Фосфорсодержащие гетерокумулены в реакциях циклоприсоединения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ГАЛИШЕВ Владимир Алексеевич

Фосфорсодержащие гетерокумулены в реакциях щислоприсоедииеиия

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

ГАЛИШЕВ Владимир Алексеевич

Фосфорсодержащие гетерокумулепы в реакциях цшслопрпсоедипешш

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации аа соискание ученой степени доктора химических наук

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (технический университет)

Официальные оппоненты:

Член-корреспондент Академии наук Украины, доктор химических наук, профессор ГОЛОЛОБОВ Юрий Григорьевич

Доктор химических наук, профессор БЕРЕСТОВИЦКАЯ Валентина Михайловна

Заслуженный деятель науки РФ, доктор химических наук, профессор ЗАВЛИН Павел Моисеевич

Ведущая организация: Казанский государственный университет

Защита состоится 14 октября 1997 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 063.25.04 при Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (технический университет).

Адрес: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петрбурпжого государственного технологического института.

Отзывы и замечания по данной работе в 1-ом экземпляре, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета.

Автореферат разослан сентября 1997 г. Ученый секретарь диссертационного

09.09.97 Зан 12,-100 РГД Ж СИНТЕЗ СПб,Московский пр.,26 "

совета кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Гетероциклические соединения представляют собой очень важную группу природных и синтетических органических и элемен'10-органических соединений. Во многих случаях именно гетероциклические фрагменты ответственны за биологическую и другие виды активности веществ, что предопределяет пути их практического использования. Поэтому исследование теоретических основ реакций цикяообразования, их механизмов, а также разработка направленных методов синтеза гетероциклических соединений является приоритетным направлением в -.имии органических и элементоорганических соединений.

Одним из перспективных способов синтеза ■ гетероциклов является реакция 1,3-дипошрного никлоприсогдинешш. Новый толчок к развитию этого метода гетероциклизации дало использование в качестве диполярофялоз непредельных соединений, содержащих в а-положении гетероатом с неподеленнсй электронной парой. Такими непредельными соединениями явились, в частности, 1,(5-непредеяьные соединения трехвалентного фосфора, что открыло путь к получению шестичленных гетероциклов. Однако проведенные до настоящего времени исследования включали только изучение закономерностей реакций этиленовых и ацетиленовых производных трехвалентного фосфора.

Можно было ожидать, что использование в этих реакциях в качестве диполярофилов гетерокумуленов >Р-Ы=С=Х (Х= О, Б), для которых взаимодействие с 1,3-диполями могло протекать не только как [3+3=6]-циклопри-соединение ("смешанная димеризация" 1,3-дкпояей), но к как циклиприсоеди-нение по одной (или обеим) кратным связям, должно было представить новые возможности для синтеза гетероциклов, расширить сведения о механизме гетероциклизации с участием непредельных соединений с гетероатомом с неподелешюй электронной парой в а-положенни, выявить факторы строения, влияющие на направление таких реакций, найти методы синтеза новых гетероциклических соединений.

Эти соображения предопределили выбор В качестве объектов исследования фосфорсодержащих гетерокумуленов - изоцианатов и изотноцианатов кислот трехвалентной: фосфора.

Цель работы. Изучение реакционной способности фосфор(Ш)содетока-щих гетерокумуленов (изо- и изотиоцнанатов кислот трехвалентного фосфора) В реакциях с 1,3-диполями с целью получения новых данных о механизме циклоприссгдинения и разработки методов синтеза новых типов фосфорсодержащих гетероциклов.

Научная новизна. Впервые проведено систематическое исследов-ние реакционной способности фософор(Ш)содержащнх гетерокумуленов в реакциям с нитрилиминами. Расширены и углублены представления о механизме реакции гетероциклизации непредельных соединений трехвалентного фосфора. Подтверждено, что- реакции гетероциклизации протекают стадийно и лимитируются строением гетерокумуленовой группировки и природой заместителей у атома трехвалентного фосфора. Впервые установлено, что щоцианаты и изотиоцианатм кислот трехвалентного фосфора в реакциях с нитрил.шинами способны реагировать по двум реакционным центрам: атому фосфора и гетерокумуленовой группировке. При этом в реакцию вступает одна молекула непредельного фосфорорганического соединения и две молекулы 1,3-днполя с образованием необычных полнциклических соединений. Сформулированы общие принципы, позволяющие целенаправленно синтезировать ранее не описанные шесшчленные фосфор-азотсодержащие гетероциклы - трчаза-?.5-фосфорины. Изучена молекулярная и кристаллическая структура полученных соединений. Установлено, что триазафосфорины, как правило, имеют почти плоское строение. Открыт новый вид амид-имидольной таутомерии в ряду фосфорорганических соединений, что позволило получить водо- и спирто-растворимые фосфорсодержащие гетероциклы. Определены принципиальные различия в направлении взаимодействия с нитрилиминами фосфор(Ш)содер-жащих изоцианатов и их изоэлектронных аналогов - изотиоцианатов. Если первые реагируют с нитрилиминами, как правило, как 1,3-диполярные структуры, то в изотиоцианатах всегда более реакциопноспособной является С=8-спязь.

Практическая значимость работы. Разработана стратегия и осуществлены синтезы гетероциклов на основе непредельных соединений, содержащих в а-пэложешщ гетероатом с иепсделенной электронной парой. Предложен метод получения рацее неизвестных типов фосфор-азот- и азот-серасодержащих гетероциклов - триаза-Х5-фа"форш10в, алкилтриазолиловых эфиров пшразоно-метилфосфоновой кислоты, .метиловых эфиров гидразономегилтиадиазолил-иминфосфоновой и метилтиадиазолилиминфосфоновой кислот, диметиловых эфиров тиадиаз^лилиминотиофосфорной кислоты. Методами машинного прогнозирования биологиче'жой активности найдено что триазафосфорины должны обладать противоопухолевой, транквилизирующей, нейролиптической, противоаллергической, пролгаобактериалыюй активностью.

Лпрсвацияработы. Основные результаты работы гокяадывалксь и обсуждались на V Всесоюзной конференции по химии и применению фосфор-органических соединекий (Москва, 1973 г.), XI Менделеевском съезде по общей

и прикладной химии (Москва, 1975 г.). V Всесоюзной конференции по химии ацетилена (Тбилиси, 1975 г.), IX Межвузовской конференции молодых ученых "Современные проблемы синтеза и исследования органических соединении'' (Ленинград, 1982 г.), Коллоквиумах по, химии и применению фосфорорганических соединений (Ленинград, 1984, 19S8, 1992 г.г.), Молодежных коллоквиумах им. А.Е.Арбузова по химии фосфорорганических соединений (Ленинград, 1984, 1990, 1992 г.'г.). Всесоюзной конференции молодых ученых "Современные проблемы органического синтеза" (Иркутск, 198S г.), Xlth International Conference on the Phosphorus Chemistry (Tallinn, 19S9), Всесоюзном семинаре "Химия физиологически активных вещестп" (Черноголовка, 1989 г.), VI Всесоюзном совещании по органической кристаллохимия (Киев, 1991 г.), V Всесоюзной конференции по химии азотсодержащих гетероциклических соединений (Черноголовка, 1991 г.), Xllth International Conference on the Phosphorus Chemistry (Toulouse, France, 1992), Всесоюзной конференции "Карбонильные соединения в синтезе гетероци.слов" (Саратов,

1992 г.), IX Международном симпозиуме по химии фосфора (Санкт-Петербург,

1993 г.), 16th International Symposium on the Organic Chemistry of Sulfur (Merseburg, Germany, 1994), Международной конференции молодых ученых "Органический синтез: история развития и современные тенденции" (С-Петер-бург, 1994 г.), Симпозиуме по органической химии "Петербургские встречи" (Санкт-Петербург, 1995 г.). 8th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (Braunschweig, Germany, 1995), VI Всеросийской конференции по металлооргаиической химии (Нижний Новгород, 1995 г.), 19-ой Всероссийской конференции по химии и технологии органических соединений серы (Казань, 1995 г.), 11th International Conference on Organic Synthesis (Amsterdam, The Netherlands, 1996), XI International Conference on Chemistry of Phosphorus Compounds (Kazan, Russia, 1996), VI Всероссийской конференции "Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов" (Саратов, 1996 г.)

Публикации. Основной материал диссертации изложен в 58 публикациях, из них 2 обзора, 26, статей, 1 авторское свидетельство, 29 тезисов докладов на Международных, Всесоюзных, Всероссийских симпозиумах, конференциях, совещаниях.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 303 страницах, состоит из введения, 4-х глав, заключения, экспериментальной части, выводов, списка литературы. работа содержит 73 иблицы и 62 рисунха. Библиография включает 212 ссылок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема целенаправленного синтеза гетероциклических соединений, играющих исключительную роль в современной органической химии, всегда была важнейшей среди проблем тонкого и основного органического синтеза. Среди методов синтеза соединений гетероциклического ряда, видное место занимает реакция ¡,3-диполярного циклоприсоедипения, позволяющая очень часто в одну стадию получать новые гетероциклические системы с полезными свойствами. Особое место среди реакций циклопрнсоединеиия с участием 1,3-диполярных систем занимают процессы, в которых в качестве диполярофилов выступают непредельные соединения, содержащие в а-положении к кратной связи гетероатом с неподеленной электронной парой. Известно, что в случаях, когда этими соединениями являются фосфор(Ш)содержащие адкены и алкины, они могут участвовать во взани.эдействии как 1,3-диполь и реакция протекает по схеме [3+3]-циклизации. Гетероатом включается в конечный цикл, что значительно расширяет препаративные возможности метода. Идея использования в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоедипения «^-непредельных соединений трехвалентного фосфора была впервые высказана и осуществлена Л.А.Петровым и I). Н. Чистою7 тшьш с сотрудниками. К настоящему времени на многих примерах показано, что а,р-непредельные производные кислот трехвалентного фосфора с углерод-углеродными кратными связями вступают в реакции ц:;:;лизациг с нитрилиминами, представителями классических 1,3-дичоллрных структур, с образованием шестичленных гетероциклов. Эта реакция хорошо изучена на примере алкённл- и алктшдфосфинов и фосфонитоп.

В предлагаемой работе впервые было изучено поведение а,Р-непредель-кглх производных трехвалентного фосфора с кумулированиыми N=0- и С=Х (Х-- О, 5} связями в реакциях циклизации с нитрилимннами. Выбор 1,3-диполгй для изучения реакции гетероциклизацни был ограничен ярко выраженными восстанавливающими свойствами производных трехвалентного фосфора. Поэтому были использованы не проявляющие сильно выраженных окислительная свойств питрплнмнны, которые генерировались в моме!гт реакции при действии тризпшамииа на соответствующие гидразононлхлориды. Очистка полученных соединений проводилось с помощью колоночной хроматографии. Строение синтезированных веществ установлено с помощью IIК-, УФ-, ЯМР-спектркжопии на ядрах водорода, углерода и фосфора масс-спектрометрии, рентгеноструктурного анализа.

1. Взаимодействие юощажта дифенилфосфинистой кислоты с нитрилиминами.

Изучение реакции иэоцианата дифенилфосфинистой кислоты с C,N-дизамещенными нитрилиминами показало, что реакция протекает по схеме [3+3]-цикяоприсоединения, при этом фосфорсодержащий гетерокумулен вступает в реакцию как единая трехцентровая система. Конечными продуктами реакции являются шестичленные 4,4-дифенил-1-арил-3-арил(ацетил,этокси-карбонил)-1 ,б-дигидро-б-оксо-1,2,5,4Х5-триазафосфорины (1 - II).

Реакция начинается, по-видимому, с нуклеофилыюй атаки атомом фосфора на углеродный атом ннтрилимина с образованием биполярных ионоз (lall а), которые благодаря сильной поляризации кратной азот-углеродной связи под влиянием четырехкоординированного атома фосфора претерпевает циклизацию до циклических триазафосфоринов (1-11).

Ph2P-N=C=0 + R-C=N-N-C6n4R'-n -_

R'

1-И

R = СбН5(1), C6H4N02-n(2-4),CII3C(0)(5-7).C2H50CC0)(S-n) R1 = Н (1.2,4,5,8),СНз(7,9),OCHjdO),N02(3,6), Br (11)

В ранее проведенных исследованиях было показано, что алкенил- и алкинилфосфины взаимодействуют с нитрилиминами, как правило, также по схеме (3+3]-циклоприсоединения с образованием диазафосфоринов. Однако, при наличии в ß-положекии алкенилфосфинов двух метильных или фенильного заместителей, создающих стерические препятствия ходу реакции циклизации, реакция останавливается на стадии образования азомегшгенфосфоранов,

Для подтверждения общности этой закономерности и для a,ß-Henpe-дельных производных трехвалентного фосфора с гетерократной связью мы исследовали взамодействие нитрилиминов с дифешшметяленаминпдифенил-фосфнном, являющегося аналогом изоцианата дифенилфосфинистой кислоты, но имеющим в группировке P-N=С- вместо атома кислорода две фенильных группы.

Установлено, что в реакции' с С-ацетил(этоксикарбошщ)-М-арил-нитрилиминами взаимодействие останавливается на стадии образования

+,,N=0=0

2R>C=N-N-C6i:4R'-n

la-lla

стабильных биполярных ионов (12-19), строение которых доказано НК и УФ спектрами

РЬ2Р-^=СРЬ2 + Р.-С=1\-1\'-С6П4К,-п --

Р117Р. - --- РЬ0Р. 1 ■

1 >с=н-м-с6н4к'-п 2 )с-к=ы-с6н4РЛп

12-19

К=С2Н50С(0) (12-16),СН3С(0)^17-19) К'=Н(12,П),СМз(1б,18),ОСН3(15},N02(13),Вг(14,19)

Циклизации препятствуют, вероятно, понижение -электрофильности атома углерода в р-положении под влиянием ароматических заместителей и пространственные препятствия, создаваемые этими заместителями. Выделение в стабильном состоянии соединении (12-19), постулируемых как промежуточные в реакциях циклоприсоедикенкя, косьенно подтверждает, что реакция протекает стадийно с промежуточным образованием биполярного иона и при получении соединений (1-11).

В случае нзоциацата дифсшифосфинистой кислоты строение продуктов реакции в границах исследованной серии не зависит от природы заместителя й у углеродного атома нитрилимшт. Наличие чрезвычайно активной в реакциях циклизации изоцианатной группировки обуславливает получение во всех случаях циклических соединений - производных триазафосфоринов (Ы1).

Ранее было установлено, что диазафосфорины всегда взаимодействовали с находящимися в реакционной смеси хлоргидратом триэтиламина с образованием фосфониевых солей.

Полученные памп триазафосфорины не взаимодействуют с хлоргидратом триэтиламина, что, по-видимому, обусловлено меньшей основностью триазафосфоринов по сравнению с ранее получавшимися диазафосфоринами.

В соответствии с предложенной структурой в ИК спектрах полученных триаза-Х'-фосфорчнов отсутствует поглощение, характерное для изоцианатной группы в области 2230-2270 см-'. Смещение полос колебаний карбонильной группы в .иъпшовочновую область и колебаний фрагментов Р=Ы в коротковолновую область свидетельствует о наличии в полученных соединениях (1-11) сопряженной группировки Р-Ы-С=0. В спектрах ЯМР 3|Р наблюдаются сигналы в области 8р 4.0 - 6.5 м.д. Данные спектров ПМР соответствуют предложенной структуре.

Водио-спнртовой гидролиз 4.4-дифенил-1,2,5,4Х5-триазафосфориноа протекает с разрывом Р=И связи и образованием фосфорилированных семикарбазонов (20-23).

Е'С==Ы С2Н5ОН . £ ЧЛН2

1,2,5,8 20-23

Н=РЫ1,20),С6Н4Ж)2-Л(2,21).

СН3С(0)(5,22), С2Н5ОСЮ)(8,23)

На примере р-фешшсемнкарбазона дифенилфосфинклфенилкетона (20) строение полученных семикарбазонов подтверждено данными ренггеяострук-турного анализа. В кристалле молекулы объединены в иептроснмметричные димеры водородными связями.

Водно-спиртовой гидролиз триазафосфорннов, содержащих в положении 3 эт">кшкарбошшьный заместитель протекает с образованием фосфорилнрованных семикарбазонов, которые мало стабильны. Удалось выделить только семикарбазон (23) при проведении гидролиза в мягких условиях при комнатной температуре. В других случаях, а также при нагревании соединения (23) в водно-спиртовом растворе получены 2-арил-3,5-диоксо-б-дифенилфосфишш-2,3,4,5-тетрагидро-1,2,4-триазины (24-26), которые образуются при отщеплении этанола из соответствующих семикарбазонов.

,«-с<° н,0 аткс.ь О

N-C6H4R.11—?--гь2г-с=х-*-с! ---С=0

С2"50Н 6 С(0)0Е1 -С2»5°" ГЬ2Г-С Ъ-С61>4П-П

С(0)0Е1 О 14

8,9.11 23,25а,26а 24-26

К - Ш 8,23,24 >, С113 <9,25>,Вг <11,2б>

Для молекулы 2-фенил-3,5-диоксо-б-дифенплфосфишш-2,3,4,5-тетрагид-ро-1,2,4-триазина (23) методом рентгеноструктурного анализа определена кристаллическая и молекулярная структура. Из полученных данных следует, что образовавшийся в результате циклизации гетероцикл плоский, отклонения атомов цикла от его средней плоскости не превышает 0,04 К, в этой же плоскости находятся также атомы О1, Ог, Р. Это, а также некоторое усреднение дайн связи в гетероцикле позволяет говорить о появлении сопряжения в циклической системе.

При действии разбавленной серной кислоты на трназафосфорины помимо связи P=N разрывается также и связь C=N гетероцикла, в качестве одного из основных продуктов выделен и идентифицировал ß-семикарбазнд.

Кроме реакции с С-ацетил (этоксикарбония, феннл)->}-аршшитрил-имииами изучено взаимодействие изоцианата дифенилфосфинистой кислоты с С-ыотш-'К-л-шпрофешшштрилимпном, имеющим у атома углерода заместитель с ярко выраженными донорными свойствами. Установлено, что реакция протекает также как и с другими нитрилиминами по схеме [3+3]-цикДо-присое,,пнения, но более активно. Образующийся при этом З-метил-л-ннтро-фешш-б-оксо-4,4-дифенил-1,6-дигидро-1,2,5,4Х5-триазафосфор1ш (276) оказался неустойчивым, он был зафиксирован только спектрально. Выделить в аналитически читом виде удалось лишь продукты его распада и побочные продукты реакции.

В спектре ЯМР 31Р соединения (27С) наблюдается сигнал с 5? 5.01 м.д., что характерно для аналогичных триазафосфоринов (1, 2, 8). В спектре ПМР сигнал метальной группы проявляется в области б 2.13 м.д. в виде дублета с константой спин-спинового "заимодействия 3Jwi 9 Гц.

При стоянии раствора трназафосфорина (276) или при попытке выделить

его хроматографированием на силикагела происходит гидролиз по P=N связи,

при этом образуется 1-ф-л-нктрофенилсемикарбазидо)этнлдифенилфосфинок-

сид (27), структура которого аналогична структуре семикарбазонов (22-23).

El3N

F112P-N=C=0 + CH3-C(a)=N-NH-C6H4N02-"

-El3N HCl

+^N<=C=0

Ph2Pv Cll/

C=N-N~C6H4N02-n

27a

/N-СЧ P"2PNc=N/J-C6H4ra2-' CH3/

276

a2o

w-o2nh4cö

P1I2P-C=N-N-C*

О СИ

'3 27

Slh

Строение полученного семикарбазона (27) подтверждено данными рент-геноструктурного анализа. В молекуле можно предположить наличие сопряже-ит в системе С-Ы-Ы-С=0. т.к. эти атомы лежат в одной плоскости ( среднее отклонение от плоскости, проведенной через эти атомы - 0.0636 ,4,

максимальное отклонение - для одного из агомов азота 0.1457 (!), кроме того в пользу сопряжения говорит некоторое увеличение (по сравнению со стандартно!'! величиной) длины двойной связи С=К, а также уменьшение длины одина^ -ной связи N-14. В кристаллах наблюдаются межмолекулярн.ле водородное связи, образованные за счет кислорода фосфорильной группы одной молекулы и водорода амидной группировки другой молекулы, объединяющие молекулы в бесконечно длинные цепи.

Кроме триазафосфорина (276) в реакционной смеси был зафиксирован и выделен в аналитически чистом виде 1-(Р-л-нитрофенилгидразидо)зтилди-фенилфосфиноксид (2В).

,0—а.

1ЬС

28

Рентгеноструктурный анализ подтвердил строение этого соединения. Установлено, что оно существует в виде сют-изомерз, который является устойчивым благодаря внутримолекулярной водородной связи между атомом кислорода фосфорильной группа и аминным атомом водорода. Образующийся за счет этой связи цикл не совсем плоский: атомы Р и О отклоняются от плоскости соответственно на 0.1388 и 0.2476 И.

Можно было предположить, что тндразон (28) образуется в результате дальнейшего гидролиза семикарбазона (27) и последующего декарбоксилиро-вания. Установлено, что кипячение 1-((3-п-нитрофенилсемикарбазидо)этилдифе-нилфосфиноксида (27) в водном этаноле приводит к образованию соединения (29), идентичного по данным элементного анализа гидразону (28).

д-02.Ч Н4Сб

,'Р

о сн3

27

-со2

н20

~ЫН2 -Ш3

Се

н3сГ

я-02МГ4Сб 0 " 1 ОН

о сн3

ЫН-СбЩШуИ 29

Однако они отличаются по температуре плавления: 172-174 °С для соединения (28) и 250 °С для соединения (29/. Существенно различаются по своим параметрам данные ЯМР спектроскопии. В спектре ЯМР 3,Р соединения (28) присутствует сигнал с 8р 31.0 м.д., з в спектре ЯМР !|Г соединения (29)

имеется сигнал с 6р 2'.5 м.д. В спектрах ПМР соединений (28) и (29) наблюдаются дублеты метальных протонов с химическими сдвигами 8 1.94 м.д. (Чт 9.5 Гц) и 5 2.08 м.д. (Урн 10 Гц) соответственно. Резко отличается в спектрах ПМР положение сигналов, соответствующих протону группы КН. Для соединения (28) это уширенный синглет в области 6 12.2 м.д., а для соединения (29) - уширенный синглет в области 6 9.96 м.д.

Можно было предположить, что различное положение сигналов в спектрах ЯМР 3,Р для соединений (28) и (29) объясняется разным электронным окруже.шем атома фосфора, а смещение в более сильное поле сигнала протона »руппы МН для соединения (29) по сравнению с соединением (28) связано с отсутствием внутримолекулярной водородной связи, и, вероятно, соединение (29) представляет собой стереоиозомер по отношению к соединению (28).

Рентгеноетруктурный анализ подтвердил высказанное предположение. Соединение (29) представляет собой ашпи 1-(р-л-нитрофе!Шлгидразидо)этилди-фепилфосфиноксид. В кристалле в отличие от соединения (28) зафиксированы не внутримолекулярные, а межмолекулярные водородные связи между кислородом фосфорилышй группы и водородом аминогруппы, объединяющие молекулы в бесконечно длинные цепи.

Водно-спиртовой гидролиз триазафосфоринов, полученных в результате взаимодействия нзоцианата дифенилфосфинистой кислоты с С-арил(ацетил)-К-аршшитрилнминами, всегда останавливался на стадии образования соответствующих семикарбсюнов, при этом никогда не наблюдался гидролиз амндной гр"га:ы. Замены акцепторных заместителей у атома углерода на донорный способствует, вероятно, стабилизации С=Ы связи и гидролиз протекает по аывднон группировке.

Таким образом, показано, что 1-(|1-л-нитрофенилгидразидо)этилдифе-нияфосфииокснд (28) может образоваться по предложенной нами схеме, но для этого требуются достаточно жесткие условия. Учитывая, что взаимодействие коцианата дифенилфосфинистой кислоты с С-метнл-М-л-ннтрофеништтрил-кмяном протекает при комнатной температуре, следует сделать вывод, что фосфнноксид (28) получается в реакционной среде каким-то другим образом. Мы полагаем, что можно предложить несколько альтернативных механизмов образования этого соединения. Во-первых, биполярный ион (27а), образовавшимся гз результате иуклеофнпшой атаки атомом фосфора по электрочо-дефицитному атому иитрилимина, может являться наряду с циклическим три-аззфогрорином вторым продуктом реакции. Этот биполярный нон находится в равновесии с линейным азометиленфосфораном (276). Его гидролиз с последующим отщеплением НЫСО может привести к соединению (28).

Известно, из двух стереоизомеров обычно более энергетически выгодным является «ишы-изомер. В нашем случае относительная стабильность сии-лзомера (28) объясняется наличием внутримолекулярной водородной связи. К; .с правило, изомерные превращения ««-изомера . в анти- провоцируется нагреванием в кислой среде. После 48 часового нагревания спиртового раствора син-изомера (28) в ампуле в присутствии уксусной кислоты был обнаружен аши-чзаыер (29), что подтверждено хроматографически, а также данными ЯМР спектроскопии.

2. Взаимодействие тоцианатов диярилфосфористых кислот с нитрилиминами.

Диарилизоцианатофосфнты, имеющие у атома фосфора электроно-акцепторные ароксигруппы реагируют с нитрилиминами медленнее, чем дифеншшзоцяанатофосфннит. Для завершения реакции требуется более длительное (от 2 до 5 часов) нагревание реакционной смеси в бензоле, чем з аналогичных реакциях с участием изоцианата дифенилфосфинистой кислоты (0.5-1.0 час). Этот факт подтверждает сформулированные на основании данных об относительной реакционной способности а.Р-этиленовых и ацетиленовых соединений трехвалентного фосфора в реакциях 1,3-диполярного циклоприсо-единения представления о двухступенчатом нуклеофилышм механизме реакции, где определяющей скорость стадией является атака атомом фосфора электроно-дефицитиого центра 13-диполя.

Направление взаимодействия изоцианалэв диарилфосфорнстых кислот с С,К-дизамещенными нитрилиминами не отличается от аналогичных реакций с участием изоцианата дифенилфосфинистой кислоты и независимо от природы заместителя у углеродного атома нитрилкмина приводит к образованию шести-члеиных фосфорсодержащих гетероциклов: 4,4-диарокси-1-арил-3-арил(ацетил, этоксикарбонил)-1 ,б-дигидро-б-оксо-1,2,5,4Х5-триазафосфоринов (30-44).

Так же как и в случае триазафосфоринов (1-11), полученных на основе изоцианата дифенилфосфинистой кислоты, соединения (30-44) не взаимодействуют с хлоргидратом триэтиламина и не образуют фосфониевые соли.

Спектры ЯМР 3,Р полученных соединений содержат сигнал с химическим сдвигом 5р 6.5-9.5 м.д.

Строение полученных гетероциклов подтверждено рентгено-структурным анализом, который был выголнен на кристаллах 4,4-дифенокси-1,3-дифеиил-1,б-дигидро-б-оксо-1,2,5,4Х!-триазафосфорина (30). Гетероцикл почти плос.:ий, атом фосфор- отклоняется от его плоскости незначительно, на 0.1024 4. Фосфор имеет искаженную тетраэдрическую конфигурацию, что

обычно наблюдается для соединений, включающих фрагмент >Ра и согласуется со взаимным отталкиванием электронов двойной связи и валентных электронов одинарных связей. РСА подтвердил наличие сопряжения в группировке Р=М-

И- С6Н5(30),С6Н4Р-п(31,33),С6Н4\02-П(32), СНдС(О) (34-39),

С2Н50С(0) (40-44* = Н (30-34.39,40).СН3(35,41), ОСН3(36,42), К02(37,43). Вг (38,44) Аг-РЬ (30-32,34-38,40-44),С6Н4СН3-п (33,39)

Прч гидролизе триазафосфоринов (30-44) (кипячение в водном ТГФ), предпринятого для химического доказательства их строения, во всех случаях определяющим фактором является возможность образования устойчивой фосфииоксидной группировки. Кроме того, направление гидролиза зависит от природы заместителя в положении 3 гетероцикла.

Гидролиз 4,4-дифенокси-1,2,5,4\5-триазафосфоринов (30, 31, 33), имеющих в положении 3 гетероцикла арильиые заместители протекает с частичным разрывом Р=Ы связи с отщеплением фенола или п-крезола и образованием 4-арокси-З-арил-1-фенил-1,2,5,4А.5-триазафосфоринов (45-48).

Образование арокситриазафосфоринов (45-48) может быть объяснено известной легкостью сопряжеьля неподеленных электронных пар агома азота группировки Аг'-С=Н-Ы-Аг с гс-электронами ароматических колец.

Анализ ИК спектров полученных соединений позволяет считать, что они существуют в виде двух таутомерных форм - амидной и имидольной. Наряду с поглощением средней интенсивности в области 1240-1265 см-', соответствующей колебаниям фосфорилыюй группы (амидная форма), имеются полосы поглощения в области 1315-1330 см ', свидетельствующие о наличии Р=Ы связи (имидольная форма).

С=0.

(АгО)2Р—м=с=о , + К-С=М-Й-С6Н4^-П

+,/N=0=0

- >С=И-И-К

30а-44а

V/

30-44

Спектры ЯМР 31Р триазафосфоринов (45-48) содержат сигналы с химическим сдвигом 8р около -6.0 м.д.

/О но V .0

^N—04. +1ЬО I N-c(

I

к к

30,31.33.47а II

ЛгСЧ /!Ч-с(° АгО.

к к

45-48

И-С6И5(30,45,47,47а),С6Н4Р-а (31,33,46,48); К'-Н (30,31,33,47а,45-48)

Аг - С6П5< 30,31,45,46), С6Н4С113-п (33,47а, 47,48)

Наличие имидольной формы триазафосфоринов (45-48) подтверждается образованием соответствующих ей солей. При титровании спиртовых растчоров полученных гетероцлклов растворами гидроксидов калия, натрия или кальция были получены соли (49-55), Обработка полученных солей эквимолярным количеством соляной кислоты приводит к исходным триазафосфоринам (45-48).

но/ ЧС=М' 6 4 Т1сГ м0Ас=к' 4 к к 45-48 49-55

Аг-СбН5(45,4б,49-53 С6Н4СН3-п(47,48,54,55) К-С6Н5<45,47,49,50,54), С6Н4Г-и (46,48,51-53,55) £-«(45-55) М - \а (49,51), К (50,52,54,55), Са, /2 (53)

Амид-имидольная таутомерия триазафосфоринов (45-48) является новым примером прототропного равновесия в ряду фосфорорганических соединений. Как известно, положение любого прототропного таутомерного рзвновесия определяется относительной кислотностью участвующих в нем таутомерных форм г данных условиях. Кислотность группы Р-ОН обычно значительно выше кислотности группы N-11, что'вызывает смещение равновесия в сторону менее ионизируемой амвдиой формы. Для того, чтобы ЫН-кислотность стала равной или даже большей, чем Р-ОН кислотность, необходимо достаточно сильное ацидифицируещее влияние заместителей у атома азота, что, вероятно,

реализуется при включении атомов азота и фосфора в триазафосфорингвые циклы.

В кристаллическом виде полученные соединения (45-48) существуют в амидиой форме, что подверждено рентгеноструктурным анализом, осуществленным на примере соединения (45). В отличие от соединения (30), гетероцикл (45) менее плоский, атомы углерода и азота копланарны в пределах 0.052 <1, но атом фосфора выходит из этой плоскости уже на 0.360 (\. В кристалле соединение (45) существует в виде димера, в нем молекулы связаны между собой межмогекулярными водородными связями.

Гидролиз 4,4-дифенокси-1,2,5,4Х5-триазафосфоринов, содержащих в положении 3 гетероцикла электроноакцепторные ацетильный или этокси-карбонилъный заместители, протекает на первом этапе так же как гидролиз соединений (30, 31, 33), но в более мягких условиях,* при действии эквимолекулярных количеств муравьиной кислоты или просто под действием влаги воздуха. В ходе реакции происходит отщепление фенола, что зафиксировано взаимодействием с бромной водой и осаждением трибромфенола и образуются 1 -арил-3-ацетал(этоксикарбош1л)-4,б-диоксо-4-фенокси-1,2,5,4Х5-триазафосфо-рины (56-59).

к-С<° +„ э К с'0

я

34.35.38-40,42,43

. ^ V У>

_,, Лг0ч ^-С( Н-НгО ^<4 ,Ш1-СООН

¿У. .М-Са1ЬК-П -У --

о'^С-М-НН-СбЧ,*«

50-59 . _„

-С02 (/Й>С=К-М1-С61!4К'-П

60-56

К-С(0)СП3 (34,35,33,39,56-58,60-63), С(О)ОС2Н5<-,0,42,43) К'-Н (34,39,40,56,59,60,ЬЗ,65),СНЭШ,57,61), Вг (38,58,62),К02(43,64),ОСН3(42,66)

Лг-С6Н5(34.35,38,40,42,43^6-62.64-66),С6114СН3-п(39.63)

В спектрах ЯМР 3,Р соединений (56-59) наблюдаются сигналы в области 8р -5 - -8 м.д. Эти соединения неустойчивы, они довольно легко гидролизуются, поэтому выделить и* в аналитически чистом виде не удлось. При кипячении растворов этих соединений в смеси вода-ТГФ происходит разрыв связи

• П

углерод-азот в положениях 1,6 гетероцикла и декарбоксилкроваиие приводящие к фосфорсодержащим гидразонам (60-66). Аналогичные соединения образуются при непосредственном кипячении водных растворов в тетрагидрофуране Г-ацетил(этока»карбонил)-4,4-дифеноксл-1,2,5,4\5-триазафосфорннов (34, 35, Г8-'40, 42,43).

В спектрах ЯМР 31Р полученных веществ имеются сигналы в области 8р 15-18 м.д. В ПМР спектрах, кроме сигналов, характерных для заместителей у атома фосфора, а также у атомов углерода и азота нитрилимина, наблюдаются сигналы двух протонов группы ЫИг в области 8 3.8 м.д. и одного протона группировки ЫН в очень слабом поле (5 12.7 мд.). Наличие последнего позволяет предполагать, что этот протон связян водородной связью с кислородом фосфорильной или ацетильной(этоксикарбонкльной) групп.

Для одного из продуктов гидролиза - 3-ацетил-4,6-диоксо-1-п-толил-4-фенокси-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,5,4Х5-триазафосфорииа (57) был выполнен рентгеноструктурный анализ. Установлено, что в отличии от 4,6-диоксо-1,3-днфеншь4-фенокси-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,5,4Х5-триазафосфорина (45), в кристалле присутствует сольватный хлороформ (растворитель из которого велась кристаллизация), который "разжимает" молекулы и межмолекулярные водородные связи между гетероциклами уже образоваться не могут.

3. Взаимодействие изоцианатов диалкияфосфористых кислот с нитрилимипами

Направление реакции изоцианатов диметил- и диэтилфосфористой кислот с нитрилиминами зависит от природы заместителя у углеродного атома нитрилимина, а также природы алкильного заместителя в алюкскльчой группировке.

Взаимодействие изоцианатов диалкияфосфористых кислот с нитрилиминами, содержащими у атома углерода арильные радикалы осуществляется по двум направлениям.

Одно из них реализуется следующим образом. Как и в слуае дифенилнзоцианатофосфиноо и диаршшзоцианатофосфитов реакция начинается с нуклеофильной атаки атом фосфора на электронодефицитный' атом углерода нитрилимина. Возникающие при этом биполярные ионы (67а-69а) циклизуются с образованием шестичленных фосфорсодержащих гетероциклов (676-696). Конечные продуктыреакции - замещенные триаза-Х'-фосфоркны (6769) образуются в результате внутримолекулярной имид-ачидной перегруппировки .

Химические сдвиги в спектрах ЯМР "Р продуктов (67-69) в области 8р 1 + -2 м.д. характерны для подобных структур. В ПМР спектрах соединений (67,

68) наблюдаются дублеты метоксильных протонов около 3.6 м.д. с характерной константой спин-спинового взаимодействия, равной 12 Гц, и дублеты групп РЫСИ) около 3.1 м.д. с константой 6 Гц. Данные спектров ЯМР |3С и масс-спектров также подтверждают структуру соединений (67-69),

+ _ +,N=0=0

<А1к0)2.'-№=С=0 + Аг-ОМ-К-С6Н5 — ^ —

Аг/ 65

67а-69а

МкО, ^М—С\ А1Ю К-С(

— X >'-СГ1Н5 —- „ ^ \»г/ ^6 5

л/ . Аг

676-696 67-69

А1к-СН3 (67,68), С2П5(69) '

Аг-С6И5(67.69), С6Н4-Р-р(68)

Строение полученных тетероциклов подтверждено и рентгеноструктур-ныи анализом^., который был выполнен на кристаллах 5-метил-4-метокси-4,6-Д!:оксо-1,3-дифеш!л-1,4,Л,б-тетрап1дро-!,2,5,4А,5-триазафосфорина (67). Гетеро-цикл почти плоский, отклонение атомов цикла от его среднеквадратичной плоскости не превышает 0,06(2) А.

Второе направление реакции оказалось необычным. В связи с наличием у атома фосфора алкоксильиых группировок, понижающих его нуклеофильность, изоцнанатная группа начинает конкурировать с атомом Рш в реакции с 1,3-диполем и взаимодействует с С,М-диарилнитрнлимипами (наиболее активными среди ннтрилиминов) по схеме [3+2]-цикли?ации с участием N=0 связи изоциа-иатной группировки. Образовавшиеся триазолины, содержащие в боковой цепи группировку с атомом трехвалентного фосфора, взаимодействуют затем еще с . одной молекулой нитрилимина, и в результате нуклеофилыгай атаки атома фосфора на электронодефицнтный атом углерода нитрилимина образуются соединения, имеющие фосфаилвдную структуру. Затем происходит перегруппировка, вероятно, через четырехчленное переходкое состояние, аналогичное переходному состоянию в реакции ¿иттига. Движущей силой такого превращения является, по-видимому, ароматизация трназольного цикла и образование более энергегически выгодной Р=0 связи. Получившиеся вещества в присутствии гвдрохлорида триэтиламина неустойчивы, и их удалось обнаружить в продуктах реакции с помощью ЯМР спектроскопии и масс-спектрометрии в очень небольших количествах. В основном образовавшиеся

соединения (70, 71) дают с гидрохлоридом триэтиламина ква^ифосфониевие соли, которые отщепляя галогеналкил, как это обычно происходит на последней стадии перегруппировки Арбузова, превращаются в конечныз продукты - эфиры фешшглдраэоноарилметилфосфоновой кислоты (72-74),

/Ж

» - Ar-C- N-C6H5

(Alk0)2P-N=C=0 + Ar-C=N-N-C6I%—- 4N_C' —~

' ' (AlkO^P7

Ar-C=N-N'-C6% Аг-Л-С6И5 ^Hj-f^C-Ar

(AJkObP. ° (AlkObP».

;C-N=N-C6H5 с*квн5

Ar Ar

70,71

EI3N-IIC1 _ CfH5-KyN:iC-Ar

-Е13М,-А1ксГ A!k04 ,0-C=.N Alk-CII3 (70-73),C2H5<74>

0<\,N.NH-c6„s Ar-C6H5(70,72,74),

л/ 72 74 С6н4 F-p(71,7J)

Химический сдвиг фосфора в спектрах ЯМР 3|Р соединений (72-74) в области 8р 8.7-10.2 м.д. характерен для веществ с четырехкоординированным атомом фосфора, но отличается от S? в соединениях (67-69), что гогэрит о другой электронном окружении ядер фосфор?, В ЛМР спехтрах продуктов (7274) наблюдаются сигналы алкоксильных групп, находящихся у атоыз фосфора, и в слабом поле (6 2.60-2.64 м.д.) появляется уширеный сигнал, соответствующий группе NH. Данные спектров ЯМР 13С и масс-спектров так;«е подтверждают структуру соединений (72-74),

Образование продуктов взаимодействия двух молекул нитрилимина с одной молекулой а,р-непределыюгс производного трехвалентного фосфора с участием в реакции отдельно как атома фосфора, так и непредельной группировки зафиксированно впервые. Ранее выделялись 1:1-аддукты, имеющие либо структуру Я5-фосфоринов с участием в реакции атома фосфора и кратной связи как единой системы, либо образовывались метилепфосфораны, т.е. реакция шла только с участием атома фосфора и оставалась не затронутой кратная связь, либо получались продукты (3 (-2)-циклизации с участием кратной связи, но с сохранением трехкоордшшрованного атома фосфора.

Определенное с помощью РСА строение молекулы (74) показало, что для атома фосфора наблюдается заметное искажение тетраэдр.(ческой координации, что обычно имеет место для соединений, включающих фрагмент >Рз, и

согласуется со взаимным отталкиванием электронов двойной связи и валентных электронов одинарных связей. Между фосфорильным кислородом и аминным азотом обнаружена предполагаемая, довольно прочная водородная связь, благодаря которой образуется еще один шестичленный цикл. Почти плоская структура кольца, образованного за счет внутримолекулярной водородной связи (отклонение от плоскости атома фосфора составляет 0.405 4), а также длины связей свидетельствуют о делокализации электронов связей Р=0, С=И и неподеленной пары азота N и создании общей я-электронной системы.

Соотношение между продуктами, реакции изоцианатов диалхиловых :>фиров фосфористых кислот с С,Ы-диарилнитрилиминами зависит от условий проведения эксперимента. При длительном перемешивании смеси при комнатной темгературе продуктов I ^-присоединения, получается примерно в 4 раза меньше, чем продуктов ^-присоединения, при кипячении реакционной смеси соотношение конечных продуктов обратное.

Взаимодействие изоцианатов диметил- и диэтилфосфористых кислот с С-ацетил (этоксикарбоннл, бензоил)-М-арилнитрилнминаин, содержащими у углеродного атома нитрилимина электроноахцепторные заместители в отличии от аналогичных реакций с С,М-диарилнитрилиминами протекает только в соотношении 1:1 с образованием различных фосфорсодержащих гетероциклов.

Взаимодействие протекает в нескольких направлениях. Реакция во всех случаях начинается, по-видимому, с нуклеофилыюй атаки атома фосфора по элехтронодефицитному атому нитрилимина. Образующиеся биполярные ионы благодаря сильной поляризации кратной связи под действием положительно заряженного четырехкоординированного атома фосфора претерпевают циклизацию с образованием шестичленных 4,4-диалкокси-1,г,5,4А.5-триазафосфори» нов. Далее циклические фосфорины, как и в случае реакции изоцианатов диал-кнлфосфористых кислот с С,К-диарилнитрнлиминамн, подвергаются нмид-амндной перегруппировке, приводящей к 5-алкил-4-алкокси-1-арил-3-аце-тил(бензоил,этоксикарбонилУ4,6-диоксо-1,4,5,б-тетрагидро-1,2,5,4Х5-триазафо-сфоринам (76-85).

В спектрах ЯМР 3,Р эти* соединений имеются сигналы в области 5р-1.4 + -4.2 м.д.. В спектрах ПМР присутствуют дублетные сигналы метильных групп у атомов азота и кислорода с константами спин-спинового взаимодействия 6 и 12 Гц соответственно, (соединения 76,78,80,81,83-85) или триплеты и сложные мультиплеты этильиых групп у атома кислорода и азота, (соединения 77,79,82). : Данные ЯМР "С спектроскопии, масс-спехтрометрии и ревтгеноструктурного анализа также согласуются со структурой соединений (76-85).

* +

(Alk0)2P-N=C=0 + R-ON-N-C6H4K'-p —.. (AlkO)2P;

R'

+xN«C-0 ,PV

• )C-N-N-C6H4R'-p

+

:n-c6h4r'-p

76-8J

Att-CH3 (76,78,80,81,83-85), C2It5(77,79,82) R- C(0)CH3 <76-80), C(0)0C2H5(81-84),C(0)C6Hs(8J)

R'-H<76,77,81,82,85),C»3(78 79),OCH3(83), Er (80,84)

Второе направление реакции определяется тем, что наряду с имнд-амид-ной перегруппировкой получающиеся в результате циклизации 4,4-диалкоксп-З-ацетил(бензоил,этоксикарбонил)-1,2,5,4Х5-триазафосфорины могут взаимодействовать с хлоргидратом триэтиламина, образуя соли. Затем из образовавшихся солей происходит отщепление хлористого алкила.

Следует отметить, что фосфониевые соли всегда образовывались в случае взаимодействия а,Р-непредельных алкенильных и акинильных производных трехвалентного фосфора с нитрштмкнами. Получавшиеся 1,2,4Х,5-диазафосфо-рины оказывались более сильными основаниями, чем тризтиламин и отнимали у него HCl. 1,2,5,4Х3-Трназафосфср'.шы, синтезированные из изоцианаточ дифенилфосфиниетой и диарнлфосфористых кислот ни в одном случае фосфо-ииевых солей на давали. По-видимому, 4,4-диалкокси-3-ацетнл(бензо!!л,эток-сикарбонил)-1,2,5,4Х,5 -триазафосфорииы обладают сравнимой основностью с тризтиламином. .

4-Алкокси-4,б-диоксо-1,4,5,б-тетрагидро-Г,2,5,4Х5-триазафосфорпны в том случае, когда алкильиым заместителем является этильный радикал, оказались устойчивыми, что позволило выделить соединения (86,87). Один раз соединение, имеющее аналогичное строение, было выделено в небольших количествах при взаимодействии диэт«шнзоцианатофосфита с дифенилнитрил-имином (75). Если у атома фосфора находится метоксвльный заместитель, происходит миграция метальной группы от атома кислорода к атому азота с образованием 1-арил-3-ацетил(бензоил,этоксикарбонил)-4-пшг>окси-5-метил-4,б-диоксо-1,4,5,б-тетра-гндро-1,2,5,4Х5-триаззфосфоринов(88-92).

Химический сдвиг фосфора в спектрах ЯМР "Р соединений (86,87) находится в интервале 5р -3+-5 м.д., а для соединений (88-92) колеблется в

интервале SP -12+-13 м.д. Данные спектров ПМР, ЯМР 13С и масс-спектромет-

рии полностью соответствуют строению полученных соединений.

♦ - , +,/N=C=0

(AIk0)2P-N=C=0 + k-C=N-N-CcH4R'-p __ (AlkObP - ——

0 4 iR)C=N-N-C6I!4R'-p

AikO ук-с? e^-hci АЖО^П-сС0

• ТУ

¿0 Alk ,0

AJkOs ,MJ-C< , H04 Л~с(

— o^c.N/'-W-P — «X^-W-p R S'

86,87,88a-92a 88-92

А1к-СН3(88-92).С21%(86,87) R-C(O)CII3a6-«0),C(O)OC2H5<91),0(0)061)5192) K'-H .86.88,92),ClI3(87.89),Br (90,91)

При проведении реакции изоцианата диметилфосфористой кислоты с нитршшминами, содержащими у атома углерода электроноакцепторные заместители соотношение образующихся соединений зависит от температурных условий проведения реакций. При комнатной температуре происходит образование примерно в равных количествах 4-метоксц-1,2,5,4Х!-триазафосфо-ринов (76, 78, 80, 84, 85) и 4-гидрокси-1,2,5,4Я5-триазафосфорипов (88-92). При нагревании образуются в основном соединения (88-92)

4-Гидрокси-1,2,5,4АА-триазафосфорины при их обработке щелочью могут давать соли, которые алкилируются иоднстым метилом, при этом были получены соединения (93, 94).

Для кристаллов 3-ацетил-4-гидроксн-5-метил-4,6-диоксо-1-(4-толш1)-1,4, 5,6-теграгндро-1,2,5,4Х5-триазафосфорина (89) был выполнен рентгеноструктур-нын анализ. Установлено, что соединение кристаллизуется в виде кристаллогидрата с двумя молекулами воды, которые участвуют в образовании катиона [11(НгО)г]*, а анионом является гетероцикл. Образование кристаллогидрата связано, вероятно, с высокой комплексообраэующей способностью такого гетероцикла и происходит, по-видимому, в момент хроматографического выделения продуктов реакц.ш на силикагеле. В анионе длины связей фосфора с двумя атомами кислорода выровнены, как это имеет место в карбоксилатном ноне. Гетероцикл почгн плоский, атом фосфора выходит из плоскости

связанных с ним атомов только на 0.158 н. Отклонение остальных атомов цикла от среднеквадратичной плоскости лежит в интервале 0.006-0.029 Л.

В случае изоцианата диэтилфосфористой кислоты в одном случае кроме продуктов нмид-амиднои перегруппировки типа (76-85) выделен 4-оксо-1-фе-нил-4,6-диэтоксн-3-этоксикарбонш1-1,4-дигидро-1,2,5,4Х,5-триазафосфоркн (95), получающийся в результате имид-имвдная перегруппировка первоначально образовавшегося б-оксо-1-фенил-4,4-диэтокси-3-этоксикарботш-1,4-дигидро-1,2,5,4^5-триазафосфорина.

В спектре ЯМР 3|Р этого соединения присутствует сигнал с химическим сдвигом атома фосфора 6р- -8.55 м.д. Спектры ПМР и ЯМР |3С соответствует предложенной структуре.

(Л1Ю)2Р-Ы=С=0 + к-с=м-\-св!1<н-р

+,,N=00 2рч - , —

Л .ОЛ!к

А!кОх ЛИ.ЭЧ Д=с(

к к

95

Л1к-С2Н5, К-С(ОЮС21Г5, К'-Ц

Образование продуктов имид-имиднон перегруппировки в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения изоцианатов диалкил-фосфористых кислот с нитрилиминами ранее не наблюдалось, Следует однако отметить, что имнд-имидная перегруппировка довольно широко распространена, когда существует сопряжение Р=К связи с такими группами как карбонильная ацепшимшюфос-фата, фосфорильпая фосфорилим!гдофосфата или тиольная тиофосфорилнмн-дофосфатов., В некоторых* случаях удается наблюдать одновременно образование продуктов как имид-амидной так и имид-имнд.чой перегруппировки, причем при термической изомеризации продукт имвд-нмидной перегруппировки образуется в более мягких условиях, чем продукт имид-амцдиой. Можно было предполагать, что имид-имвдная перегруппировка можег являтся первой стадией имид-амидной. Была предпринята попытка проверить это предположение. К сожалению, кипячение бензольного раствора соединения (95) в течение 12 часов как в присутствии эфирата трифтористого бора, который очень хорошо катализирует такие перегруппировки, так и без него ни к каким изменениям не привело. Вероятно, 4-оксо-1-фенкл-4,6-диэтокси-3-этоксн-карбонпл-! ,4-дигидро-1,2,5,4>Лтриа1афосфор1Ш (95) получается непосредствен-

но из образовавшегося на первой стадии реакции 4,4-диэтокситриазафосфо-рина, а вопрос о причинах появления продукта имид-имидной перегруппировки только в случае диэтилизоцианатофосфита пока остается открытым.

Рентгеноструктурный анализ соединения (95) показал, что в элементарной ячейке кристалла содержатся две симметрично независимые молекулы, несколько отличающиеся друг от друга длинами связей и валегтными углами.

Других соединений подобных по своему строению соединению (95) вьщеяить не удалось, они оказались крайне неустойчивы по отношению к влаге воздуха, и фиксировались только в реакционных смесях методом ЯМР. При попытке их выделения они гидролиз овались и превращались в этиловые зфиры этоксинарбониламида арилгидразок«ацетилметилфосфоновых кислот (96, 97). Гидролиз протекает по связи 1-6 гетероцикла, что находится в соответствии с предложенной ранее схемой гидролиза 3-ацетил(этоксшсарбонил)-6-оксо-1-фешш-4,4-днфеноксн-4,6-днгидро-1,2,5,4Х!-Триазафосфоринов.

Кипячение водно-спиртовых растворов этиловых эфиров этоксикарбо-ниламидоа арилилгидразоноацетилметнлфосфоновых кислот (96, 97) в течении нескольких часов приводит к гидролизу сложноэфирной группировки н последующему декарбокеилированию с образованием этиловых эфиров амидов арилгидразоноацетилметилфосфоновых кислот (98,99).

96,97 * »»■"

/0Х-С2Н5 (94-99/, К-С(0)СНз(96-99).В-Ш96.98),СН3(97,99)

Рентгеноструктурный анализ соединений (96,97) показал, что они имеют одинаковую молекулярную структуру. В обоих случаях зафиксирована предполагаемая внутримолекулярная водородная связь. Благодаря этому образуется шестичленный цикл, в котором все атомы, кроме атома фосфора копланарны в пределах 0.05 й. В кристаллах обоих соединений молекулы объеденены межмолекулярными водородными связями в центрально симметричные димеры, образуя 12-членные циклы.

Кроме соединений (76-92, 95), получающихся в результате амид-нмидной или имид-имидной перегруппировки первоначально образующихся 4,4-диалк-окси- 1-арил-3-ацетил(этоксикарбонил)-6-оксо-1,6-дигидро-1,2,5,4Х'-триазафос-форинов и соединений (96-99), образующихся при гидролизе продуктов имид-имидной перегруппировки из реакционной сме. и были выделены диалкиловые эфиры арилгидразоноацетил(этоксикарбоннл)метилфосфоновой кислоты (100-

105), аналогичные по своему строению соединениям (28, 29), Такие соединения могут образоваться в результате гидролиза триазафосфоршга с образованием фосфорсодержащих семикарбазонов, которые в свою очередь подвергаются дальнейшему гидролизу и последующему декаубоксилировангао. Такая возможность была подтверждена экспериментально. Можно предположить, что аналогичные превращения происходят и с 4,4-диалкокси-!-арш1-3-ацетил(эток-сикарбонил)-б-оксо-1,6-дигицро-1,2,5,4Х5-трпазафосфоринамн, однако в этом случае фосфорсодержащие семикарбазоны (100а-105а) выделены пе были.

jo

к

А1хоч л

Л'.кО || I

О R

I •»"2

C6H4R-n

н2о

-NH3,-C02

100а-1 Oía

Л!кОч

Ш II i 0 4

о R

100-IOS

Aft-CHj U00,101,104.105), C2Hj (102,103) R-C(0)CH3(100-103), C(0)0c2n5 (104.105) R,-IÍ(1001102.104l,CH3(103).Br(101,10J)

Строение диалкиловых эфиров арилгидразоноацетил(этоксн-карбонил)метилфосфоновой кислоты (100-105) подтверждено спектральными данными и данными рентгеноструктурного исследования, проведенного на примере диметилового эфира фенилгидразоноэтоксикзрбонилметилфосфоно-вой кислоты (104) В молекуле установлено существование внутримолекулярной водородной связи. Центральная часть молекулы фактически плоская, что обусловлено как внутримолекулярной водородной связью, замыкающий шестй-членный цикл, так и сопряжением в образовавшемся за счет водородной связи шестичленном цикле.

Предложенный механизм образования диалкиловых эфиров арил-гидразоноацетил(этоксикарбонил)метилфосфоновой кислоты (100-105) как результат глубокого гидролиза 4,4-диалкскситриазафосфоркнов не является единственно возможным. В качестве альтернативного варианта образования соединений (100-105) могут быть предложены и другие механизмы. Например, изоцианат диалкилфосфористой кислоты может взаимодействовать с гндразо-ноилхлорндом (исходным соединением для получения нитрилимина). При этом, в результате нуклеофильного замещения атома хлора может образоваться

фосфониевая соль. Последующий гидролиз и отщепление ННСО может привести к образованию фосфорилированных гидразонов (100-105).

4. Взаимодействие 2-изоцишшто-1,3,2-диоксафосфолана с С,№ дифепилшиприлг мшюм В реакциях смешанной димеризации с участием изоцианатов алкиленфосфористых кислот и нитрилиминов можно было ожидать образования бициклических соединений,

В результате проведенных исследований установлено, что взаимодействие 2-изоцианато-1,3,2-диоксафосфолана с С.'Ы-дифешшнитрилимином протекает по схеме [3+3]-циклизации с образованием на первом этапе бицикли-ческото 1,3-дифснил-4,4-(этилендиокси)-6-оксо-1,6-дигидро-1,2,5,4Х5-триазафос-форина (106а). Образовавшееся соединение, как и в случае изоцианатов диалкилфосфористых кислот, претерпевает внутримолекулярную имид-амидную перегруппировку приводящую к 1,3-дйфенил-5,4-(этиленокси)-4,6-диоксо-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,5,4Х5-триазафосфорину (106),

| „>-N=0=0 + с6.и-с=м-п-сйн, —- | - —-

сн2-о 69 6 5 снго н5

О СН2-СН2 0

Сйн5 Сбн5

106а 106

Строение соединений подтверждено спектральными данными и данными масс-спектрометрии.

5. Взаимодействие изоцианатов дифенилфосфинистой и диарилфосфористых 'кислот с соединениями, содержащими активированные углерод-углерод кратные

связи.

Изучение реакций изоцианатов дифенилфосфинистой и диарилфосфористых кислот с нитрилиминами показало, что эти фосфорсодержащие гетерокумулены вступают в реакцию 1,3-дипояярного циклоприсоединения по схеме циклизации [3+3=6]. Такое направление реакции довольно часто наблюдается для классических 1,3-диполярных структур: нитрилиминов, ннтрил-нлидов и т.п. Например, нитрилимины димерпуются с образованием шести-членных замещс.ных тетразолов. Полученные нами результаты, а также некоторые лтературные данные позволили высказать предположение, что

изученные нами реакции можно рассматривать как "смешанную димеризагию" 1,3-диполярных систем, то-есть изоцианаты дифенилфосфинистой и дчар ил-фосфористой кислот, реагирующие в 1,3-положешг\ являются своеобразными 1,3-диполярными структурами. Следовательно, фосфорсодержащие кумулены должны были взаимодействовать с активированными диполярофилами по схеме [3+2]-циклизации.

Нами исследованы реакции изоцианатов дифенилфосфинистой и диарилфосфористой кислот с соединениями содержащими углерод-углеродные кратные связи. Установлено, что реакции протекают по схеме [3+2=5] циклизации, с образованием пятичленных фосфорсодержащих гетероциклов, которые в некоторых случаях оказываются неустойчивыми и гидролизуются по связи P=N.

Взаимодействие дифенилизоцианатофосфина и днарилизоцианатофос-фитов с диметилоаым эфиром ацегилендикаобоновой кислоты протекает, невидимому, через стадию образования биполярных ионов (107а-109а), которые циклизуются в !,1-днзамещеш1ые 4,5-диметоксикарбонш1-3-оксо-1,2-фосфазолы (107, 108, ! 096).

R2P-N=C=Q + Н3СООС-ОС-СООСН3 _Г»

+,N=C=0

Н3СООС СООСНз , H3COOC СООСНз

107а-109а !07,10S,¡095

R - С6И50 (107), n-CI I3C6H4O (108), С6Н5 (1096)

Соединение (1096) оказалось неустойчивым и в аналитически чистом виде удалось выделить лишь продукт его гидролиза - (1,2-диметоксикарбоннл-2-аминокарбош1лэтен)дифенилфосфш10кснд (109).

«W2P4 ' —(C6Tt5)2i;-c»c-c(0 II3COOC СООСНз о СООСНз 2

1096

109

Гидролиз соединений (107, 108), содержащих у атома фосфора ароксиль-ные заместители протекает не только с разрывом связи Р=М, но и <• отщеплением двух молекул фенола (соединение 107) или л-крезола (соединение 108). Конечным продуктом гидролиза в обоих случаях является одна и та же 1,2-диметоксикарбонил-2-аминокарбоннлэтенфосфоновая кислота (110)

Кроме реакции с диметиловым эфиром ацетилевдикарбоновой кислоты, одним из сильнейших диполярофилов, исследовано взаимодействие изоцианата дифенилфосфинистой кислоты с иехоторыми другими диполярофилами: метиловым эфиром феншшропиоловой кислоты, метиловым эфиром пропиоловой кислоты и диметиловым эфиром фумаровой кислоты. В случае метил-фенилпропиолата вьщелен циклический замещенный фосфазсл (111), в случае метилпропиолата первоначально образовавшийся фосфазол (1126) оказался неустойчивым, он гидролизуется по связи Р=>1 с образованием метилового эфира 2-аминс;сарбонил-3-дифенилфосфиншшфиловой кислоты (112).

Изоцианат дяфенилфосфянистой кислоты взаимодействует с диметил-фумаратом по схеме наблюдавшейся для диполярофилов с тройной связью. В результате реакции образуется устойчивый 1,1-дифенил-4,5-диэтоксикарбонил-3-оксо-4,5-дигидро-1,2-фосфазол (113). Гидролиз этого соединения приводит к фосфиноксиду (114). Это же соединение получено при каталитическом гидрировании ранее полученного фосфиноксида (109)

(С6Н$)21'-К=С=0 + НзСООС-СН=СН-СООГНз -_

+✓N-00 —с'0 <с^">сн-снч -~ «^^сп-и^ -

Н3СООС СООШ3 . П3СООС СООСНз

Ша 113

Н;0

соосйз соосн3

-(с6н5)2р-сн-а1-с'° (С6н5)2р-С-С-С'°

!> шоспз ^ 1> ¿оот^

14 109

Изоцианаты диарилфосфористых кислот менее активны в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения с диполярофилами, содержащими электро-фильные кратные связи, что, вероятно, обусловлено понижением нуклеофиль-ности атома фосфора. Так, они не взаимодействуют с акрилонитрнлом, метиловыми эфирами коричной, фенилпрописшовой кислот, диметиловым эфиром фумаровой кислоты. Реакция происходит только с одним из наиболее активных диполярофильных агентов - диметилацетилендикарбоксилатом.

Подобные реакции [3+2}-циклизации с участием изоцианатов кислот трехвалентного фосфора и диполярофилов, содержащих кратные связи к настоящем)' времени подробно исследованы. Особенно весомые результаты получены химиками Казани

6, Пзаимодепствие изотиоциаиата диметилфосфористой кислоты с питрилаяинами

При изучении реакции циклопрнсоединения - участием изотиоцнанатов кислот трехвалентного фосфора можно было ожидать, что замена кислорода на атом серы в фосфорсодержащей кумуленовой системе P-N=C=X окажет существенное влияние иа ход реакции. Это могло быть связано как с увеличением нуклеофилькости атома X, так н с тем фактом, что, как известно, С=5-связь значительно более активна в реакциях циклопрнсоединения чем С=0-связь. Реакция могла протекать в следующих возможных направлениях. Во-первых - это могла быть реакция [3+3=61-цтслизации с участием P-N=C-системы и образованием щестичлешшх триазафосфоранов. Во-вторых это могла быть реакция циклизация по схеме [3+2=5] с участием либо N=C, либо C=S кратных связей. При этом могли происходить дальнейшие превращения с участием атома трехвалентного фосфора.

Нами исследовано взаимодействие .гаотиоцианата диметилфосфористой кислоты с С-(ацетнл, бензоил, метил, этоксикарбош[л)-М-аршшитрилим!шам!1. Соотношение компонентов было либо эквимолекулярное, либо фосфорсодержащая компонента и 1,3-диполь брались в соотношении 1:2.

Главным продуктом взаимодействия являются соединения, образующиеся из одной молекулы нзотнацианата диметилфосфористой кислоты и двух молегул ннтрнлимипа. Выходы этого соединения составляют 50-60% , все остальные продукты образуются п незначительном количестве, только в некоторых случаях их удалось выделить в аналитически чистом виде. Установлено, что реакция изотиоциаиата диметилфосфористой кислоты с ннтрилиминами протекает на первом этапе с участием с C=S двойной связи гетерокумуленовой группировки и 1,3-днполя по схеме [3+2=5]-цпклизацпи и образованием тладназолов содержащих атом трехвалентного фосфора в Соковой цепи. Такой тнадиазол (115) удалось выделить и охарактеризовать методами ИК и ЯМР спектроскопии в случае взаимодействия дпметпл-изотиоцианатофосфита с С-метил-М-л-нитрофешшннтрилнмином.

Первоначально образовавшийся фосфорсодержащий тиадиазол в дальнейшем претерпевает различные превращения с участием атома трехвалентного фосфора.

Основным направлением реакции является взаимодействие тнадиазола с еще одной молекулой нитрилимппа. Атом трехвалентного фосфора атакует электронодефицитный атом второй молекулы нитрилимина с образованием азометиленфосфорана. Получившееся соединение взаимодействует с находящимся в реакционной смеси хлоргидратом триэтиламина, при этом образуется

фосфониевая соль. После отщепления хлористого метила получаются конечные продукты - метиловые эфиры замещенных арилгидразонометил(1,3,4-тиади-азол-2-имин)фосфоновых кислот (116-124).

Et3N +

0 4 -Et3NHCl 6 4

(CH,0)2P-N=C=S + R-C=N-N-CfiH4X-n —- n-XC6Il4-N —-

ä (CH30)2P-N=C-S

115

R'-aCl^N-NH-Cfit^X'-n CII3L\ 4 Et3NHCl

*Et3\', -Et3NIICl ^fZtc^n 'E!3N

128a

p-kc6»4 N

CH3.° ¿H-N=N-CfiIl4X'-n "CH3C1 ° CrN-NH-CfiH4X'-« C1 A> R

П6-128

R-CH3 (115,116,125-128).C6% (117), C^NOj-n (118),

CH3C(0) (119,120),С2Н5ОСШ) (121,122),C6H5C(0)(123,124) Х-1Ш17-11У, 121,123), CI13Ü2O), N02(U5,116,122,125-128), Br (124) R'-CH3d 16), C6H5{U7,125),C6H4N02-n (118,12«),

CH3C(0)(U9,120,127),С2Н50С(0)(П5,121,122.128),C6H5C(0)(123,124) X'-H(117-U9,121,123,125-127), CH3(120), NO^llS,116,122,128),Br (124)

В спектрах ЯМР J,P соединений (116-124) наблюдается сигнал в области бр 12-16 м.д., характерный для соединений содержащих атом тетра-коордииированного фосфора.

В ПМР спектрах этих соединений имеются дублеты протонов метоксиль-лых группировок, находящихся у атома фосфора, в области 8 3.6-3.9 м.д. с константой спин-спинового взаимодействия 3Jph 12 Гц.

Данные спектров ЯМР 1!С, снятые для двух соединений полученного ряда (117, 121), однозначно свидетельствуют в пользу предложенной структуры.

Строение соединений (116-124) подтверждается также данными рентгено-структурного анализа, выполненного на кристаллах метилового эфира фенилп1драэоноэтоксикарбонил(3-фенил-5-этоксикароонил-1,3,4-тиадиазсш-2-имин)фосф|шоной кислоты (121). Пятичленкын тиадиаэольный гетероцикд

плоский в пределах 0.0062 1$. Этот факт, а также данные по длинам связей позволяет сделать вывод о создании единой сопряженной системы, включающей экзоциклическую С=Ы-связь. Между атомам:: кислорода карбонильной группы и атомом водорода аминиой группировки обнаружена прочная внутримолекулярная водородная связь, благодаря которой образуется шести-членный цикл.

Соединение (П5) в растворе сохранялось довольно длительное время, что дало возможность получить продукт смешанного присоединения различных нитрилимннов к исходному изоцпанату. К бензольному раствору образовавшегося диметилового эфира (3-и-нитрофенил-5-метил-1,3,4-тиадиа-зол-2-кмнн)фосфиновой кислоты (115) без его выделения добавляли в присутствии триэтиламина соответствующий гчдразоноилхлорнд. При этом были получены соединения (125-128) аналогичные по строению соединениям (116-124).

В спектрах ЯМР 3|Р соединений (125-128) зафиксированы сигналы в области 5р 11-15 м.д.. Спектры ПМР и ЯМР |3С и данные РСА подтверждают предложенную структуру.

Следует отметить, что если 1,3-диполь в реакционной смеси брался в двукратном избытке по отношению к фосфорсодержащему соединению, то конечные соединения получались с выходам!. 60-80%, при этом после окончания реакции никаких других соединений обнаружено не было. В том случае, когда реагенты брались в соотношении 1:1 то практически во всех исследованных реакционных смесях помимо главного продукта взаимодействия - замещенных метиловых эфиров гидразонометил(тиадиазолимин)фосфтювых кислот, зафиксированы а в некоторых случаях и выделены и охарактеризованы другие продукты реакции. Выход их не превышал суммарно 15%, что осложняло их идентификацию и выделение в чистом виде. Некоторые из этих соединений фиксировались только в реакционной смеси, некоторые в виде 2-3 компонентных смесей во фракциях после хроматографического разделения методом колоночной хроматографии на силикагеле. Были выделены 3,5-дизамещенные 0,0-диметиловые эфиры (1,3,4-тиадназол-2-имин)мояотпо-фосфорной кислоты (129-131), из них одно - (129) получено в аналитически чистом виде с выходом 15%.

Соединения (129-131) образуется, вероятно, по следующей схеме. На первом • тапе реакции происходит [3+2]-циклоприсогдшгение с участием С=3-связн изотиоцианатной группировки нзотиоциаиата диметилфосфористой кислоты с нитрилимином, в результате чего образуется 1,3,4-тпадиазол, содержащий во втором положении диметилфосфшшлиминсгруппировку. Т.е. промежуточным является то же соединение, которое постулировалось в случае образования

метиловые эфиры замещенных арнлгидразонометил(1,3,4-тиадназол-2-имин)фо-сфоновых кислот (116-128). Этот тиадизоя в дальнейшем взаимодействует с исходным диметоксинзотиоцианатом диметилфосфористой кислоты, выступающим в качестве тионирующего агента. Образуется соединение содержащее тетракоординированный атом фосфора с Р=5-связью.

(СН30)2Р-Ы=С=5 + И~С=К-К-С6П4Х-п —-

с»3оч Ч <сн30)2р-^с--5 С1 6 Ч

— сп3о>-м=с-3 снр'р^

129-131

Г<-С6Н5С(0) (129), СН3С(0) (130), С6Н4М02-п (131); Х-Н (129-131)

Данные ИК и ЯМР спектроскопии подтверждают строение полученных соединений. В спектр г ЯМР 31Р наблюдается сигнал в области 6р 70.0 м.д. характерный для соединений, содержащих атом тетракоординированного фосфора с Р=5-связыо.

Кристаллическая и молекулярная структура О.О-диметилового эфира (3-фенил-5-бензоил-1,3,4-тиадиазол-2-1!мин)монотиофосфиновой кислоты (129) установлена методом РСА. Все циклы (пятичленныи гетероцикд и бензольные копьца) плоские.

В случае реакции диметдашзотиоцианатофосфига с С-л-нитрофенил-Ы-фенилнитрилиминам был выделен в аналитически чистом виде и охарактеризован методами ПМР, ЯМР 13С, 31Р и масс-спектрометрии 0,8-диметнло-вый эфир (3-фенил-5-л-нитрофенил-1,3,4-тиадиазолид-2-имин)монотиофосфор-ной кислоты (133). Соединения, имеющие аналогичное строение фиксировались во фракциях после хроматографического разделения в случае взаимодействия с С-фенил-, С-этоксикар5онил- и С-ацетил-Ы-фенилнитрнлимштми (132,134,135). По-видимому, зги соединения образуется в результате изомеризации соединений (129-131), содержащих тетракоординированный атом фосфора с Р=Б-связью. ■

Кроме соединений (116-128), (129-131), (132-135) во фракциях после хроматографического разделения в случае взаимодействия с С- ацетил(бензо-ил,фенил)-М-фенилнитрилиминами были зафиксированы продукты имеющие строение 3,5-дизамещенных метиловых эфиров (1,3,4-тиадиазол-2-имин)метил-фосфоновон кислоты (136-138).

Эти вещестяа образовались, по-видимому, в результате взаимодействия 1,3,4-тиадиазола, содержащего атом трехвалентного фосфора в боковой цепи, с генерируемым в ходе реакции хлористым метилом и последующей реакции Арбузова.

Возможен альтернативный путь образования соединений (136-133). Они могли образоваться в результате изомеризации 3,5-днзамещг1щих 0,0-диметиловых офиров (1,3,4-тиад1Шзол-2-имин)монотиофосфср1!сй кислоты.

В спектрах ЯМР 51Р соединений (136-138) имеются сигналы в области 5р 31 м.д., характерные для соединений с тетракоординированным атомом фосфора. Данные спектров ПМР соответствуют предложенной структуре.

Как было отмечено, 3,5-дшамещеиные 0,0-диметклавые эфкры (1,3,4-тнад!шол-2-йыш)монотнофосфоновых кислот (129-131), 3,5-дизамещениые 0,5-диметиловые зфнрь! (!,3,4-тиадиазол-2-им1Ш)моиотиофосфоновых кислот (132-135) и 3,5-дизамещенные метиловые эфиры (1,3,4-тиадиазол-2-имин)метал-фосфоновых кислот (136-138) были выделены в незначительном количества и только в некоторых случаях их удалось получить в аналитически- чистом воде. Для получения этих соединений встречным синтезом была использована реакция триметиленлилизотиоцнаната с С-метил(арил, ацетил, этоксикарбогаш, бензоилЭ-М-нитрнлиминами с последующим взаимодействием образовавшихся соединениний с галогенангидр!Щами соответствующе фосфорсодержащих кислот.

Реакция триметолсилнлнздтпощганата с С.ЬГ-дпзамсщенными нптриян-минами протекает региоселективно с участием только ОБ-связи кумулеповой системы и образованием 3,5-дизамещенных 2-триметиясил1шимино-1,3,4-тиади-азолов. Полученные соединения являются очень реакционноспособлыми веществами, и могут взаимодействовать с различными реагентами с разрывом связи БЬН н образованием производных иминотиадназолов. К сожалению, в аналитически чистом виде удалось охарактеризовать только 2-триметил-сил1шш1шо-5-этоксикарбоннл-3-.1(-нитрофен|Щ-1,3,4-ими1ютиазол (139), даже в

<сн3о>2р^=с=з + 1г-с=м-м-с(

с»за снзО^С! ч -- 3 >-N=0-8

сб%ч лч /"

+

К-СйИ5(13б), СН3С(0)(137), СйН5С(0)(133)

кристаллической форме он быстро гидролнзовался до соответствующего 2-имино-1,3,4-тиадиазола (¡49). Во всех остальных случаях были выделены продукты, образующиеся в результате гидролиза триметилсилильной группировки -3,5-ддоамещенные-2-имнно-1,3,4-тиадиазолы (140-148, 150, 15!).

<C43)3S1-N=C=S + R-C=N-N-C6ll4X-ti —-

/N^ П-ХСЛЬ N й

, п-хс6н4-^" \>в нон 6 4VV

(CH3)3Si-NsC-s' HN=C-S

139 140-151

R- CH3 < 140) ,C6H5 (140, CuH4N02-n Ü42),C(G) CH3 (143,144), С2И50С(0) (139,145-150), С6Н5С(0) (Iii)

Х-Н(141-143,145,Ш),СНз(144,Ш),ОСН3047), СН3ОС(0)(150), N02-nU40,148), N02-m(139,U9)

Данные ИК, ПМР и ЯМР "С спектроскопии, рентгеноструктурного анализа подтверждают строение соединений (140-151).

Несмотря па то, что выделить в кристаллическом состоянии удалось только один из 3,5-дизамещенных 2-триметилсилилимино-1,3,4-тиадиазолов, эти соединения довольно длительное время оставались устойчивыми в растворах. Этот факт, а также их высокая реакционная способность дала возможность осуществить встречный синтез О.О-днметиловых эфиров (1,3,4-тиадиазол-2-имин)монотиофосфорной кислоты и метиловых эфиров (1,3,4-тиадиазоц-2-имин)метилфосфоновой кислоты, что позволило подтвердить строение веществ выделенных в ходе реакции изотиоцианата диметил-фосфористсш кислоты с нитрилиминами.

Взаимодействие замещенных 2-триметилсилилимино-1,3,4-тиадиазолов с хлорангидридом диметилового эфира монотиофосфорной кислоты приводит к рбразованню 3,5-днзамещенных О.О-диметиловых эфиров (1,3,4-тиадназол-2-имин)монотиофосфорной кислоты (129,131, 152,153).

vxc6lWvR W

(CH3.3Si-N.C-S .(cll3,3S,cl CH330>f"'C-s

129,131,152,153

R-C6HjC(0)(lZ9),C6ll5N02-n(l31).CH3C(OHlS2),C2H50C(0)(l53) X-H(129,131>,CHj( 152,153)

Реакция замещенных 2-триметилсилилимиио-1,3,4-тнадиазолов с хлчран-гидрндом метилового эфира метилфосфоповой кислоты приводит к метилогым эфирам (1,3,4-тиадиазол-2-1Шин)метилфосфоновой кчслоты (136, 154, 155).

си^к

Спектральные характеристики полученных встречным синтезом соединений идентичны спектральным характеристикам соединений, выделенных из реакции изотиоцианата диметилфосфористой кислоты с нитрилимнигми

7. Прогнозирование биологической активности полученных сосдинетп

Многие фосфорорганическне соединения проявляют различные виды биологической активности, я, следовательно, могут быть использованы в качестве регуляторов различных биологических процессов, лекарственных препаратов, химических средств защиты растений.

В институте органического синтеза Латвии в течении многих лет успешно проводятся работы по созданию машинных методов отбора признаков и прогнозирования биологической активности химических веществ. Нами совместно со специалистами этого института было провгдэно прогнозирование биологической активности некоторых ю полученных соединений па системе ОРАКУЛ.

В основу системы ОРАКУЛ положена база данных по биологически активным соединениям - БОСС. В базе хранятся сведения о структуре и активности 9029 биологически активных веществ. В результате статистической обработки выявлены признаки 58 видов биологической активности, по которым ведется проверка исследуемых потенциально активных соединений.

Результаты оценки биологической активности некоторых из синтезированных соединений показали, что многие из полученных соединений с большой степенью вероятности могут обладать противоопухолевой, транквилизирующей, противобактериальной, нейролиптической и другим! видами биологической активности.

п-ХСбП4ч /Nv Л13Оч Ч ?

сн3

136,154,155

R-C6H5(136),CH3C(0)(154),C2H5CO(O)(155) X=It(136,155),C!I3(154î

36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования установлено, что фосфор(ПГ)со-держащие гетерокумулены (изоцианаты и изотиоцианаты кислот трехвалентного фосфора) в реакциях с нптрютшинами могут проявлять тройственную реакционную способность. Эти непредетьные фосфорсодержащие соединения могут веста себя, во-первых, как своеобразные 1,3-диполи, при этом реакции с нитрилиминами протекают по схеме "смешанной димеризации" 1,3-диполярных систем с образованием шестичленных гетерсциклов. Во-вторых, фосфорсодержащие гетерокумулены проявляют себя как активные диполярофилы и вступают в реакции с 1,3-диполями по схеме [3+2=5]-циклизации с образованием пятичленных гетероциклов. В третьих, эти соединения способны вступать в реакции иуклеофильного присоединения с участием атома трехвалентного фосфора в результате чего образуются соединения, имеющие линейное строение.

Природа заместителя у атома трехвалентогр фосфора, влияет на его нуклеофильность и во многих случаях определяет как скорость взаимодействия, гак и стабильность получающихся соединений. Замена атома X (Х=0, Б) в гетерокумуленовой группировке Н=С=Х приводит к кардинальному изменению хода реакции, при этом фосфорсодержащая компонента превращается из активного 1,3-диполя в активный С^-диполярофпл,

Таким образом, выявлено коренное отличие реакционной способности фосфорсодержащих гетерокуыулеиав с одной стороны и а,(3-этиленовых и ацетиленовых производных трехвалентного фосфора с другой в их реакциях с нитрилиминами. Если алкеиильные и алкинильные производные, как правило, реагируют как своеобразные 1,3-диполп с вовлечением во взаимодействие атома фосфора, то фосфорсодержащие кумулены взаимодействуют, с нитрилиминами днбо так единая трехцентровая система, либо как соединения имеющие два независимых реакционных центра. В последнем случае в реакцию вовлекаются две молекулы нитрилимина.

Мы полагаем, что все наблюдаемые особенности поведения фосфор(Щ) содержащих диполей в реакциях с нитрилиминами, а также активированными диполярофнлами, обусловлены двухступенчатым характером изученных реакций, первая и вторая стадии которых является зарядово контролируемыми. Именно такой подход к анализу получениых результатов позволяет логично обьяснить высокую селективность в реакциях [3+3]-цнклоприсоедш1ения изоцианатов кислот трехвалентного фосфора и остановку этих реакций на

стадии образования биполярных аддуктов в случае дифенилметиленамнно-днфешшфосфнна.

Полученные новые сведения о реакционой способности производных трехвалентного фосфора позволяют разрабатывать ^ратеппо синтеза гетероциклических соединений на основе непредельных соединений, содержащих в а-положешш гетерозтом с неподелениой электронной парой.

Важно отметить, что впервые изучена молекулярная и кристаллическая структура многих новых фосфор органических соединений. Исследования, проведенные совместно со специалистами из лабораторий структурных исследований НИФХИ им Л.Я.Карпова и ИНЭОС РАН, которым автор выражает св^кз признательность, позволили выявить многие особетшости строения полученных соединений.

ВЫВОДЫ

¡.Впервые проведено систематическое исследование реакций изоцнанатов и изотиоцианатов кислот трехвалентного фосфора с нптрил-иминами. На основе полученных результатов разработана методология синтеза новых типов шести- я пятичленных фосфор-азот- и азот-серасодержгщих гетероцнклов - триазаД'-фосфоринов, алкилтриазолиловых эфиров гидразоно-метилфософоновой кислоты, метиловых эфиров гидразонометилтиадиазолил-иминфосфоновой и метшгшадиазолилиминфосфоновой кислот, а также диметиловых эфиров тиадиазолилимшшонотпофосфорной кислоты.

2.Экспернмеитальио подтверждено, что реакции гетроциклизации протекают стадийно и лимитируются природой заместителей у атома трехвалентного фосфора и природой гетерокумуленовой группировки.

3.Установлено, что фосфор(1Н)содержащие изоцианаты и нзотио-цианаты (как и этенильпые и этинильиые производные трехвалентного фосфора) при взамодействии с диполями плп дйполярофшгамя реагируют по схеме [3+3]- или [3+2]-диполярноГо циклоприсоединения и могут быть классифицированы как специфические 1,3-диполи. Направление реакции ДЗ+З]-г'ли [3+2]-циклоприсоединение) определяется строением реагирующих веществ.

4.Установлено, что электронодонорные заместители у атомов углерода К=С~Х фрагментов фосфор(Н1)содсржащих 1,3-диполей и нитрплиминов, а также электроноакцепторные алкоксигруппы у атома фосфора способствуют циклоприсоединению нитрилимпнов по С-М- пли С=8-связям гетерокумуленов ((3+2]-циклоприсоединение), налнчие у атомов углепода гетерокумуленов атома кислорода (Х=0) благоприятствует [3+3]-циклоприсоединению. Понижающие

нуклеофилыюсть нитрилимина электроноакцепторные заместители у атома углерода нитрилимина и электронодонорные ароматические заместители у атома углерода фрагмента N=C=X затрудняют циклизацию и предопределяют их бегаиновую структуру.

5.Показат, что синтезированные в ходе исследования триаза-Х5-фосфо-рияы легко гидролизуются. Направление гидролиза и строешг полученных при этом продуктов определяется природой заместителей у атома фосфора и в положении 3 гетроцикла.

б.Открыт новый вид амид-имндолыюй таутомерии в ряду фосфор-органических соединений, что позволило получить водо и спирторастворимые фосфорсодержащие гетероциклы.

7.Установлено, что триазафосфорины имеют почти плоское строение, атом фосфора незначительно отклоняется от плоскости гетероццкла. В полученных соединениях почти во всех случаях зафиксировано наличие как внутримолекулярной водородной связи, приводящей к образованию новых циклов, так и межмолекулярной водородной связи, .благодаря чему молекулы в кристалле объединены либо в димеры, либо в бесконечные цепи.

Основное содержа, те диссертация опубликовано в следующих публикациях:

1. Галишев В.А., Чистоклетов В.Н., Пе.ров A.A. Реакции изодианатов трехвалентного фосфора с 1,3-дипоаярными системами. // ЖОХ. 1972. Т.42. Вып.8. С. 1876-1877. ■

2. Галищев В.А., Чистоклетов В.Н., Петров A.A., Тамм JI.A. 1,3-Диполярное присоединение к непредельным соединениям.. XXXI. Реакции органических азидов с а.Р-нелредельными соединениями трехвалентного фосфора. // ЖОХ. 1973. Т.43. Вып.7. С. 1470-147.2.

3. Галишев В.А., Чистоклетов В.Н., Петров A.A. 1,3-Д(даолярное присоединение к непредельным соединениям. XXXII. Реакции изоцианатов днфешшфое-финисгой кислоты с нитрилиминами. ИЖОХ. 1973. Т.43. Вып.7. С.1473-1475.

4. Чистоклетов В.Н., Петров A.A., Тамм Л.А., Галишев В.А., Колокольцева И.Г., Косовцев В.В. а,р-Непредельные соединения трехвалентного фосфора в реакциях 1,3-диполярнопр присоединения. /У Химия и применение фосфорорга-нических соединений. Труды V Всесоюзной конференции. М.: Наука, 1973. С.76-79.

5. Родионова Л.С., Галишев В.А., Чистоклетов В.Н., Петров A.A. Взаимодействие изоцианата дифеиилфосфинистой кислоты с диметиловым эфиром ацетилендикарбоновой кислоты. // ЖОХ. 1975. Т.45. Вып.7, С.1652-1653.

6. Галишев В. А., Чистоклетов В.Н., Петров A.A. 1,3-Диполярное присоединение к непредельным соединениям. XXXII. Реакции дифеилмети-ленамннофосфина с ннтршшминами. // ЖОХ. 1975. Т.45. Вып.8. С. 1695-1697.

7. Петров A.A., Чистоклетов В.Н., Галишев В.А., Степанов И.А. Реакции 1,3-диполярного цик.юприсоединения в ряду непредельных соединений, содержащих в «-положении гегероатом с неподеленной электронной парой. II XI

Меиделевский съезд по общей и прикладной химии. Рефераты докладов и сообщений. Секция И. Органическая химия и технология органических веществ. М.: Наука, 1975. С.76.

8. Галишев В.А., Чистоклетов В.Н., Петров A.A. а,р-Непредельные гетероатомные соединения в реакциях 1,3-диполярного присоединения. // Успехи химии. 1980. Т.49. Вып.9. С. 1801-1828.

9. Паневин A.C., Трпшин Ю.Г., Галишев В.А., Чистоклетов В.Н., Петров A.A. Взаимодействие изоцианата дифенилфосфористой кислоть: с диметиловым эфиром ацетилендикарбоновой кислоты. //ЖОХ. 1983. Т.53. Вып.2. С.478-479.

10. Паневин A.C., Тришнн Ю.Г., Галишев В.А., Батурин A.A., Чистоклетов В.Н., Петров A.A. Реакции диарилизоцианатофосфитов с С-ацетил- и С-эток-сикарбонил-М-арилнитрилиминами.//ЖОХ. 1984. Т.54. Вып.5. С.1037-1041.

11. Тришии Ю.Г., Паневш. A.C., Чистоклетов В.Н., Галишев В.А., Петров A.A. Способ получения замещенных •.,б-диарнл-3-оксо-3,4-дигидро-1-фосфа-2,4,5-триаэинов. Авторское свидетельство СССРММ081170, БИ№ II, 1984.

12. Галишев В.А., Сахаров В.Н., Долгушина Т.С., Тамм JI.A.. Петров A.A. Взаимодействие диэтилового эфир ' фенилэтинилфосфинистои кислоты с бензонитрил(л-нитробензил)илидом. II ЖОХ. 1986. Т.56. Вып.7. С. 1661-1663.

13. Паневин A.C., Тришин Ю.Г., Чистоклетов В.Н., Галишев В.А., Петров A.A. Взаимодействие диарилизоцианатофосфитов с С.К-диарилнитрилимииами. II ЖОХ. 1988. Т.58. Вып.З. C.S21-525.

14. Чехлов А.Н.,. Галишев В.А., Долгушина Т.С., Брель В.К., Петров A.A., Мартынов И.В. Молекулярное строение 2,5-дмфенил-6-п-нитрофе1ШЛ-3,3-диэтоксн-1-аза-З-фосфабензола. //ЖОХ, 1988. Т.58. Вып.З. С.526-531.

15. Долгушина Т.С., Галишев В.А., Плотников В.Ф., Комаров В.Я., Петров

A.A. Взаимодействие изоцианата этиленгликольфосфористой кислоты с C,N-дифенилнитрилимином. // ЖОХ. 1989. Т.59. Вып.8. С. 1900-1901.

16. Gaiishev V., Bolgushina T., Plotnikov V., Sokolov V„ and Peirov A. Interaction of Iso'cyanates of DialkyI- and Alkylenphosphorous Acids with C,N-Disubstituted Nitrilimines. Il XIth international Conference on the Phosphorus Chemist^. Abstracts of Posters. Tallinn. 1989. Part I. № 1-110.

17. Долгушина T.C., Галишев В.А., Плотников В.Ф._, Соколов В.Е., Вельский

B.К., Петров A.A. Необычный продукт взаимодействия изоцианата диэтил-фосфористой кислоты с СЛ^-дифенилнитрилимнном, // ЖОХ. 1990. Т.60. Вып.1.

C.2I7-219.

18. Gaiishev V., Dolgushina T., Plotnikov V., Sokolov V., and Petrov A. Interaction of ïsocyanates of Dialkyl- and Alkylenphosphorous Acids with C,N-Disubstituted Nitrilimines. Il Phosphorus, Sulphur and Silicon. 1990. Vol 51/52. P.269.

19. Галишев В.А., Тришин Ю.Г., Паневин A.C., Чистоклетов D.H., Петров A.A. // Изоцианаты кислот трехвалентного фосфора в реакциях смеша иного 1,3-диполярного циклоприсоединення. II "Химия и > применение злементо-органических соединений". Межвузовский сборник научпых трудов. Л.г РИО ЛТИ им.Ленсовета, 1990. С.25-35.

20. Долгушина Т.С., Галишев В.А., Плотников В.Ф., Соколов В.В., Бельсгий В.К., Петров A.A. Взаимодействие изоци; натов диалкилфосфорлстых кислот с С^-диарилннтрилиминами. //ЖОХ. 1991. Т.61. Вып.5. С.1066-1075.

21. Долгушика Т.С., Потех им К.А., Стручков Ю.Т., Галишев В.А., Петров A.A. Молекулярная - структура 1-метил-3,5-р.ифенил-6-метокси-2,6-дпоксо-1,2,3,(^

тетрагидро-1,3,4-триаза-6Х5-фосфорина. Ц Ж. структ. химии. 1992. Т.ЗЗ. Нч 2. С. 187-149. .

22. Galishev V., Dolgushina Т., Moíovilin D., Chekalov A., and Petrov A. Syntesis of heterocycles on the basis of isocyanates and isotiooyanates of the acids of trivalent phosphorus. // Xlith International conference on the phosphorus chemistry. Toulouse. France, 1992. Abstracts of posters. Vol.1. Ref. 1-138.

23. Долгушина T.C., Потехин ÍC.A., Стручков Ю.Т., Галишев В.А., Петров А.А. Строение продуктов распада 1-арил-3-этоксикарбонил(ацетилМ,4-Д1шетохси-6-оксо-1,6-дигидро-1,2,5-триаза-4Х5-фосфоринов. II ЖОХ. 1993. Т.бЗ. Вып.1. С.111-117.

24. Долгушина Т.С., Соколов В.В., Вельский В.К., Галишев В.А., Петров А..А. Взаимодействие изоцианата диметилфосфористсй кислоты с С-ацетил(бекзоил, этоксикарбонил)-М-аршшитрилиминами. // ЖОХ. 1993. Т.63. Вып.4. С.810-824.

25. Долгушина Т.С , Потехин К.А., Стручков Ю.Т., Галишев В.А., Петров А.А. Строение продуктов распада замещенных 4,4-диметокси-6-оксо-1,6-дигидро-1,2,5-триаза-4Х5-фосфоринов. //ЖОХ. 1993. Т.63. Вып.4. С.825-831.

26. Мотовилин Д.Б., Чекалов А.П., Вельский В.К., Долгушина Т.С., Галишев В.А. Взаимодействие изотиоцианата диметилфосфористой кислоты с С-этокси-карбонил-М-фенилнитрилимином. //ЖОХ. 1993. Т.63. Вып.10. С.2392-2394.

27. Галишев В.А., Петров А.А. Реакции циклизации фосфор(Ш)содержащих гетерокумуленов. И IX Международный симпозиум по химии фосфора. Тезисы докладов С-Петербург: Изд. СПбТИ, 1993. С.17.

28. Чекалов А.П., Вельский В.К., Долгушина Т.С., Галишев В.А. Взаимодействие изотиоцирчата диметилфосфористой кислоты с С-бензоил-N-фенилннтрилимином. // ЖОХ. 1994. Т.64. Вып. ¡2. С.2063-2064.

29. Galichev V., Dolgushina Т., Chekalov A., and Belsky V. Interaction of dimethylphosphorous °cid isothiocyanate with nitrilimmes. // 16th International Symposium on the OrgL/iic Chemistry of Sulfur, Merseburg. Germany. 1994. Abstract book. P.303.

30. Галишев В.А. Синтез гетер^циклов на базе фосфорсодержащих гегерокуму-ленов. // Симпозиум по органической химии "Петербургские встречи". Санкт-Петербург. 1995. Тезисы докладов. С.) ¡5.

31. Galishev V.A., and Dolgushina T.S. l-Aza-3-phosphabenzene - new aromatic heterocycle. // 8th International Symposium on Wove! Aromatic Compounds. Branschweig. Germany. 1995. Abstracts. Poster 216.

32. Галишев B.A., Стручков Ю.Т., Долгушина T.C., Шубников A.M., Потехин К.А. Новые данные о строении продуктов взаимодействия изоцианата дифе-нилфосфшшстой кислоты с нитрнлиминами. // ЖОХ. 1996. T.6í. Вып.4. С.572-577.

33. Шубников A.M., Долгушина Т.С., Галишев В.А., Вельский В.К. Взаимодействие изоцианата дифеннлфосфшшстой кислоты с С-метнл-М-й- I нитрофенилнитрилимином. //ЖОХ. 1996. Т.66. Вып.9. С.1163-1472.

34. Galishev V., Doigushina Т., and Shubnikov A. Synthesis of Heterocycles on the ! Basis of Phosphoroiis(JI)Containing Heterocumulenes. // Ilth International Confeience on Oiganic Synthesis. Amsterdam. The Netherlands. 1996. Book of Abstracts. PO-040. P. 176.

35. Galishev V.A., Dolgushina T.S., Chekalov A.P., Labeish N.N., Shubnikov A.M., Andreev V.V., Belsky V.K. Reactions of Phosphorus(Ill)Containing Heterocumulenes with Nitiilimmes. // XI International Conference on Chemistry of Phosphorus Compounds. Kazan. Russia. 1996. Abstracts. F6. P.83.