Д- и триглюкозильные системы на основе бициклофосфитов D-глюкофуранозидов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ДИ- Р(Ш) ФОСФОРИЛИРОВАННЫЕ УГЛЕВОДЫ И РОДСТВЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ литературный обзор)

2.1. Дифосфиновые производные

2.2. Дифосфинитные производные

2.3. Дифосфитные производные

3. ДИ- И ТРИГЛКЖОЗИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ

БИЦИКЛОФОСФИТОВ Б-ГЛЮКОФУРАНОЗИДОВ. ДИЗАЙН, ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (обсуждение результатов)

3.1. Синтез 3,5,6-бициклофосфитов глнжофуранозидов

3.2. Взаимодействие бициклофосфитов глнжофуранозидов С ацилирующими реагентами

3.3. Взаимодействие бициклофосфитов глнжофуранозидов С диацилирующими реагентами

3.4. Взаимодействие гексаэтилтриамида фосфористой кислоты с тетраольной системой а-этил-1-тио-0-глюкофуранозида

3.5. Химические свойства

3.5.1. Присоединение серы и селена

3.5.2. Комплексообразование бициклофосфитов глюкофуранозидов с переходными металлами

3.5.2.1. Взаимодействие с асасКЬ(СО)

3.5.2.2. Взаимодействие с Мо(СО)б

3.5.2.3. Взаимодействие с (1.5-СООР1С12)

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5. ВЫВОДЫ

В настоящее время в химии фосфорорганических соединений можно выделить два быстро развивающихся направления: синтез хиральных металлокомплексных соединений, которые представляют большой интерес в качестве катализаторов энантиоселективных процессов [1-3], и создание хиральных полостных систем, выполняющих роль ловушек для молекул с соответствующими стереохимическими характеристиками. [4,5] Сочетание этих двух направлений может быть достигнуто развитием исследований по синтезу дифосфорилированных моно- или олигосахаридов с последующим получением на их основе металлокомплексов, в которых металл может выполняет роль связующего звена в образующейся при этом хелатной полости определенного размера [6-9], Фосфорсодержащие компоненты в такого рода гетероциклах могут быть фосфиновых, фосфинитных или фосфитных типов. Известные к началу настоящей работы подобного рода системы часто оказывались малостабильными. Несмотря на это, металлокомплексные адцукты дифосфорилированных Сахаров используются как хиральные катализаторы в реакциях гидрирования, гидроформилирования, гидроцианирования и других процессах регио- и стереоселективного присоединения по двойной связи [1012]. Поэтому поиск и исследование новых более устойчивых бис-фосфорилированных углеводных производных представляется весьма актуальным. Наиболее перспективными среди прочих бис-Р(Ш)-фосфорилированных Сахаров несомненно являются циклические фосфиты, так как они часто гидролитически более стабильны и менее склонны к диспропорционированию. В связи со сказанным следует обратить внимание на изучаемые в нашей лаборатории бициклофосфиты моносахаридов [13]. Ранее проведенными экспериментами было показано, что 1,2-0-алкилиденглюкофуранозы результативно и направленно фосфорилируются по положениям 3,5,6 [14]. Образующиеся каркасные бициклофосфиты, с одной стороны, устойчивы в реакциях алкилирования, ацилирования, окисления и гидролитически стабильны, что объясняется их необычным пространственным строением [15], а с другой являются доступными и удобными в работе лигандами для дизайна металл окомплексных соединений [16, 17].

В настоящей работе сделано предположение, что на основе системы, состоящей из двух или более остатков бициклофосфитов углеводов, связанных между собой различными «мостиками», могут быть получены хелатные металлокомплексы. При этом образующаяся хиральная полость будет иметь больший размер, чем у ранее полученных дифосфорсодержащих производных моноз, а ее хиральный характер будет более выразительным. Для создания таких систем существует два подхода. Первый подход состоит в синтезе углеводной матрицы содержащей моносахаридные остатки, связанные межсахаридными «мостиками», с последующем бициклофосфорилированием. Второй подход состоит в синтезе бициклофосфитов углеводов, содержащих в своем составе незащищенную гидроксильную группу, с последующим использованием ее для создания мостика. Второй путь нам показался более удобным, так как в первом случае необходимо проведение многостадийных синтезов, а образующиеся матрицы не всегда позволяют получать стабильные бициклофосфиты с хорошим выходом [18-19]. Наиболее удобными исходными соединениями для фосфорилирования выбраны О, 5 и И- глюкофуранозиды, первые сообщения об избирательном фосфорилировании которых появились в середине 70-х годов [20].

Для реализации описанного выше проекта было необходимо решить ряд синтетических задач:

1) Расширить круг глюкофуранозидов используемых в реакции циклофосфорилирования и осуществить их бициклофосфорилирование.

2) Исследовать реакционную способность свободной С2-гидроксильной группы в полученных бициклофосфитах в реакциях ацилирования.

3) Используя диацилирующие средства (дихлорангидриды карбоновых и кислот фосфора) получить бис-бициклофосфитные системы.

4) Варьируя соотношение глюкофуранозида и трехфункционального фосфорилирующего средства синтезировать трис-бициклофосфиты.

5) Изучить химические свойства полученных бис- и трис-каркасных фосфитов в реакциях присоединения серы и селена.

6) Получить первые металлокомплексные адцукты, в том числе и хелатного строения.

Автор выражают глубокую признательность своим научным руководителям: д.х.н., проф. М.П. Коротееву и д.х.н., проф. Э.Е. Нифантьеву. Автор искренне благодарит: член корр. РАН М. Ю. Антипина, д.х.н., проф. В. К. Вельского, А. Ю. Ковалевского за проведение рентгеноструктурных исследований, к.х.н. Л. К. Васянина, к.х.н. А. Р. Беккер, к.х.н. А. В. Игнатенко за регистрацию спектров ЯМР и помощь в их обсуждении. Автор благодарит также сотрудников лабораторий масс-спектрометрических исследований Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН и Пекинского университета (КНР).

5. ВЫВОДЫ

1. Осуществлено региоизбирательное бициклофосфорилирование N-, S- и О-глюкофуранозидов.

2. Изучено ацилирование бициклофосфитов глюкофуранозидов по свободной С2-гидроксогруппе с использованием моно- и дигалоидангидридов фосфористой и фталевых кислот. Получены первые представители «сшитых» бис-бициклофосфитных систем.

3. Исследовано взаимодействие гексаэтилтриамида фосфористой кислоты с тетраольной группировкой а-этил-1-тио-0-глюкофуранозида. Выделены фосфорсодержащие moho-, ди- и триглюкозильные производные.

4. Установлено каталитическое действие триэтиламина в реакциях присоединения серы и селена к бициклофосфитам глюкофураноз. Синтезированы первые представители металлокомплексных систем на основе моно- и бис-бициклофосфитов глюкофуранозидов. Показано, что в случае Pt (II) образуются металлокомплексы с различным соотношением

L:PtCb.

1. J.L. Atwood, J.E.D. Davies, D.D Macnicol, F Vogtle. Comprehensive supramolecular chemistry. // Pergamon, Oxford, 1996.

2. N.R. C.ullen, Y Sugi. Asymmetric hydrogénation catalyzed by diphosphinite rhodium complexes derived from a sugar. // Tetrahedron Lett., 1978, v. 19, p. 1635-1636.

3. J.M. Brown, S.J. Cook, R.H. Jones, К Khan. Structural comparison of trehalose anomers. // Tetrahrdron, 1986, v. 42, p. 5089-5096.

4. S. Saito, Y. Nahamura, Y. Morita. Syntheses of novel sugar phosphine derivatives, and homogeneous hydrogenation reactions with their rhodium complexes. // Chem. Pharm. Bull, 1985, v. 33, p. 5284-5293.

5. R. Noyori. Chiral metal complexes as discriminanting molecular catalysts. // Science, 1990, v. 248, p. 1194-1199.

6. Э.Е. Нифантъев, И.М. Петрова. Новый метод синтеза бициклических фосфитов. //Ж. Общ. Хим., 1970, т. 40, с. 2196-2199.

7. N.K. Kochetkov, Е.Е. Nifantyev, М.Р. Koroteev, Z.K. Zhane, А.А. Borisenko. Synthesis and stereochemistry of 6-deoxy-6-halogeno-D-glucofuranose cyclic phosphates. // Carbohydr. Res., 1976, v. 47, p. 221-231.

8. М.П. Коротеев, Э.Е. Нифантъев. Бициклофосфорилированные углеводы. // Ж. Общ. Хим., 1993, т. 63, с. 481-521.

9. Э.Е. Нифантъев, М.П. Коротеев, A.M. Коротеев, М.Ю Антипин, К.А. Лысенко, В.К. Вельский, Л. Цао. Металлокомплексы на основе 3,5,6-бициклофосфитов 1,2-О-алкилиденглюкофураноз. // Докл. Акад. Наук, 1997, т. 353, с. 508-512.

10. Е.Е. Nifantyev, М.Р. Koroteev, A.M. Koroteev, V.K. Belsky, A.I. Stash, M.Y. Antipin, K.L. Lysenko, L.Cao. Metal complexes based on monosaccharide bicyclophosphites as new available chiral coordination systems. //

11. J. Organomet. Chem., 1999, v. 587, p. 18-27.

12. H. Strimer, A. Geger, K.P. Schmidt. C-Disacharides of ketones. // Angew. Chem., 1996, v. 95, p. 502-505.

13. E.A. Хамидулина, A.С. Громова, В.И. Ауцкий, А.А. Семенов, Д. Ми, H.JI. Оуэн. Флавоноидные гликозиды василиска растопыренного и василиска малого. // Изв. Акад. Наук, Сер. хим., 1999, № 2, с. 392-394.

14. Е.Е. Nifant'ev, М.Р. Koroteev, Z.K. Zhane, А.А. Borisenko, N.K. Kochetkov. Phosphorilation of hexafuranosides with tiiamides of phosphorus acid. // Tetrahedron Lett., 1977, v. 47, p. 4125-4128.

15. Т.Н. Johnson, G. Rangarajan. Chiral phosphinites derived from a-D-glucofuranose and a-L-idofuranose. A comparison to chiral phosphines in asymmetric hydrogénation. // J. Org. Chem., 1980, v. 45, p. 62-65.

16. D. Lafont, D. Sinous, G. Descotes. Hydrogénation asymétrique de precurseus d'aminoacides a l'aide de mono- et diphosphines derivees de sucres. //

17. J. Organomet. Chem., 1979, v. 169, p. 87-95.

18. M. Yamoshita, K. Hiramatsu, M. Yamada, N. Suzuki, S. Inowakawa. Synthesis of sugar derivatives of tetravalent phosphorus compounds and theirapplication to homogeneous asymmetric hydrogénation. // Bull. Chem. Soc. Jpn., 1982, v. 55, p. 2917-2921.

19. J.M. Brown, S.J. Cook, R. Khan. Hydroforcnylation catalysed by rhodium complexes of trehalose- derived ligands aa and P(3-tredip. // Tetrahedron, 1986, v. 42, No. 18, p. 5105-5109.

20. S.R. Gilbertson, C.T. Chang. Synthesis of new disugar phosphine ligands and their use in asymmetric hydrogination. // J. Org. Chem., 1995, v. 60, No. 19, p. 6226-6228.

21. R. Jackson, D.J. Tompson. Asymmetric hydrogénation using readily prepared chiral sugar bisphosphinite rhodium complexes. // J. Organomet. Chem., 1978, v. 159, No. 4, p. 29-31.

22. Y. Sugi, W.R. Cullen. Enantioselective catalytic hydrogénation of a-acetamidoacrylic acids. Diphosphinite-rhodium catalysts derived from a sugar. // Chem. Lett., 1979, p. 39-40.

23. D. Sionu, G. Descotes. Asymmetric reduction of unsaturated acids catalyzed by diphosphinite rhodium complexes derived from sugar. // Ract. Cinet. Catl. Lett., 1980, v. 14, p. 463-466.

24. I. Habus, Z. Raza, V. Sunjic. Chiral bidentante ligands from the most widespread monosaccharides from enantioselective hydrogénation:diphenylphosphinites from D-glucose and D-xylose. // J. Mol. Catal., 1987, v. 42, p. 173-181.

25. R. Selke. Carbohydrate phosphinites as chiral ligands for asymmetric synthesis catalyzed by complexes. //J. Organomet. Chem., 1989, v. 370, p. 241-248.

26. A. Lida, M. Yamashita. Asymmetric Grignard cross-coupling reaction using chiral ligands derived from carbohydrates. // Bull. Chem. Soc. Jpn., 1988, v. 61, p. 2365-2367.

27. R. Selke. Carbohydrate phosphinites as chiral ligands for asymmetric synthesis catalyzed by complexes. // J. Organomet. Chem., 1989, v. 370, p. 241-248.

28. M. Yamashita, M. Naoi, H. Imoto, T. Oshikawa. Asymmetric hydrogénation using diphosphinite derivatives of carbohydrates as the chiral ligand of rhodium catalysts. // Bull. Chem. Soc. Jpn., 1989, v. 62, p. 942-944.

29. T. V. RajanBabu, A.L. Casalnovo. Tailored ligands for asymmetric catalysis: the hydrocyanation of vinylarenes. // J. Am. Chem. Soc., 1992, v. 114,p. 6265-6266.

30. T. V. RajanBabu, T.A. Ayers, A.L.C.asalnuovo. Electronic amplification of selectivity in Rh-catalyzed hydrogénations: D-glucose-derived ligands for the synthesis of D- or L-amino acids. // J. Am. Chem. Soc., 1994, v. 116, p. 41014102.

31. T. V. RajanBabu, T.A. Ayers. Electronic effects in asymmetric catalysis:hy drofoi milation of olefïnes. // Tetrhedron Lett. 1994, v. 35, No. 25, p. 42954298.

32. G.J.H. Buisman. Asymmetric hydroformilation with chiral diphosphite ligands.//Univ. Amsterdam, 1995.

33. R. Kadyirov, D. Heller, R. Selke. New carbohydrate bisphosphites as chiral ligands. // Tetrahedron Asym., 1998, v. 9, No. 2, p. 329-340.

34. O.B. Вознесенская, H.A. Макарова, П.Л. Кирпичников, Э.Т. Мукменев. О фосфитах и амидофосфитах на основе a-D-метилгликозида. // Изв. Акад. Наук СССР, Сер. Хим., 1969, с. 1624-1626.

35. Н.А. Макарова, Э. Т. Мукменев, Б.А. Арбузов. Строение дифосфита 1,4-ангидроксилата. // Изв. Акад. Наук СССР, Сер. Хим., 1974, с. 1849-1853.

36. Л.И. Гурарий, А.Х. Плямоватый, Р.П. Аршинова, Э.Т. Мукменев, Б.А. Арбузов. О некоторых продуктах взаимодействия РСЬ с маннитом. // Докл. Акад. Наук СССР, 1977, т. 232, с. 1304-1307.

37. Л.И. Гурарий, И.А. Литвинов, Э.Т. Мукменев. Синтез 1,3;5,6-бис-0-(хлорфосфит)-2,4-0-метилен-£)-глюцита. // Ж. Общ. Хим., 1988, т. 58, № 12, с. 2743-2748.

38. M.T. Reetz, T. Neugebauer. New diphosphite ligands for catalytic asymmetric hydrogenation: the crucial role of conformationally enantiomeric diols. // Angew. Chem. Int. Ed., 1999, v. 38, p. 179-181.

39. Э.Е. Нифантъев, Н.Г. Ручкина, O.M. Плотникова. Новые каркасы-1,4;3,6-диангидро-Л-маннито-2,5-циклофосфиты. // Ж. Общ. Хим., 1990, т. 60, вып. 6, с. 1427-1428.

40. М.П. Коротеев. Изучение реакций заместительного дефосфорилирования в ряду углеводов // Канд. Дис. МГУ им. М.В. Ломоносова, 1971, с. 92

41. M.E. Gelpi, R.A. Cadenas. N-acylglycosylamine as intermediates. Synthesis of 2,3,5,6-tetra-O-methyl-D-glucofuranose. // Carbohydr. Res., 1973, v. 28, p. 147-149.

42. E. Pacsu, E.J. Wilson. Glycofuranosides and thioglycofuranosides. V. The Hydrolysis of a-ethylthioglucofuranosides. //J. Am. Chem. Soc. 1939. v. 61, p. 1450-1454.

43. P. Jerkeman, B. Lindberg. Phenyl Glycofuranosides. // Acta Chem. Scand., 1963, v. 17, №6, p. 1709-1717.

44. P. W. Austin, F.E. Hardy, J.G. Buchanan, J. Baddiley. The separation of isomeric Glucosides on basic ion-exchange resins. // J. Chem. Soc., 1963, v. 75, p. 5350-5353.

45. V. Deulofeu, J.O. Deferrari. The reaction of ammonia with some acetylated and benzoylated monsaccharides. I. D-glucose derivatives and an interpretation. // J. Org. Chem., 1952, v. 17, p. 1087-1092.

46. Ю.Ю. Сомитов. Стереоспецифичность констант ядерного спин-спинового взаимодействия и конформационный анализ. // Казань, 1990

47. Э.Е. Нифантьев, М.П. Коротеев, Н.М. Пугашова, А.А. Борисенко, Н.К. Кочетков. Окислительные реакции 3,5,6-бициклофосфитов 1,2ал ки л иде я-a-D- глю ко фур аноз. // Изв. Акад. Наук СССР, Сер. Хим., 1986, №8, с. 1917-1918.

48. P.D. Bartlett, E.F. Сох, R.E. Davis. Reactions of elemental sulfur. IV. Catalytic Effects in reaction of sulfur with triphenylphosphine. // J. Am. Chem. Soc., 1961, v. 83, N 1, p. 103-109.

49. E.E. Nifantyev, M.P. Koroteev, N.A. Zhukova, L.K. Vasynina, A.I. Stash, V.K. Belskii. Study of chemical properties of glucose 3,5,6-bicyclophosphitophosphates. //Heteroatom Chem., 1998, v. 9, p. 631-636.

50. H. Werner. Complexes of carbon monoxide and relatives: an organometallic family celebrates its birthday. // Angew. Chem. Int.Ed. Engl., 1990, v. 29, p. 1077-1089.

51. R.B. King, M.S. Saran. Metal complexes with terminal dicyanomethylenecarbene ligands formed by chlorine migration reactions. // J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1972, p. 1052-1054/

52. G. Wilkinson. Comprehensive organometallic chemistry. // 1982, p. 471-762.

53. Общая органическая химия, M., 1985, т. 8, с. 119-143