Синтез и особенности превращения диангидро-D-гекситов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

БРАТАШ Георгий Сергеевич

СИНТЕЗ И ОСОБЕННОСТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДИАНГИДРО-Б-ГЕКСИТОВ

Специальность 02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2005

1

I

f

Работа выполнена на кафедре органической химии химического факультета Московского <

»

педагогического государственного университета

<

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор ГРАЧЕВ МИХАИЛ КОНСТАНТИНОВИЧ кандидат химических наук КУРОЧКИНА ГАЛИНА ИВАНОВНА

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор 1

ГРАПОВ АРТУР ФЕЛИКСОВИЧ кандидат химических наук, старший научный сотрудник АРТЮШИН ОЛЕГ ИВАНОВИЧ

Ведущая организация - Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Защита состоится «19» декабря 2005 г. в 15 30 часов на заседании Диссертационного Совета К.212.154 04 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119021, Москва, Несвижский пер., д. 3,3 этане, зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119992, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан « ноября 2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета

юш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный этап развития химии фосфорорганических соединений связан с широким использованием производных трехвалентного фосфора. Расширение масштабов работ по фосфоршгарованию разнообразных нуклеофилов идет параллельно с изучением химических особенностей получаемых соединений. В последние годы все большее внимание получают исследования в области синтеза и практического применения полостных конструкций, образованных на основе полифункциональных природных соединений. В связи с доступностью последних, эти исследования получили особое значение для решения задач гонкого органического синтеза и развития такой важной междисциплинарной области как супрамолекулярная химия. Изучение свойств таких соединений представляется непростой задачей, существенную помощь в решении которой может оказать работа с более простыми системами, к которым можно отнести диащ идрогекситы. Последние, являясь простейшими производными моноз, часто используются в качестве объектов для модельных синтезов при изучении более сложных углеводов. Важно отметить и то, что по реакционной способности структурнородственные диангидрогекситы часто отличаются между собой непредсказуемым образом и поэтому требуют индивидуального изучения.

В связи со сказанным, мы предприняли специальное исследование, представленное в виде диссертационного сочинения, посвященное изучению химических превращений производных диангидроманнита и диангидросорбита, и, в частности, различным фосфорсодержащим производным последнего, так как они оказались наименее изученными, а наличие двух разных по природе гидроксильных групп открывает новые возможности их применения.

Цель работы. Исследование общих закономерностей синтеза и химического поведения 1,4.3,6-диангидро-В-сорбита и -Б-маннита. и их некоторых производных. Изучение особенностей влияния природы фосфорилирующих агентов и растворителя на маршрут фосфорилирования диангидросорбита, и синтез новых типов фосфорсодержащих производных. Исследование фосфинит-фосфиноксидной изомеризации у фосфорилированных производных диангидро-О-

сорбита, влияния условий реакции и природы реагентов на состав и строение конечных продуктов.

Научная новизна. Впервые проведено направленное исследование фосфорилированных производных диангидросорбита и найден подход к направленному синтезу ранее неизвестных типов соединений - олигофосфитов и фосфонитов диангидросорбита. Обнаружено влияние пространственной ориентации гидроксильных групп, природы основных и вспомогательных реагентов на направление и эффективность фосфорилирования различных гидроксилов.

Практическая ценность. Полученные результаты позволяют проводить направленный синтез фосфорсодержащих производных диангидро-Б-сорбита и получать олигофосфиты с определенным количеством звеньев. Показана возможность практического применения химически модифицированных производных на основе олигофосфитов.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и обсуждались на П1 Международном симпозиуме «Молекулярный дизайн и синтез супрамолекулярных структур» (Казань, 2004).

Диссертационное исследование выполнено на кафедре органической химии химического факультета МПГУ. Работа поддержана грантом Президента РФ «Ведущие научные школы» (НШ-560.2003.3) и Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 02-03-32694).

Публикации. По материалам диссертации имеется шесть публикаций.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 85 схем и 5 рисунков Список цитируемой литературы включает 118 наименований. Работа состоит из введения, литературного обзора, посвященного синтезу, строению и химическим превращениям 1,4:3,6-диангидро-Б-сорбита и производных на его основе, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Тозилированные производные 1,4:3,6-диашидро-0-сорГ>и га (1) и -О-манннта (2).

Проведено исследование moho- и дитозилирования вышеупомянутых диолов в плане изучения влияния природы растворителя, оснований и условий реакции на направленность этого процесса. Сравнительное тозилирование хлористым тозилом диолов (1) и (2) проводили как в стандартных условиях (в пиридине), так и в диметилформамиде в присутствии различных третичных органических аминов, шрающих роль как активаторов процесса, так и акцепторов хлористого водорода.

но. TsO

„о. V- ^-о. +

•о"

от« 'от®

При тозилировании диола (2) образуются продукты моно-(З) и ди-(4) тозилирования. В серии сравнительных экспериментов в стандартных условиях было обнаружено, что при проведении реакции в пиридине при мольном соотношении диол - тозилхлорид 1:1 через 38 ч образуются монотозилированный диангидро-О-маннит (3), небольшое количество дитозилированного диангидро-D-маннита (4) и со временем их соотношение не меняется. При мольном соотношении реагентов 1:2 сначала в реакционной массе появляется монотозилат (3), который в течение 56 ч превращается в дитозилат (4). При увеличении доли тозилирующего реагента 1:3 уже через 38 ч происходи! образование юлько дитозилата (4). Тозилаты (3) и (4) были выделены в индивидуальном виде из реакционной смеси методом колоночной хроматографии с выходами 50% и 30%, соответственно, и охарактеризованы данными спектроскопии ЯМР !Н, ТСХ и элементным анализом, но на Tso Tso

í. \ \ 1 "он s -&TS 6 "он 7 "ÓTs

Тозилирование соединения (1) проводили при соотношении реагентов 1:1, 1:2 и 1:3. Данными тонкослойной хроматографии показано, что при соотношении реагентов 1:1 и 1:2 образуются вещества, которые были выделены в индивидуальном виде с помощью колоночной хроматографии и

идентифицированы как 2-тозил-1,4:3,6-диангидрсЯ>сорбит (5) (выход 20%), 5-тозил-1,4:3,6-диангидро-И-сорбит (6) (выход 40%) и 2,5-дитозил-1,4:3,6-диангидро-Б-сорбит (7) (выход 60%). Интересно огметить, что при упомянутом соотношении реагентов (1:1 и 1:2) помимо дитозилата (7) преимущественно образуется монотозилаг (6), как продукт тозилирования по стерически более затрудненной 5-эндо-гидроксильной группе, а не по более доступной 2-э/сзо-гидроксильной группе При соотношении реагентов 1:3 методом тонкослойной хроматографии через 30 мин было фиксировано образование трех продуктов реакции (5-7), а через 38 ч -только дитозилат (7). С целью поиска новых эффективных путей синтеза индивидуальных тозилатов (5-7) мы рассмотрели влияние природы некоторых аминов, являющихся активаторами реакции и акцепторами хлористого водорода, на направленность тозилирования. Нами исследовано тозилирование в димезилформамиде при мольном соотношении диолов (1) и (2) и тозшшюрида 1:1 и 1-2 в присутствии эквивалентных количеств (по отношению к тозилхлориду) триэтиламина, пиридина, >?,К-диметиланилина и диизопропилэтиламина Установлено, что тозилирование диола (2) при соотношении реагентов 1:1 и 1:2 с использованием триэтиламина в условиях эксперимента не происходит, а при использовании пиридина и М,№диметиланилина образуется только монотозилат диангидро-В-маннита. Применение диизопропилэтиламина при соотношении реагентов 1:1 также приводит к монотозшгату (3) (выход 50%), тогда как при соотношении реагентов 1.2 образуется дитозилат диангидро-В-маннита (4) (выход 60%). Тозилирование диола (1) при аналогичных соотношениях реагентов М и 1:2 в присутствии триэтиламина также не происходит, а при использовании N,>1-диметиланилина и пиридина образуются все три ожидаемые продукта реакции, которые были выделены методом колоночной хроматографии. При применении пространственнозатрудненного диизопропилэтиламина образуются только 5-0-тозид-1,4:3,6-диангидро-В-сорбит (5) (выход 50%) и 2,5-0,0'-дт,озил-1,4:3,6-диангидро-В-сорбит (7) (выход 65%), а тозилат (6) не образуется. Отсюда следует важный вывод, что использование диизопропилэтиламина позволяет получать только два продукта, причем монотозшшрование происходит только по 5-эндо-гидроксильной группе. Продукты тозилирования диолов (1) и (2) были выделены в

индивидуальном виде колоночной хроматографией и исследованы методами спектроскопии ЯМР, ИК, ТСХ, термогравиметрического анализа. 2. Фосфинит-фосфиноксидная изомеризация дифенилфосфинитных производных 1,4:3,6-диангидро-Б-сорбита (1).

Продолжая исследования по фосфорилированиго диангидро-О-сорбита, мы в настоящей работе исследовали взаимодействие диола (1) с дифенилхлорфосфином с целью получения бисфосфиноксида на основе 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита. Отметим, что фосфиноксиды могут быть легко восстановлены до фосфинов и, таким образом, сочетание фосфорилирования и изомеризации является удобным подходом к синтезу труднодоступных бисфосфинов, представляющий особый интерес, как бидентаттше лиганды для получения комплексов переходных металлов. Фосфорилирование проводили при соотношении реагентов 1:1 и 1:2 в среде ДМФА при 20°С в присутствии 10% мольного избытка триэтиламина, как активатора реакции и акцептора выделяющегося хлороводорода. Образующийся бисфосфинит (8), в спектре ЯМР 31Р имеет два синглетных сигнала от различно просгранственно расположенных атомов фосфора с химическими сдвигами ИЗ м.д. (принадлежащий левоориентированному атому фосфора) и 110 м.д. (принадлежащий эооориентированному атому фосфора).

Наряду с бисфосфинитом (8) в реакционной массе фиксировано и образование фосфиноксидного производного диангидро-Б-сорбита (9), которое в спектре ЯМР 31Р имеет химические сдвиги 27 и 30 м.д. Наличие двух разных сигналов также обусловлено эндо- и экзо- ориентацией фосфорных групп относительно полости углеродного каркаса диола (1). Зависимость соотношения доли бисфосфинита и продукта его изомеризации от времени представлена в таблице 1 и рассчитана на

б

основе отношений интегральных интеясивностей соответствующих сигналов фосфинита (8) § 110 и 113 м.д. и фосфиноксида (9) 8 27 и 30 м.д. в спектрах ЯМР 31Р Как видно из данных, приведенных в таблице 1, первоначально имеет место последовательное протекание двух реакций - фосфорилирования и изомеризации. После прибавления эквимолекулярного количества дифенготхлорфосфина к раствору диола (1) в ДМФА при 20°С фосфорилирование проходит полностью за 7 мин (исчезновение в спектре ЯМР 31Р реакционной массы сигнала исходного дифенилхлорфосфина), при этом мольное отношение бисфосфинита (8) и фосфиноксида (9) составляет 4:1, далее оно медленно изменяется и через 28 ч составляет 1:1.

Таблица 1. Зависимость соотношения доли бисфосфинита (8) и продукта его изомеризации (9) от времени для фосфорилирования при соотношении реагентов диол (1) - дифенилхлорфосфин как 1:1 (ДМФА).

Время Содержание фосфинита (8), % Содержание фосфиноксида (9), %

7 мин 80 20

1 ч 80 20

2ч 80 20

4ч 70 30

24 ч 50 50

28 ч 50 50

Изомеризация полностью завершается за 336 ч, о чем свидетельствует отсутствие в спектре ЯМР 3,Р сигналов с химическими сдвигами 110 и 113 м.д. Однако в реакционной массе далее накапливается продукт дефосфорилирования -дифенилфосфиновая кислота (5р 20 м.д.), которая частично выпадает в виде прозрачных кристаллов, температура плавления которых совпадает с литературными данными (т.пл. 193-194°С). Используемые нами методы выделения в индивидуальном виде продукта (9) - перекристаллизация, осаждение, колоночная хроматография на силикагеле и окиси алюминия, к сожалению, удовлетворительных результатов не дали. Вероятно, в растворе соединение (9) неустойчиво и по данным спектроскопии ЯМР 31Р наблюдается смесь двух продуктов - дифенилфосфиновой кислоты и фосфиноксида на основе диангидро-О-сорбита Несколько иначе проходит фосфорилирование при соотношении реагешов диол (10) дифенилхлорфосфин как 1:2. За 72 ч изомеризация проходит на 50%, причем эидо- и эхзофосфинитные группы подвергаются ей в одинаковой степени. Полностью изомеризация завершается за 336 ч, как и в случае

фосфорилирования при соотношении реагентов 1:1. Продукт (9) выделяли методом колоночной хроматографии на силикагеле, используя для элюирования систему бензол-диоксан (3:1). В спектре ЯМР 31Р выделенного продукта (9) первоначально присутствуют только сигналы с химическими сдвигами 30 и 32 м.д. Однако при стоянии в растворе начинает появляться сигнал, соответствующий дифенилфосфиновой кислоте с химическим сдвигом 22 м.д. В спектре ЯМР *Н продукта (9) наблюдается уже несоответствие интегральных интенсивностей протонов остова молекулы диола (1) и протонов фенильных заместителей, связанных с каркасом диола. При этом в спектре фиксируется уширенный синглетный сигнал с химическим сдвигом 6.3 м.д., который соответствует протону гидроксильной группы дифенилфосфиновой кислоты, как результат окисления дифенилфосфиноксида, присутствие которого подтверждается прямой константой ССВ 'jpH 481 Гц. Таким образом, нам не удалось выделить фосфиноксид (9) на основе диангидросорбита в индивидуальном виде из-за его лабильности.

Следующим этапом нашей работы было исследование фосфорилирования диола (1) дифенилхлорфосфином в другом растворителе - пиридине при соотношении реагентов 1:2. Оказалось, что последующая изомеризация в пиридине как растворителе протекает медленнее по сравнению с изомеризацией в ДМФА. Реакция завершается за 15 мин, и в спектре ЯМР 31Р присутствуют два сигнала с равной интегральной интенсивностью с химическими сдвигами 110 и 114 м.д., соответствующие продукту дифосфорилирования. По данным спектроскопии ЯМР 31Р реакционной массы заметное начало фосфинит-фосфиноксидной изомеризации фиксировано только через 48 ч и в течение 1 месяца лишь 14% продукта (8) превратилось в бисфосфиноксид (9). Введение 1,3-дибромпропана, как катализатора этого перехода, привело к завершению изомеризации за 7 дней Далее оказалось, что кроме природы растворителя (пиридин или ДМФА) на эффективность изомеризации оказывает влияние и концентрация продукта (8) в растворе. Так, при начальной мольной концентрации реагирующих веществ: диола (1) и дифенилхлорфосфина равной 0.3 и 0.6 моль/л последующая изомеризация продукта (8) в среде пиридина протекает полностью за две недели, а при начальных концентрациях - 0.7 и 1.4 моль/д всего на 14% за один месяц, и, чтобы изомеризация прошла до конца, нужно добавлять каталитическое количество 1,3-

дибромпропана. Этот необычный факт (замедление изомеризации при увеличении концентрации) свидетельствует о сложном маршруте этого превращения. 3. Особенности фосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита (1) реагентами трехвалентного фосфора.

Исследовано фосфорилирование хлорангидридом

диэтиламидофенилфосфонистой кислоты (10) диола (1) и установлено, что при взаимодействии двух мольных эквивалентов хлорангидрида (10) и одного эквивалента диола (1) реакция проходит иначе и приводит главным образом к олигофосфониту (11), в молекуле которого регулярно чередуются четыре фосфонитных и три сорбитных фрагмента (назовем его триядерный олигомер), а бисфосфорилированное производное не образуется вообще, он

/Т"\ л ^ Ру

( >+2 с1-рч -p-o-z-o-p-o-z-o-p-o-z-o-p

\лу neta p'h p'h

\h 10

(ho-z-oh)

1 s. «J S S Iph

-,p—o-Z-o-p-o-Z-o—p-o-z-o—f^

NEt* Ph p'h NEtj

12

Реакцию проводили при 20°C в среде пиридина, который одновременно являлся и акцептором хлористого водорода. Ход фосфорилирования и состав реакционных масс контролировались методом тонкослойной хроматографии и спектроскопии ЯМР 31Р При этом реакция практически прекращалась через 24 ч, а в спектре ЯМР 31Р фиксировались сигналы исходного непрореагировавшего фосфорилирующего реагента (10) при 5 141.8 м.д. и сигналы продукта реакции (11) при S 157.5 и 159.5 м.д. при соотношении интегральных иптенсивностей 1:1:1, что свидетельствует в пользу предложенной структуры (11). Продукт (11) без выделения вводился в реакцию с серой с образованием тиофосфорильного соединения (12), которое было выделено в индивидуальном виде с выходом 70%. Оно представляет собой твердый продукт красноватого цвета с температурой плавления 109 -110 °С. В спектре ЯМР 3!Р соединения (12) фиксированы сигналы с 8 85.5 и 88.9 м.д. Строение производного (12) как олигомерного соединения подтверждено данными спектроскопии ЯМР 'Н и масс-спектрометрии MALDI-TOF. В масс-спектре

соединения (12) присутствует пик со значением т/г, равным 1136.2, что соответствует рассчитанной молекулярной массе. Здесь следует отметить и такой интересный факт: в спектре ЯМР 3|Р соединения (11) не наблюдалось значительной разницы в химических сдвигах между ядрами фосфора фенилфосфонитных и диэтиламидофенилфосфонитных групп, что, видимо, связано с особенностями строения этого соединения.

Принимая во внимание необычный ход фосфорилирования - образование не бисфосфорилированного производного, а олигофосфонита, представлялось интересным рассмотреть общность открытого нами явления. С этой целью была изучена реакция диангидросорбита с более сложным фосфорилирующим реагентом, содержащим у атома фосфора не две, а три уходящие группы. В качестве такового был выбран хлоранпядрид тетраэтилдиамидофосфористой кислоты (13). Установлено, что его реакция с диолом (1) при молекулярном соотношении реагентов 1:2 и использовании пиридина в качестве растворителя также приводит к образованию трехядерного олигофосфорсодержащего продукта (14).

13рчме»2 x x x x

2 8 е,2мЛ II II Ма*

нп 7 пн ____ р-о-г-о-р-о-г-о-р-о-г-о—р

но-г-он | | \

1 14,15

14: X = неподеленная электронная пара (НЭП);

15: X - в

Реакция практически прекращалась через 24 ч, при этом в спектре ЯМР 31Р фиксированы сигналы продукта реакции (14) при 5 147.3 и 148.2 м.д. и исходного фосфорилирующего реагента при 5 153.0 м.д. при соотношении интегральных интенсивностей 1:1:1. Здесь мы также не наблюдали значительной разницы в химических сдвигах между ядрами фосфора диэфироамидных и диамидных групп. После присоединения серы соответствующее тионфосфатное производное (15) было выделено в индивидуальном виде с выходом 75%. В его спектре ЯМР 31Р удалось фиксировать сигналы всех четырех ядер фосфора продукта (15) при 5 75.6, 76.6, 78.3 и 79.3 м.д., что является аргументом в пользу предложенной структуры. Строение соединения (15) как олигомерного продукта доказано данными спектроскопии ЯМР *Н и масс-спектромстрии МАТ.О! - ТОР. В его масс-спектре

(15) присутствует один пик со значением m/z равным 1117.5, что соответствует рассчитанной молекулярной массе. Дополнительно мы показали, что изменение температуры существенно не влияет на результат реакции. Установлено, что при 5 и 60°С реакции заканчивались, соответственно, через 36 и 12 ч и образовывалось только производное (14). Принимая во внимание гот факт, что в двух вышеперечисленных синтезах соединений (12) и (15), несмотря на то, что исходные мольные отношения диол (1) : фосфорилирующее средство (10), (13) было 1:2, взаимодействие происходило как при мольном соотношении 3:4, мы провели реакции диола (1) с соответствующими хлорангидридами (10) и (13) при мольном соотношении 3:4 и показали, что в данном случае образуются продукты типа (12) и (15), которые выделены в индивидуальном виде с выходами близкими количественным. В настоящей работе также рассмотрен вопрос о возможности влияния других по природе растворителей на ход реакции и строение образующихся продуктов. В качестве растворителей были выбраны бензол, диоксан, диметилформамид, ацетонитрил, хлороформ; в качестве активатора реакции и акцептора выделяющегося хдороводорода использовался триэтиламин, взятый с 10% мольным избытком. Реакции проводили при 20°С. Установлено, что замена пиридина как растворителя на бензол, диоксан или диметилформамид приводит к образованию диядерного продукта (16) (см. таблицу 2). Реакция практически прекращалась через 24 ч, и в спектре ЯМР 31Р фиксированы сигналы продукта реакции (16) при 8 134.5, 137.2 и 147.8 м.д. при соотношении интегральных интенсивностей 1:1:1. После присоединения серы соответствующее тионфосфатное производное (17) было выделено в индивидуальном виде методом колоночной хроматографии с выходом 78%. В спектре ЯМР 3|Р продукта (17) фиксированы сигналы при 5 75.1, 78.2 и 79.1 м.д. Строение соединения (17) также подтверждено данными спектроскопии ЯМР 1Н, 31Р и масс-спектрометрического анализа.

При проведении фосфорилирования в более полярной среде (ацетонитрил или хлороформ) реакция проходит по «стандар гному» маршруту, и образуется моноядерное бисфосфорилированное производное (18) (см. таблицу 2). В среде триэтяламина по данным спектроскопии ЯМР 31Р в реакционной массе также

и

образуется продукт (18) и фиксируются два сигнала 5 135.0 и 137.9 м.д. с одинаковой интегральной интенсивностью.

но-г-он 2С1-рч 1

^ 2 2Ш.Ц ые12-ыё13-нс1 13 е12гч i

р-—о

/

N02

г

КГ>

БШ

Л

„ £

г г

I 4

-о

N02

V

17 /чыв.

16 з . ^

Таблица 2. Влияние природы растворителя на конечный продукт реакции фосфорилирования диола <1) хлорангидридом тетраэтилдиамидофосфористой кислоты

(Щ.

Растворитель Амин Продукт реакции

бензол триэтидамин диядерный продукт (16)

диоксан триэтиламин диядерный продукт (16)

диметилформамид триэтиламин диядерный продукт (16)

ацеюнитрил триэтиламин бисфосфоршшрованный продукт (18)

хлороформ триэтиламин бисфосфорилированный продукт (18)

С целью отнесения сигналов в спектре ЯМР Р для фосфорной групиы, занимающей эндо- или экзо- положение, нами проведена реакция 5-О-тозил-1,4:3,6-диангидро-С-сорбита (5) (см. раздел 1.) с хлорангидридом (13). Реакцию проводили в среде бензола при 20°С в присутствии триэтиламина.

20 21

В результате проведенного эксперимента установлено, что химический сдвиг при 5 134 м.д. относится к экзофосфорилированной группе. После присоединения серы

(5Р 78 м.д.) соединение (21) выделено в индивидуальном виде методом колоночной хроматографии с выходом 75%. На основе анализа спектров ЯМР "Р соединения (21) сделано важное наблюдение, облегчающее интерпретацию спектров фосфорсодержащих производных диола (1): более слабопольный сигнал относится к атому фосфора эндофосфорсодержащей группы. Таким образом, сигнал атома фосфора (соединение 18) в эядоположении имеет 8 137.9 м.д., а сигнал другого атома фосфора в экзоположении имеет 8 135 м.д. После присоединения серы 2,5-0,0-бис(тетраэшлдиамидотионфосфат)-1,4:3,6-диангидро-В-сорбит (19) выделен в индивидуальном виде с выходом 80%. Спектр ЯМР 31Р: 8 77.7 (ядро атома фосфора в эндмюложснии) и 78.5 м.д. (ядро атома фосфора в экзоположении). Строение соединения (19) также доказано методом спектроскопи ЯМР 'Н и масс-спектрометрии МАЫЭ1-Т(Ж

4. Синтез олиготионфосфатов на основе 1,4:3,6-диангидро-В-сорбита (1)

Принимая во внимание высокие выходы и регулярное гь вышеописанных олигомеров (раздел 3.), была исследована возможность развития дизайна олигомерных фосфитов на основе получаемых Р(Ш)-продуктов, имеющих свободные концевые гидроксильные группы. Это возможно путем введения других по природе фосфорных фрагментов или наращивания числа звеньев в олигомерном соединении. В качестве перспективного фосфорилирующего реагента для л ой цели был выбран хлорангидрид тетраэтилдиамидофосфористой кислоты (13). Взаимодействием хлорангидрида (13) с диолом (1) при мольном отношении 3:2 в условиях реакции, описанной выше (раздел 3.), был получен димер (16). Наличие реакционноспособных гетраэтиламидофосфитных фрагментов на концах молекулы соединения (16) позволило нам без выделения в индивидуальном виде использовать его как фосфорилируюший реагент для диола (1).

ГГ"1 » / 1\ I

16-^ но-г-о-р-о^-о—р4о-г-о—р-о-г-он

\ Й2М/П |!|Е(2

п = 4-12 22,23

22: X = неподеленная электронная пара (НЭП), 23: X = в

После присоединения серы и выделения продукта (23) методом колоночной хроматографии, его строение исследовали методами спектроскопии ЯМР 31Р, 'Н и

масс-спектрометрии МАЦ01-ТОБ. По данным масс-спектромстрии конечный продукт (23) содержит кроме основного тетраамидотионфосфата также и смесь олигоамидотионфосфатов, включающих в свою структуру от 4 до 12 базовых звеньев (п). Важно отметить, что в масс-спектре между мажорными пиками фиксируется шаг равный 279 и отвечающий мономерному звену.

5. Молекулярная сборка олиготионфосфатов на основе 1,4:3,6-диангндро-0-сорбита (1)

В настоящей работе начато изучение химическою поведения

синтезированных нами олигоамидотионфосфатов С этой целью проводилось

наращивание цепи соединения (23) путем фосфорилирования его хлорангидридом

(13) по свободным концевым группам, а затем добавлением еще двух эквивалентов

диола (1). Спектр ЯМР МР реакционной массы имеет набор сигналов: 5 74.4, 74.9,

75.6, 76.4 [Р(У)=8 фрагменты] и 134.4, 137.2 м.д. [Р(ГП)-фрагменты]. После

присоединения серы удалось получить более сложные олигоамидотионфосфаты

(24), содержащие в терминальных позициях свободные гидроксильные группы.

Вывод об их наличии сделан на основании результатов фосфорилирования

олигомеров (24) 2-хлор-5,5-диметил-1,3,2-диоксафосфоринаном. Однако, методом

колоночной хроматографии удалось выделить лишь фракцию, содержащую смесь

олигомерных продуктов (п=6-8), о чем свидетельствовали данные масс-

спектрометрии МАПЛ-ЮТ продуктов (25) т/г : 1892.40 (1200 а. ¡.), 2117.40 (1100

а. I), 2451.40(1000 а. 1.).

ьгаРСИЕ^г.гмйз 2 НО-2-ОН

__ I / I

23-но-2-о-р—го-г-о-р+о-г-о-р—о-л-он

ТА

1 «о^»** , ч

2. в 8 & а в э

_н3о/-оч|| || / и\ II 11/°Л/сн'

н3с ^-о i I | о^ сн3

агы/а

25

6. Модификация олиготионфосфатов по свободным концевым гидроксильным группам

На следующем этапе работы изучено «неполное» фосфорилирование диола (1) хлорангидридами диэтиламидофенилфосфонистой (10) и тетраэтилдиамидофосфористой (13) кислот при соотношении реагентов, которое должно обеспечить сохранение свободных гидроксильных групп в образующихся продукхах. Первоначально исследовали взаимодействие диола (1) с амидохлорангидридами (10) и (13) при комнагной температуре в среде пиридина при мольном соотношении реагентов (1:1) Неожиданно в этом случае методом спектроскопии ЯМР 31Р отмечено наличие в реакционной смеси как продуктов реакции, так и нспрореа1 ировавтих амидохлорангидридов (10) и (13). После присоединения серы выделены в индивидуальном виде вещества, которым на основании данных спекгров ЯМР 'Н, 31Р и масс-спектрометрии МАЬБГ-ТОР приписано строение систем со свободными концевыми гидроксильными группами (26, 27). Производное (26) выделено с выходом 75% и предсхлвляет собой твердый продукт с температурой плавления 90 - 92°С. Производное (27) - с выходом 80% и представляет собой желтоватое масло.

I С1Р(РЬ)К02 (10) С1Р(ЫЕ12)2(13),Ру з з

2-8 II II

но-7-он-но- г-о-р-о-г-о—р—о—г-он

I I

1 26,27

У = РЪ (26), N£12 (27)

Принимая во внимание необычное химическое поведение соединений (26, 27), было проведено исследование на примере соединения (27) его реакционной способности в реакциях тозилирования тозилхлоридом и ацилирования избытком уксусного ангидрида в среде пиридина при 20°С.

A) ЗТ5С1, Ру д 3

B)3(СН3С0)20,РУ || ||

27-»- хо-г-о-р-о-г-о—р-о-г-ох

I I

X = 1з(28), Ас (29)

Оказалось, что реакции проходили по свободным гидроксилам с высокими выходами и соответствующие продукты (28, 29) выделены в индивидуальном виде

и охарактеризованы методом спектроскопии ЯМР 'н С учетом того, что свободные гидроксильные группы соединения (27) при тозшшровании и ацилировании проявили ожидаемую реакционную способность, мы предприняли более детальное исследование их реакционной способности в отношении фосфорилирования. После того как олигофосфонит (27) был получен взаимодействием диола (1) и хлорангидрида (13), взятых в мольном отношении 3.2 (Ру, 20°С), добавление в реакционную массу еще двух мольных эквивалентов реагента (13) не приводило к фосфоршшрованию свободных гидроксильных групп: в спектре ЯМР 31Р фиксируется сигнал исходного фосфорилирующсго реагента, который не уменьшается со временем. Нагрев реакционной массы в течение четырех часов при 60°С также не приводит к фосфорилированию свободных гидроксильных групп. В пользу эгого говорит и тот факт, что после выделения олигомерного продукта в виде тионфосфатного производного, он не вступал в реакцию фосфорилирования с хлорангидридом (13) в среде пиридина при 20°С в течение 48 ч. Строение производного (27), как олигомерного соединения, содержащего на концах свободные гидроксильные группы, подтверждено данными спектроскопии ЯМР 'Н и масс-спекгрометрии МАЬП!-Т(Ж

в 8 2С1Р(Ж2)2(13),Ру

II II Ч / но-г-о-р-о-г-о—р—о—г-он -V-

I | /\

27

7. Бисфосфорилированные производные 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита (1)

С учетом того, что, как мы показали выше, фосфорилирование в пиридине приводит к образованию регулярных олигомеров (см. раздел 3.). представляло интерес исследовать фосфорилирование диола (1) триамидом фосфористой кислоты. Известно, что такое фосфорилирование требует повышенных температур и отгонки выделяющегося диалкиламина. В нашем случае оказалось, что взаимодействие диола (1) с гексаэтилтриамидом фосфористой кислоты проходит в среде пиридина при соотношении реагентов 1:2 в мягких условиях (20°С), и приводит к образованию 2,5-0,0-бис(тетраэтилдиамидофосфит) диангидросорбига (18). Реакция практически завершалась через 24 ч, и в спектре ЯМР 31Р фиксировалось исчезновение сигнала исходного фосфорилирующего реагента при

5 118.0 м.д. и появление сигналов продукта реакции (18) при 5 134.2 и 136.8 м.д. с интегральной интенсивностью 1:1. После присоединения серы в спектре ЯМР реакционной массы фиксированы сигналы с 6 79.4 и 78.5 м.д. Продук1 (19) выделяли методом колоночной хроматографии с использованием элюирующей системы бензол-диоксан 3:1, выход составил 78%. Строение полученного соединения подтверждено методом спектроскопии ЯМР 'Н. Таким образом, нами показано, что в среде пиридина возможно проводить фосфорилирование диангидросорбита гексатгилтриамидом фосфористой кислоты, и установлено, что в результате реакции образуется бисдиамидофосфитное производное диангидросорбита.

С целью расширения синтетической базы получения фосфорсодержащих производных диангидросорбита (1) и изучения влияния пиридина как растворителя на ход фосфорилирования хлорангидридами кислот трехвалентного фосфора, мы дополнительно исследовали фосфорилирование диола (1) хлорангидридом диэтилфосфористой кислоты в пиридине при 20°С.

1 30 31

По окончании реакции в спектре ЯМР 3,Р наблюдали сигналы с химическими сдвигами при 138.0, 138.2 м.д. После присоединения серы соединение (31) выделяли из реакционной массы методом колоночной хроматографии с использованием элюирующей системы бензол-диоксан 3:1. В спектре ЯМР 31Р фиксировались два сииглетных сигнала с при 6 67.3 и 67.8 м.д., что характерно для тионфосфатов такого типа. Выход продукта (31) составил 80%. Далее оказалось, что фосфорилирование диола (1) хлорангидридом (10) при соотношении реагентов 1:2 (20°С) в бензоле приводит не к образованию тримера (11) (см. раздел 3.), а к бисфосфорилированному продукту (32). Реакция практически завершалась через 24 ч, при этом в спектре ЯМР 31Р фиксировано исчезновение сигналов исходного фосфорилирующего реагента при 5 141.8 м.д. и

появление сигнала продукта реакции (32) 8 130.5 и 135.9 м.д. при соотношении интегральных ингенсивностей 1:1.

Продукт (32) вводился в реакцию с серой с образованием соединения (33), которое было выделено в индивидуальном виде с выходом 75%. В спектре ЯМР соединения (33) фиксированы сигналы с химическими сдвигами 79.5 и 81.5 м.д. Строение производного (33) как бисфосфорилированного соединения подтверждено данными спектроскопии ЯМР 'Н и 31Р.

8. Модификация олиготионфосфатов для изучения инсектицидной активности

Один из наиболее важных классов современных пестицидов составляют органические соединения фосфора, в ряду которых найдены вещества с различной физиологической активностью и избирательностью действия, в том числе и инсектициды. В связи со сказанным, с целью получения продуктов на основе олиготионфосфатов диангидросорбита, которые могли бы проявлять свойства инсектицидов, нами проведена химическая модификация по концевым Р(Ш)-амидпым группам олигомерной структуры (23) и получены три новых продукта (34), (35), (37) Для синтеза продуктов (34) и (35) в качестве «акшвной» составляющей использовался 4-нитрофенол. После взаимодействия олигомера (23) и хлорангидрида тетраэтилдиамидофосфористой кислоты образующееся промежуточное соединение с диамидофосфитными функциями на концах молекулы этерифицировали двумя мольными эквивалентами 4-нтрофенола Продукт (34) выделяли путем осаждения его из раствора бензола гексаном и выход его составил 75%. Продукт (34) имеет олигомерное строение, и для подтверждения его строения и определения молекулярной массы был привлечен метод МЛ1Л)1-ТОР. По данным масс-спектра продукт (34) представляет собой смесь олигомеров, включающих в свою структуру от 2 до 8 базовых звеньев (п). Для возможного усиления инсектицидных свойств был получен продукт (35), содержащий два

остатка 4-нитрофенола на концах молекулы олиготионфосфата, путем обработки четырьмя мольными эквивалентами 4-нитрофенола. 1.2 С1Р(№12)2 2.2 ПВ^

2.2 или 4 НО-О-МО, в з 8 8 8

3 в Хч1 И / Н\ И Ьх

23 ___р-о- г-о-р-о+-2-о—р4о—г-о-^-о-г-о-р-^

У N^2 \ ЕЬЫ'п N£12 У

34,35

34: x = ые12, у =

35: Х= О—{ V-И02

У =

Продукт (35) выделен с выходом 80% и охарактеризован методами спектроскопии ЯМР 'Н, 31Р. Для расширения набора веществ, которые могли бы проявлять инсектицидную акгивность, был получен продукт (37), в молекуле которого присутствует структурный фрагмент, аналогичный ДДВФ. Для этого из соединения (23) цутем химической модификации был получен триэфир (36), который затем вводился в реакцию с хлоралем при нагревании до 40°С в течение 3 ч В спектре ЯМР 31Р наблюдали исчезновение сигнала с химическим сдвигом 140.0 м.д. (относящегося к концевым Р(Ш)-триэфирным группам соединения(Зб)) и появление сигнала с химическим сдвигом 1.0 м д. 1.2С1РСМЕ12)22.2КЕЬ,

2. 6 СН,ОН

8 §

лзип н3соч ii ii II осн,

23 --^р-о-г-о-р-о-г-о-р-о-г-о—р-о-г-о-р^

НзС0 ^ Ш2 ^ 0СНз

36

С1Ч уР

4 с1-с-сч осн з э в о

С1/ Н о. ?СН* | || || || н С|

—»- .с=с-о-р-о-г-о-р-о-г-о-Р-о-2-о—р-о-г-о-р-о-с=с^

с1 i и i i i i с1

н о n£¡2 ывь ыеь оснэ

37

Полученный продукт (37) был выделен с выходом 70% и охарактеризован методом спектроскопии ЯМР 3,Р. Испытания полученных соединений (34), (35) и (37) проводились в НИИ санитарии и дезинсекции.

19

ВЫВОДЫ

1. Впервые проведено систематическое исследование в области химии фосфорилированных производных 1,4:3,6-диангидро-О-сорбита. Выявлены основные закономерности их синтеза и химического поведения.

2. Исследование фосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-Б-сорбита хлорангидридом дифенилфосфинистой кислоты показало, что, в отличие от аналогичного фосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-В-маннита, реакция идет по более сложному маршруту и сопровождается фосфинит-фосфиноксидной изомеризацией и дефосфорилированием.

3. Природа растворителей, оснований и ка!ализагоров оказывает принципиальное влияние на эффективность и резулыат фосфинит-фосфиноксидной изомеризации у соответствующих производных дианпидро-О-сорбита.

4. Проведен синтез олигомерных тионфосфатов на основе 1,4:3,6-диангадро-П-сорбита и обнаружено, что начиная с олигососдинения, в котором предполагаемое количество диангидросорбитных фрагментов равно четырем, дальнейшее наращивание цепи проходит нерегулярно с образованием олигомеров различного состава.

5. Показано влияние растворителя и природы фосфорилирующего реагенга на состав и сгроение получаемых олигомерных продуктов (молекулярное узнавание); подобраны условия для синтеза олиготионфосфатов заданного строения.

6. Фосфорилирование диангидро-Б-сорбита гексаэтилтриамидом фосфористой кислоты в среде пиридина в отличие от фосфорилирования амидохлорангидридами фенилфосфонистой и -фосфористой кисло х, приводит к образованию не олигофосфигов, а индивидуального бисдиамидофосфитного производного.

7. Свободные концевые гидроксильные группы олигомерных тионфосфагов проявили принципиально различную реакционную способность в зависимости от природы реагентов и растворителей в отношении Р(Ш)-фосфорилирующих средств.

8. Предложены эффективные пути получения моно- и дитозилированных производных диангидро-В-машшта и -D-сорбита, представляющих интерес для решения перспективных синтетических задач, связанных с использованием диангидрогекситных каркасных систем.

Результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Г.И. Курочкина, Г.С. Браташ, М.К. Грачев, JI.K. Васянина, Э.Е, Нифантьев /Особенности фосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-1)-сорбита амидохлорангидридами фенилфосфонистой и фосфористой кислот. Подход к направленному синтезу олигофосфитов и - фосфонитов// Доклады Академии наук, 2004, том 397, № 2, с. 210-213, 0.2 п.л. (авторских 30%).

2. Г.И. Курочкина, Г.С. Брахаш, И.О. Соболева, JI.K. Васянина, М.К. Грачев, Э Е. Нифантьев /Направленное тозилирование 1,4:3,6-диангидро-0-маннита и -D-сорбита// Журнал общей химии, 2004, том 74, выпуск 10, с 1739-1742. 0.2 пл (авторских 40%).

3. Г.И. Курочкина, I .С. Браташ, М.К. Грачев, Л.К Васянина, Э.Е. Нифантьев /Олигофосфорилирование 1.4:3,6-диангидро-0-сорбита хлорангидридом диэтиламида фенилфосфонистой кислоты// Журнал общей химии, 2004, том 74, выпуск 8, с. 1405-1406, 0.06 п.л. (авторских 35%).

4. Г.С. Браташ, A.B. Миронычева, Г.И. Курочкина, Л.К. Васянина, М.К. Грачев, Э.Е Нифантьев /Син1ез и физико-химическое исследование тозилированных производных 1,4:3,6-диангидр0-О-маннита и -D-сорбита// Научные труды МПГУ серия: естественные науки (сборник статей), 2004, с. 171-178, 0 4 п.л. (авторских 30%).

5 Г.С. Ьраташ, Г.И. Курочкина, М К Грачев, К J1 Анфилов, Э.Е Нифантьев /Олигофосфиты и -фосфониты на основе 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита// Научные труды МПГУ серия: естественные науки (сборник статей), 2005, с. 302-307, 0.3 п.л. (авторских 35%).

6. G.S. Bratash, G.I Kurochkina, M.K. Gratchev, L.K. Vasyanina, E E. Nifantiev /Directed synthesis of oligophosphorylated l,4:3,6-dianhydro-D-sorbito1 derivatives Third International Symposium "MOLECULAR DESIGN AND SYNITÍESIS OF SUPRAMOLECULAR ARCHITECTURES"// Kazan. Russia. 20-24 September, 2004,0.06 п.л. (авторских 30%).

г

I

1

1*

it

к

Подл, к печ. 09.11.2005 Объем 1.25 п.д. Заказ №.420 Тир 100 экз.

Типография МПГУ

№21964

РНБ Русский фонд

2006-4 20808

1

i

i

1 J

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. 1,4:3,6-ДИАНГИДРО-В-СОРБИТ И ПРОИЗВОДНЫЕ НА ЕГО ОСНОВЕ. СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ {Литературный обзор).

2.1. СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0-С0РБИТА.

2.1.1. Получение 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита.

2.2. ПРОИЗВОДНЫЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0-С0РБИТА.

2.2.1. Сложные эфиры органических кислот.

2.2.2. Сложные эфиры азотной кислоты.

2.2.3. Алкилированные производные 1,4:3,6-диангидро-О-сорбита.

2.2.4. Тозилированные производные 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита.

2.2.5. Кето- и аминопроизводные 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита.

2.2.6. Дезоксипроизводные 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита.

2.2.7. Реакции, протекающие с разрывом тетрагидрофуранового цикла.

2.3. ФОСФОРИЛИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДРО-Б-СОРБИТА.

2.4. ПРИМЕНЕНИЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДРО-Б-СОРБИТА.

3. СИНТЕЗ И ОСОБЕННОСТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ДИАНГИДРО-В-ГЕКСИТОВ {Обсуждение результатов).

3.1. ТОЗИЛИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0-ШРБИТА И -D-МАННИТА.

3.2. ОСОБЕННОСТИ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0-С0РБИТА РЕАГЕНТАМИ ТРЕХВАЛЕНТНОГО ФОСФОРА.

3.2.1. ФОСФИНИТ-ФОСФИНОКСИДНАЯ ИЗОМЕРИЗАЦИЯ ДИФЕНИЛФОСФИНИТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0-СОРБИТА.

3.2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ АМИДОХЛОРАНГИДРИДАМИ ФЕНИЛФОСФОНИСТОЙ И ФОСФОРИСТОЙ КИСЛОТ.

3.2.3. СИНТЕЗ ОЛИГОТИОНФОСФАТОВ НА ОСНОВЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0-СОРБИТА.

3.2.4. МОЛЕКУЛЯРНАЯ СБОРКА ОЛИГОТИОНФОСФАТОВ НА ОСНОВЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДРО-О-СОРБИТА.

3.2.5. МОДИФИКАЦИЯ ОЛИГОТИОНФОСФАТОВ ПО СВОБОДНЫМ КОНЦЕВЫМ ГИДРОКСИЛЬНЫМ ГРУППАМ.

3.2.6. БИСФОСФОРИЛИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 1,4:3,6-ДИАНГИДР0-0

СОРБИТА.

3.2.7. МОДИФИКАЦИЯ ОЛИГОТИОНФОСФАТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ИНСЕКТИЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

5. ВЫВОДЫ.

Современный этап развития химии фосфорорганических соединений связан с широким использованием производных трехвалентного фосфора. Расширение масштабов работ по фосфорилированию разнообразных нуклеофилов идет параллельно с изучением химических особенностей получаемых соединений. В последние годы все большее внимание получают исследования в области синтеза и практического применения полостных конструкций, образованных на основе полифункциональных природных соединений. В связи с доступностью последних, эти исследования получили особое значение для решения задач тонкого органического синтеза и развития такой важной междисциплинарной области как супрамолекулярная химия. Изучение свойств таких соединений представляется непростой задачей существенную помощь в решении которой может оказать работа с более простыми системами, к которым можно отнести диангидрогекситы. Последние, являясь простейшими производными моноз, часто используются в качестве объектов для модельных синтезов при изучении более сложных углеводов. В настоящее время эти вещества сравнительно хорошо изучены, причем синтезирован ряд производных, представляющих практический и теоретический интерес. Простые и сложные эфиры диангидрогекситов рекомендуются в качестве пластификаторов, эмульгаторов, инсектицидов; эфиры диангидрогексита с акриловой и метакриловой кислотами - в качестве исходных веществ для получения полимеров и сополимеров [1]; динитрат диангидроманнита и диангидросорбита - как препараты, понижающие давление крови [1]. Между тем, имеющиеся публикации в значительной степени носят отрывочный характер, а достоверные данные об особенностях строения продуктов превращений диангидрогекситов стали появляться лишь в последнее время. Важно отметить и то, что по реакционной способности структурно-родственные диангидрогекситы часто отличаются между собой непредсказуемым образом и поэтому требуют индивидуального изучения.

В связи со сказанным мы предприняли специальное исследование, представленное в виде диссертационного сочинения, посвященное изучению химических превращений производных диангидроманнита и диангидросорбита, и, в частности, различным фосфорсодержащим производным последнего, так как они оказались наименее изученными, а наличие двух разных по природе гидроксильных групп открывает новые возможности их синтетического применения.

Цель работы. Исследование общих закономерностей синтеза и химического поведения 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита и -D-маннита и их некоторых производных. Изучение особенностей влияния природы фосфорилирующих агентов и растворителя на маршрут фосфорилирования диангидросорбита и синтез новых типов фосфорсодержащих производных на его основе. Исследование фосфинит-фосфиноксидной изомеризации у фосфорилированных производных диангидро-Б-сорбита, влияния условий реакции и природы реагентов на состав и строение конечных продуктов. Изучение направленного тозилирования 1,4:3,б-диангидро-О-сорбита и -D-маннита, как модельной реакции диангидрогекситных каркасных систем.

Научная новизна. Впервые проведено направленное исследование фосфорилированных производных диангидросорбита и найден подход к направленному синтезу ранее неизвестных типов соединений — олигофосфитов и фосфонитов диангидросорбита. Обнаружено влияние пространственной ориентации гидроксильных групп, природы основных и вспомогательных реагентов на направление и эффективность фосфорилирования различных гидроксилов. Полученные олигофосфиты и фосфониты на основе диангидросорбита подробно охарактеризованы методами спектроскопии ЯМР 1Ц 31Р и масс-спектрометрии MALDI-TOF. Кроме этого они введены в новые типы превращений, представляющие практический интерес.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют проводить направленный синтез фосфорсодержащих производных диангидро-О-сорбита и получать олигофосфиты с определенным количеством звеньев. Показана возможность практического применения химически модифицированных производных на основе олигофосфитов.

Диссертация написана в традиционном ключе и состоит из следующих разделов: введение, литературный обзор, посвященный синтезу, строению и химическим превращениям 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита и производных на его основе, обсуждение результатов, экспериментальная часть, выводы, список литературы и приложение.

Диссертация выполнена на кафедре органической химии химического факультета MILL У.

Автор считает приятным долгом поблагодарить своих научных руководителей: профессора, доктора химических наук М.К. Грачева и кандидата химических наук Г.И. Курочкину за постоянную поддержку и внимание. Благодарен за участие, помощь и ценные научные консультации — зав. кафедрой д.х.н., проф., чл.корр. РАН Э.Е. Нифантьеву, вед.н.с., к.х.н. JI.K. Васяниной за помощь в регистрации и интерпретации спектров ЯМР, всем сотрудникам кафедры органической химии МПГУ. Благодарен за определение инсектицидной активности полученных веществ -руководителю отдела дезинсекции С. А. Рославцевой, м.н.с. И.В. Ибрагимхалиловой. Благодарен за выполнение термогравиметрического анализа и исследование методом ИК-спектроскопии - А.В. Миронычевой.

5. ВЫВОДЫ

1. Впервые проведено систематическое исследование в области химии фосфорилированных производных 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита. Выявлены основные закономерности их синтеза и химического поведения.

2. Исследование фосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-0-сорбита хлорангидридом дифенилфосфинистой кислоты и показало, что, в отличие от аналогичного фосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-Р-маннита, реакция идет по более сложному маршруту и сопровождается фосфинит-фосфиноксидной изомеризацией и дефосфорилированием.

3. Природа растворителей, оснований и катализаторов оказывает принципиальное влияние на эффективность и результат фосфинит-фосфиноксидной изомеризации у соответствующих производных диангидро-Е)-сорбита.

4. Проведен синтез олигомерных тионфосфатов на основе 1,4:3,6-диангидро-Б-сорбита и обнаружено, что начиная с олигосоединения, в котором предполагаемое количество диангидросорбитных фрагментов равно четырем, дальнейшее наращивание цепи проходит нерегулярно с образованием олигомеров различного состава.

5. Показано влияние растворителя и природы фосфорилирующего реагента на состав и строение получаемых олигомерных продуктов (молекулярное узнавание); подобраны условия для синтеза олиготионфосфатов заданного строения.

6. Фосфорилирование диангидро-О-сорбита гексаэтилтриамидом фосфористой кислоты в среде пиридина в отличие от фосфорилирования амидохлорангидридами фенилфосфонистой и -фосфористой кислот, приводит к образованию не олигофосфитов, а индивидуального бисдиамидофосфитного производного.

7. Свободные концевые гидроксильные группы олигомерных тионфосфатов проявили принципиально различную реакционную способность в зависимости от природы реагентов и растворителей в отношении Р(Ш)-фосфорилирующих средств. 8. Предложены эффективные пути получения моно- и дитозилированных производных диангидро-О-маннита и -D-сорбита, представляющих интерес для решения перспективных синтетических задач, связанных с использованием диангидрогекситных каркасных систем.

1. Stoss P., Hemmer R. /l,4:3,6-Dianhydrohexitols// Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1991. V. 49. P. 93-173.

2. Fauconnier A. /Reduction de la mannite par l'acide formique// Bull. Soc. Chim. Fr. 1884. N 41. P. 119-125.

3. Hockett R.C., Fletcher H.G., Sheffield E.L., Groepp R.M. /Hexitol anhydrides. The structure of isosorbide// J. Am. Chem. Soc. 1946. V. 68. N 6. P. 927-930.: Muller and Hofftnan, German Patent 488,602 (1927); U.S. Patent 1,757,468 (1930).

4. Chem. Abstr. 78, (1973) 43,942.: Dvonch W., Alburn H.E. (American Home Products Corp.), DE 2,221,080. 1971.

5. Chem. Abstr. 105, (1986) 66,281.: Lynch M.J. (ICI Americans Inc.) U.S. Pat. 4,585,649.1984.

6. Barker R. /Conversion of acyclic carbohydrates into tetrahydrofuran derivatives. Acid-catalyzed dehydration of hexitols// J. Org. Chem. 1970. V. 35. N2. P. 461-464.

7. Bock K., Pedersen C., Thogersen H. /Acid catalyzed dehydration of alditols. D-Glucitol and D-marmitol// Acta. Chem. Scand. Ser. B. 1981. V. 35. N 6. P. 441-449.

8. Cope A.C., Shen T.Y. /The detosylation of l,4:3,6-dianhydrohexitol ditosylates and syntheses of l,4:2,5:3,6-trianhydro-D-mannitol// J. Am. Chem. Soc. 1956. V. 78. N22. P. 5912-5916.

9. Buck K.W., Foster A.B., Perry A.R., Webber J.M. /Influence of intramolecular hydrogen bonding on the rates of esterification of some derivatives of 5-hydroxy-l,3-dioxan of l,4:3,6-dianhydro-D-glucitol// J. Chem. Soc. 1963. N 8. P. 4171-4176.

10. Barker S.A., Stephens R. /Infra-red spectra of carbohydrates. Characterisation of furanose derivatives// J. Chem. Soc. 1954. N 12. P. 4550-4555.

11. Haines A.H. H Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1976. V. 33. P. 11-109.

12. Le Lem G., Boullanger P., Wimmer E. // Bull. Soc. Chim. Fr. 1988. P. 567570.

13. Abbas S.A., Haines A.H. // Carbohydr. Res. 1975. V. 33 P. 358-363.

14. Stoss P., Merrath P., Schluter G. H Synthesis. 1987. P. 174-176.

15. Szeja W. И J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1981. P. 215-216.

16. Buck K.W., Duxbury J.M., Foster A.B., Perry A.R., Webber J.M. // Carbohydr. Res. 1966. V. 2 P. 122-131.

17. Cekovic Z., Tokic Z. II Synthesis. 1989. P. 610-612.

18. Chem. Abstr. 99, (1983) 22,845.: Schoenafmger K. (Cassella AG), DE 3,128,102.1981.

19. Chem. Abstr. 110, (1989) 154,806.: Krauze S., Gromadzinka E., Ojrzanowski J., Grelewicz J., Kulczycki E., Frize J., Olejniczak E. (Osrodek Badawczo-Rozwojowy Przemyslu Barwnikow "Organika"), PL 138,011. 1989.

20. Chem. Abstr. 98, (1983) 179,822.: Schoenafmger K. (Cassella AG), DE 3,117,612.1981.

21. Chem. Abstr. 109, (1988) 129,586.: Gizur Т., Harsanyi K., Demeter L., Vikar J., Vincze Z. (Richter Gedeon), HU 42,498. 1985.

22. Chem. Abstr. 99, (1983) 38,772.: Loesel W., Roos O., Esser F. (Boehringer bigelheim KG), DE 3,123,719. 1981.

23. Chem. Abstr. 93, (1980) 239,846.: Sanol Schwarz-Monheim GmbH, DE 2,903,927.1979.

24. Chem. Abstr. 96, (1982) 218,188.: Klessing K., Chatteijee S.S., Gabard B.L. (Dr. Willmar Schwabe GmbH), EP 44,940.1980.

25. Chem. Abstr. 96, (1982) 200,111.: Klessing K., Chatteijee S.S. (Dr. Willmar Schwabe GmbH), EP 44,928. 1980.

26. Chem. Abstr. 96, (1982) 218,190.: Klessing K., Chatteijee S.S. (Dr. Willmar Schwabe GmbH), EP 44,927. 1980.

27. Chem. Abstr. 97, (1982) 24,163.: Klessing K., Chatterjee S.S. (Dr. Willmar Schwabe GmbH), EP 44,931.1980.

28. Chem. Abstr. 101, (1984) 91,399.: Gallardo Carrera A. (Fordonal S.A.), ES 518,807. 1983.

29. Chem. Abstr. 104, (1986) 6,138.: Ito Т., Ishiguro S., Shimada F., Ishibashi (Toshin Chemical Co., Ltd.), EP 143,507. 1983.

30. Chem. Abstr. 96, (1982) 143,258.: Lauer K., Kiegel E. (Boehringer Mannheim GmbH), DE 3,028,873.1980.

31. Chem. Abstr. 109, (1988) 6,893.: HaywardL.D. U.S. Pat. 4,721,796. 1983.

32. Chem. Abstr. 99, (1983) 53,726.: Saito K., Masuko T. (Tao Eiyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.), Jpn. Pat. 83 18 385 1981.

33. Anteunis M., Verhegghe G., Rosseel T. // Org. Magn. Reson. 1971. V. 3. P. 693-701.

34. Chem. Abstr. 94, (1981) 174,445.: Sanol Schwarz-Monheim GmbH, DE 2,903,983. 1979.

35. Chem. Abstr. 98, (1983) 161,103.: Stoss P. (Heinrich Mack Nachf.), DE 3,124,410. 1981.

36. De Lucchi O., Angius A., Filipuzzi F., Modena G., Camera E. // Gazz. Chim. Ital 1987. V. 117 P. 173-176.

37. Chem. Abstr. 109, (1988) 23,313.: Camera E., De Lucchi O., Filipuzzi F., Modena G. (Consiglio Nazionale delle Ricerche), EP 266,450.1986.

38. Chem. Abstr. 106, (1987) 67,625.: Camera E., Filipuzzi F., De Lucchi O., Modena G. (Consiglio Nazionale delle Ricerche; Dinamite S. p. A.), EP 201,067. 1986.

39. Sageot О., Monteux D., Langlois Y., Riche C., Chiaroni A. /Preparation and use of chiral (Z) enol ethers in asymmetric Bradsher cycloaddition// Tetrahedron Lett 1996. V. 37 N. 39. P. 7019-7022.

40. Chatti S., Bortolussi M., Loupy A. /Synthesis of diethers derived from dianhydrohexitols by phase transfer catalysis under microwave// Tetrahedron Lett. 2000. V. 41. N. 18. P. 3367-3370.

41. Chatti S., Bortolussi M., Loupy A. /Synthesis of new diols derived from dianhydrohexitols ethers under microwave assisted phase transfer catalysis// Tetrahedron. 2000. V. 56. N. 32. P. 5877-5883.

42. Loupy A., Monteus D. /Asymmetric Diels-Alder: monobenzylated isosorbide and isomannide as highly effective chiral auxiliaries// Tetrahedron Lett. 1996. V. 37. N. 39. P. 7023-7026.

43. Chem. Abstr. 64, (1966) 9,904.: Le Maistre J.W., Ford E.C. (Atlas Chem. Ind., Inc.), U.S. Pat. 3,225,067. 1962.

44. Chem. Abstr. 65, (1966) 20,205.: Zech J.D., Le Maistre J.W. (Atlas Chem. Ind., Inc.), U.S. Pat. 3,272,845. 1963.

45. Vill V., Fischer F., Thiem J. HZ. Naturforsch., TeilA, 1988. N. 43. P. 11191125.

46. Михантьев Б.И., Лапенко В.Л., Сливкин А.И./ Виниловые эфиры ангидридов маннита и сорбита// Ж. общ. хим. 1972. Т. 42: Вып. 10. С. 2302-2303.

47. Chem. Abstr. 81, (1974) 37,869.: Lapenkov V.L., Slivkin A.I. HMonomery Vysokomol Soedin., 1973. P. 73-77.

48. Lemieux R.U., Mclnnes A.G. /The preferential tosylation of the endo-5-hydroxyl group of l,4:3,6-dianhydro-D-glucitol// Can. J. Chem. 1960. V. 38. N1. P. 136-140.

49. Heyns K., Trautwein W.-P., Paulsen H. // Chem. Ber. 1963. V. 96 P. 31953199.

50. Jacquet F., Rigal L., Gaset A. //J. Chem. Technol. Biotechnol. 1990. V. 48. P. 493-506.

51. Tamion R., Marsais F., Ribereau P., Queguiner G., Abenhaim D., Loupy A., Munnier L. /Synthesis of new chiral auxiliaries derived from isosorbide// Tetrahedron: Asymmetry 1993. V. 4. N. 8. P. 1879-1890.

52. Cope A.C., Shen T.Y. //J. Am. Chem. Soc. 1956. V. 78. P. 3177-3182.

53. Chem. Abstr. 53, (1959) 2,252b.: Hopff H., Lehmann A. (DEGUSSA), DE 952,092.1955.

54. Thiem J., Lueders H. I I Justus LiebigsAnn. Chem. 1985. P. 2151-2164.

55. Lueders H., Thesis Ph.D. University of Hamburg, Federal Republic of Germany (1984) из обзора 1.

56. Thiem J., Lueders H. // Makromol. Chem. 1986. V. 187. P. 2775-2785.

57. Paolucci C., Mazzini C., Fava A. /Dihydro- and tetrahydrofuran building blocks from l,4:3,6-dianhydrohexitols// J. Org. Chem. 1995. V. 60. N. 1. P. 169-175.

58. Cere V., Mazzini C., Paolucci C., Pollicino S., Fava A. /Dihydro- and tetrahydrofuran building blocks from l,4:3,6-dianhydromannitol// J. Org. Chem. 1993. V. 58. N. 17. P. 4567-4571.

59. Mori K. /The total synthesis of natural products// New York, 1992. Chapt. 15. P. 234-238.

60. Chem. Abstr. 80, (1974) 146,476.: Ropuszynski S., Jasinski W. (Politechnika Wroclawska), PI 68,094. 1969.

61. Петров K.A., Нифантьев Э.Е., Щеголев A.A., Худынцев Н.А. /Синтез и химические свойства фосфинитов 1,4:3,6-диангидрогекситов//Ж общ. хим. 1962. Т. 32. С. 3074-3080.

62. Нифантьев Э.Е., Завалишина А.И., Тер-Ованесян М.Р. /Взаимодействие диалкиламидов фосфористой кислоты с этиленимином// Ж, общ. хим. 1969. Т. 39. Вып. 2. С. 360-365.

63. Петров К.А., Нифантьев Э.Е., Щеголев А.А., Тусеев А.П. /6-Метилфосфинит 1,2;3,4-диизопропилденгалактозы//Ж общ. хим. 1964. Т. 34. С. 690-693.

64. Нифантьев Э.Е., Коротеев М.П., Рабовская Н.С., /Реакция Арбузова с фосфитами и амидофосфитами углеводов как метод синтеза галоиддезоксисахаров//Ж общ. хим. 1973. Т. 43. Вып. 8. С. 1806-1811.

65. Анфилов К. Л. /Исследование фосфорилирования 1,4:3,6-диангидрогекситов// Диссертация на соискание уч. степени канд. хим. наук. Москва. МПГУ. 1997.

66. Bukhari М.А., Foster А.В., Webber J.M. // Carbohydr. Res. 1966. V. 1. P. 474-481.

67. Thiem J., Lueders H. I/ Justus Liebigs Ann. Chem. 1985. P. 2115-2164.

68. Cere V., Dalcanale E., Paollicino S., Sandri E., Lunazzi L., Fava A. // J. Org. Chem. V. 47.1982. P. 3540-3544.

69. Chem. Abstr. 114, (1991) 81,807.: Stoss P., LeitodM., MerrathP. (Heinrich Mack Nachf.),DE 3,906,267. 1989.

70. Chem. Abstr. 101, (1984) 157,677.: Martin B.K. (T and R Chemicals, Inc.), EP 113,235.1983.

71. Chem. Abstr. 105, (1986) 66,281.: Lynch M.J. (ICI Americas Inc.), U.S. Pat. 4,585,649. 1984.

72. Chem. Abstr. 82, (1975) 154,058.: Langhans R.K. (ICI Americas Inc.), U.S. Pat. 4,859,445.1971.

73. Chem. Abstr. 106, (1987) 4,034.: Wiener C., Pittet A.O. (Internat. Flavors and Fragrances Inc.), U.S. Pat. 4,617,419.1985.

74. Saheki Y., Negoro K., Sasaki T. // J. Am. Oil. Chem. Soc. 1986. V. 16. P. 153-155.

75. Chem. Abstr. 102, (1985) 67,233.: Nihon Surfactants Industry Co. Ltd., Jpn. Pat. 84 175 408 1983.

76. Chem. Abstr. 90, (1979) 209,946.: Ochiai M., Ozawa T. (Pola Chem. Ind. Co., Ltd.), Jpn. Pat. 78 45 379 1975.

77. Chem. Abstr. 98, (1983) 161,109.: Stuehler H., Krempl E., Oberhauser (HoechstAG), DE 3,119,553.1981.

78. Chem. Abstr. Ill, (1989) 120,611.: Greiche Y., Hartmann P., Kohler J. (Wella AG), EP 302,265. 1987.

79. Chem. Abstr. 102, (1985) 119,437.: Geria N. (Briston-Myers Co.), GB2139.496.1983.

80. Chem. Abstr. Ill, (1989) 78,812.: Kaminsky W., Madler H. (Hoechst AG), Ep 307,877. 1987.

81. Chem. Abstr. 106, (1987) 68,267.: Stephen J.H., Smith J.H., Meshreki M.H. (ICI Americas, Inc.), U.S. Pat. 4,613,638.1985.

82. Chem. Abstr. 101, (1984) 24,838.: Barnes M., Fassbender F. (Bayer AG), DE 3,233,086.1982.

83. Chem. Abstr. 98, (1983) 55,354.: Meyborg H., Wagner K., Barnes J.M., Salzburg H. (Bayer AG), DE 3,111,093.1981.

84. Chem. Abstr. 100, (1984) 176,241.: Salzburg H., Hajek M., Meyborg H. (Bayer AG), DE 3,229,412.1982.

85. Chem. Abstr. 107, (1987) 40,981.: Barnes M.J., Betz W. (Bayer AG), DE3437.915.1984.

86. Chem. Abstr. 103, (1985) 196,882.: Salzburg H., Reinking K., Kleiner F. (Bayer AG), DE 3,347,075.1983.

87. Chem. Abstr. 101, (1984) 24,146.: Dirlikov S.K., Schneider C.J. (Dow Chemical Co.), U.S. Pat. 4,443,563.1983.

88. Thiem J., Lueders H. // Staerke 1984. V. 36. P. 170-176.

89. Эльперина E.A., Абылгазиев Р.И., Стручкова М.И., Серебряков Э.П. /Хиральные комплексообразователи и агенты трансфазного переноса// Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1988. N3. С. 627-632.

90. Эльперина Е.А., Абылгазиев Р.И., Серебряков Э.П. /Хиральные комплексообразователи и агенты трансфазного переноса// Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1988. N 3. С. 632-637.

91. El'perina Е.А., Serebryakov Е.Р., Struchkova M.I. /Heterocyclic polyethers derived from D-sorbitol and D-mannitol as hosts for chiral ammonium salts// Heterocycles. 1989. V. 28. N 2. P. 805-810.

92. Reetz М.Т., Neugebauer Т. /New diphosphite ligands for catalytic asymmetric hydrogenation: the crucial role of conformationally enantiomeric diols// Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1999. V. 38. N 'A P. 179181.

93. Blackmond D.G., Rosner Т., Neugebauer Т., Reetz M.T. /Kinetic influences on enantioselectivity for non-diastereopure catalyst mixtures// Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1999. V. 38. N 15. P. 2196-2199.

94. Reetz M.T., Mehler G. /Highly enantioselective .Rh-catalyzed hydrogenation reaction based on chiral monophosphite ligands// Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2000. V. 39. N 21. P. 3889-3890.

95. Paolucci С., Mazzini С., Fava A. /Dihydro- and tetrahydrofuran building blocks from l,4:3,6-dianhydrohexitols// J. Org. Chem. 1995. V. 60. N 1. P. 169-175.

96. Bakos J., Heil В., Marko L. /l,4:3,6-dianhydro-2,5-dideoxy-2,5-bis(diphenylphosphino)-L-iditol//J. Organomet. Chem. 1983. V. 253. N2. P. 249-252.

97. Cere V., Mazzini C., Paolucci C., Pollicino S., Fava A. /Dihydro- and tetrahydrofuran building blocks from l,4:3,6-dianhydromannitol// J. Org. Chem. 1993. V. 58. N 17. P. 4567-4571.

98. Loupy A., Monteus D. /Asymmetric Diels-Alder: monobenzylated isosorbide and isomannide as highly effective chiral auxiliaries// Tetrahedron Lett 1996. V. 37. N 39. P. 7023-7026.

99. Ю7.Нифантьев Э.Е., Плотникова O.M., Ручкина Н.Г., Васянина Л.К., Беккер А.Р. /Исследование циклофосфорилирования 1,4:3,6-диангидро-О-маннита// Ж. Общ. хим. 1992. Т. 62. Вып. 11. С. 24562469.

100. Беллами JI. /Инфракрасные спектры сложных молекул// Москва. 1963.

101. Соболева Н.О. /Фосфорилированные производные 1,4:3,6-диангидро-D-маннита и молекулярные полости на их основе// Диссертация на соискание уч. степени канд. хим. наук. Москва. Mill У. 2003.

102. Wieser-Jeunesse С., Matt D., DeCian A. /Directed positioning of organometallic fragments inside a calyx4.arene cavity// Angew. Chem. Int. Ed. 1998. V. 37. N 20. P. 2861-2864.

103. Quin L.D., Hughes A.N., Lawson H.F., Good A.L. /Synthesis of 1,2-dihydro-l-phenylideno l,l-b.-phosphole as a potential precursor of a phosphapentalenyl anion// Tetrahedron. 1983. V. 39. N 3. P. 401-407.

104. Цветков E.H., Бондаренко H.A., Малахова И.Г., Кабачник М.И. /Простой способ генерирования замещенных фосфид- и фосфинит-анионов и синтезы на их основе// Ж. Общ. хим. 1985. Т. 55. Вып. 1. С. 11-26.

105. Нифантьев Э.Е., Васянина JI.K. /Спектроскопия ЯМР 31Р// М. Изд. МГПИ. 1986. 148 с.

106. Chem. Abstr. 109, (1988) 68,856.: Sun К.М. (Shell Int. Res.), ЕР 264,978. 1987.

107. Мельников Н.Н. /Пестициды. Химия, технология и применение// Москва. 1987. 693 с.127