Взаимодействие хлоридов Р (III) с карбонильными соединениями в присутствии эфиров кислот Р (III) в качестве третьего реагента тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.08 ВАК РФ

¡ i 'j t: ;

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ, УНИВЕРСИТКГа Я

~ 0 Ь'Ги ЯСС

На правах руйопией "' ХАРЛАМОВА АЛЛА ГЕРМАНОВНА

- ■ i -1-я Л ?.■ О ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ХЛОРИДОВ Р(Ш) С КАРБОНИЛЫШМИ СОЕДИНЕНИЯМИ В ПРИСУТСТВИИ ЭФИРОВ КИСЛОТ P(IIt)

В КАЧЕСТВЕ ТРЕТЬЕГО РЕАГЕНТА

02.00.08 - химия элементоорганических соединений

- cica- г 1 'л- '

- . -i

Автореферат , п vq о?

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Казань - 1993

i

Мота шоолмш в Ниансюи Государственном Технологической Уйхверсжтете

Научные руководи тел : доктор шими наук, npodteccop

1Ъзкзов U.R.

канжидат и— iruuix наук, доиент ХаЯруяин P.A.

Офипнгыше ошюнентн : доктор нмячесхжх наук, профессор

Фрошц с.в.

доктор яннеиив наук, профессор. Овчинник» В-В-Ведуцее ваучно-яссяедоватедкское учрехдеое : Ордена Трудового Красного Знамени ивстдтуг органической и Физической хдош та. А.Е.Арбузова вомспп научного пентра Взсскйской Академии наук.

<Ji; . у

Защита дяосерштш состоится " _ 1993 V..

в " часов ва анцидапш спепшаипшроамфго Соввта< К 063.37.06 в Казанском Взсударствеатав Технологической Университете ( 420015, Казань, уж. К.Мфш, 68, зал ааоедана! Ученой» Совета ).

С диссертацией мокш ознакомиться в dit—imm »шаерситвта. Автореферат разослан "zV- " W7" " "1993 тк.

Ученнй секретарь саепвапмрованшп Совет кандвдат хжпесккх наук

Килеева. З.Ш;.

Актуальность работы. Несмотря на интенсивное развитие химии фосдорорганических соединений (<ХОС), обусловленное весьма широким спектром их практического применения, в этой оЛласти химии остается много белых пятен. Взаимодействие карбонильных соединений с хлоридами (¿ос,fopa в присутствие эфиров кислот Р(Ш) в качестве третьего реагента изучается на протяжении многих десятков лет. Однако поведение функционалыюзамещенных карбонильных соединении, содержащих такие важные характеристические группы, как слояноэфирная, карбонильная, галоге!м, а детальная, кетальная, в этой тре хкомпо кетю и система било изучено совершенно недостаточно. Характеристические групп;! могут конкурировать мо«цу собой в первичных процессах,а также уч.-югвовать во многих вторичных процессах, приводящих к новым типам 'ЮС. Поэтому, систематическое изучение вышеуказанных взаимодействии, выявление главных маршрутов реакций, которые могли бы с тать основой новыа методов синтеза полифункциональшх ФОС, обладак>-ших потенциальной биологической активностью, является актуальным. Настоящая работа выполнена в рамках общего направления научных работ кафедры органической химик Казанского Государственного Технологического Универслтета "Синтез и исследование новых '¿ОС, обладающих биологической активностью".

Цольп работы является: 1) опроделение природы первичных процессов и выявление главных маршрутов взаимодействий в трохкомпонент-ноЛ система: функциональнозамещенноо карбонильное соединение +■ три-алкклфосфит + хлорид Р(Ш); 2) разработка методов синтеза новых типов полифункциональшх ¿ОС, обладающих потенциальной биологической активностью.

Научная новизна работы.Впервые проведено систематическое исследование роакций фуякциональнозамеценных карбонильных соединений -эфиров лкровиноградной, ацотоуксусной кислоты п кх хлорзамещонных проиэводшх, карбонилзамещенкых ацеталей, кетапей, ^ - хлорэфироа с хлоридами Р(й) в присутствии триалкилфосфитов в качестве третьего реагента. Установлено, что в основном реализуется один маршрут реакции - первоначальное присоединение фосфита к углероду С=0 группы и послодугя;ее участие образовавшегося биполярного иона баз предварительной изомеризации в нуклеофильном замещении хлора у электрофиль-ного Р(Ш). В случае эфиров пировиноградной кислоты впервые обнаружена гетероциклизация первоначально образующиеся 1-фосфорилировашшх алкилдпхлор;ос{1!тов, содер.чшдих две алкоксильные группы у Р(1У), ко- .

J

торая приводит к образованию алкрл-4-алкокск-5-метил-2-^лор-1,3,2 Л3 > 4 Лй - диоксадкфосфодан-5-карбоксилатов.

Показано, что, такие близкие по строению , (X - дпалкек-сикарбонвльные соединения, как ацэтали метилглиоксаля и кетали диа-цетила в трехко.мпонентнои системе вступают в совершенно разные первичные процессы: первые присоединяют триалкилфосфкт к углероду С=0 группы, а вторые Бступают в нуклеофильное замещение хлора у элект-рофильного Р(Ш) под действием кетальной группы.

Установлено, что реакции с/ - карбонилзамещенных хлор-

афиров с эфирами кислот Р(Ш) могут протекать по нескольким маршрутам,« вклады отдельны*. маршрутов первичной нуклеофилыюй атаки на углерод С=0 группы (реакция Перкова), на углерод, связанный с галогеном (реакция Арбузова) и на подвижный водород (дегидрохлорирова-ние) зависят от строения реагирующих веществ.

Найдено, что в трехкомпокентной системе диацетил + триалкклфос-фит + РС£з образуется новый структурный фрагмент Р(1У)-С-0-Рч , а не Р(1У)ОС=СОР( , как это предполагалось ранее в литературе. Впервые кз этой реагирующей система выделены ковие гетероциклические соединения - 0,0~дкалккл~4-штил-5-метилен-2->:лор-1,3,2-дкоксафосфо-лан-4-фосфонаты.

Показано, что при взаимодействии хлоридов Р(Ш) с несимметричными полными фосфитами, содержащими кетонную карбонильную группу в^-положении в алкоксильной группе,в результате ыежколекулирной активации фосфитаым фрагментом карбонильной группы образуются олигоые-ры, имеющее Р(Ш) и Р(1У) в своем составе.

Каучная и практическая значимость оаботи. Конкретным вкладом »той работа в теорию химии элементорганичееккх соединений являются^ I) установление образования нового структурного фрагмента Р(.1У).-£-О-РС в трехкомпонентнои системе диацетил+триметилфосфит* РС£х „ а не Р( 1У)ОС-СОРч , как это предполагалось ранее;) 2) обнаружение двух типов гегероциклкзации 1-фосфорилировашшх алкилдихлорфосфи-тов; 3) совместная интердритация взаимодействий основных типов гадогензамащенных С=0 соединений с фосфитами (реакция Перкова), а также с фосфитами в присутствии хлорида Р(Ш), как имеющих одну и ту не природу первичного процесса - присоединение фосфита к атому углерода С=0 группы и образование биполярного иона.

Практическая значимость работы заключается в разработке методов синтеза новых полифункционал ышх органических соединений - дкокса-

дкфосфоланов, фосфорзамещенных диоксафосфоланов, юно- и диацета-лей, о(- хлорэфиров и алкклалкениловых эфиров, содержащих Р(Ш) и Р(1У) или два Р(1У), которые сами могут обладать биологической активностью, или могут бить использованы в синтезе соединении с широким спектром полезных свойств.

Апробация работа. Основные научные результаты долояены на научной студенческой школо-семикарэ "Синтез и исследование структур $00 спектральным методами" (Казань, 1992), па молодежном коллоквиуме км.А.Е.Арбезова по химии фосфорорганических соединений (Санкг-Петербург,1Э92), на IX Мохдународном симпозиуго по хами; фосфора (Санкт-Петербург,1993).

Публикации. По тема диссертации опубликовано четыре статьи в центральных научных журналах.

Объем и структуре! работы. Диссертационная работа изложена на 15'0 страницах машинописного текста, включающем И таблиц, 10 рисунков и список литературы из ^20 наименований.

Диссертация состоит из введения, трех глав и выводов. В первой главе дан обзор литературного материала, касающегося взаимодействия карбонильных соединений с хлоридами Р(Ш) в присутствии нуклоофильных реагентов. Во второй главе изложены результаты собственных исследований. ¡>5зтодика проведения экспериментов представлена в третьей главе диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

I. Реакции со сложными эфирами кетокарбоновых кислот.

В литературе описаны реакции эфиров пировипоградиои кислоты в отдельности с триалнялфосфитами и хлоридами Р(Ш). Взаимодействие же этих эфиров одновременно с хлоринами Р(Ш) и триалкилфосфитами, которое можно рассматривать как реакции карбонильных соединений с хлоридами Р(Ш) в присутствии Р-нуклеофилов, или с Р-нуклеофилами в присутствии хлоридов Р(Ш), ранее не были изучены. С целью определения маршрутов реагирования и синтеза новых полифункциональных ФОС нами было предпринято исследование этих реакций. Исходя из развитых Пудовиком А.Н. и Коноваловой К.В. представлений (ВЭХ,1965,35,1591), момно было предположить, что первоначально происходит присоединение трпалкилфосфита по карбонильной группе эфира пировиноградной кислоты и образуется биполярный ион (I), которын может изоморизо-

ваться в кон (П). Последний, взаимодействуя еще с одной молекулой пировиноградного эфира гложет превратиться в более сложный' биполярный ион (Ш). Дальнейшее взаимодействие этих биполярных ионов с хлоридами Р(Ш) должно привести к основным продуктам реакции (1У), (У), (У1). Так как биполярные ионы (I) и (Ш) имеют 0-анконные центры, их взаимодействие с хлоридом Р(Ш) должно завершаться образованием нового Р-О-С-фрагмента, т.е. соединений (1У) и (У1). Биполярный ион (П) имеет С-анионный центр, поэтому его реакция с хлоридом Р(Ш) должна привести к новоцу фрагменту Р-С-0 и продукту (У).

(ао)зР+си5Сох—[сн,с-Й№~сн5сойск)4-- сн/^с-о^

X-COOR.CN XI X п X сн>

,СН» ЛИ*

Леи, ,сн* соой^)

-сё{йо)^ос-Рйг кчг, с^

X... ОХ у аисн.

СН^СНз -МзРос-с'оРйа: X х.

■ (К0)лР0С-СиРР! и* о X Л *

В спектре ЯЧР реакционной массы наблюдали сигналы с §р 17.0 и 204.5 м.д., соответствующие атомам фосфора с окружением СРОд и ОК3^2» Таким образом, исследуемое взаимодействие завершается образованием нового фрагмента СОР(Ш) а не 0СР(Ш),что однозначно исключает маршрут реакции по схеме (б). Интегрирование площадей сигналов протонов в спектрах ПМР свидетельствует об отсутствии в реакционной смеси продукта (У1). Все это говорит о протекании реакции исключительно по схема (а), т.е. изомеризация биполярного иона (I) в кон (П) да происходит и маршруты реакции по схемам (б) и (в) не реализуются. В реакционной смеси отсутствуют также продукты взакмодеист-вия эфира пировиноградной кислоты лишь с триалкилфосфитом, т.е. в реакции участвуют все три реагента в соотношении 1:1:1.

Соединения (1У6) выделены в чистом вцце, а соединения (1Уа) при перегонке в вакууме отщеоляют галоидный алкил и превращаются в нятичленше гетероциклы с двумя атомами фосфора различной координа-

ции - алкил-4-алкокси-5-метил-2-хлор-1,3,2 А* ,4 А6 - диоксадифос-фолан-4-карбоксилаты (УП). /X ''0

_ ,, , а й№Р-с-сн5_ мр-с-си, — й б -Ш 0^0 ига

Ш рсг

Слелувт отметить, что обнаружен первый случай циклизации 1-фосфори-лировашшх ал к м дих л о р,'о с фи то в с двумя алкоксильными группами у Р(1У). Установлено, что полная циклизация имеет место лишь в случае метоксилышх групп у атома фосфора. При больших размерах алкоксилышх групп скорость циклизации резко уменьшается, видимо из-за стеричес-ких препятствий, и дистиллят после многократных перегонок представ-ляот собой смесь продуктов (1У) и (УП). Строение соединении "(1Уа) подтверждалось элементным анализом, спектрами ЯМР на ядрах 1Н, Р, 'С, а также реакцией с ГСВ д. В случае реакции с РСбд, последний восстанавливается з ГС63 и образующийся алкокситетрахлорфосфоран претерпевает нетривиальную стабилизацию: благодаря наличию и благоприятному расположению в одной молекуле электрофильного фосфораново-го центра и нуклеофильного фосфорильного кислорода реализуется фос~ форан(фосфонии) - фосфатная перегруппировка, (^Ц СИ*

г&, +орп, — (*о)р-гЛн*__ №рЧ-х _

шмйотг+т*^^ у— 'к 6

сй^ гц о^й-

сн о

— даьр^-о-т, Ж- С£(ЙО)Р(О)СОР(О)С£2

X X

Строение полученных продуктов доказывалось элементным анализом и

спектрами ЯМР на ядрах 1Н, 13С н31Р.

Наш было изучено также взаимодействие ацетоуксусного эфира и его хлорпроизводных с хлоридами Р(Ш) в присутствии В-нуклеофилов. При изучении продуктов реакции мы исходили из результатов исследований хлоридов Р(Ш) с эфирами пировиноградной кислоты в присутствии тртлкилфосфитов. Согласно им, первоначально должен образоваться биполярный ион (IX). В то же время, в отличие от пировиноградного эфира, в мягких условиях, незамещенный ацетоуксусшй эфир с фосфитом не образует продуктов реакции. Причиной этого, видимо, является термодинамическая невыгодность изомеризации типа (1)-»-(П). Поэтому биполярныЛ ион (IX) без изомеризации должен вступить в нуклео-

фальное замещение у электрофильного Р(Ш) (схема а). Необходимо учитывать также более легкую енолизуеыость ацетоуксусного эфира по сравнению с эфирами иировиноградной кислоты.В присутствии Р-основа-ния - фосфита может реализоваться взаимодействие хлорида Р(Ш) с енольной формой ацетоуксусного эфира (схема б). В'случае хлорзаме-щенных ацетоуксусных эфиров триалкилфосфит может реагировать с ними по схеме реакции Перкова без вовлечения во взаимодействие третьего реагента - хлорида Р(Ш) (схема в).

»ИсшсатооЕг ^сшс^'еооеи — рОКЬ ^ 0--Р(ОЮ2 уси.сск'^сооег^^- снзсса'^соо^ (Г 3 ОРИ! Й^вд

ъррро ею (5);

жА хт

()р(оКоаь

С.НзС=СК'С00Е1 ^

Было установлено, что реализуется лишь маршрут реакции,изображенный схемой (а).

Строение соединений (X) подтверждалось элементным анализом и спектрами ЯМР Н, Р, а в случае соединения (Ха) дальнейшим превращением под действием ортомуравьиного эфира. . .,Г1Г1,

ОЧЧОЮа И(0КЬ _

сн.с-стооЕ!+сн(0Еи, -т^й^ сн^шосч ш

орсеа Н1т окохоешшь

Соединения (ХШ) выделены в чистом виде молекулярной разгонкой.

2. Реакции с кетоацеталями, кетоквталями, альдвгидокеталями.

Нами было изучено поведение в трехкомпонантной. системе дкметил-кеталя фенилглиоксаля и близких по строению ацеталей метилглиоксаля (МУ) и диэтклкеталя диацетила (ХУ), в которых имеются две характеристические группы, способные реагировать с хлоридами Р(Ш).

В случав ацеталеи метилгликосаля в качества единственного продукта реакции получались соединения (ХУП, являющиеся новыми типами ацеталеи в органической химии, содержащими два атома фосфора различной координации. Очевидно, что главным маршрутом реакции является взаимодействие хлорида Р(Ш) с карбонильной группой кегоаце-таля, активированной триалкилфосфитом.

___ ^ +СЦ*

(60),Р + СН> + РС£5 СН,С-0" СЬР-Й? ЙЛРСОГСРа —

И , СН(0Р')2 СнШг

СН(0(?')2 СИ»

^опГ(Я0ЬР(0)С0РСее XVI а ,5

мтп ""

Соединения (аУ1) содертат трехкоординированный атом фосфора, подвижные атомы хлора и ацетальнуга группу, что делает их очень перспективными для синтеза разнообразных полифункциональных ФОС. Шло обнаружено, что при стоянии при комнатной температуре происходит их превращение в соединения (ХУЛ), которые являются новыми типами еС - хлорэфиров в органической химии, содержащими Р(1У) и Р(Ш).

№Р(0)С(СШ)0№__ —- (яш2Р(Ш(>ЫОР№)СО.

С'НСОЯЪ м XV-/

Это превращение становится понятным если учесть, что в одной молекуле имеются две активные по отношению друг к другу функциональные группы - электронодонорннй ацеталышй фрагмент и акцепторный Р(Ш). Соединения (ХУ1) и (ХУЛ) не перегоняются в вакуума и были идентифицированы в неочищенном виде. Строение их подтверждалось элементным анализом, спектрами ЯМР на ядрах '^Р, а также химическими методами: взаимодействием о ортомуравышым эфиром, со спиртами или вто-ричинми аминами в присутствии третичных аминов в качестве акцепторов хлористого водорода, с пентахлоридом фосфора и хлором. Таким образом были синтезированы ацаталп, содержащие Р(Ш) п Р(1У) п новые типы диацеталей в органической химии, содержите два Р(1У). Строение всех полученных соединений доказывалось элементным анализом н спектрами ЯМР ХН, 31Р, 13С.

При взаимодействии шнохлорвдов Р(Ш) со смесью двэтилкеталя днацетила н триалхплфосфита ш оапдала образования продукта (XXI) в результате первоначального протекания реакции по карбонильной группе.

О --Р(0$2 ч/ я , _ СН^С-е(СН»Х0СаНа)2 № иРХг

Однако, в качестве основного продукта был обнаружен 0,0-диалкил (1-диэтилфосфшюкси-или 1-о-фениленфосфинокс и-1-меткл-2-э токе и-пропенкл-2)фосфонат (ХЛ1). Другими продуктами этой реакции оказались диалкилфосфористые кислоты (ХХШ) и 2-алкокси-4,5-беизо-1,3,2-диоксафосфолан (ХХ1У). Отдельными опытами было показано, что о-фе-ннлендиоксихлорфосфит реагирует с кетокеталем с образованием соединения (ХНУ) и 2-хлор-2-этоксибутанона-3 (ХХУ). Взаимодействие последнего с фосфитом приводит к соединениям (ХХШ) и (ХХУ1) (см. раздел 3 стр.13).

. ХгРсе -СНзСОС(ОСгИь-)2- СНзС-С-СНа ^ОЬРИО*

■ Г14, ™ ХаРООСгН* Тхи,

— ххм л- в

,„, о и , о -рсмимн, вн* т

■ Ша? К^СМ^ДН^) Е^О . СИ

Соединение (ХХПа) было синтезировано нами не завис ы.щм путем - взаимодействием хлорида Р(Ш) и триалкилфосфита с 2-этоксибутен-1-оном-3 (ХХУ1). Мы считаем, что реакция протекает по следующей многостадийной схеме: О О И

ХгРСе+СНзСС(СН5Х0С2На-)г —СКьС-С-Сйг +Х2рО№

ОСгИь

се ^

СН*С~С -СИ, - Р(0йЪ -5рГ^0)г Рн0 + СНаС~?= сИг

11 1 " -кис " « . —

о 0С2Н5 , 0 ОСаНв- ш

О (№Ю

ХгРС£ + СЙъС"С=СНг + Р(0(3)5 -—г- СИ^>С-С=Сйг Я5Т»а-в - о ОСгИз ш Х?Р0 ОСгй*

В молекуле диметилхеталя фенвлглиоксаля имеется активная по отношению к хлоридам Р(Ш) альдегидная группа. Поэтому мы ожидали,что в тройной смеси во взаимодействие Судет вовлечена альдегидная группа. Действительно, с монохлоридами Р(Ш) реакция протекает в ожидаемом направлении с образованием 0,0-диметил-(1-о-фенилендиоксифосфи-ноксн ели 1-ДЕЗтоксифосфинокси-2,2-диштокси-2-фоиилэтил)фосфонатов

(тХ)' О-КООЫа 2Х«ф§<&>

СбН5С(0ВДаСН0 +Р(0Ме)5 -^Хгрсе— СсНь-С(0СШ:1]РХ2 ЕМ (С)

Продукты (XXIX) не перэгоняэтсн в вакууме и поэтому были идентифицированы в неочищенном виде после удаления легколетучих в глубоком вакууме. При использовании в качестве хлорида Р(Ш) - треххлористо-го фосфора образующийся дихлорфосфит (XXIX) является лабильный даже при комнатной температуре и поэтов сразу после получения на холоду его превращали в производное о двумя Р(1У) действием орто-муравьиного эфира. 0 ,ч Р

СбИ, е(осм.шо * —-ш

ххх

Таким образом, в зависимости от строения функционально замещенного карбонильного соединения меняется и природа первичного процесса взаимодействия в трехкомпонентной системе. Если в случае ацеталей метилглиоксаля и диметилкеталя фенилглиоксаля сначала триалкклфосфит взаимодействует с С=0 группой, образуя биполярный ион типа (1), то в случае кеталя диацетила электронодонорная катальная группа атакует электрофильный Р(Ш), реализуя нуклвофильное замещение атома хлора у хлорида Р(Ш). Эти реакции использованы для синтеза ранее не известных типов полифункциональных ФОС.

3. Реакции карбонилзамешенннх с< - хлорэФиров с эФирами кислот Р(И).

Так как в литературе имеются лишь единичные сведения о реакциях карбонилзамешенннх хлорэфиров с эфирами кислот Р(Ш), нами было проведено га более детальное изучение с целью выяснения маршрутов протекания реакций в зависимости от природы исходных соединений. Ш исследовали реакции оС- хлорэфиров ацеталей метилглиоксаля (1-ал-кокси-1-хлорпропанонов) (XXXI) и хлорэфира кеталя диацетила (2-алкокси-2-хлорбутанона) (ХХУ) о тркалкилфосфитаыи, 0,0-диалкил-фенил:|осфонктами н О-метилдифенилфосфинитом. Соединение (XXXI) имеет два, а соединение (ХХУ) - три явных электрофильных центра. Поэтоцу возможными направлениями атаки Р-нуклеофила являются углерод С=0 группы (направление I), углерод, связанный с атомом хлора (направле.-ние 2) и водород метильной группы. г.» р ^-»-Н

сн.с

Й в зависимости от места атаки может реализоваться реакция Перкова (нип.рЛ), реакция Арбузова (напр.и дегидрохлорирование (напр.З).

Нами было наедено, что в случае соединения (XXXI) преимущественная реализация одного из двух направлении зависит от строения Р-нуклеофила: полные фосфиты и фосрониты глашшм образом реагируют по Перкову, в то время как фосфиниты взаимодействуют по Арбузову.

ОРГОХоЯ2)^ ^в

к и ^^иьсоснАЖоМа

Отроение полученных соединений доказывалось элементным анализом и спектрами ЯМР на ядрах ^С. Необходимо отметить, что про-

дукты (ХХХП) не удалось выделить в совершенно чистом виде. Во всех соединениях, согласно данным спектров ЯМР ^Н и ^Р присутствует примесь продуктов взаимодействия по Арбузову е соотношении 10:1.

В случав соединения (ХХУ) преимущественно реализуются направления (2) и (3) и основными продуктами реакции являются $ - кето фосфонаты (ХХХ1У) и гидрофосфорилыше соединения (ХлХУ).

сн^с-с-ок -^р(0р )г <Г о оя дк о а ^й'ршхоен < сн^ососн,

Как видно, в случае - хлоркетона (ХХУ) взаишдействие по схеме реакции Перкова не реализуется.

При наличии в реакционной смеси третьего реагента электрофильного характера - хлоридов Р(Ш), соединения (XXXI) и (ХХУ) тоже различаются по характеру превращений. Так, соединение (XXXI), а такжо бромацетон, хлораль, склонные к реакциям Перкова, реагируют о раскрытием карбонильной группы. Строение соединений (ХХХУ1а-в) подтверждали элементным анализом, спектрами а также дальнейшими провращошшлга под действием ортондгравьиного эфира, хлора и спирта в присутствии третичного амина. ■

0-Р(о№ , . ___

СН5, СИг^(5) и

Н. . ССЫС)

^^ -С£(^0)Р(0)СХУОР(0)СЕг ШЕ!!'

"^^^ОШОШОРСО^г ХШУ

Отроение соединении (ХХХУ11-ХХХ1Х) подтверждалось элементным анализом и спектрами ШР *Н, 31Р, 13С.

Соединение (ХХУ), не склонное к реакции Неркова, в присутствии в реакционной смеси третьего реагента - хлорида Р(Ш), не претерпевает превращения с раскрытием карбонильной группы. Первоначально, под действием фосфита происходит элиминирование НС . Затем образовавшийся непредельный кетон вступает в реакцию с раскрытием карбо-

Иа многочисленных механизмов, предложенных для реакции Неркова, механизм, включающий первоначальную атаку эфиром кислоты Р(Ш) на атом углерода карбонильной группы считается наиболее вероятным и доказанным. № полагаем, что реагирование cÁ- галогенкарбонильных соединений, склонных к реакциям Неркова, со смесью хлорида Р(Ш) и эфира кислот Р(Ш) с раксрытием карбонильной группы может служить дополнительным химическим доказательством этого наиболее приемлемого механизма.

4. Реакции с дикатонами.

Нами были изучены реакции хлоридов Р(Ш) с диацетилом, ацетил-ацетоном и его моно- и дихлорпроизводными в присутствии тркалкилфос-фосфитов. Бирум (Пат.США 3014949 26.12.61) продукту взаимодействия

с диацетилом и триалкилфосфитом в соотношении 1:3:3 приписал структуру фосфита [(Ю)2Р(0)0С(СН^)=С(СН3}0 *]уР. С целью уточнения места атаки фосфитом карбонильной группы и синтеза новых чОС ш изучали эту реакцию при ином соотношении реагентов 1:1:1. Б реакционной смеси нами был обнаружен широкий сигнал с 17-24 м.д., свидетельствующий об образовании новой связи Р-С, а но Р~0. ß качестве основного продукта перегонкой реакционной смеси бил выделен Э ,0-дкалкгл-4-метил-5-мвтилен-2-хлор-1,3,2-диоксафосфолан-4-1росфо-нат (XLÍ). Мы полагаем, что его образование происходит по следу кади зхеме: активация диацетила фосфитом происходит не через атом кис-

лородд, как это предполагалось ранэе, а через атом углерода карбонильной группы. Образующийся биполярный ион вступает в нуклео^иль-ноо памещенио хлора у электрофильного Р(Ш). Затем дихлорфосфит (ХЬ) циклизуется внутримолекулярно в енольной форме. Строение соединения (ХЦ1) подтсрждалось элементным анализом, спектрами >Л!Р Р и С, и переводом его в соответствующее аминопроизводное (ХьП).

СО Р - о

%сн> 6,5 о он» оси,

—CR^O^P-C ОРС£3 — (R^UP-Ç-OPCEa Г^ fl^bP-Ç О

- ê-о ппи с-он nu с-О'^

^ ¿H, 9 СИ г рНо

^L (№Pf n°)PNEt3 __ Ш

-штнсв [j-g0 m

Вторим продуктом реакции оказался 4,5-диметил-2-алкокси-2-оксо-I ,.1,2-диоксафосфолен (XLUi). Ранэв он был синтезирован взаимодействием диалкилхлорфосфита с диацетилом (ДАН СССР,1964,158,157). Mi полагаем, что его образование можно объяснить двояким образом: i) диспропорционирование фосфорных реагентов и последующее взаимодействие диалкилхлорфосфита с диацетилом; 2) образование фосфорана из диацетила и Р(ОМо)^ и дальнейшее превращение фосфорана под действием гси3. L рс2з ^o^p^Robpcn- яорсег

-оо тси

i

(RüfcPtt'CHsCOCOCH»^ R0P<gJLCH; т 2.^Ü)SP+ CHsCOCOCHs ^r Щ) +RDPCÍ2

Mij нашли, что в тройной смеси незамешешшй ацотилацетон практически на вовлекается во взаимодействие, в то время как фосфорные реагенты легко вступают в реакцию диснропорционирования. В случае moho - и дихлорацетилацотонов кроме диснропорционирования фосфорных реагентов можно было ожидать реализации еще трех маршрутов реакции: участно биполярного иона типа (I) в нуклеофильном замещении хлора у электрофильного Р(Ш) (а), изомеризация вышеупомянутого биполярного нот и образование енолфосфата (Хиу) (б) (реакция Иеркова), и.наконе ьзаимодпистнио окольной ;]юрми ллорацотилацетона с fCl'j в присутствии

Р-осноеания -трвалкилфосфита, и образование енолфосфита (Х1.У1) (н).

С1Ь * —- О* ^

(^ОЬР(О)СхЙСОСИь ^ СН5С=СХСОСН, «

Йз о№ Сн^С-^соси^ ¿РСЬ хиж

-_ ОРСо)Сое±> —

*Ш tмoeth

В действительности, кромэ диспропорционирован/.я, реализуется лишь маршрут (а). В ШР спектре реакционной смеси наблюдались сигналы с -"эр 1й0,164,204 и 18 м.д. После удаления легколетучих фракций в глубоком вакууме в спектре ШР ^Р остатка оставались сигналы с ¿эр 204 и 18 м.д., соответствующие атомам фосфора соединения (Х1ЛУ). Соединения {ХНУ) оказались весы/а лабильными и поэтому сразу были переведены в устойчивые продукты (ХЬУИ) при их взаимодействии с орто-цуравьиннм эфиром. Строение полученных продуктов доказывалось элементным анализом и спектрами НМР Итак, в реакциях в тройной смеси незамещенный ацетилацетон и ацетоуксусный эфир ведут себя по разному: ацетилацетон практически не участвует во взаимодействии, а ацетоуксусный эфир образует продукт (X) по ожидаемому маршруту реакции (а) (раздел I). Хлор- и дихлорзамещенные производные ацетилаце-тона и ацетоуксусного эфира с фосфорными реагентами реагируют довольно вяло, поэтому главным маршрутом реакции является диспропорциониро-ванко исходных производных Р(Ш). Другим же маршрутом реакции является присоединение трвалкилфосфита к углероду карбонильной группы и образование биполярного иона типа (I). Последний не успевает изомериэо-ваться в биполярный ион типа (П) и легко вступает в нуклеофильное замещение атома хлора у Р(Ш). Так как не реализуется изомеризация РОС, енолфосфаты (Х1У) также на образуются. Маршрут реакции с участием енольных форм р - дикорбонильных соединений и Р-основания так-ш не осуществляется.

5. Реакции с кетоэфирами фосфористой кислоты.

Несимметричные полные фосфиты, содержащие кетонную карбонильную 'руппу в у - положении в алкоксильной группе интересны тем, что в дной молекуле содержатся и карбонильная группа и ее активатор -

Фрагмент полного фосфита. Поэтому мэжно было бы предположить не толыо можмолекулярную, но и »¡{утр-,молекулярную активацию карбо-нул'-чои группы. При благоприятном для внутримолекулярной активации пространственном расположении С=0 группы и Р(Ш) взаимодействие ке-то;|осфитов (XI.УЛ) с хлоридами Р(Ш) может привести к образованию пя-тичленных гетероциклических соединений, содержащих эддо- и экзоцик-лические атомы фосфора (лЬ IX) (схема I). В случае лишь межмолекулярной активации С=0 группы фосфкткнм фрагментом реакция должна за-воряаться образованием олигомера ( Ь) (схема 2). I. Внутрим» .окулярная активация. Не

Р-С-Ме г,_ Р _

(КОЬР- ^Ме , АгРСе = (К0)2Р^и ен2 -Д2Р-С£

__Ч=о'

-О»'^'"О

Ме

Ма

Ке

^ 0-С-Мй орай

Ме

Ме

.е—си.

О РА г

2. Момолекулярная активация.

Ме Ме Ме Ме МеСПСНа-С-О СИг РСОРЬ + АлРС£

Агр-ег

— е-

КюСО ¿л

Ме Ме

'МеСОСНгС м 0 Ме

(ЙО)зР-С-О МеСОСНа^МеЬ С'н2е(МеЬ0Р(0^

ЙО-Р'С-ОРАг

0 СНаС(Ме\лОР(ОЙ2

МеГ 0!? Ме

0-Р-е-СНгС(Ме)2

(ЙО)гР^С--О Не

МеСОСНлССМеЬ ___

- ВДоЪРЧ-ОРАг ^ ¿ИлС(Ма)20РС0К)г

1М

и О РА 2 _]» ¿Эе

Нами оыло и.чучоио юакмодойстииэ диэтил-, этиленгликоль- ^ - кето-

алкилфосфитов с FCf^, 2-хлор-1,3,2-диоксафосфоланом, 2-хлор-4,5-бензо-1,3,2-диоксафосфоланом. После удаления примесей легколетучих компонентов в глубоком вакууме реакционная смесь представляла собой малоподвижную бесцветную.массу, которая при нагревании в глубоком вакууме разжижается, но но перегоняется. Так как в литературе имеется много примеров соединений, содержащих два атома фосфора и перегоняющихся в вакууме, ми остановились на олигомерном строении продуктов изученных реакций. Это заключение было нами также подтверждено взаимодействием продуктов изученных реакций с РС& Оно должно привести к пирокатехинхлорфосфату и хлорпроизводным (LI) и (ЬП). Из них соединение (Ll) должно перегоняться в вакууме.

о n ïeM - OftMe О

ROC ¿u MeaC-fû-W-CHaCfMeïaJOf-Ofi _

сгъ £ ксосн* о fci ce У1

В глубоком вакууме из реакционной смеси был отогнан пирокатехин-хлорфосфат. Остаток представлял собой очень густую малоподвижную жидкость. Строение уединений (Ь) подтверждалось элементным анализом, спектрами ЯМР H, а в случав соединения (La) взаимодействием с ортоцуравьиным эфиром и диметилсульфоксидом.

Выводы

1. Впервые проведено систематическое исследование реакции основных типов Функциональнозамещенных карбонильных соединений с хлоридами Р(Ш) в присутствии триалкилфосфктов в качестве третьего реагента. Выявлено, что в подавляющем большинстве случаев из не-сяолысшс возможных маршрутов реакций реализуется один- первоначальное. присоединение триалкилфосфита к карбонильной группе и последующее участие образовавшегося биполярного иона без предварительной изомеризации в нуклеофильном замещении хлора у электрофильного Р(Ш).

2. Показано, что в случае эфиров пировиноградной кислоты продукты реакции - 1-фосфорилированные алкилдошюрфосфити, при нагревании претерпевают внутримолекулярную гетероциклизацив с образованием алкил-4-алкокси-5-метил-4-оксо-2-хлор-1,3,2- А3 , 4 А5 -диок-сафосфолан-5-карбоксилатов. Это первый пример циклизации 1-фосфори-лированных алкиддихлорфосфитов с двуш'алкоксилышми группами у Р(1У).

3. Установлено', что близкие по строению <Â,, oL - даалкояса-

карбонильные соединония различаются по природе первичного процесса в реакциях в трехкомлонентнол системе: в случае ацеталей метилгли-окс."1я осуществляется нуклеобндьная атака Р(Ш) триалкилфосфита атома углерода С=0 группы, а в случае котил я диацегила - нуклео-фильная атака катальной группы электрофильного Р(Ш) хлорида.

4. Впервые изучено взаимодействие <А~ карбонилзамещеншх ->.лорофиров с эфирлми кислот Р(Ш). Установлено, что вклады отдельных кI¡трутоп реакции с первичной нукяеофильнои атакой на углерод карбонильной группы (реакция Перкова), на углерод, связанный с галогеном (реакц. . Арбузова) и на подвижный водород (дегсидрохлорироваш;е) зависят от строения реагирующих компонентов. Показано, что основные типы <А - галогензамощенных карбонильных соодиноний, склонные к реакциям Перкова, в трехкомнонентной система реагпру.от исключительно с раскрытием карбонильной грушш, и поэтому предложено считать эгот экспериментальный факт косвенным химически;,; подтверждением природы первичного процесса в реакциях Перкова.

5. Установлено, что в трехкомпонентной системе диацетил + три-алкилфосф:,т+ образуется новый структурный фрагмент Р(1У)-С-0-РС. а не Р(1У)0С=С0Р< , как это предполагалось ране:; в литературе. Впервые из этой реагирующей системы выделены новые гетероциклические соединения - 0,0-диалкил-4-метил-5-метклен-2-хлор-1,3,2- диок-сафосфолан-4-фосфонаты.

6. Показано, что в несимметричных полных фосфитах, содержащих котонную карбонильную группу в положении в алкоксильной группа реализуется межмолекулярная активация фосфитным фрагментом карбонильной группы, и реакции этих фосфитов с хлоридами Р(Ш) приводят к образованию олигоморов, содержащих Р(Ш) и Р(1У).

7. Разработаны методы синтеза новых полифункциональных органических соединений - новых типов диоксадифосфоланов, фосфорзамешен-ннх диоксафосфолано», моно- и дидце талей, ¡А- хлорэфиров, алкилал-кениповнх эфироп, содержащих одкопременно Р(Ш) к Р(1У) или два Р(]У). Синтезировано около 80 новых соединоний.

Основное оодержаяие диссертации наложено в одедущте

работах î

1. M Б.1Ьзлзов, Э.С.Лыоис, А.К.Кук, Р.А.Хайрухтан, к.Т. Харламова.Новые данные о реакциях соединений трвхкоординиро-ванногофосфора с производными пировиноградюй кислота. ЖОХ, 1992, Т.62, вып. II, С.2548.

2. М.Б.Гаэжзов, Р.А.Хайруллян, А.Г.Харламова, Л.П.Останина, Э.И.Савельева. Взаимодействие 2,2-диэтокси-3-<5у ганона с монохлоридами Р(Ш) в присутствии трмигаилфосфитов. ЖОХ, 1992, Г.62, С.476.

3. М.Б.Газизов,А.Г.Харламова, Р.А.Хайруллин, В.Г.Николаева. Новые типы фосфорсодержащих ацеталей. ЖОХ, 1993,Т.63, выи.3,С.708.

4. М.Б.Газизов.Э.С.Льгао.А.и.Кук, Р.А.Хайруллян,А.Г.Хар-яамова, Р.Ф.Каримова, В.Г.Николаева. Реакции хлоридов Р(И)

î карбонильными соединениями в присутствии третьего реаген-кь нуклеофильного характера. Тезисы доклада IX Международного мыпозиума по химии фосфор. С.-Петербург, 1993,С.4.

А?

Соискатель /^/ч^ / Харламова А.Г. /

/

Заказ 120 Тира* 80 экз.

Офсетная лаборатория Казанского Государственного Технологического Университета

420015, Казань, К.Маркса, 68.