Реакции замещенных фенолов и спиртов с моно - и полигалогенуглеводородами (стр. 2 )

Аналогичная закономерность прослеживается при взаимодействии пирокатехина 10 с 1,2-ди-галогенпропанами 21а, в (табл. 2).

Из таблицы 2 следует, что существенное влияние на процесс циклизации оказывает природа аллильного радикала в 1,2-дигалогеналканах 22-24.

Введение в реакцию бромсодержащих соединений 22-24 снижает общий выход и селективность образования 1,4-бензодиоксанов 27-29 и несколько затрудняет их выделение. Так, в частности, выходы 27, 28 и 29 за 6 часов составляют 45%, 37% и 53% соответственно.

Отметим, что при увеличении продолжительности реакции до 8-10 часов или при повышении температуры проведения процесса на 10-20°С основная часть реакционной массы осмоляется.

Взаимодействием фенола 3 с 1,2-дигалогенэтанами 20а-в были получены соответствующие галоидэтилфениловые эфиры 30а, в (схема 4):

Схема 4

20: Х=Y=Br (a), Х=Br, Y=Cl (б), X=Y=Cl (в)

30: Х=Y=Br (a), X=Y=Cl (в)

Фенол 3 последовательно замещает атомы галогенов в 1,2-дигалоидалканах 20а-в (табл. 3). Высокие выходы 2-феноксигалоидэтанов 30а, в (табл. 3) достигаются за 8 часов (замещение хлора в 1,2-дихлорэтане 20в) и за 6 часов (замещение брома в 1,2-дибром - 20а и
1-бром-2-хлорэтанах 20б – 92% и 82% соответственно).

Из сравнения результатов превращения дигалогенидов 30а, в следует, что в 1-бром-2-хлорэтане 20б реакция идет преимущественно с замещением атома брома (табл. 3). Судя по выходам продуктов 30а и 30в, образующихся из несимметричного дигалогенида 20б, бром замещается на порядок быстрее, чем хлор (табл. 3). Соединение 31 (дифеноксиэтан) с выходом 95% за 4 ч было получено при алкилировании фенола 3 двукратным избытком 1,2-дибром-этана 20а (табл. 3, рисунок 1).

Таблица 3

О-Алкилирование фенола 1,2-дигалогенэтанами

(Мольное соотношение: 3 : 20а-в : Na2CO3 = 0.1 : 0.1 : 0.1, 10 мл глицерина, Т = 80ºС)

Реагент	Продукт	Время реакции, ч	Выход, %
20а	30а	4	64
6	92
20б	+ 30в 30а	4	59/следы
6	82/5*
20в	30в	6	66
8	90

*соотношение 30в : 30а = 16 : 1

На последовательный характер отщепления галогенов в 1,2-дибромэтане 20а указывают типичные для такого механизма кинетические кривые расходования реагента 20а и накопления продуктов 30а и 31 (рис. 1).

20а 31

30а

Рис. 1. О-Алкилирование фенола 1,2-дибромэтаном

(0.1 моль 20а; 0.2 моль 3; 0.2 моль Na2CO3, 10 мл глицерина, Т = 80ºС, τ = 3ч)

Величины удельных констант скоростей убыли (k1 и k2) дибромида 20а и монобромида 30а указывают на то, что реакция протекает независимо по каждому атому брома и активность определяется количеством реакционных центров в молекуле (k1=0.73, k2=0.37).[3]

Методом конкурентной кинетики оценена относительная активность соединений 20а и 20в по отношению к фенолу 3 и найдено, что 1,2-дибромэтан 20а активнее 1,2-дихлорэтана 20в в 15 раз, тогда как 1-бром-2-хлорэтан 20б уступает своему аналогу 20а в 2 раза. Определение относительной реакционной способности вицинальных дигалогенэтанов 20а-в в реакции с фенолом 3 изучали по накоплению конечных продуктов реакции (конверсия исходных веществ не превышала 30%) при 60ºС путем добавления смеси 1,2-дигалогенэтанов (соотношение 1 : 1) к феноляту в глицерине.

2 Реакции замещенных фенолов с 1,2,3-тригалогенпропанами и

аллил бромидом

Взаимодействие 1,2,3-тригалогенпропанов с замещенными фенолами протекает с образованием соответствующих эфиров с высокими выходами и полной конверсией исходных соединений. Реакцию О-алкилирования замещенных фенолов 3, 10, 16, 33 с тригалогенидами 32а-в проводили при 110-120°C в эквимолярном соотношении исходных реагентов (1,2,3-три-галогенпропан : фенол : Na2CO3 = 1 : 1 : 1), в качестве растворителя использовали глицерин.

Фенолы 3 и 33 превращаются в соответствующие β-галоидаллиловые эфиры 34-35а, в с выходом 80-98% за 3 часа в случае использования 1,2,3-трихлорпропана 32в и 1-2 часа при взаимодействии с 1,2,3-трибромпропаном 32а (схема 5, табл. 4).

Схема 5

R=H (3, 34а, в); R=CH3 (33, 35а, в);

32: X=Y=Br (а), X=Br, Y=Cl (б), X=Y=Cl (в).

В конденсации тригалогенидов 32а-в с пирокатехином 10 выходы эфиров 36а, в, cis - и trans-40 составляют более 90% за 2 часа (схема 5, табл. 4), при этом в реакционной массе соединения с бензо-1,4-диоксановой структурой не обнаружены.

Таблица 4

Взаимодействие фенолов с 1,2,3-тригалогенпропанами

(Мольное соотношение: А : В : Na2CO3 = 0.1 : 0.1 : 0.1; 10 мл глицерина; Т = 110-120ºC)

Реагенты	Продукты реакции	Время реакции, ч.	Выход,%
A	B
1	2	3	4	5
32в	3	34в	3	88
33	35в	3	85
10	36в	2	93
16	37в	5	78
32а	3	34а	1	95
33	35а	2	98
10	36а	1	98
16	38	3	8
37а	83
39	5

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4	5
32б	10	36а	2	19
trans -40 cis-40	76*

*cis-40 : trans-40 = 1 : 1

В случае 1,2-дибром-3-хлорпропана 32б с реагентом 10 реакция протекает более сложно и приводит к смеси галоидаллилоксипроизводных – 2-(β-бромаллилокси)фенолу 36а и
2-(γ-хлораллилокси)фенолам – цис- и транс-изомерам cis-40, trans-40 (схема 5, табл. 4). Суммарный выход галоидаллиловых эфиров (36а + cis-40 + trans-40) составляет 95%, при этом селективность по хлорпроизводным (cis-40 + trans-40) в 4-5 раз выше, чем по бромэфиру 36а. Стереоизомеры cis-40 и trans-40 образуются в одинаковых количествах (табл. 4).

Очевидно, лимитирующей стадией конденсации является О-алкилирование, а отщепление галогенводорода в промежуточном дигалогенпропиловом эфире происходит значительно быстрее:

Схема 6

Поскольку НBr из промежуточного 2-(β-бром-γ-хлорпропилокси)фенола отщепляется значительно легче, чем HCl, преимущественно образуются изомерные хлораллиловые эфиры cis-, trans-40.

Для идентификации продуктов реакции пирокатехина 10 с реагентом 32б стереоизомеров cis-, trans-40 мы осуществили их синтез О-алкилированием пирокатехина цис- и транс-1,3-дихлорпропенами cis-, trans-41 (схема 7). Хроматографически и спектрально, полученные эфиры cis-40 и trans-40 оказались идентичными соединениями, присутствующими в продуктах конденсации пирокатехина 10 с тригалогенидом 32б.

Схема 7

Салициловый спирт 16 с трибромидом 32а реагирует с параллельным образованием соответствующих β-бромаллиловых эфиров 37а и 38 (схема 5, табл. 4). При этом бромэфир 37а за счет дегидробромирования образует пропаргиловый эфир 39. В этих условиях
1,2,3-трихлорпропан 32в реагирует только по фенильному гидроксилу, образуя β-хлор-аллиловый эфир 37в (схема 5, табл. 4). Соотношение продуктов О-алкилирования спирта 16 трибромидом 32а ((37а+39)/38=11/1) соответствует результатам, полученным при раздельном О-алкилирование реагентов 2 и 3 (табл. 5).

Дополнительно изучена относительная активность 1,2,3-тригалогенпропанов 32а, в в реакциях О-алкилирования фенолов 3, 10. Конкурентное алкилирование фенола 3 смесью 1,2,3-трихлорпропана 32в и 1,2,3-трибромпропана 32а (конверсия тригалогенидов менее 30%) показало, что, судя по выходам продуктов 34а, в, 1,2,3-трибромпропан 32а в 7 раз активнее 1,2,3-трихлорпропана 32в, тогда как в реакции с пирокатехином 10 трибромид 32а активнее своего аналога 32в в 5 раз.

Помимо тригалогенидов 32а-в в реакцию О-алкилирования спиртов 1, 2 и фенолов 3, 16 был вовлечен аллил бромид 42 (схема 8).

Схема 8

R=CH2=CH–CH2 (1, 43) R=C6H5CH2 (2, 44) R=C6H5 (3, 45)

В выбранных условиях (50-55°С, NaOH в спирте) конверсия исходных соединений и выходы продуктов реакции составили более 90% (табл. 5).

При взаимодействии салицилового спирта 16 с бромидом 42 на первом этапе образуется смесь продуктов О-алкилирования неэквивалентных ОН-групп (46+47), в которой соединение с бензильным гироксилом 46 доминирует (46 : 47 = 8 : 1).

Схема 9

Важно отметить, что на селективное образование продукта 48 требуется наличие межфазного катализатора – катамина АБ[4].

Таблица 5

О-Алкилирование фенола и спиртов бромистым аллилом

(Мольное соотношение: А : В : NaOH : = 0.08 : 0.1 : 0.1; Т = 50-55 ºС;

растворитель – изопропиловый (аллиловый*) спирт)

Реагенты	Продукты реакции	Время реакции, ч.	Выход, %
А	В
42	1	43	4	90*
2	44	2	91
3	45	0.5	98
16	46	0.5	80
47	5
48	2	93**

**(Мольное соотношение: А : В : NaOH : катамин АБ = 0.3 : 0.1 : 0.2 : 0.005; Т = 60-70ºС;

растворитель - толуол).

3 Реакции пирокатехинов с гем-дихлорциклопропанами

Изучена реакция О-алкилирования пирокатехинов с 2-замещенными - и 2,2-замещен-ными-1,1-дихлорциклопропанами. Селективность образования продуктов в значительной степени определяется строением исходных реагентов и условиями проведения процесса (растворитель, температура).

Исследовано влияние органических растворителей (ДМСО, ДМФА) на конверсию исходных веществ и селективность, образующихся в ходе реакции соединений.

Установлено (схема 10, табл. 6), что реакция взаимодействия пирокатехина 10 с 2-хлорметил-гем-дихлорциклопропаном 49 в ДМФА селективно протекает по экзоциклическому атому хлора и в качестве единственного продукта образуется орто-гидроксифеноксиметил-гем-дихлорциклопропан 50б.