4-амино-4’-хлорбифенила проводят по следующей схеме[11]

На первой стадии сначала получают раствор бензидина в концентрированной соляной кислоте, который затем охлаждают и диазотируют. Раствор соли диазония по каплям прибавляют к свежеприготовленной однохлористой меди. Продукт экстрагируют соляной кислотой (7-8%) при кипячении. Для выделения из соли свободного 4-амино-4’-хлорбифенила продукт обрабатывают раствором 10%-го аммиака.

Приемлемым способом получения замещенных биарилов является катализируемая благородными металлами реакция кросс-сочетания. Катализируемая палладием реакция кросс-сочетания между борорганическими соединениями и органическими галогенидами, трифторацетатами или иодониевыми солями является прекрасным методом для создания связи С-С. Наибольшее распространение в качестве борорганических соединений, используемых в данного рода реакциях, получили борные кислоты. Реакции кросс-сочетания обладают рядом преимуществ, такими как нечувствительность к присутствию воды, толерантность по отношению к широкому кругу функциональных групп и регио- и стерео-специфичность. Кроме того, неорганические продукты нетоксичны и легко отделяются.

В работе [12] изучалось кросс-сочетание пара-толилборной кислоты и 4-нитродифенилиодоний бромида при катализе солями двухвалентного палладия.

Данную реакцию кросс-сочетания проводят с использованием оснований, в качестве которых применяют [12] Na2СОз, NaOH, NaOEt, t-BuOK. Чем более стерически усложнены субстраты, тем больший выход дают более сильные основания.

Реакция кросс-сочетания может быть проведена при комнатной температуре, но она протекает очень медленно, поэтому обычно реакционную смесь нагревают до 60°-110°С, особенно если используют стерически затруднённые субстраты.

2. Экспериментальная часть

Получение 4-бром-4’-нитробифенила.

К 19,9 г(0,1 моль) 4-нитробифенила прибавили 60мл хлороформа, 6,5мл (20,2 г; 0,13моль) брома и 0,73г порошкообразного железа, Полученную смесь осторожно нагрели до начала бурной реакции , затем, кипятили в течение 2ч. Добавили еще 0,25г железа и кипятили еще 1ч. Реакционную смесь охладили до комнатной температуры, прибавили к ней водный раствор сульфита натрия (10г Na2SO3 в 50мл воды) и перемешивали полученную смесь для удаления избытка брома. Осадок продукта, окрашенного примесями в серо-коричневый цвет, отфильтровали, промыли водой и высушили на воздухе. Дополнительную порцию продукта получили после упаривания хлороформного раствора и перекристаллизации остатка из уксусной кислоты с добавлением активированного угля. Обе порции объединили и поместили в патрон аппарата Сокслета. Продукт экстрагировали петролейным эфиром(70/100о). Экстракцию продолжали до тех пор, пока петролейный эфир не начал окрашиваться в оранжевый цвет. Получили 4-бром-4’-нитробифенил в виде желтоватых кристаллов, т.пл -174-176о. Масса продукта составила 15,34г (выход 61%). Лит.данные [2]: т.пл. 173-176о

Получение 4-бром-4’-аминобифенила.

К 15,02г (0,054моль) 4-бром-4’-нитробифенила в 120мл спирта прибавили раствор 54г (0,24моль) дигидрата хлорида олова(II) в 60мл концентрированной соляной кислоты. Смесь нагревали 2ч на кипящей водяной бане при перемешивании. Затем раствор охладили, разбавили трехкратным объемом воды. Образовавшийся осадок соли амина отфильтровали, к нему прибавили раствор 50г KOH в 70мл воды. Смесь перемешивали в течение двух часов, затем добавили 100мл воды и отфильтровали осадок амина. Осадок промыли водой до нейтральной реакции и высушили на воздухе. Масса 4-бром-4’-аминобифенила составила 12,24г (выход 91%), т.пл. – 145-1470. Лит.данные [3]: т.пл. 143-145о

Тетрафтороборат 4-бромбифенил – 4’ диазония.

К 12,24г 4-бром-4’-аминобифенила прибавили 384мл воды и 48мл концентрированной соляной кислоты. Смесь охладили льдом до 20, а затем прибавили к ней в течение 15 минут по каплям при перемешивании на магнитной мешалке раствор 3,93г ( 0,057 моля) нитрита натрия в 52мл воды. При добавлении нитрита натрия реакционная смесь желтеет. После добавления всего раствора нитрита натрия перемешивание при температуре 1-1,5о продолжили еще в течение 30 мин. К полученному диазо-раствору прибавили раствор 5,99г тетрафторобората аммония в 48мл воды. При добавлении тетрафторбората аммония смесь разогревается до 30 и становится белой. Осадок тетрафторбората 4-бромбифенил–4’-диазония отфильтровали на воронке Бюхнера и высушили на воздухе в течение двух дней. Масса продукта составила 15,52г (выход 91%), т.пл. – выше 128о разлагается.

4. Получение 4-бром-4’-гидроксибифенила

К 3,2г (0,022моль) прокаленного карбоната калия при охлаждении льдом (0оС) осторожно добавили 9,2 мл трифторуксусной кислоты и затем – в один прием - 15,52г (0,045моль) тетрафторбората 4-бромбифенил–4’-диазония. Полученный раствор кипятили при перемешивании в тетение 1,5 ч с защитой от влаги, до отрицательной реакции на соль диазония с β-нафтолом (реакционную смесь защищали от влаги хлоркальциевой трубкой, наполненной хлористым кальцием). К полученному раствору добавили 260 мл воды и перемешивали при комнатной температуре в течение 1 ч. Охладили до-5о и отфильтровали образовавшийся осадок продукта, осадок промыли водой до нейтральной реакции. Перекристаллизовали из спирта. Получили 5,57г (выход 57%) 4-бром-4’-гидроксибифенила. т. пл. 163-1650. Лит.данные [3]: т.пл. 164-166о.

3. Обсуждение результатов

Целью данной работы был синтез 4-бром-4’-гидроксибифенила. Мы рассмотрели три возможные способы его получения: 1) реакция кросс-сочетания; 2) ацилирование 4-бромбифенила с последующей реакцией Байера-Вилигера; 3) из соли 4-бромфенилдиазония. Поскольку в литературе описан только последний способ, то он и был выбран нами для получения целевого продукта.

В работе [3] была использована следующая схема получения 4-бром-4’-гидроксибифенила

Эта схема и была выбрана нами для получения целевого продукта. На первой стадии во время проведения синтеза реакция шла не так интенсивно, как ожидалось, поэтому мы добавили дополнительное количество катализатора (0,25г железа). Очистке 4-бром-4’-нитробифенила экстракцией в аппарате Сокслета проводили до тех пор, пока экстракт не стал окрашиваться в светло-коричневый цвет, это потребовало прекратить экстракцию. Еще порцию вещества получали перекристаллизацией из ледяной уксусной кислоты остатка из капсулы аппарата Сокслета.

В отличие от работы [3], восстановление 4-бром-4’-нитробифенила мы проводили не железом, а хлоридом олова(II) в кислой среде, как описано в работе [8]. После восстановления мы получили гидрохлорид 4’-бром-4-бифениламина. Методика выделения свободного 4-бром-4’-аминобифенила была разработана ранее в лаборатории КМОС. Она требовала длительного перемешивания гидрохлорида со щелочью (5ч). Мы использовали эту методику, но уменьшили время перемешивания до 2ч. Это практически не изменило выход 4-бром-4’-аминобифенила и не сказалось на чистоте продукта: т. пл. 145-1460 (лит. данные [3]: т.пл. 144-1450).