РЕАКЦИИ ХЛОРИСТОГО ХЛОРАЦЕТИЛА С 4-АМИЛФЕНОЛОМ И 4-Трет-АМИЛФЕНОЛОМ

АННОТАЦИЯ

В статье описываются реакции хлорацетилирования 4-амилфенола и 4-трет-амилфенола хлорацетилхлоридом в присутствии трифламида кобальта (II). Определено строение и физико-химические свойства полученных соединений. Изучено влияние строения реагентов на течение реакций хлорацетилирования 4-амилфенола и 4-трет-амилфенола хлорацетилхлоридом в присутствии трифламида кобальта (II). Сопоставление реакционной способности 4-амилфенола, 4-трет-амилфенола и хлорацетилхлорида в реакциях электрофильного замещения. Сопоставление результатов реакций, рекомендация оптимальных условий реакций, выяснение влияния различных факторов на выход продуктов. Определение строения новых соединений, полученных в результате реакций с помощью методов физико-химических исследований и установление областей их применения. В качестве объекта исследования выбран 4-амилфенола и 4-трет-амилфенола. Предметом исследования является условия реакций, физико-химические свойства синтезированных соединений. Найдены хлорацетилирование 4-амилфенола и 4-трет-амилфенола хлорацетилхлоридом в присутствии трифламид кобальта (II) возможно. В оптимальных условиях образуется смесь ацилированных 4-амилфенолов с выходами 80-94% теории. Установлено количество трифламид кобальта (II), потребное для получения положительных результатов, колеблется в пределах 1-2%. Одновременно необходимо длительное (4-10 часов) нагревание выше 100° (110-140°). Показано получающиеся при конденсациях диацилированные продукты состоят преимущественно из орто-производных.

Все конденсации идут через промежуточное образование смешанных алкоголятов кобальта, без выделения непредельных углеводородов. В процессе исследования применены фундаментальные и прикладные методы тонкого органического синтеза, современные методы как тонкослойная хроматография, ИК и ПМР спектроскопия. Научной новизной работы являются впервые осуществлены реакции хлорацетилирование 4-амилфенола и 4-трет-амилфенола хлорацетилхлоридом в присутствии трифламид кобальта (II), а также определены факторы, влияющие на течение процессов.

ABSTRACT

The article describes the reactions of chloroacetylation of 4-amylphenol and 4-tert-amylphenol with chloroacetyl chloride in the presence of cobalt (II) triflamide. The structure and physicochemical properties of the obtained compounds are determined. The influence of the structure of the reagents on the course of the chloroacetylation reactions of 4-amylphenol and 4-tert-amylphenol with chloroacetyl chloride in the presence of cobalt (II) triflamide is studied. Comparison of the reactivity of 4-amylphenol, 4-tert-amylphenol and chloroacetyl chloride in electrophilic substitution reactions. Comparison of reaction results, recommendation of optimal reaction conditions, clarification of the influence of various factors on the yield of products. Determination of the structure of new compounds obtained as a result of reactions using physicochemical research methods and establishment of their areas of application. 4-amylphenol and 4-tert-amylphenol are chosen as the object of study. The subject of the study is the reaction conditions, physicochemical properties of the synthesized compounds. It was found that chloroacetylation of 4-amylphenol and 4-tert-amylphenol with chloroacetyl chloride in the presence of cobalt triflamide (II) is possible. Under optimal conditions, a mixture of acylated 4-amylphenols is formed with yields of 80-94% of theory. The amount of cobalt triflamide (II) required to obtain positive results was established to fluctuate within 1-2%. At the same time, long-term (4-10 hours) heating above 100 ° (110-140 °) is necessary. It is shown that the resulting diacylated products during condensations consist mainly of ortho-derivatives. All condensations occur through the intermediate formation of mixed cobalt alkoxides, without isolating unsaturated hydrocarbons. Fundamental and applied methods of fine organic synthesis, modern methods such as thin-layer chromatography, IR and PMR spectroscopy were used in the study. The scientific novelty of the work is that the reactions of chloroacetylation of 4-amylphenol and 4-tert-amylphenol with chloroacetyl chloride in the presence of cobalt(II) triflamide were carried out for the first time, and the factors influencing the course of the processes were determined.

Ключевые слова: 4-амилфенол, 4- трет- амилфенол, трифламид кобальта (II), катализ, выход продукта, структура.

Keywords: 4-amylphenol, 4- tert-amylphenol, cobalt(II) triflamide, catalysis, product yield, structure.

Введение

Для осуществления конденсации хлористого хлорацетила с 4-амилфенолом необходимо применять большой избыток BF₃ (1,3-2 г/мол. на 1 мол. хлористого хлорацетила) и вести реакцию при более высокой температуре (110-140°) [1-3]. 

В результате многих опытов найдены оптимальные условия для каждой конденсации, дающие очень хорошие выходы (80-94 %) смеси ацилированных фенолов. Увеличение количества трифламида кобальта (II) и повышение температуры реакции всегда вызывают накопление полиацилированных продуктов. Очень характерно, что при образовании диацилированных фенолов мы всегда получали смесь орто- изомеров.

Конденсации с 4- трет- амилфенолом идут легче, чем с 4-амилфенолом, и дают лучшие выходы. Следует особо остановиться на опытах с хлорацетилхлоридом.

С целью исследования реакции хлорацетилирования 4-амилфенола и 4-трет-амилфенола хлорацетилхлоридом в присутствии трифламид кобальта (II), а также определение строение и физико-химических свойств полученных соединений.

Материалы и методы

Коммерческие реактивы («Merck», «Fluka®Analytical», «abcr», «Carbosynth») использовали без дополнительной очистки. Контроль хода реакций и чистоты веществ осуществляли методом ТСХ на пластинах «Silufol-UV254» с закрепленным слоем силикагеля.

Реакции 4-амилфенола с хлорацетилхлоридом.

Из большого числа проведенных конденсаций ниже приводятся наиболее характерные, давшие лучшие выходы. Все опыты проводились путем постепенного (4 часа) прибавления трифламида кобальта (II) к смеси хлорацетилхлорида и 4-амилфенола (4- трет- амилфенола); при этом реакционная масса разделялась на лм стоя: верхний - бензольный и нижний - маслообразный, продукты взаимодействия хлорацетилхлорида с трифламид кобальта (II). Расслоение постепенно исчезает. Смесь обычно оставлялась на 12-14 часов и затем нагревалась несколько часов на водяной или масляной бане. По окончании реакции проводилось разложение подкисленной ледяной водой, извлечение эфиром и многократное фракционирование продуктов.

Взято: хлорацетилхлорид 0,1 моль; трифламид кобальта (II) 0,01 моль; 4-амилфенола 0,1 моль. Смесь нагревалась 4 часов при 120-130°.

Получено: фракции этилбензол2-хлорo-1-(2-гидрокси-5-пентилфенил) этанона 88%.

При сокращении времени нагревания и при нагревании на водяной бане общий выход ацилфенолов падает до 30-40%, но образуется почти нацело 2-хлорo-1-(2-гидрокси-5-пентилфенил) этанон.

В результате многократного фракционирования продуктов конденсаций выделены следующие вещества: 2-хлорo-1-(2-гидрокси-5-пентилфенил) этанон. Т. пл. 193°C, ИК спектр, ν, см^–1: 3211 ш(ОH), 1734 (C=O), 1505, 1421 (C=C). Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц), δ, м.д.: 0.9 (3H, СH₃), 1.29(2H,СH₂), 2.62 (2H, СH₂), 4.64(2H, СH₂), 5.35 (1H, ОH), 7.01 (1H, Арен), 7.31 (1H, Арен), 7.54 (1H, Арен). Спектр ЯМР ¹³C (100 МГц), δ, м.д.: 14.1, 22.7, 30.09, 31.4, 35.7, 46.6, 121.6, 129.5, 135, 137.7, 159.7, 191.2.

Реакции 4- трет- амилфенола с хлорацетилхлоридом.

Взято: хлорацетилхлорид 0,1 моль; трифламид кобальта (II) 0,01 моль; 4- трет- амилфенола 0,1 моль. Смесь нагревалась 4 часа при 125°.

Получено: фракции 2-хлорo-1-(2-гидрокси-5-(трет-пентил) фенил) этанона 83%, Т. пл. 195°.ИК спектр, ν, см^–1: 3421 ш(OH), 1704 уш (C=О). Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц), δ, м.д.: 0.90 (3H, CH₃), 0.91 (6H, 2CH₃), 1.58 (2H, CH₂), 4.64 (2H, СH₂O), 5.35 (1H, OH), 7.61 (H, Арен). Спектр ЯМР ¹³C (100 МГц), δ, м.д.: 8.7, 28.8, 38.1, 39.8, 46.6, 116.5, 121.4, 127.5, 130.8, 142.5, 159.4, 191.2.

Спектры ЯМР ¹Н и ¹³С регистрировали на приборе Bruker DPX-300 с рабочими частотами 400 и 100 МГц, соответственно. ИК Фурье-спектрометре Perkin Elmer UATR Two (4000 - 400 см^-1).

Результаты и их обсуждение

В литературе описаны превращения алкилфенола под влиянием А1С1₃ [4-7]. На этом же основании мы считаем, что многие полиацилированные фенолы, полученные при конденсациях, являются вторичными продуктами изменения моно- ацилфенолов. Так, при конденсации 4-амилфенола с этиловым спиртом кроме 2-хлорo-1-(2-гидрокси-5-(трет-пентил) фенил) этанона и 2,5-дихлорацетил-4-амилфенола выделены: О- хлорацетил 4-амилфенола.

Схема реакции показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема реакции 4-амилфенола с хлорацетилхлоридом

Опыты, проведенные в две стадии (получение смешанного алкоголята алюминия и нагревание его с 4-амилфенолом или 4-трет-амилфенолом), дали положительные результаты, хотя выходы ацилированных продуктов и были пониженными.

Схема реакции показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема реакции 4- трет- амилфенола с хлорацетилхлоридом

Необходимость более жестких условий для проведения конденсаций хорошо согласуется с большей устойчивостью фенолятов алюминия амилфенолов [8-10].

Заключение

Доказана возможнсть ацилирование 4-амилфенола и 4-трет-амилфенолахлорацетил хлоридом в присутствии трифламида кобальта (II). В оптимальных условиях образуется смесь ацилированных 4-амилфенолов с выходами 80-94% теории. Количество трифламид кобальта (II), необходимое для получения положительных результатов, колеблется в пределах 1-2%. Одновременно необходимо длительное (4-10 часов) нагревание выше 100° (110-140°). Получающиеся при конденсациях диацилированные продукты состоят преимущественно из орто-производных. Все конденсации идут через промежуточное образование смешанных алкоголятов кобальта, без выделения непредельных углеводородов.

Список литературы:

1. Cui D.M., Kawamura M., Shimada S., Hayashi T., Tanaka M. Synthesis of   1-tetralones by intramolecular Friedel-Crafts reaction of 4-arylbutyric acids using Lewis acid catalysts // Tetrahedron Lett. -London-New-York, 2003. -V. 44, -P. 4007-4010.
2. Буронова С.Ф. [и др.]. Хлорацетилирование тимола // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн.2025. 4 (130).- С. 60-63.
3. Nagarajan R. Perumal P.T. InCl₃ and In(OTf)₃ catalyzed reactions: synthesis of 3-acetylindoles, bis-indolylmethaneandindolylquinoline derivatives // Tetrahedron. -London-New-York, 2002. -V. 58, -P. 1229-1232.
4. Dushamov D.А., Mukhamedov N.S., Aliyev N.А., Bobokulov Kh.M., Levkovich М.G., Abdullayev N.D. Benzazoles. II. Relativeactivityof catalysts and 4-substituted benzoyl chlorides in the acylation of benzothiazolin-2-ones // Chem. Heterocycl. Comp. -New-York, 2002. -V.38. -P. 438-441.
5. Kobayashi S., Komoto I. Remarkable effect of lithium salts in Friedel-Crafts acylation of 2-methoxynaphthalene catalyzed by metal triflates // Tetrahedron 2000. -V. 56: -P. 6453-6465.
6. Якубов У.Х., Тахиров Ю.Р., Душамов Д.А., Мухамедов Н.С. Ацилирование бензимидазолин-2-онов хлорангидридами ароматических кислот в присутствии малых количеств хлористого цинка // Узб. хим. журн. -Ташкент, 2008. №6. -С. 8-12.
7. Fürstner A., Voigtländer D., Schrader W., Giebel D., Reetz M.T. A “hard/soft” mismatch enables catalytic Friedal-Crafts acylations // Org. Lett. 2001. №3: -P. 417-420.
8. Jang D.O., Moon K.S., Cho D.H., Kim J.G. Highly selective catalytic Friedel-Crafts acylation and sulfonylation of activated aromatic compounds using indium metal // Tetrahedron Lett. -London-New-York, 2006. -V. 47, -P. 6063-6066.
9. Kawamura M., Cuiy D.M., Shimada S. Friedel-Crafts acylation reaction using carboxylic acids as acylating agents // Tetrahedron. -London-New-York, 2006. -V. 62, -P. 9201-9209.
10. Sarvari M. H., Sharghi H. Solvent-free catalytic Friedel-Crafts acylation of aromatic compounds with carboxylic acids by using a novel heterogeneous catalyst system: p-toluenesulfonic acid/graphite // Helv. Chim. Acta. 2005. 88: -P. 2282-2287.