Поступило в редакцию: Июль 2020

УДК 547.257.11

Fluorine Notes, 2020, 131, 1-2

НОВАЯ РЕАКЦИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ (ТРИФТОРМЕТИЛ)ТРИБУТИЛСТАННАНА ДО (ДИФТОРМЕТИЛ)ТРИБУТИЛСТАННАНА

А.С. Голубев, П.Н. Остапчук

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РAH, Российская Федерация, 119991 Москва, ул. Вавилова, 28.

Факс: (499) 135 5085. E-mail: golubev@ineos.ac.ru

Аннотация. Разработан новый способ получения (дифторметил)трибутилстаннана н-Вu₃SnCF₂H восстановлением н-Вu₃SnCF₃ боргидридом лития в диглиме.

Ключевые слова: (дифторметил)трибутилстаннан, (трифторметил)трибутилстаннан, боргидрид лития, восстановление.

Введение дифторметильной группы в органические молекулы часто используется при разработке новых медицинских и агрохимических препаратов [1]. Несколько лет назад был разработан способ дифторметилирования арил-, гетероарил- и ß-стирилиодидов с использованием (дифторметил)трибутилстаннана н-Вu₃SnCF₂H. Синтез н-Вu₃SnCF₂H проводили реакцией трибутилолово-гидрида с (трифторметил)триметилсиланом Me₃SiCF₃, при этом для очистки н-Вu₃SnCF₂H использовалась колоночная хроматография [2].

В рамках текущего проекта по синтезу дифторметил-содержащих физиологически активных соединений нам потребовался н-Вu₃SnCF₂H, не содержащий н-Вu₃SnCF₃. В экспериментах по синтезу н-Вu₃SnCF₂H согласно протоколу, приведенному в работе [2], мы всегда наблюдали образование (трифторметил)трибутилстаннана н-Вu₃SnCF₃ в качестве побочного продукта. Колоночная хроматография действительно позволяет значительно уменьшить содержание примеси н-Вu₃SnCF₃. Тем не менее, полностью избавиться от н-Вu₃SnCF₃ удается лишь за счет значительных потерь целевого н-Вu₃SnCF₂H. Для получения н-Вu₃SnCF₂H, не содержащего н-Вu₃SnCF₃, нами разработана новая реакция восстановления н-Вu₃SnCF₃ до н-Вu₃SnCF₂H.

Нами найдено, что (трифторметил)трибутилстаннан н-Вu₃SnCF₃ реагирует с боргидридом лития LiBH₄ в диглиме с образованием (дифторметил)трибутилстаннана н-Вu₃SnCF₂Н (Cхема 1).

Схема 1.

Использование 1,5 эквивалента LiBH₄ и умеренный нагрев (60^оС) позволило достичь полной конверсии исходного н-Вu₃SnCF₃ и хорошего выхода целевого Вu₃SnCF₂Н (60-70%) за разумное время (24 ч). Реакция образования Вu₃SnCF₂Н наблюдалась и при комнатной температуре, но при этом конверсия не превышала 50% за 24 ч. Контроль завершения реакции осуществляли методом спектроскопии ЯМР ¹⁹F{¹H} (исходный н-Вu₃SnCF₃ наблюдался в виде синглета со сдвигом -45.13 м.д. и ¹¹⁹Sn сателлитами: ²J (¹⁹F,¹¹⁹Sn) = 214 Гц, продукт н-Вu₃SnCF₂Н - в виде синглета со сдвигом 124.62 м.д. и ¹¹⁹Sn сателлитами: ²J (¹⁹F,¹¹⁹Sn) = 212 Гц) или методом спектроскопии ЯМР ¹¹⁹Sn (квартет со сдвигом -22.7 м.д. и константой ²J (¹⁹F,¹¹⁹Sn) = 218 Гц для н-Вu₃SnCF₃ и триплет со сдвигом -49.4 м.д. и константой ²J (¹⁹F,¹¹⁹Sn) = 214 Гц для н-Вu₃SnCF₂Н).

Основным побочным продуктом реакции оказался бис(трибутилолово)оксид. Его образование происходит, по-видимому, за счет следов воды в реагентах (LiBH₄ крайне гигроскопичен).

В реакции восстановления участвовал всего один гидрид-ион молекулы LiBH₄. Поскольку в ходе реакции выделялся диборан, то процесс восстановления проводили в токе азота. Поток выходящих газов направляли в колонну с водой или ацетоном.

К концу реакции наблюдали четкое разделение реакционной массы на две фазы. Исследование фаз показало, что продукт концентрируется практически полностью в нижней фазе. В верхней фазе находились непрореагировавший LiBH₄ и оставшийся диборан. Их взаимодействие приводит, как известно [3,4], к образованию LiB₂H₇. Последний связывает диглим в виде сольватного комплекса строения LiB₂H₇2 молекулы диглима, что и явилось, по-видимому, причиной расслоения реакционной массы.

Обработка реакционной массы водой потребовала особого внимания. Рекомендуется выливать реакционную массу в ледяную воду. Добавление воды к реакционной массе в одном из опытов вызвало энергичную реакцию, которая привела к выплескиванию содержимого реакционной колбы.

Наши попытки использовать боргидрид натрия NaBH₄ в диглиме для восстановления н-Вu₃SnCF₃ по аналогии с восстановлением (трифторметил)триметилсилана Me₃SiCF₃ до (дифторметил)триметилсилана Me₃SiCF₂Н [5] не привели к успеху. Мы наблюдали образование н-Вu₃SnCF₂Н, однако, достичь существенной конверсии в диапазоне температур 20-50^оС не удалось. Интересно, что при восстановлении Me₃SiCF₃ до Me₃SiCF₂Н боргидридом натрия в процессе участвуют по крайней мере 3 гидрид-иона молекулы NaBH₄ [5].

Таким образом, нами разработан новый способ получения (дифторметил)трибутилстаннана н-Вu₃SnCF₂H восстановлением н-Вu₃SnCF₃ боргидридом лития в диглиме. Новый метод позволяет избежать использования небезопасного и склонного к окислению трибутилолово-гидрида. Достоинством метода также является возможность получения н-Вu₃SnCF₂Н, не содержащего н-Вu₃SnCF₃.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР ¹Н ,¹⁹F и ¹¹⁹Sn были зарегистрированы на спектрометре Bruker Avance^TM400 (400.13 MГц для¹H, 376.50 MГц с развязкой от протонов для ¹⁹F, 149.21 MHz для ¹¹⁹Sn). Химические сдвиги протонов определяли относительно остаточного сигнала хлороформа (7.28 м.д.) и пересчитывали к сигналу SiMe₄. Химические сдвиги ядер ¹⁹F определяли относительно трифторуксусной кислоты как внешнего стандарта. Химические сдвиги ядер ¹¹⁹Sn определяли относительно Me₄Sn как внутреннего стандарта (δ 0.0 м.д.).

(Трифторметил)трибутилстаннан н-Вu₃SnCF₃ был приготовлен из бис(трибутилолово)оксида и (трифторметил)триметилсилана Me₃SiCF₃ согласно методике, приведенной в работе [6].

Реакцию проводили в постоянном токе сухого азота в 3-х горлой колбе. Колба была снабжена трубкой для ввода сухого азота, капельной воронкой и отводом, соединенным с поглотительной колонной с водой или ацетоном. К раствору 7.0 г (19.5 моль) (трифторметил)трибутилстаннана в 30 мл сухого диглима прибавили боргидрид лития (0.64 г, 29.3 ммоль) в виде раствора в диглиме (9.8 мл 3М раствора в диглиме). Прибавление боргидрида лития сопровождалось разогревом реакционной смеси до 35^оС. Реакционную смесь нагревали при перемешивании при 60 ^оС в течение 24 ч. Контроль реакции (ЯМР ¹⁹F) показал полную конверсию исходного. Реакционную массу вылили в ледяную воду (200 мл), экстрагировали толуолом (50 мл + 30 мл). Объединенные органические фазы упарили в вакууме на роторном испарителе. Остаток перегнали, получили 4.2 г (63%) жидкости с т.кип. 89-93^оС/0.3 Тор, которая представляла собой (дифторметил)трибутилстаннан н-Вu₃SnCF₂Н и примерно 6 мол. % диглима. (Дифторметил)трибутилстаннан н-Вu₃SnCF₂Н может быть дополнительно очищен на столбике силикагеля, элюент петролейный эфир:этилацетат 100:1, для обнаружения молибдат церия (Hanessian's Stain).

ЯМР ¹H (CDCl₃) δ 6.45 (т, J = 44.9 Гц, 1H), 1.70 – 1.44 (м, 6H), 1.44 – 1.24 (м, 6H), 1.21 – 0.97 (м, 6H), 0.93 (т, J = 7.3 Гц, 9H).

ЯМР ¹⁹F{¹H} (CDCl₃) δ -124.62 с, ¹¹⁹Sn сателиты: ²J (¹⁹F,¹¹⁹Sn) = 212 Гц).

ЯМР ¹¹⁹Sn (CDCl₃) δ -51.94 (т, J = 214.4 Гц) (см. также [2]).

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации с использованием научного оборудования Центра исследования строения молекул ИНЭОС РАН.

Список литературы

1. Yerien D. E., Barata‐Vallejo S., Postigo A., Difluoromethylation reactions of organic compounds, Chemistry–A European J., 2017, 23(59), 14676-14701.
2. Prakash G. K. S., Ganesh S. K., Jones J.-P., Kulkarni A., Masood K., Swabeck J. K., Olah G. A. Copper‐mediated difluoromethylation of (hetero)aryl iodides and β‐styryl halides with tributyl(difluoromethyl)stannane, Angewandte Chemie, 2012, 124(48), 12256-12260.
3. Brown H. C., Stehle P. F., Tierney P. A., Singly-bridged compounds of the boron halides and boron hydrides., J. Am. Chem. Soc., 1957, 79(8), 2020-2021.
4. Титов Л. В., Гаврилова Л. А., Известия АН СССР, Сер. хим., 1976, 244-248.
5. Тютюнов А. А., Бойко В. Э., Игумнов С. М., Необычная реакция (трифторметил)-триметилсилана с боргидридом натрия, Fluorine Notes, 2011, вып. 1(74).
6. Prakash G. K. S., Yudin A. K., Deffieux D., Olah G. A., Synthetic methods, Part 197, Facile preparation of (trifluoromethyl)tributyltin and transtrifluoromethylation of disilyl sulfides to the corresponding trifluoromethylsilanes, Synlett, 1996, 2, 151-153.

Статья рекомендована к публикации членом редколлегии д.х.н. С.М. Игумновым

Fluorine Notes, 2020, 131, 1-2