Исследование фосфорилирования 1,4;3,6-диангидро-D-гекситов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

од

На правах рукописи

АНФИЛОВ Константин Львович

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОСФОРИЛИРОВАИИЯ 1,4;3,6-ДИАНГИДРО-1)-ГЕКСИТОВ

Специальность 02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук

МОСКВА 1997

Работа выполнена в в Московском педагогическом государственном университете на кафедре органической химии химического факультета.

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор НИФАНТЬЕВ Э.Е.

доктор химических наук, профессор ГРАЧЕВ МХ

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор ГРАПОВ А.Ф.

кандидат химических наук, старший научный сотрудник АРТЮШИН О.И.

Ведущая организация: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

Защита состоится кШ^Щ^т.. 1997 г. в Л^.... часов на

заседании Диссертационного Совета К 053.01.15 в Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119021, Москва, Несвижский пер,.,д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МШУ по адресу: Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан " года

Ученый секретарь /1 _

Диссертационного Совета ¡^ ПУГАШОВА Н.М.

ОБ1ЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Современный этап развития химии фос-форорганических соединений связан с активным применением производных трёхвалентного фосфора в решении практических задач. Поэтому расширение масштабов работ по фосфорплированию разнообразных нуклео-филов идёт параллельно с изучением тонких химических особенностей полученных продуктов, в том числе в плане их практического использования. Сегодня наметилась тенденция к получению сложноорганизованных фосфорсодержащих систем на основе широко распространённых природных соединений. Среди таковых в первую очередь следует указать на разнообразные олиго- и полигидроксилсодержащие хиральные соединения, и на их фупкциопализированные производные. Интерес к ним вызван в первую очередь тем, что на их основе могут быть получены оригинальные структуры пригодные для изучения вопросов биомиметической и супрамолекуляр-ион химии. Синтез и изучение свойств таких соединений представляет непростую задачу, существенную помощь в решении которой, несомненно, может оказать работа с модельными, т.е. более простыми, но аналогично построенными производными.

Ц1'1Ш> РАБОТЫ. Изучение синтеза, строения и особенностей химического поведения фосфорилированных производных диангидрогекситов, как модельных диодов, обладающих внутренней хиралыюй полостью. Выяснение влиянии условий реакций на направление (бис-, монс-, цикло-) и эффективность фосфорнлирования перспективными реагентами трёхвалентного фосфора. Оценка активности специфически ориентированных в пространстве гидроксогрупп. Попытка использования полученных производных для создания более сложных, в том числе оптически активных систем. НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Впервые проведено систематическое изучение фосфорнлирования бициклических диолов со специфически ориентированными в пространстве гидроксогруп-пами. Полученные фосфорилированные производные диангидрогекситов различных классов (бисфосфиты, бисдиамидофосфиты, циклоамидодифос-фиты, бисфосфиниты, и т.д.) подробно охарактеризованы методами спектроскопии ЯМР 3|Р и 'Н, хроматографии, поляриметрии, элементного анализа и т.д.

Обнаружено влияние пространственной ориентации гидроксогрупп, природы основных и вспомогательных реагентов на направление и эффективность фосфорнлирования гидроксогрупп, имеющих различную пространственную ориентацию.

Показана возможность получения монофосфорилированных производных диолов со сближенными в пространстве гидроксогруппами и синтеза на их основе гетерофосфорилированных производных.

Получены металлокомплексы на основе синтезированных бисфос-форилированных производных.

Синтезированные бисдиамидофосфиты представлены в качестве эффективных полупродуктов для создания сложных соединений, являющихся объектами супрамолекулярной химии (синтеза макрогетероциклов). АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. По результатам работы были представлены доклады на научных конференциях в 1994г, 1995г (Москва, МПГУ), Международном симпозиуме по органической химии (Санкт-Петербург, 1995г), XIII Международной конференции по химии фосфора (Израиль, Иерусалим, 1995г), XI Международной конференции по химии фосфорорганиче-ских соединений (Казань, 1996г). Работа была непосредственно связана с одним из научных направлений проблемной лаборатории физиологически активных фосфорорганических соединений: "Амиды кислот трехвалентного фосфора в тонком органическом синтезе"- приоритетная научная макротс-ма ГНТП России № 34 (1992, 1993гг) и № 02.05(1994, 1995гг). ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 5 работ. ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 9 рисунков. Список цитируемой литературы включает наименований. Работа состоит из введения, литературного обзора, где рассмотрены общие закономерносгн, значение и особенности фосфорилирования диолов, обсуждения результатов собственного исследования, экспериментальной части, выводов и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диангидропроизводные гекситов О-маннита и Д-сорбита - являются удобными соединениями для синтеза каркасных систем, содержащих хиральную полость и моделями для изучения особенностей поведения природных оли-го- и полигидроксилсодержащих соединений. Они несут вторичные гидроксогруппы, расположенные на одинаковых "каркасах", представляющих два сконденсированных фуранозных цикла. У производного О-маннита 1 оба гидроксила занимают внутреннее эш)оположсние, у производного /)-сорбита 2 гидроксил у пятого углеродного атома также занимает эндоположение, а гидроксил у второго углеродного атома находится в

экзоположении, т.е. повёрнут наружу. Такое расположение в пространстве относительно углеродного "скелета" является единственным различием диолов 1 и 2.

Можно ожидать, что отличие в ориентации одной из двух гидроксо-груии относительно внутренней (хиральной) полости определит различия в свойствах производных этих диолов и поможет понять влияние взаимных ориентации гидроксогрупп на их способность к специфической функциона-ли зацни.

I. БИСФОСФОРИЛИРОВАНИЕ 1,4;3.6 -ДИАНГИДРО-Й-ГЕКСИТОВ.

1.1. ПИСФОСФИТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ.

Писфосфорилирование 1,4;3,6-диангидро-.0-маннита 1 и 1,4;3,6-диангидро-/)-сорбита 2 осуществлялось двумя методами: хлорангидридным (метод а ) и амндпым (метод б).

(в дальнейшем в схемах производные диола 2 будут отмечены знаком *)

В первом случае (а) фосфорилирующим агентом являлся хлоран-гидрид 3, во втором (в)- диэтиламид неопентиленфосфористой кислоты 4, взятые для реакции в мольном отношении к диолу 2:1. В качестве акцептора выделяющегося хлороводорода (метод а) использовался триэтиламин. Фосфорилирование проходит одинаково эффективно как в бензоле, так и в диоксане при температуре 20 °С (метод а) и 80 °С (метод б). В реакционной смеси методом спектроскопии ЯМР 31Р фиксируются один (при фосфори-

Рис.1. Пространственное строение диолов 1 и 2.

1,2

3,4

5,6*

лировании диола 1) или два (при фосфорилироваиии диола 2) синглетных сигнала, равной интенсивности, соответствующие ядрам двух фосфитных атомов фосфора, входящим в состав одной молекулы. При этом диол 1, имеющий симметричное строение, образует при фосфорилировании симметричный 2,5-0,0-бис(5,5-диметил-1,3,2-диоксафосфоринан-2-ил)-1,4;3,6-диангидро-7)-маннит 5. В его спектре имеется синглетный сигнал с химическим сдвигом 531р 122 м.д.

Диол 2, имеющий различное расположение гидроксогрупп относительно углеродного каркаса, при фосфорилировании образует бисфосфит несимметричного строения. Атомы фосфора уже проявляют магнитную неэквивалентность, хотя и очень незначительную. В результате в спектре ЯМР 31Р 2,5-0,0-бис(5,5-диметил-1,3,2-диоксафосфоринан-2-ил)-1,4;3,6-диангидро-£>-сорбита 6 мы видим два синглетных сигнала равной интенсивности с химическими сдвигами 122,0 м.д. и 121,8 м.д.. Один из сигналов совпадает по химическому сдвигу с сигналом у фосфита 5, поскольку атом фосфора входящий в фосфоринановый цикл присоединяется к диангидрогекситному каркасу через атом кислорода, занимающий экдоположение (как в бисфос-фите 5). Синглет же с химическим сдвигом 121,8 м.д., соответствует атому фосфора в составе фосфоринанового цикла, соединённого с диангидрогек-ситным каркасом через атом кислорода, занимающий эюоположение у второго углеродного атома диангидросорбита. Дополнительное подтверждение указанного отнесения сигналов сделано нами на основе анализа спектров ЯМР 1Н в условиях двойного гетсроядерного и гомоядерного резо-нанса.Спектры ЯМР 'Н фосфита 5 также указывают на симметричное строение молекулы, а у фосфита 6 - на несимметричное (см табл.1).

Полученные бисэфиры 5 и 6 вступают в характерные для фосфитов реакции. Например, они легко присоединяют серу (с выделением тепла) и окисляются оксидом азота П, с образованием тионфосфатов 7,8 и фосфатов 9,10 соответственно.

5,6*

X = Я,О

7,8*,9,10*

Замечено, что при присоединении серы в триэтиламине и окислении в бензоле, получаемые тионфосфаты 7,8 и фосфаты 9,10 выпадают в осадок в чистом виде по мере образования.

Спектры ЯМР 'Н производных пятивалентного фосфора 7,8,9,10, представлены в таблице 1. Можно отметить, что производные диола 1 имеют симметричное строение, а производные диола 2 - несимметричное.

Таблица 1. Химические сдвиги (5,м.д.) и КССВ (7 Гц) в спектрах ЯМР 'Н соединений (4,5,7-10)

Протоны каркаса

№ соединения н\ к Я3 Н4 Я2 Я5

•1 4,22м 4,42м 4,29м 4,07м

5 4,02м Мни Ю.7 Мнп 4,8 3,89д 3)нн10,7 Унн 4,8 4,02м Цнн 7,2 3,69д Унн 7,2 4,60м 4,22м 4,45м

7 3,97м 4,13м 4,94м 3,99м

9 3,90м Унн 10,3 4,11 м 4,90м 4,61д Унн 3,8

8 4,21м 3,77м 4,33м 3,99м 5,09м 5,04м 4,65м 4,80м

10 4,13м 3,75м 4,28м 4,01м 4,94м 4,62м 4,80м

Другие протоны

4 0,29с (6Н, СНз экв), 1,16с (6Н, СНз акс), 3,22м (4Н, ОСН экв), 3,84м (ОСН акс)

5 0,25с (ЗН,СНз5 экв), 0,31с(ЗН, СНз2 экв), 1,12с(ЗН, СНз5 акс), 1,16с(ЗН, СНз2 акс), 3,17м (8Н, ОСН)

7 0,22с (6Н, СНз экв), 0,87с (6Н, СНз акс), 3,43м (4Н,ОСН экв), 3,92м(4Н, ОСН акс)

9 0,88с (6Н, СНз экв), 1,27с (6Н, СНз акс), 3,95м (4Н, ОСН экв), 4,18м (4Н, ОСН акс)

8 0,91с (ЗН, СНз5 экв), 0,94с (ЗН, СНз2 экв), 1,21с (ЗН, СНз5 акс), 1,26с (ЗН, СНз2 акс), 3,99м (4Н, ОСН экв; 2Н, ОСН5 акс), 4,17м(2Н, ОСН2 акс)

10 0,88с (ЗН, СНз5 экв), 0,89с (ЗН, СНз2 экв), 1,24с (ЗН, СНз5 акс), 1,27с (ЗН, СНз2 акс), 4,01м (4Н, ОСН экв; 2Н, ОСН5 акс), 4,ЗЗм(2Н, ОСН2 акс)

Спектры ЯМР 31Р также указывают на магнитную эквивалентность атомов фосфора в тионфосфате 7 и фосфате 9, что подтверждается совпадением химических сдвигов сигналов (60 м.д. и - 9 м.д. соответственно). У тионфосфата 8 и фосфата 10 атомы фосфора уже проявляют магнитную неэквивалентность, что приводит к наличию в фосфорных спектрах двух синглетных сигналов (60,0 м.д. и 60,2 м.д. у тионфосфата 8 и - 9,0 м.д. - 8,9 м.д. у фосфата 10) равной интегральной интенсивности.

Полученные в ходе исследования бисфосфиты 5 и 6 исследованы в качестве хиральных объёмных лигандов для образования металлокомплек-сов. В хлористом метилене проведены реакции бисфосфитов 5 и 6 с цикло-октадиенилом дихлоридом платины П 11, при соотношении реагентов 1:1. Соответствующие комплексы 12,13 выделены в индивидуальном виде осаждением из раствора гсксаном с выходом 95 -97 %. Наличие координационных связей Р-П подтверждается в спектре ЯМР 31Р координационными сдвигами ядер фосфора 5 31Р 66 м.д. и 67 м.д. и наличием констант спин-спинового взаимодействия ирр( 5769 Гц и 5723 Гц, которые указывают на Чис-расположение атомов фосфора у координационного центра.

Полученные комплексы можно отнести к типу хиральных молекулярных полостей, которые в настоящее время привлекают особое внимание исследователей.

О- \ /

(С8Н12)Р1СЬ СвНп

11

12

1.2. БИСДИАМИДОФОСФИТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

Для получения бисдиамидофосфитов 1,4;3,6- диангидрогекситов использованы три метода: хлорангидридный (а) и диалкиламидный (б); в ряде случаев, отмеченных далее, использовался и азолидный (метод в). По методу 6, в качестве фосфорилирующих средств применялись гексаметил-14 и гексаэтил-15 триамиды фосфористой кислоты, взятые в молярном соотношении с диолами 2:1.

ОН

О-Р^ 1*2)2

+Р(^2)з

1,2*

ОН

Кг—У

14,15 (К = Ме14,ЕП5) 16-18 (К=Ме16,Еа7,18*).

Продукты 16,17,18 выделены с выходами 35-50% перегонкой в вакууме и охарактеризованы методами спектроскопии ЯМР 31Р и 'Н, тонкослойной хроматографии, элементного анализа. Продукты 16 и 17, полученные при бисфосфорилировании диола 1, имеют симметричное строение. В спектре ЯМР 3|Р сигналы ядер двух атомов фосфора совпадают. Их химические сдниги составляют: у бисдиамидофосфита 16 139 м.д., а у бисдиамидофос-фита 17 138 м.д. Спектр ЯМР 41 для производных диола 1 также указы-пают па симметричность молекул, а для производных диола 2 - на несимметричность.

После присоединения серы, идущего с выделением тепла, в бензоле образуются соответствующие бисдиамндотионфосфаты. Производное диола 1, бисдиамидотионфосфат 19, сохраняет симметрию молекулы. Атомы фосфора дают совпадающие сигналы в спектре ЯМР 31Р с химическими сдвигами 82 м.д. Соединение 20, являясь производным диола 2, оказывается уже несимметричным, поэтому в спектре ЯМР 31Р имеются два сигнала: атом фосфора в эндоположении имеет сигнал с химическим сдвигом 79 м.д., а атом находящийся в э/гзоположении - сигнал с химическим сдвигом 78 м.д. Спектры ЯМР 'Н соединений 19 и 20 также обнаруживают эквиалент-ность протонов производного диола 1 и неэквивалентность протонов каркаса у производного диола 2. Более детально пространственную организацию 0,0-бис(тетраметилдиамидотионфосфат)-1,4;3,6-диангидро-£>-маннита 19 показало рентгсноструктурное исследование (Рис. 2.).

%2

Рис. 2 Общий вид бисдиамидотионфосфата 19.

С10о

Исследование возможной циклизации при фосфорилировании 1,4;3,6-диангидро-В-маннита.

Нами замечено, что в ходе синтезов бисдиамидофосфитов по методу б постоянно образуется до 20% ещё одного содержащего фосфор продукта. Так при синтезе 2,5-0,0-бис(тетраметилдиамидофосфит)-1,4;3,6-диангидро-£)-маннита 16 (53|р 139 м.д.), наряду с сигналом исходного триамида 14 был фиксирован второй продукт фосфорилирования с химическим сдвигом 831р 146 м.д. Данные тонкослойной хроматографии, указывают на присутствие в реакционной смеси свободного (исходного) диола 1. Согласно литературным данным, продукт с сигналом 31Р 146 м.д. - 1,4;3,6-диангидро-£)-маннит-2,5-0-(диметиламидофосфит) 21 имеет циклическое строение:

Мы исследовали появление этого продукта более подробно. Изменение условий реакции и увеличение доли фосфорилирующего агента не позволили привести систему к одному конечному продукту - бисдиамидофос-фиту. Наилучшие результаты были достигнуты при проведении синтеза в течение двух часов при температуре 80 °С. При этом соотношение циклоа-мидодифосфиты : бисдиамидофосфит = 1:3, то есть доля циклических продуктов в реакционной массе около 20%. Оптимальное соотношение исходных реагентов - диол : триамид =1:2. При фракционной перегонке продукты реакции были выделены с выходами : бисдиамидофосфит 16 - 35%, цик-лоамидодифосфит 21 - 18%, триамид 14 - 18%.

Довольно низкий относительный выход бисдиамидофосфита можно объяснить тем, что бисдиамидофосфит во время перегонки имеет склонность к дефосфорилированию (диспропорционированию) с образованием циклофосфенана 21 и триамида 14.

Благодаря этому явлению, нам удалось выделить в чистом виде и охарактеризовать моноциклофосфепан 21. Ранее попытки направленного синтеза этого соединения методами прямого циклофосфорилирования при-

16

21

14

подили лишь к смеси его с олигомерными циклоамидодифосфитами такого же стехиометрического состава.

Интересные результаты были достигнуты при использовании азолид-ного метода (в). При фосфорилировании 3,5-диметилпиразолидом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты 22 в реакционной массе фиксируются лишь следовые количества (до 2,5%) циклоамидодифосфитов.

Известно, что при использовании азолидного метода, большое значение имеет выбор растворителя для эффективного фосфорилирования. Так, при проведении реакции в диоксане, она проходит лишь наполовину за сугки, при 20 "С. В случае замены диоксана ацетонитрилом - синтез полностью проходит при О °С менее чем за десять минут. К сожалению, при использовании метода в (в отличие от метода 6) в реакционной массе, после окончания синтеза, наряду с синтезируемым бисдиамидофосфитом 18 содержится и 3,5-диметилпиразол 23. Поэтому этот метод, хотя и более эффективен, требует дополнительной специальной очистки при выделении конечного продукта.

Отметим, что бистетраалкилдиамидофосфиты диангидро-£)-гекситов 16,17,18 представляют собой перспективные химические реагенты, поскольку сочетают в себе наличие объёмной хиральной матрицы и >P(III)-N< группы, обладающие высокой химической активностью. Таким образом, подобные соединения могут рассматриваться как перспективные фосфори-нирующие средства, например для получения бидентатных объёмных тральных лигандов для металлокомплексов, для синтеза супрамолеку-гярных структур и т.п.

1.3. БИСФОСФИНИТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

Бисдифеннлфосфиниты 25,26 диолов 1 и 2 были получены двумя ме-одами: хлорангидридным (меггод а) и амидным (метод б). Реакции осу-цествлялись в стандартных условиях, с использованием в качестве фос-юрилирующих средств хлорангндрида 23 ( метод а) и диэтиламида 24 иетод б) дифенилфосфинистой кислоты. По методу а реакция проводилась

в присутствии триэтиламина, как акцептора выделяющегося хлороводоро-да. Растворители бензол и диоксан дают одинаковые результаты. По методу б реакция проводилась и без растворителя. В ходе фосфорилирования образуются 2,5-0,0-бисдифенилфосфиниты диолов 1 и 2 с выходами 8590% (метод а) и 85-92% (метод б), соответственно.

он

он

+2CIPPh;(NH,) -2IICI»NHj

+2EtiNPPIi2 -2ÏINEÎ2

0-PPh2

\OPPh2

1,2 23,24 25,26*

Бнсфосфинпт 25 имеет симметричное строение, на что указывает совпадение сигналов атомов фосфора в спектре ЯМР 31Р, входящих в его состав. Они имеют химический сдвиг 115 м.д. Спектр ЯМР 'Н также указывает на симметричность молекулы. Несимметричный бисдифенилфосфинит 26, продукт фосфорилирования диола 2, имеет в спектре ЯМР 31Р два синглегных сигнала от различных нространегвенно расположенных атомов фосфора с 63|р 115 м.д. (эмдоориентированного атома фосфора) и 111 м.д., (эгаоориентированного атома). В спектре ЯМР 'Н бисдифенилфосфинита 26, наблюдается неэквивалентность протонов диангидросорбитного каркаса, из-за несимметричности молекулы.

Полученные бисдифенилфосфиниты легко присоединяют серу в бензоле и диоксане (с выделением тепла), и окисляются, образуя соотвег-ствующие тионфосфинаты 27,28 и фосфинаты 29,30. Хочется отметить, что окисление протекает настолько легко, что в качестве окислителя может быть использован и кислород воздуха.

,0-PPIl2

(X

•о*

х

бензол/диоксан

O-PPI12

25,26* X = S 27,28*, О 29,30*

Производные диола 1, тионфосфинат 27 и фосфинат 29, сохраняют симметрию молекулы. Соединения 28 и 30, являясь производными диан-гидросорбита, имеют несимметричное строение, поэтому, для надёжного отнесения сигналов в спектре, мы исследовали их методом двойного гомо-и гетероядерного резонанса.

Рентгеноструктурное исследование 2,5-0,0-бис(дифенилтионфосфи-нат)-1,4;3,6-диангидро-0-сорбита 28 (Рис. 3) показало пространственную организацию молекулы.

Рис 3. Общий вид бисдифенилтионфосфината 28.

2. МОНОФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ДИАНГИДРОГЕКСИТОВ.

Cipo го говоря, фосфорилирование диолов может приводить к образо-lainiio продуктов трех основных видов: moho-,бис- и циклопроизводных. к*роятность образования продуктов зависит от ряда факторов. Например, :ри значительном удалении гидроксогрупп или наличии стерических пре-ятствий - невозможно образование моноциклических производных. При ближепии гидроксогрупп соотношение вероятности образования моно- и испроизводных тоже может иметь существенные особенности. Принимая го во внимание, мы исследовали монофосфорилирование диангидроман-ита. Интерес к такого рода соединениям обусловлен в первую очередь эзможностью получения на следующей стадии бисфосфорилированных родуктов, содержащих разные фосфорные остатки.

Оказалось, что, проводя синтез в условиях аналогичных синтезу бис-осфитов (см. 1.1.), простым изменением соотношения реагентов добиться вставленной задачи не удаётся. При молекулярном соотношении диол : эсфорилирующий реагент (использовались хлорангидрид 3 и амид 4 не-1ентиленфосфористой кислоты ) равном 1:1 (и даже 2:1), по данным тон-алойной хроматографии, которая оказалась наиболее эффективным медом для исследования и разделения бис- и монофосфорилированных

производных (т.к. последние, обладая свободной гидроксильной группой имеют существенно меньшую хроматографическую подвижность) и спектроскопии ЯМР 31Р, в реакционной массе фиксируется, главным образом, продукт бисфосфорилирования (бисфосфит 5). Монопроизводное образуег-ся лишь в следовых количествах. При этом в реакционной массе присутствует (по данным ТСХ ) нефосфорилированный исходный диол. Хлоран-гидридный и амидный методы фосфорилирования дают, в данном случае, близкие результаты.

Преимущественное образование бисфосфорилированного производного нами объяснено характером образующихся водородных связен между функциональными группами в исходном диоле. Из-за пространственного сближения гидроксогрупп в молекулах исходного диола 1, между ними возникают эффективные внутримолекулярные водородные связи, что приводит к снижению активности гидроксилов. При осуществлении первичного акта монофосфорилирования, происходит разрушение внутримолекулярных водородных свяей. Вследствие этого незафосфорилированный гидроксил, освобождённый от водородных связей, оказывается более реак-ционноспособным и фосфорилируется значительно легче, чем гидроксилы исходного диола. Следовательно, для получения монопроизводных диола 1, необходимо добиться разрушения внутримолекулярных водородных связей, что приведёт к выравниванию реакционной способности гидроксилов исходного и монофосфорилированного соединений.

Для осуществления этой задачи было решено использовать различную сольватационную способность растворителей. Использование в качестве растворителя триэтиламина привело к тому, что по данным тонкослойной хроматографии, образуется значительное количество (более 30%) монофосфорилированного продукта. Нужно отметить, что подобный эффект сохраняется и при трехкратном избытке триэтиламина.

Для более достоверного подтверждения факта образования монопроизводных было решено показать наличие второго (свободного^ гидроксила в соединении, осуществив по нему фосфорилирование другил фосфорилирующим средством. В качестве второго фосфорилирующегс средства выбран хлорангидрид дифенилфосфинистой кислоты 23, так ка« его производные (особенно тионные) характеризуются большой хромато графической подвижностью, сильно отличающейся от соответствующе! подвижности фосфитов и тионфосфатов, что облегчает разделение и иден тификацию продуктов. В результате был фиксирован в реакционной смео "гетеро"бисфосфорилированный 1,4;3,6-диангидро-£>-маннит-2-0-(5,5

диметил-1,3,2-диоксафосфоринан-2-ил)-5-0-(дифенилфосфинит)-1,4;3,6-диангидро-1)-маннит 31, имеющий в 51МР 31Р спектре два синглетных сигнала равной интенсивности с химическими сдвигами 83|р 115 м.д. и 122 м.д., соответствующие фосфитному и фосфинитному фосфорным остаткам. В индивидуальном виде выделено и охарактеризовано тионное производное соединения - 2-0-(2-тио-5,5 диметил-1,3,2-диоксафосфоринан-2-ил)-5-0-(дифенилтионфосфинат)-1,4;3,6-диангидро-0-маннит 32, имеющий в ЯМР 31Р спектре два синглетных сигнала равной интенсивности с химическими сдвигами 83 м.д. и 60 м.д. ,

Вопрос о монофосфорилированин диола 2, в котором, по причине пространственного расположения гидроксилов (эидо и экзо), невозможно образование внутримолекулярных водородных связей, представляет осо-Зын интерес. В качестве фосфорилирующих средств были выбраны хлоран-гидрид 23 и амид 24 дифенилфосфинистой кислоты, так как в этом случае ^возможно образование циклических продуктов. Исходя из различного фостранстпснпого расположения гидроксогрупп у исходного диола 2, .южно ожидать различной их активности при фосфорилировании, хотя бы 1Э-за большей стерической доступности гидроксила, ориентированного тружу.

Проведённые в стандартных условиях (по методу а) реакции дифе-1илхлорфосфина 23 и диола 2, с использованием в качестве акцептора лороводорода триэтиламина при соотношении реагентов 1:1, 1:2 и даже :4, показали, что доля атома фосфора в эидоположении вдвое превышает ;олю атома фосфора в э/соположении! Этот результат может показаться гранным, поэтому были проведены квантово-химические расчёты с ис-ользованием программы САМКЯ1, которые показали, что эффективный 1ряд на атоме кислорода в эгаоположении - 0,8 эВ, а на атоме кислорода в !;с)огндроксогруппе - 0,6 эВ. Следовательно, причину противоречия остаёт-I искать во внешних факторах. Нами найдено, что при проведении реак-ии в отсутствие триэтиламина, соотношение атомов фосфора, попа-

Свантово-химическне расчеты проведены доктором физ-мнт. наук, прос|)ессором Дементьевым А.И.

1

32

дающих в :тбо- и э/ооположение меняется : преимущественно фосфори-лируется эоогидроксил (что следует ожидать на основе общих химических закономерностей и данных квантово-химических расчётов).

При использовании амидного метода (метод 6) соотношение эндо- и эгаорасположенных атомов фосфора 1:1.

Было решено при фосфорилировании по методу а в качестве акцептора хлороводорода использовать основание, имеющее значительно меньшую основность, чем у триэтиламина, например ¡Ч,1Ч-диэтиланилин. Прк осуществлении синтеза с участием "нового" акцептора, доля атомов фосфора, попадающих в жзоположение, превышает долю фосфора в эндопо-ложснии в 2,5 раза. Этот факт может иметь значение в определении такти ки селективного фосфорилирования гидроксилов, имеющих различнук пространственную ориентацию, у сложных полигидроксилсодержащих сое динений.

3. ОЛИГОМЕРЫ НА ОСНОВЕ БИСДИАМИДОФОСФИТОВ

Фосфорсодержащие макрогетероциклы пока ещё остаются малонзу ченными соединениями, хотя в ряде случаев обнаружили большие потенци альные возможности. Перспективный путь развития направления - сннте: веществ, обладающих способностью хиральной идентификации потенци альных "гостей", например создание макроциклов уже несущих в себ' хиральные центры. В этом плане бисдиамидофосфиты диангидрогекситов обладающие высокой химической активностью, могут быть использован! для создания хиральных макрогетероциклов.

С учётом данных, рассмотренных ранее (1.2), мы исследовали воз можность синтеза макроциклов, состоящих из двух диангидроманнитны каркасов, соединённых двумя фосфитными мостиками. Здесь основна трудность заключается в возможности одновременной циклизации с обрг зованием фосфепанов типа 21.

Нами проведены синтезы с целью получения диманнитного циклоб! самидодифосфита. Однако спектр ЯМР 31Р, имеет несколько близких и химическим сдвигам сигналов, что свидетельствует о наличии нескольки сходных структур.

Для уточнения направления идущих процессов, была проведена реа) ция бисдиамидофосфита 17 с неоиентиленгликолем 33, давшая аналоги1 ные результаты. Вероятно, причина неоднозначности процесса заключает« в относительно низкой реакционной способности вторичных гидроксилс

диола. Следовательно, одним из вариантов выхода из ситуации видится увеличение активности исходного диола, вступающего в реакцию с хираль-ным бисдиамидофосфитом.

В качестве диола, имеющего большую реакционноспособность, нами был выбран 2,2-ди(-л-оксифенил)пропан (ДИАН) 34, обладающий двумя фснольными гидроксилами.

0-Р(|«2)2

"О-Р^Ь

I

кО7

даьъ

18 34 35

В спектре ЯМР 31Р фиксируются дна сигнала равной интенсивности с химическими сдвигами 145 м.д. и 146 м.д. При нагревании до 60 °С реакция фотскаст полностью за два часа. После сульфуризации образуется бисти-щфосфат 36,

ИЕЬ

О —р-

С(СНз)2

С(СНз)г

35 36

>торый имеет в спектре ЯМР 31Р два сигнала равной интенсивности 71,8 72,2 м.д., что,вероятно,свидетельствует о различной пространственной шентации атомов фосфора. Продукт выделен в индивидуальном виде аждением из ацетона водой с выходом 60% и охарактеризован методами ектроскопии ЯМР 3|Р и 'Н, тонкослойной хроматографии, поляри-ггрин, элементного анализа, криоскопии, показавшими мономерность лученного соединения. Таким образом, нами показана принципиальная зможность создания на основе диангидрогекситов олигоциклов, обла-ющих хиральной внутренней полостью.

в ы в о д ы

1. Проведено систематическое исследование синтеза, строения и особенностей химического поведения фосфорилированных производных диан-гидрогекситов. На их основе получены и охарактеризованы производит различных классов фосфорорганических соединений.

2. Обнаружено принципиальное влияние растворителя на эффективность монофосфорилирования пространственно сближенных гидроксо-групп.

3. Показано влияние способа фосфорилирования на направление процесса (цикло- , бисфосфорилирование) и строение образующихся продуктов. Разработаны эффективные способы синтеза конкретных производных.

4. Обнаружена зависимость активности специфически ориентированных в пространстве гидроксогрупп от природы фосфорилирующего средства и акцептора хлороводорода.

5. Полученные бисфосфорилированные производные испытаны в качестве хиральных объёмных лигандов для создания металлокомплексов.

6. Разработан подход к синтезу производных, имеющих фосфорсодержащие остатки с атомами фосфора разной природы (гетерофосфори-

лированные).

7. На основе синтезированного бисдиамидофосфита получен хираль ный олигогетероцикл и таким образом открыта новая перспектива дизайн; олигогетероциклических систем, включающих в свою структуру хиральнук полость.

По материалам исследования опубликованы работы:

1. Грачёв М.К., Анфилов К.Л., Беккер А.Р., Нифантьев Э.Е. Исследование фосфорилирования 1,4;3,6-диангидро-Т)-маннита. Журн. общ. химии. 1995. Т 65. Вып. 12. С. 1946-1950.

2. Грачёв М.К., Мишина В.Ю., Анфилов K.JL, Беккер А.Р., Мустафин И.Г. Нифантьев Э.Е. Хиральные олиго- и полифосфиты (фосфониты, фосфит ты) на основе специфично ориентированных в пространстве гидроксилсо держащих соединений. Синтез, структура и исследование комплексообразо вания. Международный симпозиум по органической химии "Петербургски встречи". Тезисы докладов. Санкт-Петербург. 1995. С 123-124.

3. Mishina V.Yu., Gratchev М.К., Anfilov K.L., Bekker A.R., Nifantyev E.E Chiral oligo- andpoliphosphites (phosphorites, phosphiniles) on base of specificall orientated in space hydroxylcontainting compounds. Synthesis, structure an

investigation of complexation. XIII International Conference on Phosphorus Chemistry. Abstracts. Jerusalem. Israel. 1995. P. 208.

■». Mishina V.Yu., Gratchev M.K., Anfllov K.L., Mustafin I.G., Bekkcr A.R., Nifantyev E.E. Chiral oligo- and poly phosphites (phosphonites, phosphiniies) on the base of specifically orientated in space hydroxylcontaining compounds. Synthesis, structure and investigation of complexation. Phosphorus, Sulfur and Silicon, 1996, Vol. Ill, P. 60.

5. Gratchev M.K., Anfilov K.L., Kurochkina G.I., Nifantyev E.E. Investigation of phosphorylation of compounds with specifically orientated in space hydroxyl groups. XI International conference on Chemistry of Phosphorus Compounds (ICCPC-XI). Abstracts. Kazan. Russia. 1996. P. 69.

Подп. к печ. 01.10.97 Объем 1 п. л. Зак. 289 Тир. 100 Типография МПГУ