankov V.A. Asymmetric allylic alkylation in supercritical carbon dioxide using P*-chiral diamidophosphite ligands // Mendeleev Commun., 2010, 20, 143-144.
4. Кучуров И.В., Злотин С.Г. Способ получения вторичных нитраминов // Патент РФ №2378251, дата публикации 10.01.2010 г., приотрет от 26.09.2008 г.
5. Кучуров И.В., Злотин С.Г. Нитрование вторичных аминов в жидком и сверхкритическом диоксиде углерода // III Молодежная конференция ИОХ РАН, Москва, 23-24 апреля 2009 г., Сборник тезисов докладов, стр. 57.
6. Кучуров И.В., Васильев A.A., Злотин С.Г. Катализируемое палладием кросс-сочетание арилгалогенидов с фенилбороновой кислотой в среде сверхкритического диоксида углерода // V Международная научно-практическая конферетрм «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», Суздаль, Россия, 15-18 сентября 2009 г., Сборник тезисов докладов, стр. 34.
7. Злотин С.Г., Кучуров И.В., Фоменков И.В. Получение А'-нитраминов в жидком и сверхкритическом диоксиде углерода // Всероссийская конференция «Химия нитросоединений и родственных азот-кислородных систем», Москва, 21-23 октября2009 г., Сборник тезисов докладов, стр. 20.
8. Васильев A.A., Любимов С.Е., Кучуров И.В., Серебряков Э.П., Даванков В.А., Злотин С.Г. Катализируемое палладием аллилирование СН-кислот в условиях фазового переноса // Всероссийская конференция по органической химии, Москва, 25-30 октября 2009 г., Сбор ник тезисов докладов, стр. 125.
9. Kuchurov I.V., Vasil'ev A.A., Zlotin S.G. The Suzuki-Miyaura cross-coupling of chloroarenes with arylboronic acids in supercritical carbon dioxide // The 12th European Meeting on Supercritical Fluid, Graz, Austria, May 9-12, 2010, Abstracts, p. 45.
10. Кучуров И.В., Фоменков И.В., Злотин С.Г. Получение нитраминов в среде диоксида углерода // Всероссийская научно-техническая конференция «Успехи в специальной химии и химической технологии», Москва, 10-11 июня 2010 г., Сборник трудов конференции, стр. 104-108.
Подписано в печать: 07.10.10 Объем: 1,5 усл.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 769156 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского,39 (495) 363-78-90; www.reglet.ru
1. Введение.
2. Реакции метиленактивных и непредельных соединений в среде сверхкритического диоксида углерода (Литературный обзор).
2.1. Диоксид углерода как среда для проведения органических реакций.
2.2. Реакции СН-кислот в среде ск-СОт.
2.2.1. Альдольная реакция.
2.2.2. Реакция Манниха.
2.2.3. Нитро-альдольная реакция (реакция Анри).
2.2.4. Реакция Робинсона.
2.3. Реакции алкенов и алкинов в среде ск-СОг.
2.3.1. Карбонилирование алкенов.
2.3.2. Циклопропанирование алкенов.
2.3.3. Гидровинилирование алкенов.
2.3.4. Реакции циклоприсоединения.
2.3.5. Реакции метатезиса олефинов.
2.3.6. Реакция Бейлиса-Хилмана.
2.3.7. Радикальные реакции алкенов.
2.3.8. Ди- и тримеризация алкинов.
2.3.9. Реакции алкинов с участием СОг.
2.4. Реакции аренов в среде ск-СОг.
2.4.1. Реакции алкилирования, ацилирования и карбоксилирования.
2.4.2. Катализируемое палладием кросс-сочетание с участием арилгалогенидов.
2.4.3. Реакции нитрования.
Одной из приоритетных задач «зеленой» химии является разработка новых безвредных для окружающей среды химических процессов, включающих использование альтернативных типов растворителей, в том числе воды, ионных жидкостей, и сверхкритических флюидов (СКФ). Интерес к СКФ обусловлен их уникальными физико-химическими свойствами, которые являются промежуточными между свойствами вещества в газовой и жидкой фазе. Они обладают высокой плотностью, близкой к плотности соответствующих жидкостей, низкой, как у газов, вязкостью и высоким коэффициентом диффузии.
Наибольшее внимание из СКФ привлекает сверхкритический диоксид углерода (ск-С02), который является нетоксичным, негорючим, термически стабильным и исключительно дешевым и доступным соединением, запасы которого практически неисчерпаемы. При этом значения температуры и давления, необходимые для перевода диоксида углерода в сверхкритическое состояние (критическая точка), составляют 31.1 °С и 73.8 бар соответственно и могут быть легко достигнуты как в лабораторных условиях, так и в промышленности.*
В последние годы ск-СОг широко используется как растворитель в реакциях гидрирования, гидроформилирования, окисления и полимеризации, где он успешно заменяет традиционные углеводородные растворители. Исследовались и некоторые реакции кросс-сочетания в среде ск-СОг, прежде всего реакция Хека. Однако описанные методики проведения этих реакций, несмотря на хорошие выходы продуктов, имеют достаточно узкую область применения и обладают рядом существенных недостатков. Основными из них являются необходимость использования в качестве исходных соединений высокоактивных арилиодидов и арилбромидов и применения специальных каталитических систем, включающих фторсодержащие лиганды и нестабильные на воздухе три-ш/?ет-бутил- или трициклогексилфосфины. Отсутствуют примеры проведения в среде ск-С02 катализируемых палладием реакций аллилилирования (реакция Цуджи-Троста), широко применяемых в органическом синтезе для формирования связей С—С, в том числе энантиоселективного. По мнению нобелевского лауреата Р. Нойори, применение в химии и химической промышленности ск-СОг является одним из наиболее перспективных направлений «зеленой» химии [1].
Практически отсутствует информация о проведении реакций нитрования, в частности, iV-нитрования, в среде диоксида углерода. Продуктами нитрования аминов и их производных являются Л^-нитрамины - чрезвычайно важный класс органических соединений, представители которого производятся промышленностью и находят применение как компоненты энергоемких составов военного и промышленного назначения и как биологически активные вещества. В литературе, главным образом в материалах конференций, сообщается о возможности получения нитраминов в среде диоксида углерода, однако в публикациях отсутствует описание эксперимента.
Таким образом, разработка простых и эффективных методов проведения реакций С-С кросс-сочетания и //-нитрования в среде жидкого или сверхкритического диоксида углерода являются актуальными задачами.
Целями диссертационной работы являются:
1. Выяснение возможности проведения Pd-катализируемого аллилирования СН-кислот в среде ск-СОг.
2. Разработка простых и удобных способов кросс-сочетания неактивированных арилгалогенидов (хлоридов и бромидов) и полихлораренов с арилбороновыми кислотами (реакция Судзуки-Мияура) в среде ск-С02, не требующих использования фторсодержащих лигандов.
3. Изучение реакций нитрования аминов и их производных в среде жидкого и сверхкритического диоксида углерода.
В диссертационной работе впервые описано проведение реакции аллилирования СН-кислоты (реакция Цуджи-Троста) в среде ск-С02. Применение ск-С02 в качестве реакционной среды и ионного комплекса палладия, содержащего бидентантный лиганд и анион С1~, позволило получить продукт кросс-сочетания с количественным выходом и высокой эпантиоселективностью. Разработанные методики могут оказаться полезным в процессах получения хиральных биологически активных веществ, включающих стадию аллилирования, проведение которых в органических растворителях, особенно хлорсодержащих, является нежелательным.
Предложена эффективная методика проведения реакции Судзуки-Мияура в среде сверхкритического диоксида углерода с применением пространственно затрудненных фосфиновых лигандов и простых неорганических оснований в сочетании с межфазным катализатором 18-краун-6. Следует отметить, что краун-эфиры ранее не использовались в реакциях кросс-сочетания в среде ск-СОг- Метод позволяет вводить в реакцию неактивированные арилхлориды и полихлорарены, что делает возможным его применение в экологически чистых процессах получения практически полезных ароматических соединений на основе доступных хлораренов.
Разработаны методы синтеза вторичных TV-нитраминов из соответствующих аминов и их производных в жидком и сверхкритическом диоксиде углерода, включающие катализируемое ZnCb нитрование N, А7-диалкил аминов ацетилнитратом и нитрование А^-диалкиламидов оксидом азота (V) или его смесями с 100%-ной азотной кислотой. Очевидными преимуществами нитрования в С02 являются отсутствие в процессе токсичных органических растворителей, в частности СН2СЬ или дихлорэтана, и уменьшение взрыво- и пожароопасности в результате разбавления нитрующего агента инертным диоксидом углерода.
Диссертация изложена на 88 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 89 схем и 3 рисунка. Список цитируемых первоисточников содержит 174 наименования.
5. Выводы
1. Разработаны удобные экологически чистые способы проведения реакций С-С кросс-сочетания и //-нитрования в среде жидкого и сверхкритического диоксида углерода.
2. Предложены методы получения линейных и циклических //-нитраминов каталитическим (ZnCl2) нитрованием азотнокислых диалкиламинов ацетилнитратом и взаимодействием AyV-диалкилкарбоксамидов с нитроолеумом в жидком и сверхкритическом диоксиде углерода. Преимуществом предложенных методов является уменьшение взрыво- и пожароопасности реакции нитрования.
3. Разработан эффективный способ проведения реакции Судзуки-Мияура в среде сверхкритического диоксида углерода с применением простых неорганических оснований в сочетании с межфазным катализатором 18-краун-6. В найденных условиях в реакцию вступают также неактивированные хлор- и полихлорарены, что можно использовать для получения полиядерных ароматических соединений.
4. Впервые на примере катализируемого палладием аллилирования диметилмалоната (£)-1.3-дифенилаллилацетатом в присутствии Р-хиральных диамидофосфитных лигандов и карбоната цезия реализована реакция Цуджи-Троста, с помощью которой получен продукт кросс-сочетания с высоким выходом и энантиоселективностью до 90% ее.
2.5. Заключение
Таким образом, приведенный в настоящем обзоре материал свидетельствует о широких возможностях, открываемых применением жидкого и сверхкритического диоксида углерода в качестве растворителя в органическом синтезе. В среде С02 осуществлены, в частности, важные реакции метиленактивных соединений, такие как альдольные реакции, реакции Манниха, Анри, Робинсона. Многие реакции алкенов и алкинов, включая используемые в промышленности реакции карбонилирования, циклоприсоединения, метатезиса, полимеризации, окисления, гидрирования хорошо идут в среде суб- и ск-С02. Диоксид углерода пригоден для проведения «базовых» реакций ароматических соединений, в том числе реакций электрофильпого замещения и кросс-сочетания. При этом в некоторых реакциях С02 можег одновременно играть роль растворителя и реагента. Применение С02 делает указанные процессы более экологически чистыми, позволяя избегать работы с токсичными и пожароопасными органическими растворителями. Используемые в реакциях катализаторы, благодаря их ограниченной растворимости в суб- и ск-С02, как правило, можно легко отделить от продуктов и вводить в реакции многократно. Ряд процессов в среде С02 удалось провести в наиболее эффективном проточном режиме.
Вместе с тем, очевидно, что синтетический потенциал применения диоксида углерода как среды для проведения органических реакций в настоящее время далеко не реализован. В частности, отсутствует информация о реакциях аллилирования СН-кислот в этом растворителе, на основе которых могут быть получены биологически активные вещества, в том числе производные изопреноидов и терпенов. Известные реакции каталитического кросс-сочетания в среде ск-С02 ограничены реакциями активных арилиодидов и арилбромидов и требуют применения дорогостоящих и(или) труднодоступных фторсодержащих лигандов. Очевидна целесообразность разработки простых и эффективных каталитических систем, позволяющих вовлекать в эти реакции доступные, но менее реакционноспособные арилхлориды. Такие системы могли бы оказаться полезными в процессах химической утилизации токсичных хлорсодержащих соединений. Сведения о чрезвычайно важных в практическом отношении реакциях нитрования органических соединений в среде суб- и ск-С02 крайне ограничены и не содержат информации, необходимой для проверки и воспроизведения полученных результатов. Между тем, С02, атом углерода в котором находится в высшей степени окисления и не способен вступать в окислительные превращения под действием нитрующих агентов, может оказаться перспективным растворителем в процессах нитрования, значительно уменьшающим свойственную им взрыво- и пожароопасносгь. При этом, одними из наиболее важных представляются практически не исследованные реакции нитрования аминов и их производных, продукты которых - Л-нитрамины - широко применяются как компоненты энергоемких составов военного и промышленного назначения.
Настоящая диссертация нацелена на решение некоторых из указанных проблем и посвящена разработке простых, эффективных и экологически чистых способов проведения реакций С-С кросс-сочетания и Д^-нитрования в среде жидкого и сверхкритического диоксида углерода.
3. Обсуждение результатов
3.1. Лабораторные установки высокого давления
Для решения поставленных задач нами были собраны экспериментальные установки высокого давления I (для проведения реакций аллилирования и кросс-сочетания) и II (для проведения реакций нитрования), состоящие из баллона с диоксидом углерода, насоса высокого давления А (модель Р-50, Thar Technologies, Inc.), автоклава В, размещенного на магнитной мешалке С с подогревом, и системы капилляров для подвода С02 (рис. 3). Кроме того, в состав установки II входит емкость-дозатор D для приготовления раствора нитрующего агента в С02, подаваемого затем в автоклав-реактор В.
I II
Рис 3. Принципиальные схемы лабораторных установок для проведения реакций кросс-сочетания (I) и нитрования (II)
3.2. Реакция Цуджи-Троста в среде ск-С02
Катализируемую палладием реакцию аллилирования СН-кислот (реакция Цуджи-Троста), являющуюся удобным способом образования связей углерод—углерод, обычно проводят в органических растворителях (СН2С12, ТГФ). С ее помощью можно получать не только рацемические, но и энантиомерно обогащенные полифункциональные соединения [129-132]. В последнем случае в реакцию вводят прохиральные субстраты и проводят процесс в присутствии хиральных лигандов.
Возможность проведения реакции Цуджи—'Гроста в среде ск-С02 была изучена на примере модельной реакции (£)-1,3-дифенилаллилацетата (1) с диметилмалонатом (схема l).1^ Катализаторами послужили доступные палладиевые комплексы диамидофосфитов 3-5, в том числе соединения ионного (a,c,d) и нейтрального (Ь) строения, полученные взаимодействием [Pd(Allyl)Cl]2 с лигандами 3-5 по известным методикам [133-135]. В качестве основания нами был использован карбонат цезия, способный депротонировать СН-кислоты в неполярных средах, к которым относится ск-СОг- Реакции проводили при давлении 110-240 бар и температуре 40-75 °С.
Схема 1 СН2(С02Ме)2, ОАс Cs2C03i Pd/L* ск-С02, 18 ч / fsj——"Ph \ / Yj-—Ph L* = \N-^ * / Y—-N.* /
Me
-Ph f < i BF4
-Pd.
Nci
-Pd
Me02C. X02Me
Y.T
C!
BF,
-Pd L* d
Во всех случаях в результате реакции образовывался продукт аллильного замещения 2, имеющий по данным ВЭЖХ (^-конфигурацию, выход и энантиомерный избыток которого зависели от строения катализатора и условий реакции. В присутствии катионного тетрафторборатного комплекса За реакция протекала при 40 °С и давлении С02 170 бар с конверсией 60% и умеренной энантиоселективностью (60% её) (таблица 3, опыт 1). При повышении температуры реакции до 60 °С конверсия увеличилась, однако энантиоселективность осталась на прежнем уровне (опыт 2). Увеличение (до 240 бар) и уменьшение (до 110 бар) давления С02 приводило к уменьшению степени конверсии, практически не влияя Работа проводилась совместно с Лабораторией стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН, зав. лаб. проф. В.А. Даванков. на энантиоселективность (опыты 3 и 4). Эффективность нейтрального Pd-комплекса ЗЬ в изученных условиях (60 °С, 170 бар) была сопоставима эффективностью катионного комплекса За (опыт 5).
1. R. Noyori. Pursuing practical elegance in chemical synthesis. Chem. Commun., 2005, 1807-1811.
2. Handbook of Green Chemistry and Technology. Eds.: J. Clark, D. Macquarrie, Blackwell Science Ltd., Oxford, 2002, 562 pp.
3. M. Lancaster. Green Chemistry: An Introductory Text, 2nd Edition, RSC, Cambridge, 2010, 599 pp.
4. Ionic liquids in Synthesis, Eds.:P. Wasserscheid, T. Welton, Willey-VCH, 2003, 364 pp.
5. I. T. Horvath. Fluorous Biphase Chemistry, Acc. Chem. Res., 1998, 31, 641-650.
6. B. Betzemeier, P. Knochel. Perfluorinated Solvents a Novel Reaction Medium in Organic Chemistry, Top. Curr. Chem., 1999, 206, 61-78.
7. D.J. Adams, P.J. Dyson, S.J. Tavener. Chemistry In Alternative Reaction Media, Willey-VCH, 2004, 57-74.
8. Organic Synthesis in water, Ed.: P.A. Grieco, Blacrie A&P, London, 1998, 310 pp.
9. Organic Reactions in Water: Principles, Strategies and Applications, Ed.: U.M. Lindstrom, Wiley-Blackwell, 2007, 424 pp.
10. Chemical Synthesis using Supercritical Fluids, Eds.: P. G. Jessop, W. Leitner, Wiley-VCH, Weinheim, 1999, 480 pp.
11. Compendium of Chemical Terminology: IUPAC Recommendations, Eds.: A. D. McNaught, A. Wilkinson, Blackwell Science Ltd., Oxford, U.K., 1997, 450 pp.
12. M. Mukhopadhyay. Natural extracts using supercritical carbon dioxide, CRC Press, Boca Raton, FL, 2000, 339 pp.
13. Supercritical fluid extraction of nutraceuticals and bioactive compounds, Ed.: J.L. Martinez, CRC Press, Boca Raton, FL, 2008, 402 pp.
14. Practical supercritical fluid chromatography and extraction, Eds.: M. Caude, D. Thiebaut, Harwood Academic Publishers, Amsterdam, 1999, 442 pp.
15. R. S. Mohamed, D. S. Halverson, P. G. Debenedetti, R. K. Prud'homme. Solids Formation After the Expansion of Supercritical Mixtures, in Supercritical Fluid
16. Science and Technology, ACS Symposium Series 406, American Chemical Society, Washington, 1989, 355-378.
17. P.G. Debenedetti. Supercritical Fluids as Particle Formation Media, in Supercritical Fluids: Fundamentals for Application, Eds.: E. Kiran, J.M.H. Levelt Sengers, Kluwer Academic publishers, Dordrecht, 1994, 796 pp.
18. Supercritical Fluid Technology in Material Science and Engeneering: Syntheses, Properties and Applications, Ed.: Ya-Ping Sun, Marcel Dekker, Inc., New York, 2002, 600 pp.
19. R.S. Oakes, A.A. Clifford, C.M. Rayner. The use of supercritical fluids in synthetic organic chemistry, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 2001, 917-941.
20. E.J. Beckman. Supercritical and near-critical C02 in green chemical synthesis and processing,/. Supercritical Fluids, 2004, 28, 121-191.
21. T. Ikariya, Y. Kayaki. Supercritical fluids as reaction media for molecular catalysis, Catalysis Surveys from Japan, 2000, 4, 39-50.
22. D. Prajapati, M. Gohain. Recent advances in the application of supercritical fluids for carbon-carbon bond formation in organic synthesis, Tetrahedron, 2004, 60, 815-833.
23. W. Leitner. Carbon dioxide as an environmentally benign reaction medium for chemical synthesis, Appl. Organometal. Chem., 2000, 14, 809-814.
24. P.G. Jessop, T. Ikariya, R. Noyori. Homogeneous Catalysis in Supercritical Fluids, Chem. Rev., 1999, 99, 475-493.
25. P.G. Jessop. Homogeneous catalysis using supercritical fluids: Recent trends and systems studied, J. Supercritical Fluids, 2006, 38, 211-231.
26. A. Baiker. Supercritical Fluids in Heterogeneous Catalysis, Chem. Rev., 1999, 99, 453-473.
27. R.Wandeler, A. Baiker. Supercritical fuids: opportunities in heterogeneous catalysis, CatTech, 2000, 4, 128-143.
28. A. Kruse, H. Vogel. Heterogeneous Catalysis in Supercritical Media I. Carbon Dioxide, Chem. Eng. Techno!., 2008, 31, 23-32.
29. A.J. Mesiano, E.J. Beckman, A. J. Russell. Supercritical Biocatalysis, Chem. Rev., 1999, 99, 623-633.
30. Т. Matsuda, Т. Harada, К. Nakamura. Organic synthesis using enzymes in supercritical carbon dioxide, Green Chem., 2004, 6, 440-444.
31. J.L. Kendall, D.A. Canelas, J.L. Young. J.M. DeSimone. Polymerizations in Supercritical Carbon Dioxide, Chem. Rev., 1999, 99, 543-563.
32. A.I. Cooper. Polymer synthesis and processing using supercritical carbon dioxide, J. Mater. Chem., 2000, 10, 207-234.
33. L.Du, J.Y. Kelly, G.W. Roberts, J.M. DeSimone. Fluoropolymer synthesis in supercritical carbon dioxide, J. Supercritical Fluids, 2009, 47, 447-457.
34. M.Yoshida, N. Hara, S.Okuyama. Catalytic production of urethanes from amines and alkyl halides in supercritical carbon dioxide, Chem. Commun., 2000, 151-152.
35. C.J. Smith, M.W.S. Tsang, A.B. Holmes, R.L. Danheiserd, J.W. Tester. Palladium catalysed aryl amination reactions in supercritical carbon dioxide, Org. Biomol. Chem., 2005, 3, 3767-3781.
36. Y. Kayaki, M. Yamamoto, T. Ikariya. Stereoselective Formation of a-Alkylidene Cyclic Carbonates via Carboxylative Cyclization of Propargyl Alcohols in Supercritical Carbon Dioxide, J. Org. Chem., 2007, 72, 647-649.
37. K. Mikami, S. Matsukawa, Y. Kayaki, T. Ikariya. Asymmetric Mukaiyama aldol reaction of a ketene silyl acetal of thioester catalyzed by a binaphthol-titanium complex in supercritical fluoroform, Tetrahedron Lett., 2000, 41, 1931-1934.
38. I. Komoto, S. Kobayashi. Lewis Acid Catalysis in Supercritical Carbon Dioxide. Use of Poly(ethylene glycol) Derivatives and Perfluoroalkylbenzenes as Surfactant Molecules Which Enable Efficient Catalysis in ScC02, J. Org. Chem. 2004, 69, 680-688.
39. I. Komoto, S. Kobayashi. l-Dodecyloxy-4-perfluoroalkylbenzene as a Novel Efficient Additive in Aldol Reactions and Friedel-Crafts Alkylation in Supercritical Carbon Dioxide, Organic Lett., 2002, 4, 1115-1118.
40. К. Matsui, Н. Kawanami, Y. Ikushima, H. Hayashi. Control of self-aldol condensation by pressure manipulation under compressed CO2, Chem. Commun., 2003,2502-2503.
41. J.G. Stevens, R.A. Bourne, M. Poliakoff. The continuous self aldol condensation of propionaldehyde in supercritical carbon dioxide: a highly selective catalytic route to 2-methylpentenal, Green Chem., 2009, 11, 409-416.
42. H. Hagiwara, J. Hamaya, T. Hoshi, C. Yokoyama. Self-aldol condensation of unmodified aldehyde in supercritical carbon dioxide catalyzed by amine grafted on silica, Tetrahedron Lett., 2005, 46, 393-395.
43. M. Shi, S.-C. Cui, Q.-J. Li. Lithium heptadecafluorooctanesulfonate catalyzed Mannich-type and aza-Diels-Alder reactions in supercritical carbon dioxide, Tetrahedron, 2004, 60, 6163-6167.
44. A.J. Parratt, DJ. Adams, A.A. Clifford, C.M. Rayner. Manipulation of the stereochemical outcome and product distribution in the Henry reaction using CO2 pressure, Chem. Commun., 2004, 2720-2721.
45. R. Ballini, M. Noe, A. Perosa, M. Selva. Selective Nitroaldol Condensations over Heterogeneous Catalysts in the Presence of Supercritical Carbon Dioxide, J. Org. Chem., 2008, 73, 8520-8528.
46. H. Kawanami, K. Matsushima, Y. Ikushima. Reaction Control of the Robinson Annelation by Pressure and Temperature Manipulation under Supercritical CO2 Conditions, Ind. Eng. Chem. Res., 2005, 44, 9561-9564.
47. Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds', Eds.: B. Cornils, W.A. Herrmann, 2nd ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2002, 1494 pp.
48. J.W. Rathke; R.J. Klingler, T.R. Krause. Propylene Hydroformylation in Supercritical Carbon Dioxide, Organometallics, 1991, 10, 1350-1355.
49. Y. Guo, A. Akgerman. Hydroformylation of Propylene in Supercritical Carbon Dioxide, Ind. Eng. Chem. Res., 1997, 26, 4581-4585.
50. D. Koch, W. Leitner. Rhodium-Catalyzed Hydroformylation in Supercritical Carbon Dioxide, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 13398- 13404.
51. Y. Hu, W. Chen, A.M. Banet Osuna, A. M. Stuart, E. G. Hope, J. Xiao. Rapid hydroformylation of alkyl acrylates in supercritical CO2, Chem. Commun., 2001, 725-726.
52. S.-i. Fujita, S. Fujisawa. B.M. Bhanagea, M. Araia. Rhodium-tris(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)phosphine catalyzed hydroformylation of dienes to dialdehydes in supercritical carbon dioxide with high activity, Tetrahedron Lett., 2004, 45, 1307-1310.
53. S. Kainz, W. Leitner. Catalytic asymmetric hydroformylation in the presence of compressed carbon dioxide, Catal. Lett., 1998, 55, 223-225.
54. G. Francio, W. Leitner. Highly regio- and enantio-selective rhodium-catalysed asymmetric hydroformylation without organic solvents, Chem. Commun., 1999, 1663-1664.
55. G. Francio, K. Wittmann, W. Leitner. Highly efficient enantioselective catalysis in supercritical carbon dioxide using the perfluoroalkyl-substituted ligand (R,S)~3-H2F6-BINAPHOS, J. Organometall. Chem., 2001, 621, 130-142.
56. Y. Hu, W. Chen, A. M. Banet Osuna, J. A. Iggo, J. Xiao. Fast and unprecedented chemoselective hydroformylation of aciylates with a fluoropolymer ligand in supercritical CO2, Chem. Commun., 2002, 788-789.
57. I. Kani, R. Flores, J. P. Fackler, Jr., A. Akgerman. Hydroformylation of styrene in supercritical carbon dioxide with fluoroacrylate polymer supported rhodium catalysts, J. Supercrit. Fluids, 2004, 31, 287-294.
58. Y. Hu, W. Chen, L. Xu, J. Xiao. Carbonylated Phosphines as Ligands for Catalysis in Supercritical CO2, Organometallics, 2001, 20, 3206-3208.
59. I. Bach, D. J. Cole-PIamilton. Hydroformylation of hex-l-ene in supercritical carbon dioxide catalysed by rhodium trialkylphosphine complexes, Chem. Commun., 1998, 1463-1464.
60. C. Tortosa-Estorach, N. Ruiz, A. M. Masdeu-Bulto. Hydrocarboxylation of terminal alkenes in supercritical carbon dioxide using perfluorinated surfactants, Chem. Commun., 2006, 2789-2791.
61. С. Tortosa-Estorach, A. Orejon, N. Ruiz, A. M. Masdeu-Bulto, G. Laurenczy. Hydrocarboxylation of Terminal Alkenes in Supercritical Carbon Dioxide, Eur. J. Inorg. Chem., 2008, 3524-3531.
62. L. Jia, H. Jiang, J. Li. Selective carbonylation of norbornene in scC02, Green Chem., 1999, 1,91-93.
63. N. Jeong, S.H. Hwang, Y. W. Lee, J.S. Lim. Catalytic Pauson-Khand Reaction in Super Critical Fluids, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 10549-10550.
64. A. Wegner, W. Leitner. Nickel-catalysed enantioselective hydrovinylation of styrenes in liquid or supercritical carbon dioxide, Chem. Commun., 1999, 15831584.
65. L.-I. Rodriguez, O. Rossell, M. Seco, A. Orejon, A. M. Masdeu-Bulto. Palladocarbosilane dendrimers as catalysts for the asymmetric hydrovinylation of styrene in supercritical carbon dioxide, J. Organometall. Chem., 2008, 693, 18571860.
66. High pressure chemistry: synthetic, mechanistic, and supercritical applications, Eds.: R. van Eldik, F.-G. Klarner, Wiley-VCII, 2002, 458 pp.
67. Paulaitis, M.E., G.C. Alexander. Reactions in supercritical fluids. A case study of the thermodynamic solvent effects on a Diels-Alder reaction in supercritical carbon dioxide. Pure Appl. Chem., 1987, 59, 61-68.
68. Y. Ikushima, N. Saito, O. Sato, M. Arai. High-Pressure Fourier Transform Infrared Spectroscopy Study of the Diels-Alder Reaction of Isoprene and Maleic Anhydride in Supercritical Carbon Dioxide, Bull. Chem. Soc. Jpn., 1991, 64, 282284.
69. N.S. Isaacs, N. Keating. The rates of a Diels-Alder reaction in liquid and supercritical carbon dioxide, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1992, 876-877.
70. D.J. Cott, K.J. Ziegler, V.P. Owens, J.D. Glennon, A.E. Graham, J.D. Holmes. Diels-Alder reactions between maleic anhydride and furan derivatives in supercritical C02, Green Chem., 2005, 7, 105-110.
71. Y. Ikushima, S. Ito, T. Asano, T. Yokoyama, N. Saito, K. Hatakeda, T. Goto. A Diels-Alder Reaction in Supercritical Carbon Dioxide Medium, J. Chem. Eng. Jpn., 1990, 23, 96-98.
72. S. Kim, K.P. Johnston. Adjustment of the selectivity of a Diels-Alder reaction network using supercritical fluids, Chem. Eng. Commun., 1988, 63, 49-59.
73. C. Chapuis, A. Kucharska, P. Rzepecki, J. Jurczak. Influence of the solvent polarity on the stereoselectivity of the uncatalyzed 4+2.cycloaddition of cyclopentadiene toAr,iV'-fumaroyldi[(2JR)-bomane-10,2-sultam], Helv. Chim. Acta, 1998, 81,2314-2325.
74. R. S. Oakes, PhD Thesis, University of Leeds, 2000.
75. Y.V. Kouznetsov, A.R. Romero Bohorquez, E.E. Stashenko. Three-component imino Diels-Alder reaction with essential oil and seeds of anise: generation of new tetrahydroquinolines, Tetrahedron Lett., 2007, 48, 8855-8860.
76. R.D. Weinstein, A.R. Renslo, R.L. Danheiser, J.W. Tester. Silica-Promoted Diels-Alder Reactions in Carbon Dioxide from Gaseous to Supercritical Conditions, J. Phys. Chem. B, 1999, 103, 2878-2887.
77. C.K.Y. Lee, A.B. Holmes, B. Al-Duri, G.A. Leeke, R.C.D. Santos, J.P. K. Seville. Nitrile oxide cycloadditions in supercritical carbon dioxide, Chem. Commun., 2004, 2622-2623.
78. A. Furstner, L. Ackermann, К. Beck, H. Hori, D. Koch, K. Langemann, M. Liebl, C. Six, W. Leitner. Olefin Metathesis in Supercritical Carbon Dioxide, J. Am. Chem. Soc,, 2001, 123, 9000-9006.
79. F. Michalek, D. Madge, J. Riihe, W. Bannwarth. Ring-Closure Metathesis in Supercritical Carbon Dioxide as Sole Solvent with Use of Covalently Immobilized Ruthenium Catalysts, Eur. J. Org. Chem., 2006, 577-581.
80. M. Selva, A. Perosa, M. Fabris, P. Canton. The metathesis of a-olefins over supported Re-catalysts in supercritical C02, Green Chem., 2009, 11, 229-238.
81. P.M. Rose, A.A. Clifford, C.M. Rayner. The Baylis-Hillman reaction in supercritical carbon dioxide: enhanced reaction rates, unprecedented ether formation, and a novel phase-dependent 3-component coupling, Chem. Commun., 2002, 968-969.
82. S. Hadida, M.S. Super, E.J. Beckman, D.P. Curran. Radical Reactions with Alkyl and Fluoroalkyl (Fluorous) Tin Hydride Reagents in Supercritical C02, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 7406-7407.
83. J. Li, H. Jiang. Glaser coupling reaction in supercritical carbon dioxide, Chem. Commun. 1999, 2369-2370.
84. F. Montilla, T. Aviles, T. Casimiro, A. A. Ricardo, M. Nunes da Ponte. CpCo(CO)2-catalysed cyclotrimerisation of alkynes in supercritical carbon dioxide,/. Organometall. Chem., 2001, 632, 113-1 18.
85. S. Saito, Y. Yamamoto. Recent Advances in the Transition-Metal-Catalyzed Regioselective Approaches to Polysubstituted Benzene Derivatives, Chem. Rev., 2000, 100, 2901-2916.
86. H. Borwieck, O.Walter, E. Dinjus, J. Rebizant. Organometallic chemistry in supercritical water: metallorganic products of the CpCo-catalyzed cyclotrimerization of acetylenes, J. Organometall. Chem., 1998,570, 121-127.
87. M. Reetz, W, Koenen, T. Strack. Supercritical carbon dioxide as a reaction medium and reaction partner, Chimia, 1993, 47, 493.
88. H.-F. Jiang, A-Z. Wang, H.-L. Liu, C.-R. Qi. Reusable Polymer-Supported Amine-Copper Catalyst for the Formation of a-Alkylidene Cyclic Carbonates in Supercritical Carbon Dioxide, Eur. J. Org. Chem., 2008, 2309-2312.
89. R. Maggi, С. Bertolotti, E. Orlandini, C. Oro.G. Sartori, M. Selva. Synthesis of oxazolidinones in supercritical CO2 under heterogeneous catalysis, Tetrahedron Lett., 2007,48,2131-2134.
90. Y. Kayaki, M, Yamamoto, T. Suzuki, T. Ikariya. Carboxylative cyclization of propargylamines with supercritical carbon dioxide, Green Chem., 2006, 8, 10191021.
91. H.-F. Jiang, J.-W. Zhao. Silver-catalyzed activation of internal propargylic alcohols in supercritical carbon dioxide: efficient and eco-friendly synthesis of 4-alkylidene-l,3-oxazolidin-2-ones, Tetrahedron Lett., 2009, 50, 60-62.
92. C.-R. Qi, H.-F. Jiang. Efficient synthesis of (3-oxopropylcarbamates in compressed C02 without any additional catalyst and solvent, Green Chem., 2007, 9, 12841286.
93. C.-C. Yu, C.-S. Tan. Selective toluene ethylation in supercritical C02 using chemical iquid deposition modified I-IZSM-5 pellets, J. Supercritical Fluids, 2008, 44,341-346.
94. R. Amandi, K. Scovell, P. Licence, T.J. Lotz, M. Poliakoff. The synthesis of o-cyclohexylphenol in supercritical carbon dioxide: towards a continuous two-step reaction, Green Chem., 2007, 9, 797-801.
95. M.G. Hitzler, F.R. Smail, M. Poliakoff, M.G. Hitzler, S.K. Ross. Friedel-Crafts alkylation in supercritical fluids: continuous, selective and clean, Chem. Commun., 1998, 359-360.
96. R. Amandi, P. Licence, S.K. Ross, O. Aaltonen, M. Poliakoff. Friedel-Crafts Alkylation of Anisole in Supercritical Carbon Dioxide: A Comparative Study of Catalysts, Org. Process Res. Dev., 2005, 9, 451-456
97. S. Wang, F. Kienzle. The syntheses of pharmaceutical intermediates in supercritical fluids. Ind. Eng. Chem. Res., 2000, 39, 4487-4490.
98. A. Yoshida, X. Hao, O. Yamazaki, J. Nishikido. Development of Fluorous Lewis Acid-Catalyzed Reactions, Molecules, 2006, 11, 627-640.
99. T. Iijima, T. Yamaguchi. The improved Kolbe-Schmitt reaction using supercritical carbon dioxide, Tetrahedron Lett., 2007, 48, 5309-5311.
100. T. Iijima, T. Yamaguchi. K2C03-catalyzed direct synthesis of salicylic acid from phenol and supercritical C02. Appl. Cat. A: Gen. 2008, 345, 12-17.
101. T. Iijima, T. Yamaguchi. Efficient regioselective carboxylation of phenol to salicylic acid with supercritical C02 in the presence of aluminium bromide, J. Mol Catal. A: Chem., 2008, 295, 52-56.
102. M.A. Carroll, A.B. Holmes. Palladium-catalysed carbon-carbon bond formation in supercritical carbon dioxide, Chem. Commun., 1998, 1395-1396.
103. D.K. Morita, D.R. Pesiri, S.A. David. W.H. Glaze, W. Tumas. Palladium-catalyzed cross-coupling reactions in supercritical carbon dioxide, Chem. Commun., 1998, 1397-1398.
104. N. Shezad, R.S. Oakes, A.A. Clifford, C.M. Rayner. Use ofFluorinatedPalladium Sources for Efficient Pd-catalysed Coupling Reactions in Supercritical Carbon Dioxide, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 2221-2224.
105. T.R. Early, R.S. Gordon, M.A. Carroll, A.B. Holmes, R.E. Shute, I.F. McConvey. Palladium-catalysed cross-coupling reactions in supercritical carbon dioxide, Chem. Commun., 2001, 1966-1967.
106. N. Shezad, A.A. Clifford, C.M. Rayner. Suppression of double bond isomerisation in intramolecular Heck reactions using supercritical carbon dioxide, Tetrahedron Lett., 2001,42, 323-325.
107. B.M. Bhanage, Y. Ikushima, M. Shirai, M. Arai. Heck reactions using water-soluble metal complexes in supercritical carbon dioxide, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 6427-6430.
108. B.M. Bhanage, S.-i. Fujita, M.Arai. Heck reactions with various types of palladium complex catalysts: application of multiphase catalysis and supercritical carbon dioxide, J. Organometal. Chem., 2003, 687, 211-212.
109. G.A. Leeke, R.C.D. Santos, B. Al-Duri, J.P.K. Seville, С,J. Smith, C.K.Y. Lee, A.B. Holmes, I.F. McConvey Continuous-Flow Suzuki-Miyaura Reaction in Supercritical Carbon Dioxide, Org. Process Res. Dev., 2007, 11, 144-148.
110. S. Saffarzadeh-Matin, F.M. Kerton, J.M. Lynam, C.M. Rayner. Formation and catalytic activity of Pd nanoparticles on silica in supercritical C02, Green Chem., 2006, 8, 965-971.
111. S. Cacchi, G. Fabrizi, F. Gasparrini; C. Villani. Carbon-Carbon Bond Forming Reactions In Supercritical Carbon Dioxide in the Presence of a Supported Palladium Catalyst, Synlett, 1999, 345-347.
112. Z. Lei, Z. WeiDe, J. HuanFeng. Carbon nanotubes-supported palladium nanoparticles for the Suzuki reaction in supercritical carbon dioxide: A facile method for the synthesis of tetrasubstituted olefins, Sci. in China Ser. B: Chem., 2008, 241-248.
113. C.J. Smith, T.R. Early, A.B. Holmes, R.E. Shute, Palladium catalysed cross-coupling reactions of silylamines, Chem. Commun. 2004, 1976-1977.
114. S. Lobbecke, S. Pani, H.H. Krause. Nitration in Supercritical Fluids, Proceedings of the 7th Meeting on Super critial Fluids, Antibes, France, 2000, 471.
115. G.W. Nauilett, R.E. Farncomb. Nitrations with N205 and Anhydrous HN03 in Liquid Carbon Dioxide, JANNAF Propellant Development & Characterization Subcommittee and Safety & Environmental Protection Subcommittee Joint Meeting, US, 1998, 1-13.
116. R.E. Famcomb, G.W. Nauflett. Innovative polymer processing in carbon dioxide, Waste Management, 1997, 17, 123-127.
117. N. Chanhan, M.E. Colclough, J. Hamid. Proceedings of the 6th Meeting on Supercritical Fluids, Nottingham, UK, 1999, 115.
118. R.W. Millar, S.P. Philbin. Clean Nitrations: Novel Syntheses of Nitramines and Nitrate Esters by Nitrodesilylation Reactions using Dinitrogen Pentoxide (N205), Tetrahedron, 1997, 53, 4371-4386.
119. Ф.М. Гумеров. Ф.Р. Габитов, В.Г. Никитин, Р.А. Газизов, Т.Р. Билалов. Суб-и сверхкритические флюиды как среды для химических реакций, Бутлеровские сообщения. 2006, 8, 26-30.
120. М.В. Talawar, R. Sivabalan, Т. Mukundan, Н. Muthurajan, А.К. Sikder, B.R. Gandhe, A. Subhananda Rao. Environmentally compatible next generation green energetic materials (GEMs), J. Hazardous Materials, 2009. 161. 589-607.
121. B.M. Trost, D.L. Van Vranken. Asymmetric Transition Metal-Catalyzed Allylic Alkylations, Chem. Rev., 1996, 96, 395-422.
122. Z. Lu, S. Ma. Metal-Catalyzed Enantioselective Allylation in Asymmetric Synthesis, Angew. Chem., Int. Ed., 2008, 47, 258-297.
123. Catalytic Asymmetric Synthesis, Ed.: I. Ojima, 2-nd Ed., Wiley-VCH, 2000, 998 pp.
124. Phosphorus ligands in asymmetric catalysis; Ed.: A. Borner, Wiley-VCH, 2008, 1506 pp.
125. S.E. Lyubimov, V.A. Davankov, K.N. Gavrilov. The use of an ionic liquid in asymmetric catalytic allylic animation, Tetrahedron Lett., 2006, 47, 16, 27212723.
126. D.W. Old, J.P. Wolfe and S.L. Buchwald. A Highly Active Catalyst for Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions: Room-Temperature Suzuki Couplings and Animation of Unactivated Aryl Chlorides, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120,9722-9723.
127. J.P. Wolfe, R.A. Singer. B.H. Yang and S.L. Buehwald. Highly Active Palladium Catalysts for Suzuki Coupling Reactions. J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 95509561.
128. Т.Е. Barder, S.D. Walker, J.R. Martinclli and S.L. Buehwald. Catalysts for Suzuki-Miyaura Coupling Processes: Scope and Studies of the Effect of Ligand Structure, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 4685-4696.
129. W.J. Chute, G.E. Dunn, J.C. MacKenzie, G.S. Myers. G.N.R. Smart, J.W. Suggitt, G.F. Wright. Catalyzed Nitration of Amines. III. The ease of nitration among aliphatic secondary amines, Can. J. Res., 1948. 26B. 114-137.
130. A.A. Стоцкий, Н.И. Новацкая, E.K. Легостаева, Б.В. Гидаспов. Получение и нитрование азотнокислых солей диалкиламинов. Ж. орган, химии, 1978, 14, 1183-1186.
131. R.L. Wilier. Synthesis of cis- and trans-l,3.5,7-telranitro-l ,3,5,7-tetraazadecalin, J. Org. Chem, 1984, 49, 5150-5154.
132. J. H. Robson, J. Reinhart. The Synthesis of Secondary Nitramines by the Nitrolysis of N,N-Disubstituted Amides, J. Am. Chem. Soc., 1955, 77, 9, 24532457.
133. R.L. Wilier. R.L. Atkins. An alternate synthesis of cyclic 1,3-dinitramines, J. Org. Chem., 1984, 49, 5147-5150.
134. J.H. Robson. The Nitrolysis of N,N-Dialkylfonnamides, J. Am. Chem. Soc., 1955, 77, 1, 107-108.
135. W.D. Emmons, A.S. Pargano, Т.Е. Stevens. Notes Nitration of Amines with Dinitrogen Pentoxide, J. Org. Chem. 1958, 23, 311-313.
136. P. Go 1 ding; R.W. Millar, N.C.Paul, D.H. Richards. Nitration by oxides of nitrogen, part 2: preparation of nitramines by reaction of strained-ring nitrogen heterocycles with dinitrogen pentoxide, Tetrahedron Lett., 1988, 29, 22, 27352736.
137. R.W. Millar, S.P. Philbin. Clean nitrations: Novel syntheses of nitramines and nitrate esters by nitrodesilylation reactions using dinitrogen pentoxide (N205), Tetrahedron, 1997, 53, 12, 4371-4386.
138. W.D. Emmons, J. P. Freeman. Alkaline Nitration. I. The Nitration of Amines with Cyanohydrin Nitrates, J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 16, 4387-4390.
139. J.С. Bottaro, R.J. Schmitt. C.D. Bedford. Nonacidic nitration of secondary amines, J. Org. Chem., 1987, 52, 2292-2294.
140. C.M. Adams, C.M. Sharts, S. A. Shackelford. Electrophilic tetraalkylammonium nitrate nitration. I. Convenient new anhydrous nitronium triflate synthesis and in-situ heterocyclic N-nitration, Tetrahedron Lett. 1993, 34, 42, 6669-6672.
141. S.C. Suri, R.D. Chapman. A Convenient Method For JV-Nitration Using Ammonium Nitrate/Trifluoroacetic Anhydride, Synthesis, 1988. 9, 743-745.
142. R. Span, W. Wagner. A New Equation of State for Carbon Dioxide Covering the Fluid Region from the Triple-Point Temperature to 1100 К at Pressures up to 800 MPa, J. Phys. Chem. Ref. Data, 1996,25. 1509-1596.
143. B.A. Рабинович, З.Я. Хавин. Краткий химический справочник: Справ, изд. Под ред. Потсхина А.А., Ефимова А.И. 3-е изд., перераб. и доп., Химия, Ленинград, 1991, 432 с.
144. Т. Connor, G. Smart, G.F. Wright. Catalyzed Nitration of Amines. VIII. The medium used in nitration of secondary aliphatic amines, Can. J. Res., 1948, 26B, 294-309.
145. G. Myers. G.F. Wright. Catalyzed Nitration of Amines. V. The nitration of aliphatic dichloroamines, Can. J. Res., 1948, 26B, 257-271.
146. Nitration: Recent Laboratory and Industrial Developments, ACS Symposium Series 623, Eds. L. F. Albright, R. V. C. Carr, R. J. Schmitt, American Chemical Society. Washington, DC, 1996, 281 pp.
147. J. P. Agrawal, R. D. Hodgson.Organic chemistry of explosives, Wiley-VCH, 2007. 384 pp.
148. D.O. Sparkman. Mass spectrometry desk reference. 1-st ed., Global View Publishing, Pittsburgh, Pennsylvania, 2000, 198 pp.
149. P.R. Auburn, P.B. Mackenzie, B. Bosnich. Asymmetric Synthesis, Asymmetric Catalytic Allylation Using Palladium Chiral Phosphine Complexes, J. Am. Chem. Soc., 1985, 107, 2033-2046.
150. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии, Химия, Москва, 1968, 944 с.
151. М. Warman, V.I. Siele, Е.Е. Gilbert. The Preparation of 3,5-Diacyl-l,3,5,7-tetraazabicyclo3.3.1.nonancs, J. Heterocycl. Chem. 1973, 10, 237-239.
152. Inorganic Syntheses, Ed. L.F. Audrieth, V. Ill, McGraw-Hill, New-York, 1950, 78-81.
153. H.Kodama, T.Taiji, T. Ohta. 1. Furukawa. Palladium-catalyzed asymmetric ally lie substitution using novel phosphino-ester (PHEST) ligands with l,l'-binaphthyl skeleton. Tetrahedron: Asymmetry, 2000. 11, 4009-4015.
154. D. Sepac, Z. Marinic, T. Portada, M. Zinic, V. Sunjic. Macrocyclic vs acyclic derivatives of chiral bis(oxazolines); ligand distortion and enantioselectivity of Pd(II) complexes in catalytic ally lie alkylation. Tetrahedron, 2003, 59, 1159-1167.
155. L. Zhu, J. Duquette, M. Zhang. An Improved Preparation of Arylboronates: Application in One-Pot Suzuki Biaryl Synthesis, J. Org. Chem., 2003, 68, 37293732.
156. T.B. Patrick, R.P. Willaredt, D.J. DeGonia. Synthesis of biaryls from aryltriazenes, J. Org. Chem., 1985, 50, 2232-2235.
157. G. Rabilloud et B. Sillion. Reaction de substitution electrophile sur le meta-terphenyle. I. Etude de la monosubstitution selective en position 4"par le brome l'iode et le chlorure d'acetyle, Bull. Soc. Chim. Fr., 1977, 276-280.
158. R.J. Good, E.E. Hardy, A.M. Ellenburg, H.B. Richards, Jr. The Solubility of p-Terphenyl in o- and m-Terphynyls and Biphenyl, J. Am. Che. Soc., 1953, 75, 435439.
159. N. Asao, T. Nogami, S. Lee, Y. Yamamoto. Lewis Acid-Catalyzed Benzannulation via Unprecedented 4+2. Cycloaddition of o-Alkynyl(oxo)benzenes and Enynals with Alkynes, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 10921-10925.
160. C.-H. Cho, H. Park, M.-A. Park. T.-Y. Ryoo, Y.-S. Lee, K. Park. Solid-Phase Synthesis of Biphenyls and Terphenyls by the Traceless Multifunctional Cleavage of Polymer-Bound Arenesulfonates, Eur. J. Org. Chem., 2005, 3177-3181.
161. Y. Naohiko, M. Hiroko, N. Eiichi. Nickel-catalyzed cross-coupling reaction of aryl fluorides and chlorides with Grignard reagent under nickel/magnesium bimetallic cooperation. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 17978-17979.
162. W.P. Norris. The Reaction of Dialkylcarbamyl Chlorides with Silver Nitrate, J. Am. Chem. Soc., 1959, 81, 3346-3350.
163. J.W. Pensabene, W. Fiddler, C.J. Dooley, R.C. Doerr, A.E. Wasserman. Spectral and Gas Chromatographic Characteristics of Some N-Nitrosamines, J. Agr. Food Chem., 1972, 20, 274-277.
164. I.D. Entwistle, R.A. W. Johnstone, A.H. Wilby. Metal-assisted reactions Part 11 *1: Rapid reduction of N-nitrosoamines to N,N-disubstituted hydrazines; the utility of some low-valent titanium reagents, Tetrahedron, 1982, 38, 419-423.
