Дитиофосфорилированные моно- и дикарбональные соединения, их химические превращения и биологическая активность тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

1 од

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИЙСТИТУТ 1 П\\й ' > ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ' ! ' (НИИХСЗР)

На правах рукописи Экз. N

Яровенко Сергей Владиславович

ДИТИОФОСФОРИЛИРОВАННЫЕ MOHO - И ДИКАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ,ИХ ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

Специальность 02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Научно-исследовательском инсчшуге химических средств защиты растений (НИИХСЗР).

Научные руководители - доктор химических наук Козлов В.Л.

кандидат химических наук, с.н с. Чурусова С.Г.

Официальные оппонент - доктор химических наук, профессор Швецоа-Шнловскнй 11.11. кандидат химических наук Одннец И .Л.

Ведущая организация - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Защита состоится -23 "ЯНварЯ |9971. в .часов на

заседании специализированного Совета Д 158.03.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора химических наук при Научно-исследовательском институте химических средств защиты растений, 10908К, Москва, ул. Угрешская, 31. С диссертацией можно ознакоцигься__в библиотеке НИИХСЗР. Автореферат разослан "20 "рОкО-ОрЯ 1996 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор химических наук

Лузашш Б.П.

Актуальность Темы. Первостепенное значение в повышении продуктивности сельскохозяйственных ' культур и сохранении урожая имеет химический метод защиты растений.

Фосфорорганические соединения давно привлекают внимание исследователей благодаря своей высокой биологической активности и способности быстро разрушаться на нетоксичные продукты в биологических объектах. Несмотря на достаточно широкий ассортимент имеющихся препаратов, поиск новых ХСЗР по-прежнему актуален вследствие возникающей у вредителей и возбудителей болезней растений резистентности.

Представленная диссертационная работа является логическим продолжением цикла исследовании проводимых в НИИХСЗР. Ранее, с целью поиска биологически активных вешеств. на большом числе дитиофосфорилированиих кетонов было проведено систематическое изучение их поведения под действием оснований. Перед нами стояла задача исследовать химические превращения дитнофосфорилированных линейных и циклических дикарбонильных соединений в условиях катализируемой основаниями l,4-S,0(N)-Mnrpamm тиофосфорилыюй труппы, а также определить границы протекания этой перегруппировки с учетом влияния электронных и стерическнх эффектов заместителей. Преде 1авл.ялось интересным смоделировать такие соединения, для которых данная нзомершация носила бы самопроизвольный характер. Кроме тою. расширение круга вводимых в реакцию фосфорсодержащих кетонов по ¡полило бы усыновить зависимость биочогнческой активности полученных фосфорилированных виничеульфндов от их строения.

Цель работы. Целью насгояшен диссертационной работы является синтез линейных и циклических дптнофосфориаированпых мопо - и дикарбонильных соединении, а гакже их азотистых анапогов, изучение их химического поведения и исследование бнолошческой активности порученных веществ.

Научная..новизна _и .практическая .ценность работы. Разработаны метлы cmncia фосфорнлнрораннмх линейных и пнк'чпегкнх моно - и лнгарбонн гьных соединений и исследованы чх химические превращения н \С'1ОРНЯ\ ОСН'ччпмтр к.иалта.

Показано, что дитнофосфат-тиофосфатная перегруппировка является общим свойством днтиофосфорнлированных моно - и дикарбоннльных соединений.

Обнаружено, что в зависимости от характера заместителей 1,4-S,0(N)-MHrpauH« тиофосфорнпьной группы в фосфорсодержащих моно - и дикарбоннльных соединениях может протекать самопроизвольно, термически и каталитически.

Разработан метод синтеза новых 1,4,2-окса(аза)тиафосфоринов исходя из хлорметилтиофосфорилтиомоно - и дикарбоннльных . соединений и их азотистых аналогов.

Изучены некоторые химические свойства новых 1,4,2-окса(аза)тнафосфоринов.

Исследована биологическая активность синтезированных веществ.

Найден новый эффективный фунгицид, 2-этокси-2-тио-5-( N-феннл'амйдо)-6-метил-1,4,2-оксатиафосфорин. •

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Молодежном коллоквиуме по химии фосфорорганических соединений им. А.Е. Арбузова (г. Санкт-Петербург, 1992 г.), 18-й Конференции по химии н технологии органических соединений серы (г. Казань, 1992 г.), XIItIi International <x>nference on phosphorus chemistry ( Tuluza, 1993), 9-ом Международном симпозиуме по химии фосфора (г. Санкт-Петербург, 1993 г.), Симпозиуме по органической химии (г. Санкт-Петербург, 1995 г.), XHIth International conference on phosphorus chemistry ( Jerusalem, I99i), XI International conference on chemistry of phosphorus Compounds ( Kazan, 1996). .

Публикации. По теме диссертационной работы имеется 10 публикаций.

Объем диссертации. Работа изложена m f/S страницах н включает /V рисунков н 4 таблицы. Диссертация состоит йз введения, трех глав, выводов и списка литературы. Список литературы содержит 69 ссылок.

Дитиофосфорилированные моно- и дикарбонильные соединения. их химические превращения и биологическая активность.

В отличие от органических аналогов, введение в молекулу кетонов дитиофосфорилыюй группировки придает им ряд специфических свойств.

Для таких соединений наряду с типичными реакциями по карбонильной группе и метиленовому звену обнаружена 1,4-S.O-MHrpamu тиофосфорильной группы. Как правило, эта перегруппировка носит каталитический характер и протекает под действием оснований. В результате этих превращений образуются • соответствующие . функциональнозамещенные непредельные соединения.

Принимая во внимание полифункциональность фосфорилированных меркаптокетонов, перед нами стояла задача изучить особенности их химического поведения в зависимости от электронных и стерических эффектов заместителей. В связи с этим в качестве объекта исследования нами выбраны дитиофосфорнлированные линейные и циклические моно .и дикарбонильные соединения, а также их азотистые аналоги.

Дитиофосфорнлированные я,а,а-трифторацетон, этиловый эфир пировиноградной кислоты, содержащие электроакцепторные

трифторметильную и зтокснкарбонильную группы, а также ацетилацетон, бензоилацетон, ацетоуксусный эфир и дегидроацетовая кислота были получены взаимодействием галогенкарбонильных соединений с калиевой солью диэтилдитнофосфорной кислоты.

О О

Xu ♦ (C^O^P-SK -► ; Xu

Hat H (ЗДО), p-s H

ii s

OH

R=CF,, R,= H (I); R = COOC2H5 , R' = H (II); П = (¡Y' R'=H(m);

. R=CH3 R = C(0)CH3(IV),R'=C(0)C6H5(V) CIAO^O

R'= COOC2H5 (VI) . '

Для соединении (1-V) характерно кето-енольное равновесие -и в зависимости от электроотрииательностн заместителей очи существуют в растворе или как граничные структуры, или как смесь тпутомеров.Так , этнлпируваТ (II) находится r кето - форме .тогда как для трифторацетона (I) отмечено наличие енольного та\томора. В отличие от фосфорсодержащих ацетил (IV) - и бензоил (V) auc jb ь гп'.-ктре ПМР дптиофосфорилирсганного анетоуксусного чфира в растворе хлороформа присутствовал дублег четиновых протонов кетоформы(Я <чг 4.7 м.д„31 ni 15 Гц). однако ее количество не превышало нескольких процентов.

2-240

Подобно органическим кетонам, для днтнофосфорилированных аналогов характерны различные конденсации по карбонильной группе.

Нами было обнаружено, что дитиофосфорилированные этиловые эфнры ацетоуксусной и пировиноградной кислот легко реагируют с метиловым' эфиром гидрокснламнна с образованием соответствующих метиловых эфиров оксимов.

I-q-JL CHPNH.-HCI § ff R---

R=H R'= COOC2H6(VII); R=COOC2H6 R'=CH,(viii)

По данным ПМР спектроскопии оксии (VII) существует в виде одного Z-изомера с цисоидным расположением дитиофосфорильнон и метоксильной групп. В спектре ПМР этого соединения в дейтерохлорофо'рме имеется один набор сигналов протонов этоксильных групп у атома фосфора, метиленовой (5 «,3.80 м.д.,^рм 14.4 Гц) и метокси (6 4.06 м.д.) групп. В ИК спектре присутствовали полосы поглощения, отвечающие валентным колебаниям карбонильной группы ( 1720 см"') и деформационным колебаниям азометиновой группы ( 1590 см ' ).

В отличие от оксима (VII) оксим ацетоуксусного эфира образовывался в виде смеси двух изомерных форм с существенным преобладанием Е-изоиера. В спектрах ЯМР "р наблюдались два сигнала с химическими сдвигами 91.1 м.д. ( 20 %, Z ) и 89.1 м.д. ( 80 %, Е ). В спектрах (IMP также присутствовал двойной набор сигналов протонов обеих изомерных форм: слабопольный дублет метинового протона (б сы 5.05 Mji.fj ры 17.1 Гц ) был приписан Z-изомеру, в то время как дублет

' я

аналогичного протона Е-изомера располагался при 4.65 м.д. ( Jj« , 14.8 Гц). Соответственно синглеты протонов метильиой и метокси групп наблюдались при 2.05 м.д. (chj ), 3.85 мл- (ciy>) ( Z ) и 1.94 мл.. 3.89 м.д. ( Е ). В спектрах ЯМР ИС Z-изомеру соответствовали более слабопольный сигнал мегильной (S ciij 18.6 м.д.) группы и более сильиопольный дублет метинового атома углерода (5 ™ 47.6 м.д., J ср 3.22 Гц). Аналогичные сигналы E-изомера проявлялись при 12.4 м.д. (<н,) и 54.4 м.д. (aJpc 2.83 Гц (СН)). Методом ТСХ на силуфоле ( растворитель гексан-з1илаиет-г! 6:1) .изомеры удалось разделить и спектрально проанализировать. Однако при

стоянии в течение 2-5 дней в растворе ¿-хлороформа изомеры трансформировались друг в друга, достигая первоначального соотношения Е:2 ( 80:20).

Как было отмечено, для дитиофосфорилированных кетонов наряду с реакциями по карбонильной группе и меткленовому звену, характерна 1,4-5,0-миграция тиофосфорильной группы. Мы предполагали, что подбором заместителей у карбонильной группы и атома фосфора удасзся понизить энергетический барьер, что может привести к самопроизвольному протеканию этого процесса.

При нагревании тиофосфорилтиотрифторацетона (I) в растворе ацетона в течение 4-х часов, а также при хранении при комнатной температуре в течение 3-х месяцев происходило изменение спектральных характеристик: в спектрах ЯМР 3*Р присутствовали лишь сигналы в области 67.0 и 61.5 м.д., относящиеся к изомеризованному винилмеркаптану (IX). В то же* время дитиофосфорнлированный эфир пировиноградной кислоты (И) изомеризовался только под действием основания. При действий трет-бутилата калия на этилпируват и последующем взаимодействии с различными галоидалкилами с выходом 40 "о были выделены фосфорилированные акрилаты.

о

(XXIII) (1Х>

и = соос;н5 снэ (X) п- снг см(х».

И'= СНгСООСгНь(Х|1) . П = С!< ' .0)0, Н5(Х||1) •

В спектрах ЯМРЧ* соединений (Х-ХШ) наблюдался сииглет в области 64.5 - 68.0 м.д., характерной для эфнров монотиофосфорной кислотц, в то время как сигнал исходного этилового эфира дитиофосфорилпировииограднон кислоты распопа!атся в более слабом

поле ( 84.7 мл. '). В спектрах ПМР для всех соединений имелся дублет внннпьного протона при 7.14 - 7.43 м.д. (Ь рн 2.2 Гц ).

З-Тиофосфорилтноацетилацетон и ацетоуксусный эфир под' действием трет-бутилата калия также претерпевали нуклеафильное замещение - у атома фосфора с образованием соответствующих ентыолятов, алкилирование которых приводило к тиофосфорилоксивинилсульфндам.

(-биок

8=р_

V

к

о о

I, — ♦!

о . 8 к

Б=Р

О „

н"х

О

О ^ Б-РГ

/0^4

н'- сй, н". сна(х1у), снас,н,(ху) в'« 0с2н,. й"= сн2с,н,(ху|)

В спектрах ЯМР присутствовали сигналы в области 56.0 - 63.0 м.д.. В спектрах ПМР в дейтерохлороформе дублеты протонов метнльной группы для соединений (Х1У-ХУ1) проявлялись при 1.74.2.35 м.д. (*0рн 2.3 - 2.5 Гц ).'

В случае несимметричного З-тиофосфорилтиобензоилацетона в результате апеллирования изомерного ентиолята йодистым метилом или хлористым бензилом удалось наблюдать образование обоих изомерных. винилсульфндов, соответствующих двум направлениям енолизации, причем основным продуктом реакции являлись ( 1-бензоил-2-метилвннил) алкилсульфцды (XVII А, XVIII А). ( 1-Ацетил-2-тиофосфорилокси-2-феннл )метилсульфид (XVII В) присутствовал в смеси вколлчестве 13%, аналогичный бензил сульфид (ХУШВ) зафиксирован лишь

спектрально.

п= сн3(хун),снгсвн5(х7ш )

Строение изомерных винилалкилсульфияов однозначно установлено по наличию константы • спин-спинового взаимодействия протонов метильной группы и атома фосфора в спектрах ПМР в изомере А, и отсутствию её для изомера В.(б си» 20*3*1 гн 2//}.

В отличие от алкилирования, ацнлировзние промежуточно образующихся ентиолятов днтиофосфорнлироваимых дикетонов, учитывая их двойственную реакционную способность, протекало по обоим реакционным центрам:' атомам серы и кислорода, образовавшегося ентнолята, с существенным преобладанием продуктов О-ацилнровання.

о 4. '

о о - о о Р.о-Х

К У—* —ЧА-и-

Г -Виок 'У 9 о

в „^ - :------ А + ----,11---П'

у

II (.П,|Х|Х)(С.1|,|ХУ)<ОПгН.(ХХ1)

о

В случае ацетилирования 3-тиофосфорилгиоацетоуксусного эфира оба продукта ацилировання удалось выделить хроматотрафически. Причем продукт О-ацклирования (XXI А) представлял собой смесь Z и Е изомеров в соотношении 2:3.

Наряду с катализируемой основаниями дитнофосфат-тиофосфатной изомеризацией дигиофосфорилировашшх карбонильных соединений, представлялась вполне вероятной возможность термической миграции тнофосфорильной группы от атома серы к атому кислорода. Однако соединения оказались термически стабильными, и нагревание днтиофосфорилированных дикетонов и ацетоуксусного эфира в растворе кенлола в течение трех суток при 120 *С не привело к образованию производных тиолфосфорнон кислоты, что, по-видимому, свяыно с термодинамической стабильностью днкарбоннльных соединений, существующих преимущественно в U-конформашш.

Известно, что включение атома фосфора в фосфолан^вый цикл повышает электрофнльнооь фосфорилыюй группировки. В связи с этим нами по общей схеме, исходя из а- галондкарбоннльных соединений и трмэтиламнновой соли бенздиоксаланднтиофосфорнон кислоты получены соответствующие пнрокатехинфосфаты.

»V' осж -.ОХ ,

R=CeH5,R'=H(XXII)

R= CH3,R'= C(0)CH3(XXIll);C(0)CeH5(XXIV);COOC2H5(XXV)

Однако пнрокатехинфосфаты оказались термически нестабильными и ло данным ЯМР "р в ходе эксперимента претерпевали полную деструкцию с образованием производных фосфорной (7.8 м.д. ) и тиолфосфорной (25.6 м.д.) кислот.

Включение 1,3-дикарбонильного фрагмента в циклическую транс-S-транс систему с закрепленной структурой дитиофосфорилыюй и гицроксильной групп, с учетом схемы изомеризации, также должно было способствовать протеканию самопроизвольной 1,4-5,0-мигрании.

Исходные 4-гидрокси-6-метилпирон-2 и 4-гидроксикумарин получены с невысокими выходами нуклеофнльным замещением атома хлора в соответствующих хлорпроизводных на дитиофосфорильную группу.

ОН

И' I С1 § VI +К5Р-

ЛЛо

Я= СНЭ1Й'=Н (XXVI)

П+И' = -СН=СН-СН=СН- (XXVII)

В спектрах ЯМР дитиофосфорйлированных пирона и кумарина присутствовали синглеты в области 86.6-Х8.0 м.д., характерной для дитиофосфатов. В спектре ПМР пирона (XXVI) наряду с сигналами протонов тгоксильных групп при атоме фосфора наблюдались синглеты винильного протона с химическим сдвигом 6.1 м.д.. протонов метальной (5сн» 2.31м.д.) и гидрокепльной (5 он 8.37 м.д.) групп.

Нами обнаружено, что при нагревании растворов этих соединений в толуоле или диоксане в течение нескольких сугок происходит образование, с выходом 30"о, соответствующих З-меркапто-4-тиофосфорилоксипирона (кумарина) (5"р 59.8-61.7 м.д ).

Нам также удалось показать, что изомеризация носит обратимый характер: изомеризованные и выделенные З-меркапто-4-тиофосфорилокснпнрон и -кумарин при. нагревании, частично перегруппировывались в исходные 4-гидрокснпроизводные и в системе устанавливалось равновесие.

Наряду с термической изомеризацией для 6-ти членных тиофосфорилированных гетероциклических соединений характерна и миграция, каталшируемая основаниями. , как эю имело место для линейных фосфорорганических кстонои. При лейс1вип 1рет-бутилзта калия происходила миграция тиофосфорилыюй !>'■ пчч >-т атома серы к атому кислорода. Последующее алкнлнроппнне йодистым метилом приводило к образованию соо! ветствующнх метилсульфидов

(XXX,XXXI). В спектрах ЯМР^Р полученных соединении присутствовали единичные сигналы в области 59.0-60.0 м.д.. В спектрах ПМР ■жьнлеульфидов наблюдался синглет протонов тиометильной группы (5 &сн| 2.17 м.д.), а для пирона - дублет винильного протона при 6.16 м.д. ( *] рн 0.8 Гц ).

8

н

о

В 8-

он

16иок я

сту

я о -о

xxx xxxi

в

II

8-Р-О О

о

д

/-о-р-сг о

в ^о >о

xxviii xxix

xxvi xxvii я « сни№- н(хху1,ххум1.ххх) н+я> -сн-сн-сн»сн-(хху|1.ю<1х,ххх1) Так как в молекуле пирона и кумарина содержатся две карбонильные группы, то и изомеризация может протекать по двум реакционным центрам, т.е. с участием обеих карбонильных групп. Для установления направления 1,4-8,0-мнграции тиофосфорнльной группы нами были синтезированы модельные соединения и изучено их строение. Реакцией лнрон-2 и ■ З-хлорпирон-2 с О.О-диэтипхлорфосфатом и 0,0-диэтилхлортиофосфатом в присутствии триэтиламина в хлороформе были получены 4-фосфорилированные пироны.

О

ХХХП-ХХХУ

'я=Н,С1 X = 0,8

На. основании данных ЯМР ' С нами однозначно установлено управление миграции 'тиофосфорилыюй группы. В спектрах ЯМР'*С изомершоваиного продукта (XXX) и модельных соединений (XXXII-

ЧХХУ) наличие константы спин-спинового взаимодействия атома [юсфора с 5-ым углеродным атомом (101.3 м.д.Л1 рс 3.0 Гц) и отсутствие (заимодействия атома фосфора с вторым углеродным атомом указывает на о. что миграция тиофосфорильной группы происходит к атому кислорода гидроксильной группы с образовянн"м 4-фосфорнлоксипирона.

В отличие от пирона и кумарина синтез днтиофосфорилированных пятичленных О- и М-содержащих тетероииклов гладко проведен нуклеофильным замещением атома хлора на дитиофосфорильный остаток. С. хорошим выходом получены 3-тиофосфорилтнотетроновая кислота (XXXVI) и 4-тиофосфорилтиопиразолон (XXXVII) ( 6 }'р 86.2-99.5 м.д.). Отсутствие в спектрах ПМР дублета метинового протона однозначно указывало на енольное строение этих соединений.

ОН С1

К-в-Р

' о.

ом /

1-0-э' о^

(XXXVI)

э' о^

N он

(XXXVII)

В отличие от 6-ти членных гетероциклических соединений нагревание в течение нескольких дней растворов днтиофосфорилированных ииразолона и тетроновои кислоты в диоксане и толуоле не приводило к шменению спектральных характеристик. Соединения оказались нрмически стабильными н не изомернзовалигь в соответствующие мг-| к ант онроизводньте.

Взаимодействие З-тнофосфорплшотетронОвоч кислоты с трет-|'мил:пом калия последующим л актированием йодистым метилом также не сопровождалось томернтацисй. а прирочм-ю к образованию О-мешловою эфира, который вылепил, в чистом вине не удалось, так как вещество разлагалось на си.тикппме.

4-240

он у1

Б _ Б' О^

1-ВиОк

СН^

1-е-

Б О^

XXXVIII

Аналогично тетроноьой кислоте, N-фенил->-тиоф ос форнлтио-4-метнлпиразолон алкнлнруется иодистым метилом в присутствии основания, однако в результате образуется смесь изомерных продуктов О-и С-алкилирования в соогношенни 2:1 с сохранением дитиофосфорильной группировки.

? __ .. .. 8 о. .в' о.

аш .....• XX

6 6 6

(xxxix) (xi |

В спектрах ямрЧг алкнл.нроаанных проауктов наблюдались сигналы разной интенсивности в той же области, что и сигнал исходного пиразолона ( б "р 87.0, 94.0 мд). В спектре 11МР, наряду с сигналом с химическим сдвигом 4.1 и .д., относящимся к протонам ыетокси группы, дополнительно имелись сигналы, . соответствующие протонам С-алкилированного продукта.

Различие в химическом поведении 5-ти и 6-тнчленных гетероциклических дитиофосфорилированных соединений, по-видимому, связано с увеличением расстояния между реакционными центримн в пиразолоне н теггроновой кислоте по сравнению с пироном и кумарином.

На примере дитиофосфорилированною фениламниоацето-ацетанилида нам удалось показать, что 1,4-Я,Ы-изоиеризаш1Я тиофосфоральной группировки от атома серы к атому азота характерна и

цлх юо.век ,и)К.>ши енаминов В}аимодейс1вне Ы-фенилпропениленамнна при -30 'С с трет-бутилатом калия приводит к образованию М-тиофосфорилакшдоентиолята, алкииирование последнего давало (.оошетпвующие гиофосфориламидовнннлсульфиды.

о

й-Г1'

3 0

^ II о *

Г®

н

1ВиОК

•Г 'ч!'^

бг"

э

с

ВНа|

./ Ч И

н = сн3(Х1.1),а^соос2н5(хи1);соос1,н5(Х1 ш)

В спектрах ЯМР З'р полученных соединений наблюдался синглет в области 64.0-66,0 м.д., тогда как для исходного тиофосфорилтноамида он находился в более слабом поле 93.0 м.д.. В спектрах ПМР в дейтероацетоне наблюдался один набор сигналов метальных прогонов (6 сн» 2.1-2.2 м.д.,'1) рн 2.5 Гц), сигналы ЫН-протонов проявлялись в облаян 7.6-8.3 м.д.. Во всех спектрах присутствовал единичный набор сигналов, что указывало на существование конечных продуктов в одной изомерной форме.

Исходный Ы-фенилпропениленамин был получен реакцией нуклеофилыюю замещения атома хлора в Ы-феннл-1-хлор-1-фенилкарбамоил-2-пропениламине на дитиофосфорильную группу.

О

\ . С1 ^ Н О Н

к- э о

¡Го.

Кг

• н

О И

(XIIV)

Таким образом, нами показано, чго 1,4 миграция

1 нофосфорильной группы является общим свойством дитиофосфорилированных моно и ликарбонильных систем и енаминов, полученных на их основе.

Учитывая общую схему изомеризации, мы предположили, что введение хлорметильной группы к атому фосфора. за счет внутримолекулярной циклизации промежуточно образующихся ентиоляюв. будет приводить к образованию неизвестных ранее оксаша- и азатиафосфоринов. Для синтеза исходных хлорметнлдитнофосфбнатов, нами были использованы легко доступные и высоко реакционноспособные дитиадифосфетидины.

При действии этилового спирта или днэтиламина на бис-хлорметиддитнадифосфетндин в бензоле при 10-15 °С и последующим взаимодействием с а-хлоркарбонильными соединениями пли |1-хлоренаминами с высоким выходом образуются соответствующие хлорметилдитиофосфонаты. Причем для дальнейших превращений, как показал эксперимент, нет необходимости в дополнительной очистке исходных продуктов.

С1СН2 5 з ,Р Р Э' 'в СН,С1

|(С2н5)гмн]

С1СН,

II

-р-э

РГХ

э

С1СН?-Р-

в'

Р=ОС2Н5, М(С2Н5)2

Полученные таким образом различные хлорметилдитиофосфонаты вводились в реакцию с трет-бутилатом калия и в результате были выделены с высокими выходами гетероциклические продукты, содержащие в кольце монотиофосфорильный фрагмент. Гак, взаимодействием трет-бутилата калия с хлорметилтиофос-

П

-.ронилгноппнаколином,- 2,4,5-трихлорацетофеноном и -ацетоуксусным эфиром были получены соответствующие оксатиафосфорины..

S ■ CICH..P-S-

о

-R"

S „

¿V I

сГ s- R

R'

t-BuOK

R

ClCH2p-S-S

R'

ÍO R-P'

L

I

R" R

-R"-

■'o

R=OCi,tl5lRl=H)R"- t- C4Hs(XLV) R=(C2H5)2N,R'= H,R"= 2,4,5-CI3C6H2(XLVI ) R= OC2H5jR'= COOC2H5,R"= CH3(XLVII)

В спектрах ЯМР J'p оксатиафосфоринов сигнал атома фо popa расположен в области 69.0-7-4.1 м.д., характерной для производных монотнофосфорных кислот, тогда как для исходных линейных днтиофосфонатов он находился в более слабом поле ( 89.0-97.0 м.д.). В' пользу предложенного нами строения оксатиафосфоринов также свидетельствовало наличие в спектре ЯМР ЧС соединения (XLV) константы спин-спинового взаимодействия атома фосфора с четвертичным атомом углерода трет-бутилыюй группы в случае фосфорина ( XLV) (5 37.7 м.д., 3]рс 3.9 Гц). В спектре,также имелись дублет метиленового углеродного атома ( 26.5 M.fl.,'j рс 103.0 Гц) и дублеты винильных атомов углерода (бен 92.9 u.a.,*J рс 13.8 Гц и 158.7 м.д. *]рс 16.4 Гц). В спектрах ПМР оксатиафосфоринов (XLV-XLVII), наряду с сигналами протонов функциональных групп присутствовал мультиплетный сигнал неэквивалентных метиленовых протонов гетерокольца, представляющих собой АВ часть АВХ системы (Х-атом фосфора), кроме того, в спектре фосфоринов ( XLV.XLVI) содержался квартет винильного протона, обусловленный спин-спиновым взаимодействием атома фосфора и одним из метнленовых протонов гетерокольца ( XLV, 5=сн 5.43 м.д., *1рос=сн 1.9 Гц/Jhh 0.7 Гц; XI.VI, 5 =сн 6.21 м.д.,*)рос=сн 1.8 Гц, *Jhh 1.2 Гц).

К

В дальнейшем мы предприняли попытку расширить круг вводимых в эту реакцию -моно- и дикарбонильных соединений, содержащих различные заместители у карбонильной группы.

СЮН2 s s R"0H/E(,N

^Р' Р -1

S' 's CHXI

S о CICH.-p-s-pJL-R о R' R"

CICHj-p-S- +

HalCH(R')C(0)R

1-BuOk

Et,NH

vo y

R" ° ^sK

(XLVIII-LVII)

R'= H,R = Me (XLVIII) ; CSH5(XHX); 2., CI,C6H3 (Ц;г.4,5 - CI3C6H2(LD; (LID R' = R = C6H5(HII); R= Me,R'= Ac (LIV): R= CH^R's C(0)NHC6Hvfl "= EI (LV); R"= Me (LVI),R "= i-Pf(LVII)

Однозначно, на примере соединения (LI), методом РСА, выполненным в НИИФХИ им. Карпова, подтверждена структура синтезированных нами оксатиафосфоринов. Установлено, что конформация фосфоринового цикла представляет собой полукресло с пятью атомами Р 0(1) C(l) С(2) S(l). лежащими в одной плоскости и углеродным атомом С(3), выведенным из этой плоскости на 0.75 А° ( двугранный угол равен 131.7е). Фенильная группа образует с плоскостью

р

кольца угол - 43.5 , а тнофосфорильная группа занимает псевдоаксиалытое положение.

Длинна связей, А CI-C2 1.327(7) C2-S1 1.717(5) S1-C3 1.799(7) СЗ-Р 1.787(5) Р-01 1.580(3) OI-C1 1.413(6)

Валентные углы, град. OI-CI-C2 123.7(4) С1-C2-S1 129.8(4) C2-SI-C3 100.3(3) SI-C3-P 112.2(3) СЗ-Р-OI 103.9(2) . P-Ol-Cl 125.2(3)

Интересная особенность, отмеченная нами ранее для несимметричных дикарбонильных соединений, сохранялась и в случае 1,4-5,0-миграции хлормегилдитиофосфорильной группировки. Так, при использовании а-хлорбензоилацетона перегруппировка протекает с участием обоих реакционных центров и из смеси методом ТСХ выделены изомерные оксатиафосфорины ( ЬУШ,£ЛХ) с выходами 30 % и 10% соответственно.

ССЛ Э ЕЮН/ад

Л >.

в в сн,с| с,н,с(0)сн(с1)с(0)сн|

¡V

-р-э-'-трс.н,

1-Виок

в

о

Л (

(1ЛЛП)

(ИХ)

Использование этилового эфира хлорметилдитиофосфоновой кислоты и п-бензохинона в результате ряда последовательных превращений без выделения промежуточных: алкоголиз дифосфетидина, ' взаимодействие с бензохиноном, последующая изомеризация под действием трет-бутнлата калия и внутримолекулярная циклизация, позволило нам осуществить синтез бензоот лтиафосфорина (ЬХ).

С1СН2 5 8 Б Б СН,С1

ЕЮН

0=^^=0

<0

он

1-ВиОК

(1-Х)

В спектре ПМР бензооксатиафосфорина (1-Х), ¡¡гряду с сигналами ароматических протонов (6 6.7-6.9 м.д., ЗН) и протонов этокснльной группы у атома фосфора, наблюдались сигналы гидроксильного протона ( 6 он 8.3 м.д.) и мультиплет метиленовых протонов ( б снг3.28-3.33 м.д.), характерный для описанной выше оксатиафосфориновой системы. В спектре ЯмЛ* фосфорина (ЬХ) наблюдался синглет в области 74.4 м.д.

Подобно гидроксилсодержащим соединениям, фосфорин (1.Х) подвергается карбамоилироваиию в реакциях с бутил- и 3-хлорфенилизоцианатами. В результате этого взаимодействия с выходами 71 " о и 45 % были получены соогветствующие карбамоилбензооксатиафос-форины.

э он

ЙЫСО

за

(имхм)

п

0-|рЫН

о

Н= С4НВ,3-С1С6Н4

Используя а-хлорметилдитиофосфонил-р-анизидинометилакрилат (ЬХШ), в аналогичных условиях при действии основания нами выделен эфир азатнафосфоринкарбоновой кислоты (ЬХ1У) продукт дитиофосфат-тиоамидофосфатнои перегруппировки и последующего внутримолекулярного алкилировання амидоентиолята.

ч СООСгН,

Уч §

Ш Э-Р-О-

Аг

СН2С1

(1.Х111)

»-ВиоК

э 2 5

ii

/I- Б-Р-О—V А'г К+ СН2С1 4

Аг

°'| Т

ГСООС2Н5

Аг = С6Н4ОСНЭ-Ч

Аг

э Л

•»ОС

8 СООС2Н5 (1Х1У)

Мы предприняли попытку изучить некоторые химические свойства полученых впервые оксатиафосфоринов. В отличие от виниловых эфиров кислот фосфора, обладающих высокой фосфорилирующей способностью, их циклические аналоги оказались стабильными системами. Так, длительное кипячение исходного 2-этокси-2-тио-6-метил-1,4,2-оксатиафосфорнна с анилином в бензоле не дало положительных результатов, из реакционной смеси был выделен без изменений исходный 1,4,2-оксатиафосфорин.

Также стабильным он оказался и в кислой среде. Однако алкоголиз 2-этокси-2-тио-6-метил-1,4,2-оксатиафосфорина в спирте в присутствии

этилата натрия в соотношении. 10:1, приводил к расщеплению исходного фосфорина, с образованием ацетонилмеркаптометилдиэтилтиофосфоната.

В спектрах ПМР присутствовал сииглет метильнон группы ацетонового фрагмента ( 6 ch¿2.2 м.д.)> дублет метиленовых. протонов проявлялся в области 2.83 м.д. ( 4JpH 11.3 Гц). Единичный сигнал метиленовых протонов изолированной метиленовой группы -S-CH2-C(0)-наблюдался в области 3.4 м.д.. В ИК спектре присутствовала полоса поглощения в области 1700 см"'., соответствующая валентным колебаниям карбонильной группы. Увеличение концентрации этилата натрия в десять раз (т.е. соотношение 1:1) приводило к полному осмолению исходного фосф'орнна.

Биологическая активность полученных соединений.

Все полученные соединения были испытаны в качестве гербицидов, фунгицидов и инсектицидов в биологических лабораториях НИИХСЗР. Испытания на гербицидную и инсектицидную активность показали, что линейные и циклические фосфорилированные моно- и днкарбоиильные соединения, как правило, обладают слабым герЬицндмым н инсектицидным действием.

В качестве протравителя семян был испытан 2-этокси-2-тио-5-(К-фениламидо)-6-метил-1,4,2-оксатиафосфорин. В результате двухлетних испытаний,, проводившихся в Московской области на яровом ячмене сорта " Московский-3", получены следующие данные: препарат при норме расхода 1,5 кг/т семян обладал биологической эффективностью на уровне стандартов против корневых гнилей (57-65 0 о) и пыльной головни (100 °о). Препарат кроме фунгицидного действия на патогены оказывал благоприятное влияние на развитие корневой системы и рост наземной

(lxv)

части проростка. Токсикологические испытания показали, что • действующее вещество препарата является малотоксичным 'для " теплокровных LD¿?> 2000 мг/кг (мыши ).

Препарат рекомендован для дальнейших полевых мелкоделяночных испытаний и разработки препаративной формы.

Выводы.

1. С целью поиска биологически активных соединений осуществлен синтез новых фосфорсодержащих линейных' и циклических винилсульфидов на основе изомеризации дитиофосфорилированных моно-и днкарбонильных соединений. •

2. Показано, что 1.4-8,0(Ы)-миграция фосфорильной группы в условиях основного катализа является общим свойством дитиофосфорилированных моно- и дикарбонильных систем.

3. Впервые изучено влияние электронных и стерических факторов на протекание процесса 1,4-8,0(М)-изомеризации. На призере трифторацетона обнаружено, что дитиофосфат-тиофосфатная перегруппировка протекает самопроизвольно с образованием соответствующего винилмеркаптана. Установлено, что 3- . тнофосфорилтио-4-гндроксипирон- и -кумарин при нагревании претерпевали обратимую М-Б.О-миграцию.

4. Разработан метод синтеза циклических фосфорилвинил-сульфидов,!,4,2-окса(аза)тиафосфоринов, основанный на внутримолекулярной циклизации промежуточно образующихся продуктов перегруппировки хлормегилтиофосфонилтиокетонов и енаминов п«д действием оснований. Методом ' РСА показано, что 1,4,2-оксатиафосфорины существуют в кристаллическом состоянии в конформации" полукресла".

5. При изучении химического поведения, на примере 2-этокси-2-тио-6-метил-1,4,2-оксатиафосфорина обнаружено, чтр при взаимодействии с анилином и алкогапизе в кислой среде 1,4,2-оксатиафосфорины являются стабильными системами. Алкоголиэ в щелочных условиях приводит к размыканию фосфоринового цикла.

6. При исследовании биологической активности синтезированных соединении обнаружено, что 2-этокси-2-тио-5-04-фениламидо)-6-метил-

1,4,2-оксатиафосфорнн проявил высокую биологическую активность в качестве протравителя семян и рекомендован для расширенных полевых испытаний.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих

работах:

1. Чурусова С.Г., Кононова O.A., Яровенко C.B., Козлов В.А., Негребецкий В.В., Пуцыкина Е.Б., Грапов А.Ф., Мельников H.H.. Фосфорсодержащие винилсульфиды. - // 18-я Конференция по химии и технологии органических соединений серы. Программа и тезисы докладов. Казань.- 1992.

2. Churusovà S., Kononova О., Yarovenko S., Kozlov V., NegrebetskiiV., Putsikina E., Grapov A., Melnikov N.. Phosphorylated vinylsulphides.// Phosphorus, Sulfur and Silicon. -1993. - vol. 77 -p. ISO.

3. Козлов B.A., Чурусова С.Г., Кононова O.A., Яровенко C.B., Грапов А.Ф., Мельников H.H.. Синтез и химические превращения ряда тиофосфорилированных меркаптозамещенных гетероциклических соединений.-// 9-ый Международный симпозиум по химии фосфора. Программа и тезисы докладов. Санкт-Петербург. - 1993. - с. 109.

4. Козлов В.А., Чурусова С.Г., Яровенко C.B., Негребецкий В.В.. Метиловые эфиры оксимов дитиофосфорилкреязнных эфиров ацетоуксусной и пировиноградной кислот. - //ЖОХ, 1994. - т. (54..вып. I • с.156-157.

5. Козлов В.А., Чурусова С.Г., Яровенко C.B., Кононова O.A., Негребецкий В.В., Грапов А.Ф.. 1,4-5-О-Миграция тиофосфорильной группы в . дитиофосфорилированных моно- и дикарбонильных соединениях.- // ЖОХ. 1994. - т. 64, вып. 9 - с. 1439-1447.

6. Козлов В.А., Чурусова. С.Г., Яровенко C.B., Негребецх::!! В.В.,Мельников H.H.. Дитиадифосфетидины в синтезе новых • фосфорсодержащих гетероциклических соединений - оксатиа- и азатиафосфорииов. - //Докл. РАН Сер. химия. 1995, - т. 341, вып. 2 - с. 206208. '

7. Козлов В.А., Чурусова С.Г., Яровенко C.B., HerpcCem-ini В.В..Сннтез линейных . и циклических гнофосфорилокси-(амино)внннлсульфидов. // Симпозиум по органической химии. Прсрамма и тезисы докладов. Санкт-Петербург. - 1995. - с. 136-137.

8. KozIoy V., Churusova S., Ysrovenko S., Bogelfer L., Zavodnik. 1,4,2-Oxathia- and azathiaphosphorines. - II Phosphorus, Sulfur and Silicon. 1996. -vol. 111.-p. 199.

9. Яровенко C.B., Чурусова С.Г., Богельфер Л.Я., Заводник В.Б., Козлов В.А. 1,4,2-Оксатиафосфорины и их строение. - И ЖОХ. 1996. -т. 66, вып. 4.-с. 569-571.

10. Kozlov V., Churusova S., Yarovenko S.. Linear and cyclicthiophosphoryloxy(amido)vinylsulfides. -// XI International conference on chemistry of phosphorus compounds. Abstracts. Kazan. -1996.-p. 191.