Фосфорилирование некоторых ненасыщенных гетероциклов функционализированными производнымитрехкоординированного фосфора тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.08 ВАК РФ

На правах рукописи

РГБ ОД

1 з г::;

Володина Юлия Масхутовна

Фосфорилирование некоторых ненасыщенных гетероциклов функционализированными производными трехкоординированного фосфора

02.00.08. - химия элементоорганических соединений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Казань-2000

Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных и элементоорганиче-ских соединений Казанского государственного университета.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Полежаева H.A.

доктор химических наук, профессор Черкасов P.A.

доктор химических наук, профессор Пудовик М.А.

кандидат химических наук, доцент Мовчан A.B.

Ведущая организация: Казанский государственный технологический

университет

Защита диссертации состоится « /Ь » 2000 года в 14 часов на

заседании диссертационного совета К 053.29.02 по химическим наукам при Казанском государственном университете (г. Казань, ул. Кремлевская, 18, Бутлеров-ская аудитория).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казанского государственного университета.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18, КГУ, Научная часть.

Автореферат разослан «У3>> 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат химических наук Федотова Н.Р.

С О Nur о сл._Li /О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Полифункциональные ненасыщенные карбонильные гетероциклические соединения являются объектом неослабевающего внимания, т.к. служат благоприятным материалом дня решения таких фундаментальных проблем, как электронные взаимодействия гетероагомов и функциональных групп, и участие в реакциях различных реакционных центров, демонстрируя широкие синтетические возможности. Решение важнейшей в теоретическом и практическом отношении задачи направленного синтеза веществ с желаемой структурой и свойствами достигается при этом путем вариации заместителей. К таким полуфункциональным гетероциклам относятся 3,4-дихлор-5-гидрокси-2(5Н)фуранон (муко-хлорная кислота) и близкий к нему по структуре азотный гетероцикл - 2-Ы-фенил-4,5-дихлорпирвдазон, производные которых находят широкое практическое применение: все они проявляют антибиотическое действие в сочетании с сильными бактерицидными свойствами. Многочисленные исследования показали, что своеобразное специфическое действие этих соединений определяется наличием ненасыщенного гетероциклического кольца, а также положением и природой замещающих функциональных групп. Среди многочисленных функционализированных производных обсуждаемых гетероциклических систем важное место отводится фосфорсодержащим О- и Ы-гетероциклам. В последние годы в Казанском университете проводятся исследования реакций полифункциональных гетероциклических соединений с а3-Р-нуклеофилами. До начала этих работ в мировой химической литературе имелись только единичные разрозненные данные о взаимодействии названных гетероциклических синтонов с.фосфорорганическими соединениям.

Введение в молекулу полифункциональных гетероциклических соединений фосфорсодержащего заместителя делает эти соединения весьма перспективными в практическом отношении и позволяет решать многие важные теоретические вопросы в контексте взаимосвязи между строением и реакционной способностью (гетероциклических) и фосфорорганических соединений, а также в рамках проблемы СЙАК. - взаимосвязи «структура-свойства».

В связи с вышесказанным, данная работа направлена на экспериментальную разработку новых удобных и эффективных методов регио- и хемоселективного синтеза полифункциональных фосфорилированных пяти- и шестичленных гетероциклических соединений, содержащих в кольце атомы кислорода и азота - фу-ранонов и пиридазонов, а также на решение некоторых фундаментальных проблем, связанных с исследованиями реакционной способности этого класса полифункциональных соединений и, там где возможно, изучением механизма их функционализации

Целью данной работы является: I) изучение реакционной способности галоидфу-ранонов и пиридазонов в реакциях с бифункциональными соединениями Р(Ш); 2) выявление активных центров реагирования в исследуемых гетероцикл ах по отношению к Р-нуклеофилам, содержащим два реакционных центра; 3) разработка эф-

фективных методов синтеза новых полифу(национальных фосфорилированых фу-ранонов и пиридазонов, в том числе получение би- я трициклических соединений. Научная новизна. Впервые проведено исследование реакций полифункциональных гетероциклов - фуранона и пиридазона с соединениями фосфора, содержащими, кроме нуклеофильного ст'-Р-атома, вторую функциональную группу, которая обеспечивает дальнейшую функционаг/изацию первоначально образующихся продуктов фосфорилирования. В качестве таковых были использованы гооциана-ты трехвалентного фосфора, органилбис(ди фенил фосфины) и хлориды (моно-, ди-и три-) трехвалентного фосфора.

Проведенные исследования показали, что направление этих реакций и строение образующихся продуктов в значительной степени зависит от природы заместителя у атома фосфора. Были получены различные 4- и 5-фосфорилированные фураноны и пиридазоны, би- и трициклические фосфорсодержащие гетероциклы.

Взаимодействие 3,4-дихтор-5-гидрокси-2(5Н)фуранона с изоцианатами трехвалентного фосфора, содержащими два потенциальных ¡реакционных центра — Р(1П)-атом и N=0=0группу, протекает ргзлично в зависимости от заместителя у Р(Ш). Диэтилизоцианатофосфит реагирует с мукохлорной кислотой с участием всех потенциальных реакционных центров до бициклического амидофосфонага, а дифенилизоцианатофосфин взаимодействует с мукохлорной кислотой только по гидроксильной группе с образованием 3,4-джлор-5-дифенилфосфиноил-2(5Н)фуранона, кристаллическая и молекулярная структура которого установлена методом рентгеноструктурного анализа.

Впервые установлено, что взаимодействие 3,4-дихлор-5-мегокси-2(5Н)фуранона с 1,2-этиленбис(дифенилфосфином) и 4,5-бис(диф«нилфосфино)-Ы-фенил-пиридазин-З-оном происходит через стадию замещения обоих атомов хлора ст3-атомами фосфора с образованием неустойчивых бисфосфониевых би-циклических солей, которые в условиях реакции испытывают необычную фрагментацию с образованием в конечном итоге моно- и трициклических дифосфо-ниациклогексановых структур. В этих реасциях фураноновый фрагмент являегся нуклеофугной группой.

Лабильность дифосфониевых солей, содержании гетероциклические фрагменты и их способность претерпевать фрагментацию с; разрывом связи фосфор-углерод была продемонстрирована на примере взаимодействия 2-Ы-фенил-4,5-бис(дифенилфосфино)пиридазин-3-она с галоген- и дшилэгеналканами, что приводит к образованию бисфосфониевых солей. Последние, в зависимости от природы галогенпроизводного, могут претерпевать дальнейшие превращения, связанные с разрывом Р-С связи в р-положении относительно карбонильной группы. Практическая значимость. На основании синтетического изучения взаимодействия 3,4-дихлор-5-гидрокси-2(5Н)фураноиас производными Р(Ш), содержащими два реакционных центра, установлено, что в зависимости от природы функциональных групп, связанных с атомом Р(Ш), реакция можег идти с участием всех потенциальных реакционных центров или затрагивать некоторые из них. Разработаны новые высокоэффективные и региоселективные методы синтеза новых типов

фосфорилированных гетероииклов, в том числе полициклических, с различным расположением и различной координацией атома фосфора в них. Апробация р.чботы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Второй международной конференции молодых ученых (Санкт-Петербург 1999 г), на XI[ Международной конференции по химии фосфорорганических соединений (Киев 1999 г), на итоговой научной конференции КГУ (Казань 2000 г), на Школе молодых ученых "Органическая химия в XX веке " (Звенигород 2000 г), на 1ой Всероссийской конференции по химии гетероииклов памяти А.Н. Коста (Суздаль 2000 г), на ГХ Всероссийской научной конференции, посвященной 80-летию профессора В Г. Харченко (Саратов 2000 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи в центральных научных журналах и тезисы 4 докладов, еще 2 статьи находятся в печати. Объем и структура работы. Диссертация изложена на 112 страницах печатного текста, содержит 3 таблицы и 25 рисунков, состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

1. Взаимодейспгаие дизггилнзоциапатофосфита с 3,4-дихлор-5-гидрокси-

2(5Н)фураноном.

Многообразие синтетического использования изоцианатов соединений Р(Ш) обусловлено, с однсй стороны, наличием нуклеофильного 03-атома фосфора, а с другой - способностью язоцианатной группы участвовать в реакциях нуклеофильного присоединения и цюслоприсоединения.

Нами показано, что днэтилизоцианатофосфит реагирует с 3,4-дихлор-5-гидрок<:и-2(5Н)фураноном (I) при комнатной температуре с образованием бицик-лического аминофосфоната (VI), 5Р31 7.9 м.д., полученного в виде легко перегоняющейся жидкости с т. кип. 55"С/0.2 мм.рт.ст. Подтверждение структуры бицик-лического фосфоната (VI) было получено на основании анализа ИК- и ЯМР 3|Р, 'Н и '3С-спектров. Огчетливое проявление в ЯМР 1Н спектре двух различающихся этильных групп свидетельствует в пользу структуры (VI). Данные ЯМР 13С спектроскопии подтверждают присутствие двух различающихся метальных (14 и 16 м.д.) и метшгеновых грушт (63 и 67 м.д.).

В общем случае схема взаимодействия изоцианатофосфита с мукохлорной кислотой (I) предполагает возможность течения реакций по разным маршрутам, однако, учитывая общую схему взаимодействия производных Р(Ш) с мукохлорной кислотой и основываясь на строении единственного выделенного продукта реакции следует полагать, что на первой стадии имеет место нуклеофильное виниль-ное замещение атома хлора у С* фуранового цикла и возникновение квазифосфо-ниевого интермедиата (II), дегидрохлорирование которого в соответствии со схемой неклассической реакции Арбузов» приводит к фосфабетаину (III), циклизую-щемуся в бициклический иминофосфонат (IV).

Декарбоксилирование иминофосфонэта и перегруппировка неустойчивого 4х-членного азофосфитина (V) с О—миграцией этильной группы приводят к бициклоаминофосфо-нату (VI). В пользу этого направления свидетельствует наличие в реакционной смеси до перегонки полос С(0)0-группы (1700-1760 см"1), которые после перегонки исчезают.

На основание спектральных исследований реакционной смеси до фракционирования направление в мы так же не можем отрицать полностью, хотя выделить аминофосфонат (VII) не удалось,

2. Взаимодействие дифеиилизоциинатофосфнна с 3.4-дихлор-5-гидрокси-

2(5Н)фураноном.

Замена этоксильных групп в изоцианатофосфите на фенилыше полностью изменяет направление реакции. Уже при смешении реагентов в растворе эфира образуется кристаллический продукт с 7.пл 176°С, Зр31 27.5 м.д. По данным элементного анализа соединение не содержит атом азота, в ИК спектре отсутствуют полосы изоцианатной (2230-2270 си') и гидрэксильной (3400 см"1) фупп. Это позволило предположить, что процесс идет по схеме этерифнкаиии, а нзоцианатная группа выполняет при этом роль уходящей.

Очевидно, реакция идет с промежуточным образованием фосфинига (VIII), который не удается идентифицировать: он быстро перегруппировывается в фосфиноксид

(Ю

,0 + рп,р№=00

н' (0)ррь2 IX

Строение единственного продукта реакции - 3,4-дихлор-5-дифенилфосфиноил-2(5Н)фуранова (IX) было доказано методом рентгеноструетурного анализа.

Если вместо дифенилизоцианатофосфина в реакции с мукохлорной кислотой ис-гешловать окись дифенилизоцианатофосфина, то происходит присоединение гидро-ксалъной группы ?^кохлорной кислоты к изоцианатной группе с образованием соответствующего фосфорилированного 5-карбомашюксипроизводного 3,4-дихлорфуранона, как это имеет место при взаимодействии мукохлорной кислоты с органилизошанатамн (К-Ы=С=0 и КС(0>Ы=С=0)

'-Ч

<0

I

+ рц2Р,:О}Г)=С=О

0с(0)ынр(0)ри2

Таким образом, направление фосфорилирования мукохлорной кислоты изоциана-тами фосфэра зависит, в первую очередь, от природа заместителя у атома фосфора.

3. Органилгалогениды трехвалентного фосфора в реакциях с 3,4-дихлор-5-гидрокеи-2(5Н)фураноном.

То обстоятельство, что дифенилизоцианатофосфин в реакциях с мукохлорной кислотой проявляет свойства не нуклеофилмюго, как мы ожидали по аналогии с изоциана-тофосфитом, а элекгрофильнсго реагента, причем относительно плохо уходящая группа - нзоцианатная - выполняет роль нуклесфильного фрагмента, заставила нас вернуться к реакции мукохлорной кислоты с дифеиштоюрфосфином.

Ранее зта реакция была исследована в нашей группе, и продукту реакции (Т. пл. 169-171°С) била приписана сгрукхура 4-дифенилфосфинил-5-хлорфуранона (XV). Было предположено, что реакция начинается, 1гак это установлено для большинства производных о3-атома фосфора, с нуклеофильной атаки Р(П1) атомом на С4 углерод кольца (путь

б) до промежуточной квазифосфоииевой соли (XII). Дегидрохлорнрование до бетаина (XIII) и циклизация последнего должны привести к бициклическому квазифосфониеьо-му промежуточному соединению, которое по схеме второй стадии реакции Арбузова приводит, к конечному фосфорилированному фуранону (XV).

Нуклеофильный механизм реакции фосформирования фуранона (I) дифшилхлор-фосфином подтверждается тем обстоятельством, что другие хкорэды сг3-Р - фенилди-хлорфосфин и треххлористый фосфор в этих условиях индифферентны к муко;слорной кислоте. По этой же причине отвергался механизм этерификации хлоридов фосфора му-кохлорной кислотой (путь а).

Чтобы окончательно установить строение образованного продукта, мы вырастили монокристалл образца, который выдерживался в закрытом сосуде в течгние двух лет и выполнили его рентгеноструюурный анализ. Вопреки нашим ожиданиям, данные РСА показали, что этот продукт имеет структуру 5-фосфорилирюЕШШОго 3,4-дихлорфуранона (XI), а не 4-фосфонил-3,5-дихлорфуранона (XV).

Образование изомера (XI) может происходгггь либо по пути а, т.е. по схеме згерифи-кации, с атомом хлора в дифенилхлорфосфине в роли уходящей группы к послед)тощей изомеризацией (X)—ЦХ1), либо по пути б с атакой на стадия бищжличгского интерме-диага (XIV) иона хлора не С}, а С< атома фуранового цикла. Нельзя также было отрицать обратимость путей 1 и 2 по типу реакции Пшцимуки, когда изомеры (XI) и (Х\г) могли бы переходить друг в друга, например, в процессе перекристаллизации.

Наши многочисленные попытки изучить ход реакции Р1ъРС1 с мукохлерной кислотой в растворителях различной природы методши ЯМР 31Р и ИК спектроскопии не привели к определенным результатам. Трудно было идентифицировать однозначно и продукта (XI) и (XV), если бы они существовали в реакционной смеси одновременно, по причине близости их спектральных характеристик.

Мы попытались оценить предпочтительность фосфорилирования в положения С( и С5 фуранового цикла расчетно-теоретическим методом и с этой целью провели кванго-во-химические расчеты фосфорил-фуранонов (30) и (XV).

Данные расчета показали, что термодинамически фосфоршмрованиые фураноны (XI) и (XV) по стабильности очень близки, поэтому получение того или другого соеди-

нения (например, по путям б или а) равновероятно. Энергия переходных состояний или интермедиатов типа (XIV) очень немного различается от энергии соединений (XI) и (XV), поэтому их взаимный переход вполне возможен.

Таким образом, на основании проведенных исследований было показано, что взаимодействие РЬгРС1 с мукохлорной кислотой 0) может параллельно происходить по схеме фосфорилирования по кислороду гидроксильной группы с образованием 3,4-дихлор-5-дифенилфосфоноил-2(5Н)фуранона (XI) и по р-углеродному атому С4 с образованием фосфониевой соли (XII) и фосфабегаина (ХШ). Образующийся фосфабетаин (XIII) при перегруппировке может давать как 5-фосфорилиро ванный фуранон (XI), так и 4-фосфорилированный фуранон (XV). Нельзя также отрицать взаимопревращение этих продуктов.

Для проверки возможности этерификации по пути а, мы предприняли попытку фосфорилирования мукохлорной кислоты (I) пирокатехинхлорфосфитом - ярко выраженным элеетрофильным фосфитом, для которого практически неизвестны реакции нук-леофильного типа, например, идущие с кватернизацией атома о3-Р.

Взаимодействие пирокатехинхлорфосфига с мукохлорной кислотой (I) идет, в основном, по гидроксильной группе с образованием гарокатехин[3,4-дихлор-2(5Н)фураноил-5]фосфита (XVI) с Т.пл. 58-60°, 5р31 131 м.д. который является устойчивым продуктом и в условиях опыта не перегруппировывается в фосфиноксид (XVII).

В Ж спектре фосфита (XVI) имеются полосы поглощения 1800 см"1 (СЮ) и 1650 см'1 (С=С); полоса поглощения ОН-группы не обнаруживается. В масс-спектре полученного соединения не удается определить пик молекулярного иона, а лишь пики фрагментации.

При взаимодействии пирокатехинхлорфосфига с мукохлорной кислотой атака по 0-углеродному атому (С4) (путь 2) носит минорный характер, о чем свидетельствует присутствие в ЯМР31Р спектре небольших полос с 8Р31 20-26 м.д. и -17 - -24 м.д. Процесс идет идентично описанному для взаимодействия РЬ2РС1 с мукохлорной кислотой. Образующаяся соль (XVIII) отщепляет хлороводород с образованием фосфабегаина (XIX) (8р31 20-26 м.д.), который находится в равновесии с фосфорановой структурой (XX) (5р31

-17 - -24 м. д.), однако, перегруппировки в фосфонаты (XVII) или (XXI) в данном случае мы не наблюдали.

Проведенные опыты еще раз продемонстрировали, что как и в случае изоцианатов Р (III) результат взаимодействия хлоридов Р(Ш) с мукохлориой кислотой зависит, в первую очередь от характера заместителей этома фосфора.

3. Взаимодействие 3,4-днхлор-5-метокси-2(5Н)фу района с 1,2-органилбис(дифенилфосфинамн), галогенуглеводородами и о-днбромбензолом

Ранее было показано, что попытка выделения продуктов дифосфорилирования мукохлориой кислоты (I) в результате взаимодействия (I) с двумя молями трифе-нилфосфина или фосфорилирования монофосфониевоЙ соли (XXII) второй молекулой трифенилфосфина была безуспешной. Дифосфониевая соль (XXIII), хотя и содержится в реакционной смеси в небольшом количестве (по данным ЯМР 31Р -10-15%), однако ее образование носит равновесный характер и при попытках выделения наблюдается ее распад (XXIII)—»(XXII).

С H-^OR Ph3P%><oR

I XXIICl

R=H,CH3 5j [ + PhgP j

-■Л

Jj О + 2 Ph3P

Cl H^OR XXIll

В этой связи нам показалось интересным изучить взаимодействие метоксифу-ранона (XXIV) с 1,2-органилбисдифосфинами, в качестве которых были выбраны 1,2-этеленбис(дифенилфосфин) (XXV) и 2-Ы-фенил-4,5-

бис(дифенилфосфино)пиридазин-3-он (ХХЕХ). Мы ожидали получить новые би- и трициклические дифосфониевые соли, которые представляют несомненный интерес как потенциальные биоактивные вещества.

Однако результат описываемых реакций оказался необычным. Взаимодействие ме-токсифуранона (XXIV) с этилендифосфином (XXV) приводит к выделению единственного продукта - кристаллической дифосфониевой соли (XXVIII), Т.пл. 242-244°С. 5Р31 15.6 м.д., в ИК спектре которой отсутствуют полосы поглощения, характерные для фу-ранового цикла 1700 см"1 (СЮ) и 1660 см"1 (С=С). В ЯМР *Н спектре соли (XXVIII) проявляются только сигналы CH2-rpynnbi 8 4.07 мл. Hz и мультиплет фенильных протонов 7.95-8.25 м.д., в соотношение интенсивностей 2:5.

Н OR

а'

О + Р^Р-СНг-СНг-РР^ -СНОСИ, хху

Н,С'

I

н,с.

ÍP,

xxiv

РИ, xxvi

о

сносн, га

,р-рч сн2 чсн,

I I

рг'2 р(ъ xxvii

4 С1

-2РЬгРС1

СН^-СН, / * \2

СНг-СНг _ 2 С1

xxviii 5р = 15.6ид. Т.пл 242-244°С

На каш взгляд. фосфорилировакие мепжсифуранона (XXIV) тетрафенилэтилендифос-фином (XXV) действительно начинается со стадии обр:оования бициклической дифосфо-ниевой соли (XXVI), представляющей собой продует замещения двух атомов хлора в положениях 3 и 4 фураиового цикла атомами от-Р. Лабильность дифосфониевых солей, содержащих гетероциклические фрагменты, лриодшгг х фрагментации полученного продукта с разрывом связи фосфор-углерод (в гетерошдаге); ранее было показано, что фураноновый фрагмент является достаточно выраженной чуклеофугной группой.

Очевидно, (»«циклически й с'юсфо!шйщ ¡хлорид (XXVI) испытывает диссоциацию подобного рода, а фосфорсодержащий продугт фрагментации, возможно, димеризуется в ге-терэдихл (XXVII). содержаний непосредственно связанные фосфониевые группировки и поэтому легко распадающийся с элиминированием двух молей дифенилхлорфосфина и образованием, в конечном итоге, стабильного щпслогексадифосфонийдихлорида (XXVIII). Отметим. что мот быть представлены и 01. ьтернатиЕнье пути образования конечного продукта (XXVIII), которые мы за неимением убедительных доказательств не считаем возможным анализировать здесь.

Аналогичный процесс, связанный с разрывом связи фосфор-углерод в потенциатьном продукте дифосфоршшрования производных мукохлорной кислоты, мы наблюдали при исследовании взаимодействуя '/етоксидихлорфуранона (XXIV) с дифосфином (XXIX). В качеств единственного продукта реа1сщш в :ггом случае нами был получен трициклический дифссфсшийдшслорид (XXXII), очевидно, представляющий собой результат элиминирования двух, молей дифенилхлорфосфина из промежуточного тетрафосфониевого интермедиа-та (XXXI).

РЫ' ■ сГ -пгм.

XXIV

Структура, соли (XXXII) хорошо согласуется с результатами спектрального изучения. ИК спектр содержит полосы, принадлежащие функциональным группам пиридази-нового фрагмента: 1650 (С=0), 1610 (С=С), а также полосы бензольных колец. Полосы фуранона (1675, 1160 см'1) в спектре отсутствуют. В ЯМР 31Р спектре обнаруживаются два дублета равной интенсивности с 53'Р 31,78 мд. и 30,18 м.д., 31РР=8.5 Нг. В ЯМР 'Н спектре проявляются только мультиплегг ароматических протонов 7,2-7.8 м.д. и слабый размытый сигнал других протонов трициклического остова при 1,8 м.д. (соотношение интенсивносгей двух трупп сигналов ~ 14:1).

В пользу фрагментации, с разрывом связи Р-С свидетельствуют результаты, полученные нами при исследовании взаимодействия 2-Ы-фенил-4,5-бис(дифенилфосфино)шридазин-3-она (XXIX) с дибромэтаном и О-дибромбензолом. В этом случае продукты двойной кватернизации (XXXIII) подвергаются самопроизвольному гидролизу связи по Р-С, находящейся в р-положении к карбонильной группе цикла.

~ _ о

, рь2р;

122°С

РЬ2Р,

ВгСН2СН2В г ~тгр

XXIX

н,с

Р^Р Р Вг

хххш

нг0[0]

СНг

Н2С

ч

о

1 ' XXXIV

а в, еи,р

Р!ЪР'

ТТ

XXXV)

Это подтверждает высказанное положение, согласно которому связь фосфо-ниевого атома с электроноакцегпорной (нуклеофугной) гетероциклической группой весьма лабильна, хотя в данном случае в продуктах гидролиза (XXXIV) и

(XXXVI) вторая Р-С связь сохраняется.

Интересно отметить, что при взаимодействии дифосфинпиридазона (XXIX) с 1,2-дихлорэтаном удалось получить устойчивую квазифосфониевую соль

(XXXVII).

о

о

Р(12Р

РИ2Р

Г ^РИ

i + с1сн2сн2с1

XXXIX

40°С

Зч

ри2 с1

XXXVII

Дополнительные аргументы в пользу образования дифосфониевых солей в ходе реакции пиридазона (XXIX) с дигалогенпроизводными были получены с помощью квантово-химических расчетов. Как следует из расчета тепловых эффектов образования дифосфониевых солей из дигалогенпроизводных их образование во всех случаях термодинамически выгодно, независимо от природы заместителей у атома фосфора и природы галогена. Образующиеся дифосфониевые соли, в зависимости от условий эксперимента и разработки реакционной смеси, могут частично или полностью разлагаться. Судя по имеющимся у нас данным, полностью разрываются связи с фурановым циклом. Деструкция солей на основе пиридазона идет преимущественно по Р-С связи, находящейся в р-положении к карбонильной группе. Эти данные дополняют разнообразную и многоплановую картину фосфо-рилирования мукохлорной кислоты и ее производных соединениями трехвалентного фосфора.

Ранее было описано лишь одно дифосфорилированное производное фуранона (I), которое получено взаимодействием дифенилфосфида лития с эфиром мукохлорной кислоты

Трифенилфосфин при взаимодействии с мукохлорной кислотой (I) образует фосфониевую соль, структура которой была доказана методом рентгеноструктур-ного анализа. Получить дифосфониевую соль взаимодействием мукохлорной кислоты с двумя молями трифенилфосфина не удалось (см. раздел 3).

В попытках получить продукт дифосфорилирования мы исследовали взаимодействие мукохлорной кислоты (I) с более нуклеофильным, чем трифенилфосфин, трибутилфосфином. При проведении реакции ВизР с фураноном (I) в соотношении 1:1 был получен трибутил[3-хлор-5гидрокси-2(5Н)фурано-4-ил]фосфоний хлорид (XXXVIII) в виде густой неперегоняющейся жидкости с 5р3' 64,4 м. д., в ИК спектре которой содержатся полосы 1800 см"' (С=0) и 1650 см'1 (С=С). Образование осадка AgCl при действии раствора А^Оз указывает на присутствие иона хлора. Спектр ЯМР 'Н содержит группу сигналов, принадлежащих (СД^ЬР* группе, а также 50н~3,75 м. д. (с) и 5а¡=4,1 м. д. э1рн=9Нг.

4. Фосфорилирование 3,4-дихлор-5-гидрокси-2(5Н)фуранона трибутилфосфином.

о

о

При обработке монофосфониевой солй (XXXVIII) триэтиламином, после отделения солянокислого триэтиламина, в маточном растворе бьш идентифицирован фосфабетаин (XXXIX), находящийся в равновесии с фосфорановой структурой (ХЬ)

О ООО

-Ецм на он XXXVIII

При взаимодействии двух молей ВизР с мукохлорной кислотой (I) в растворе хлороформа методом ЯМР 31Р было отмечено появление двух интенсивных дублетов Зр31 37,5 м. д. и 42Д м. д., ^рр=11Нг, свидетельствующих об образовании дифосфонийфуранона (Х1Л); попытки выделения этого продукта в индивидуальном состоянии успехом не увенчались.

При проведении этой реакции в эфире и удалении растворителя в вакууме были выделены белые кристаллы, которые после перекристаллизации на воздухе имели Т. пл. 165-167°С, 8р31 36,6 мл; они были идентифицированы как трибутпл[4.5-дигадрокси-2(5Н)-фурано-3-ил]фосфоний хлорид (ХЫ1).

Наилучшим образом образование фуранона (ХП1) объясняется схемой, которая ранее была предложена для образования близкой по струкгуре фосфониевой соли, получающейся в результате взаимодействия трибутилфосфина с 2-Ы-фенил-4,5-дихлорпиридазоном.

сГ

Ви3К

■ 2 ВидР

-К С1 "

-Г О

^он ^он

но Н' -ОН

XIII \ _ _ хин

+Ц0

,0

н" ~он

Ви2Р(0),

о

Ту

но НХОН

хам

В соответствии с данной схемой на первой стадии взаимодействия фуранона (1) с двухкратным избытком ВизР происходит замещение двух атомов хлора с образованием неустойчивого дифосфониевого интермедиата (ХЫ). В процессе разработки реакционной смеси происходит легкий гидролиз влагой воздуха с разрывом связи Р-С и образованием устойчивого конечного продукта (ХЫ1).

Из реакционной смеси, кроме соли (XL.II) была выделена продует окись трибутил-<{юсфина 5РЛ 43 м.д. и продукт с 77 м. д., продукту с 8РЛ 77 м. д. было приписано строение илила (XL.HI). в его ИК спектре наблюдается интенсивные полосы С=0 группы (1770 ем'1) и1'«: 1620 см"1.

Если реакционную смесь мукохлорной кислоты (I) с трибутилфосфином обработать водой, то происходит гидролиз фосфониевой соли (XL.II) с образованием дибутнл[4,5-диокс;з-2(5Н)фурано-3-ил]фосфин оксида (Х1ЛУ),8Р31 34 м. д.

Таким образом, несмотря на сильные различия в реакционной способности галоидсо-держащих а,3-непр<: дельных карбонильных О- и И-содержащих гетероциклических соединении, особенно по отношению к Р-нуклеофилам, их взаимодействие с трибутилфосфином имеет принципиально общий характер.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Нгервые проведено систематическое изучение реакций 3,4-дихлор-5-гидрокси-2(!>Н)фуранона (мукохлорной кислоты) с бифункциональными производными Р(Ш), в результате которых разработаны удобные и эффективные методы синтеза новых классов ФОС. Показано, что синтетический результат взаимодействия бифункцио-иал!,пых производных Р(Ш) с мукохлорной кислотой определяется не только природой реакции [неспособной функциональной грзтшы, но и другими заместителями (алкоксильными, фенильяыми) у Р(Ш)-атома, характер которых определяет место первоначальной атаки субстрата нуклеофилом.

2. Взаимодействие мукохлорной кислоты с дизтилизоцианатофосфитом приводит, вслед за первой стадией реакции Арбузова, к циклизации, что позволяет расширить синтетический потенциал процессов фосфорилврования производных мукохлорной кислоты. Замена этоксильных гр\тгп в изоцианатофосфите на фенильные полностью изменяет направление реакции: в этом случае реакция идет по схеме этерификации, а июцианатяая труппа выполняет при этом роль уходящей.

3. Установлено, что по схеме этерификации происходит взаимодействие мукохлорной кислоты с пирокатехютхлорфосфитом и дифенилхлорфосфином. В последнем случае имеет место и взаимодействие по схеме реакции Арбузова.

4. Рс.жпии 3,4'Дкхлор-5-мгтокси-2(5Н)фуранона с 1,2-органилбис(дифенилфосфи-пами) проходят через стадию замещения обоих атомов хлора о"-атомами фосфора с образованием неустойчивых бициклических солей, которые в условиях реакции ис-питмвают фрагментацию с образованием моно- и трицикличнеких дифосфониевых структур.

5. Взаимодействие 2-К-феши-4.5-бис(дифенш1фосфино)пиридазин-3-она с органилга-логенидами и -ямгалогенидами приводит к образованию дифосфониевых солей, которые в зависимости от природы галогенпроизводного могут претерпевать дальнейшие превращения, связанные с разрывом Р-С связи в Р-положении относительно карбонильной группы. Аналогичные превращения имеют место при обработке 3,4-дичлор-5-гидрокси-2(5Н)фуранона трибутилфосфином.

6. П результате проведенной синтетической работы показана возможность использования дихлорзамещенных фуранонов и пиридазонов в реакции с бифункциональными производными грехкоординированного фосфора для синтеза полифункциональных С-фосфорилированных моно-. да- и трициклических соединений. Обнаружены необычные перегруппировки и способы фрагментации фосфорсодержащих гетероцик-

лических продуктов реакций, синтезированы ноше моно- и (¡«циклические фосфо-рилированные производные фуранонов.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Фосфорилирование производных мукохлорной киспош июпнакатами трехвалентного фосфора / Володина Ю.М., Логинова И.В., Сахибуллина В.Г., Черкасов P.A. // Вторая международная конференция молодда ученых «Актуальные тенденции в органическом синтезе на пороге новой эры».-Самсг-Пэте|.6ург.- 1999.-С.61.

2. The unusual interaction of isocyanates of trivahnt phosphorus with tnucochloric acid' N.A. Polezhaeva, Y.M. Volodina, V.G. Sakhibullina, I.V. Loginova, V.l. Gallón, R.A. Cherkasov II Abctr. XII International Conference on Chemistry of Phosphoras Compounds.-Kyiv, Ukraine.-1999.-P. 121.

3. Полифункционально-замещенные фосфорилированные гетероцкклы: синтез, свойства, механизм реакций / Володина Ю.М., Полежаева H.A., Гачкин В.И., Черкасов P.A. II Школа молодых ученых «Органическая химия в XX ьеке».-3венигород.-2000.-С.128.

4. Полежаева НА., Володина Ю.М., Логинога И.В., Сахибуллииа В.Г., Галкин В.И., Черкасов P.A. Взаимодействие диэтилизоцнанаггофосфита с 3.4-дихлор-5-гццрокси-2(5Н)фураноном // ЖОХ.-2000.-Т.70.-№6. С.914-917.

5. Полежаева H.A., Володина Ю.М., Сахибуллина В.Г., Криволапое Д.К., Губакдуллин

A.Т., Наумов В .А., Галкин В.И., Черкасов F.A. Взаимодействие дифенилизоиианато-фосфина с 3,4-дихлор-5-гидрокси-2(5Н)фургиопом. Кристалл wit екая и молекулярная структура продукта реакции // ЖОХ.-2000.-Т.70.-№6.-С.918-922.

6. Взаимодействие 3,4-дихлор-5-п[дрокси-2(5Н)фурашна с хлоритами трехвалентного фосфора / Полежаева H.A., Калинина И.В., Володина Ю.М., Галкин В.И., Черкасов P.A. II IX Всероссийская научная конференция, поевлщенния ¡50-летию профессора

B.Г. Харченко «Карбонильные соединения в синтезе гстсрацикдов».-Сар£ТОЕ,.-2000.-

C.179-180.

Издательство «Экоценгр» Без объявл. - 2000 Лицензия № 0307 от 8.06.2000

Отпечатано с готового оригинал -макета. Печать ИЗО. Бумага офсет № 1. Формат 60*84 1/16.

_Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 10._____

Отпечатано ка полиграфическом участке издательства «Экоценгр», г. Казань, ул. К. Маркса, 70.