Циклические производные P(III) с электрофильным заместителем в экзо- или эндо-положении в реакциях с соединениями, содержащими активированные кратные связи C=O, C=C, C=C тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.08, кандидат химических наук Абдрахманова, Лилия Мисбаховна

• Абдрахманова, Лилия Мисбаховна
• кандидат химических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат химических наук Абдрахманова, Лилия Мисбаховна

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 2

ГЛАВА 1. Синтез и реакционная способность производных фосфора (III-VI), содержащих ангидридные связи (Литературный обзор)

ГЛАВА 2. Циклические производные Р(Ш) с электрофильным заместителем в экзо- или эндо-положении в реакциях с соединениями, содержащими активированные кратные связи С=0, С=С, С=С (обсуждение результатов)

2.1. Циклические производные Р(Ш) с электрофильным заместителем в л;/до-положении — нафто[й?]-1,3,2-дноксафосфорины, фосфорилированных производные памоевой и 2,5-дигидрокситерефталевой кислот — в реакциях с гексафторацетоном и хлоралем

2.2. Реакции 5-фенил-1,3,2-диоксафосфолан-4-она и 2-R- нафто[2,3:й?]-1,3,2-диоксафосфоринов с иденовыми производными эфиров малоновой кислоты

2.3. Бифункциональные фосфиты, содержащие электро- фильный фрагмент в экзо-положении. Синтез фосфоранов каркасного типа на основе реакции Р - и у- замещенных оксоалкил- и иминоалкилфосфитов с карбонильными соединениями

2.4. Бифункциональные фосфиты, содержащие электро- фильный фрагмент в экзо-положении. Синтез фосфоранов каркасного типа на основе реакции Р- и у-замещенных оксоалкилфосфитов с соединениями, содержащими активированные кратные связи С=С и С=С

ГЛАВА 3. Экспериментальная часть ^^

3.1. Спектральные исследования 169

3.2. Синтез и очистка исходных соединений 169

3.3. Реакции нафто[е?]-1,3,2-диоксафосфоринов-4-онов, [1,2-d : 4,5-йР]бис(1,3,2-диоксафосфоринин)-4,9-диона, а также метилен-бис(нафто[йГ]-1,3,2-диоксафосфо-ринов) с гексафторацетоном и хлоралем

3.4. Реакции 5-фенил-1,3,2-диоксафосфолан-4-онов, а так- же нафто[йГ]-1,3,2- диоксафосфоринов с иденовыми производными /?-дикарбонильных соединений

3.5. Ракции (3- и у- замещенных оксоалкил- и иминоалкил- фосфитов с соединениями, содержащими активированные кратные связи

3.6. Ракции Р" и у- замещенных оксоалкилфосфитов с со- единениями, содержащими активированные кратные С=С и С=С связи

ВЫВОДЫ 216

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Циклические производные P(III) с электрофильным заместителем в экзо- или эндо-положении в реакциях с соединениями, содержащими активированные кратные связи C=O, C=C, C=C»

Актуальность работы. Гетероциклические и открытоцепные соединения со связью фосфор-углерод, в том числе фосфорсодержащие аналоги природных соединений, интенсивно исследуются в последнее время. Об этом свидетельствуют данные последних трех конференций по химии фосфороргаппческих соединений [Program and Abstracts of XVth International Conference on Phosphorus Chemistry (ICPC-15). July 29-August 3, 2001, Sendai, Japan; Programm and abstracts of 16й International conference on phosphorus chemistry. ICPC-16, 2004, 4-9 July, Birmingham, UK; Programm and abstracts of 17th Internat. conf. on Phosphorus Chem. April 15-19, 2007. Xiamen, China]. Соединения со связью фосфор-углерод принято рассматривать как формальные аналоги фосфатов с тем отличием, что их биологическое действие существенно выше и разнообразнее благодаря определенным трудностям ферментативного расщепления связи фосфор-углерод по сравнению со связью фосфор-кислород [R.Engel. Chem. Rev. 1977, 77(3) 349367: S.C.Fields. Tetrahedron. 1999. Vol. 55, 12237-12273]. Именно последнее, очень важное обстоятельство стимулирует огромное число работ по синтезу соединений со связью фосфор-углерод. Актуальными являются поиск и разработка мягких регио- и стереоселективных реакций, приводящих к возникновению связи фосфор-углерод, особенно реакций присоединения. Среди фосфорилирующих реагентов, пригодных для этих целей, особое место занимают бифункциональные ангидриды природных гндрокси- (аминокарбоновых) и фосфористой (фосфонистой) кислот, содержащие макроэргический фрагмент Р(Ш)-0-С(0), которые способны присоединяться к соединениям, содержащим активированные кратные связи. В результате таких реакций образуются новые циклическиектуры как с увеличенным, так и уменьшенным по сравнению с исходным циклическим остовом. В настоящее время наиболее хорошо изучены Р(Ш)-производные салициловой кислоты. Сведения о реакциях циклических Р(Ш)-производных других гидроксикарбоновых кислот, таких как 2,5-дигидрокситерефталевая, гидроксинафтойная, памоевая, миндальная и др., отсутствуют. Для этих целей весьма перспективными представляются также бифункциональные производные Р(Ш), в которых атом фосфора и функциональный заместитель (карбонильная или имино-группа) разделены различными спейсерами. Вовлечение таких соединений в реакции с активированными непредельными системами может стать основой метода получения сложных каркасных структур со связью фосфор(У, 1У)-углерод.

Целью работы является 1) синтез новых Р-гетероциклов со связью фосфор(1У)-углерод на основе реакций циклических Р(Ш)-производных 2,5-дигидрокситерефталевой, гидрокспнафтойной, памоевой и миндальной кислот, содержащих эндоциклическую карбонильную группу, с активированными непредельными системами; 2) разработка метода синтеза Р(У)-каркасных систем со связью фосфор(У, 1У)-углерод на основе реакций бифункциональных циклических Р(Ш)-производных, имеющих карбонильную или имино-группу, не связанную с фосфором непосредственно, с активированными непредельными соединениями содержащими связи С=0, С=С или С=С. В качестве таких бифункциональных циклических Р(Ш)-производных выбраны р- и у-замещенные оксоалкил(арил)фосфиты.

Научная новизна работы. В работе разработаны подходы к синтезу фосфор(Ш, 1У)содержащих пяти-, шести- и семичленных гетероциклов со связью фосфор-углерод и фосфор-кислород на основе реакций присоединения циклических Р(Ш)-производных природных гидроксикарбоновых кислот, таких как гидроксинафтойные, 2,5-дигидрокситерефталевая, памоевая и миндальная к соединениям, содержащим активированные кратные связи (гексафторацетон, хлораль, эфиры арплиденмалоновых кислот и др.). Гидролизом фторированных производных нафто-1,3,2-диоксафосфепинов и Р-циклнческих производных памоевой кислоты получены новые фторированные гидроксикетопы и циклические фосфаты.

Впервые разработана новая стратегия синтеза бициклических (каркасных) производных пентакоординированного фосфора со связью фосфор-углерод, на основе реакций бифункциональных циклических фосфитов, имеющих карбонильную или имино-группу в р- и у-положении, с активированными непредельными системами (гексафторацетон, хлораль, перфтордиацетил, эфиры мезоксалевой, ацетилендикарбоновой и арилиденмалоновых кислот). Во многих случаях используемые реакции отличаются высокой регио- и стереселективностыо и включают важный для органического синтеза результат - одновременное образование связей фосфор-углерод, углерод-углерод, кислород-углерод. Выявлены направления гидролиза каркасных фосфоранов, протекающего в зависимости от природы циклического заместителя при фосфоре как с полным раскрытием циклического остова, так и сохранением одного из циклов.

Практическая значимость работы заключается в разработке регио- и стсреоселективных подходов к синтезу P(III, 1У)-гетероциклов, аналоги которых применяются в металлокомплексном катализе, и могут проявлять, как н исходные природные объекты, биологическую активность. Разработана методология синтеза функционализированных органических соединений, таких как фторированные гидроксикетоны, позволяющая осуществлять их синтез на основе реакции гидролиза фосфеппнов.

Разработана достаточно общая методология синтеза каркасных производных пентакоординированного фосфора со связью фосфор-углерод, отличающаяся выкой степенью регио- и стереоселектнвности. Она основана на реакциях экзо-замещенных бифункциональных фосфитов с активированными непредельными соединениями. Полученные каркасные фосфораны могут использоваться в синтезе производных тетеракоординированного атома фосфора со связью фосфор-углсрод.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XIV Международной конференции по химии фосфора (ICCPC-XIV) (June 27 - July 1, 2005, Kazan, Russia), 17 Международной конференции по химии фосфора (ICCPC-XVII, April 15-21, 2007, Xiamen, China), XVIII Международной конференции по химии фосфора (ICCPC-XVIII) (May 25-30, 2008, St.-Pitersburg, Russia), Всероссийской конференции «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов» (Саратов, 2004), Всероссийской конференции «Техническая химия. Достижения и перспективы» (Пермь, 2006), 7-ой Всероссийской конференции «Химия фтора» (Москва. 2006), IX и X молодежных научных школах-конференциях по органической химии (Москва, 2006 и Уфа, 2007), IV и V научных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2004 и 2005). итоговых научных конференциях Института органической и физической химии им. А.Е.Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ КазНЦ РАН) (Казань, 2006 и 2007).

Работа выполнена в ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН при поддержке гранта РФФИ (07-03-00180). Работа входит в г/б темы «Разработка новых регио- и стереоселективных методов фосфорнлпрования синтетических и природных соединений с целью получения фосфорэлементосодержащих кольчатых и каркасных структур» (№гос. регистр. 0120.0503490, 2006-2007 г), «Научные основы и технологические аспекты получения новых практически важных фосфорорганических соединений и материалов на их основе» (№ гос. регистр. 0120.0803971).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 231 страницах, содержит 14 таблиц, 36 рисунков и состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения, в котором приведены рисунки спектров большинства полученных новых соединений. Первая глава представляет собой литературный обзор на тему «Синтез и реакционная способность производных фосфора (III-VI), содержащих ангидридные связи», в котором проанализировано современное состояние химии фосфорных систем с ангидридными связями, а также вопросы химии и реакционной способности фосфоранов; продемонстрировано разнообразие процессов, протекающих с участием фосфорсодержащих циклических и ациклических соединений (охвачен период 2000-2008 гг.). Вторая глава посвящена обсуждению полученных экспериментальных результатов. Третья глава содержит описание проведенных экспериментов.

Заключение диссертации по теме «Химия элементоорганических соединений», Абдрахманова, Лилия Мисбаховна

216 ВЫВОДЫ

1. Разработана методика синтеза триметилсилильных производных гидрокспнаф-тойной, метнлен-бис-гидрокспнафтойной (памоевой), а также 2,5-дигидрокситере-фталевой кислот, фосфорилированием которых алкилдихлорфосфптами впервые получены соответствующие 1,3,2-дпоксафосфориионы. Взаимодействие последних с гексафторацетоном и хлоралем является удобным методом синтеза новых семи-членных Р-гетероциклов - 1,3,2- и 1,4,2-диоксафосфеипнов, образующихся с высокой регио- и стереоселективностью.

2. Показано, что гидролиз производных нафто[й?]-1,3,2-диоксафосфепинов является удобным подходом к получению фторированных гидроксикетонов, труднодоступных для синтеза другими методами. Исключением является гидролиз 2-метокси-2,5-диоксо-4,4-бис(трифторметил)нафто[2,3-й(]-1,3,2-диоксафосфепнна, в результате которого получен 2,2-бис(трифторметил)нафто[2,3-(/]фуранон; производные ме-тилен-бис-1,3,2-диоксафосфепина даже при длительном гидролизе дают циклические метилен-бис-фосфаты.

3. Впервые в реакции с фторированными эфирами арилиденмалоновых кислот вовлечены нафто[а?]-1,3,2-диоксафосфорин-4-оны, а также пятичленные гетероциклы - 2-К-5-фенил-1,3,2-диоксафосфорин-4-оны, производные рацемической миндальной кислоты. В реакции происходит одновременное образование связей фосфор-углерод и углерод-углерод, приводящее с высокой степенью регио- и стереоселек-тивности к производным нафто[а?]-1,2-оксафосфепин-2,4-диона и 1,2-оксафосфо-рииа.

4. Разработан подход к синтезу замещенных оксоалкпл- и иминоалкилфосфитов, содержащих карбонильную или иминогруппу в /?- или у-положении по отношению к атому фосфора, заключающийся во взаимодействии циклических хлорангидри-дов фосфористой кислоты с гидроксикетонами или иминоспиртами в присутствии основания. Впервые на основе реакции циклических производных Р(Ш), содержащих карбонильную или иминогруппу в /?- или у-иоложении по отношению к атому фосфора, с активированными непредельными системами, имеющими кратную связь С—О, С—С или С=С (кетонами, альдегидами, идеиовыми производными 1,3-дикарбонильных соединений, эфирами ацетнлендикарбоновой кислоты) разработан метод сннтеза каркасных (трициклнческих) фосфоранов со связью фосфор-углерод. При этом в ходе взаимодействия происходит перенос реакционного центра с анионной части промежуточных биполярных ионов Р+СХ~ (X = О, С) на непредельный фрагмент, удаленный от фосфора. В большинстве случаев процесс отличается высокой регио- и стереоселективностью, приводя к образованию одного нз нескольких возможных стереоизомеров. Скорость переноса реакционного центра настолько высока, что ни в одном из исследованных примеров не протекает перегруппировка РС-0 —> РО-С -типа. Разработана методика синтеза каркасных фосфоранов на основе 2,5-дигидрокси-1,4-бензохинона в трехкомпонентной системе: 2-хлорбензо|У]-1,3,2-диоксафосфол, хлораль, 2,5-бис(триметилсилоксп)цикло-гекса-2,5-диен-1,4-дион. Образующиеся каркасные фосфораны гидролитически неустойчивы и переходят в более стабильные фосфонаты, фосфаты и эфиры фосфорной кислоты ациклического и циклического типов в зависимости от природы исходного Р-гетероцикла.

5. На примере бис-тетрафторпропилового эфира бензилиденмалоновой, а также эфиров ацетилендикарбоновых кислот показано, что реакции с производными Р(Ш), содержащими экзоциклическую карбонильную группу, приводят к каркасным фосфоранам со связью фосфор-углерод; при этом одновременно возникает новая связь С-С. В реакции диэтилбензилиденмалоната и 2-(1~метил-3-оксобут-2-ен-1-илокси)-5,5-диметил-1,3,2-диоксафосфолана образуется продует окисления — 2-(1-метил-3-оксобут-2-ен-1-илокси)-5,5-диметил-1,3,2-диоксафосфорин-2-он.

6. Производные Р(Ш), 2-(2-оксо-4-метилбут-3-ен-4-илокси)-1,3,2-диоксафосфолы, полученные фосфорилнрованисм 2-(0-триметилсилпл)-пент-2-ен-3-она в виде смеси Е- и Z-изомеров, реагируют с хлоралем по новому необычному направлению с образованием продуктов фосфонатного строения, в которых исходный пятичлен-ный цикл сохраняется.

7. Установлено, что взаимодействие 2-(2-метилкарбоннл-1-фешшокси)бензо[</]-1,3,2-диоксафосфола с перфтордиацетилом протекает с промежуточным образованием продуктов фосфоранового типа, которые через реакцию гидролиза приводят к производному бензо[^-1,3,2-диоксафосфорин-4-она - продукту фосфонат-фосфатиой перегруппировки.

218

Заключение

Приведенные литературные данные свидетельствуют о широком разнообразии фосфороргапнческих соединений с макроэргнческим фрагментом Р-О-С(О) -представителей различных классов и о тесной взаимосвязи этих классов между собой. Особый интерес представляют бифункциональные фосфиты и фосфониты -фосфорилированные аналоги циклических ангидридных производных гидрокси-карбоновых кислот. Они содержат два и более реакционных центра, которые вступают во взаимодействие на различных стадиях реакции с активированными соединениями, приводя к продуктам различного строения. Эта область достаточно разработана на примере производных салициловой и фосфористой кислот и включает в себя результаты по синтезу 3-, 4-, и 5-координироваппых соединений фосфора. Между тем, проведенный анализ литературы показывает, что крайне недостаточны сведения о смешанных производных фосфористой кислоты и других гидроксикар-боновых кислот, таких как гидроксинафтойные, гидроксипиколиновая, гидрокси-никотнновая и др. Закономерности реакционной способности салицнлфосфитов не могут быть автоматически перенесены на смешанные ангидриды с другими типами гидр оке икарбоновых кислот, особенно производных гетероциклического ряда. В каждом отдельном случае возможно проявление специфики, связанной с типом используемой гидрокеикарбоновой кислоты (ее силой, наличием объемных заместителей и других функциональных групп, особенно гетероатомов - азота, кислорода, серы).

Одним из стратегических направлений развития данной области химии фосфора является распространение найденных реакций на природные гидроксикарбо-повые кислоты более сложного строения, такие как дигидрокситерефталевая, па-моевая, гидроксихиноликарбоновые и др. Важно было выяснить, насколько закономерности поведения салицилфосфитов могут быть использованы в дизайне новых гетероциклических систем на основе сложных природных соединений.

В рамках данной диссертационной работы мы попытались исследовать новые типы смешанных ангидридов фосфористой и упомянутых природных гидро-ксикарбоновых кислот. Общим моментом здесь является присутствие высокореакционного фрагмента Р-О-С(О), в котором атом фосфора и карбонильная группа разделены лишь атомом кислорода.

Другим стратегическим направлением развития области химии смешанных ангидридов кислот фосфора и карбоновых кислот является исследование реакционной способности Р(Ш)-систем, в которых карбонильная группа (или имино-группа) отделены от атома фосфора более протяженным спейсером (группой, большей, чем два атома). В этом случае иное взаиморасположение нуклеофильного и электрофильного центра должно повлиять на синтетический результат реакции и привести к реализации новых направлений взаимодействия.

ГЛАВА 2. ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ Р(Ш) С ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫМ I ЗАМЕСТИТЕЛЕМ В ЭКЗО- ИЛИ ЭДДО-ПОЛОЖЕНИИ В РЕАКЦИЯХ С СОЕДИНЕНИЯМИ, СОДЕРЖАЩИМИ АКТИВИРОВАННЫЕ КРАТНЫЕ

СВЯЗИ С=0, С=С, С=С (обсуждение результатов) I

1 I j Одной из актуальных задач современной органической химии является синтез полифункциональных гетероциклических систем, обладающих заданными (в том числе практически полезными) свойствами. Другое направление использования таких систем - выполнение разнообразных синтетических операций (ацилиро-в!ание, фосфорилнрование, конденсация и т.д.). Среди Р-гетероциклов, обладающих высокой реакционной способностью особенно выделяются фосфорилирован-ные производные природных гидрокси- и аминокарбоновых кислот, содержащих эндоциклическнй фрагмент Р-О-С(О). В последние годы, благодаря работам И.В.Коноваловой и В.Ф.Мнронова, R.Schmutzler и др. химия таких Р-гетероциклов с макроэргическими связями получила мощное развитие, благодаря их использованию в синтезе новых Р-гетероциклических систем. Исследование биологической активности фосфорилированных производных салициловой кислоты показало их не токсичность, высокое ингибирующее действие в отношении фермента /?-лактамазы [84,85], целый ряд лекарственных препаратов на их основе проявляет седативпое и противоопухолевое действие. Отмечено также, что салицилфосфиты и нафтплфосфиты проявляют каталитические свойства и используются как хемо-селективные катализаторы гидроформилирования и изомеризации олефинов [30,40].

Неослабевающий интерес к химии фосфорилированных производных природных гидрокси- и аминокарбоновых кислот объясняется их склонностью к образованию продуктов расширения исходного гетероцикла, труднодоступных для получения другими методами. Варьируя структуру исходного фосфита и природу второго реагента, молено регулировать состав и сроение продуктов реакции с активированными непредельными соединениями, развивая тем самым эффективный подход к молекулярному дизайну Р-гетероциклов. Этот подход особенно привлекателен, когда в реакции возможно одновременное образование связей Р-С и С-С.

Необходимо отметить, что среди фосфорилироваииых производных природных гидрокси- и ампиокарбоновых кислот наиболее исследованными являются соединения, полученные на основе салициловой кислоты. В работе Ю.Ю.Борисовой было начато исследование фосфорилированных производных других биологически очень значимых гпдроксикарбоновых кислот - гидроксини-котиновой и гидроксипиколиновой. Несмотря на это, круг гидроксикарбоновых кислот, на основе которых получены Р(Ш)-гетероциклы с макроэргическим фрагментом Р-О-С(О) достаточно узок. Неясно также, будут ли работать найденные на салицилфосфитах закономерности при использовании фосфорилироваииых производных других гидроксикарбоновых кислот природного ряда более сложной структуры, таких как гидроксинафтойные, памоевая, дигидрокситерефталевая, миндальная и др.

В рамках данной диссертационной работы мы продолжили развитие подхода к синтезу новых Р-гетероциклов с использованием фосфорилированных производных природных гидроксикарбоновых кислот и сосредоточились на получении и химических свойствах Р(Ш)-соединений, синтезированных на основе гидрокси-нафтойиых, памоевой, дигидрокситерефталевой и миндальной кислот. Перечисленные кислоты имеют более сложное строение, чем салициловая кислота, и производные Р(Ш) на их основе до начала наших работ не были известны. Для возможности сравнения в качестве соединений, содержащих активированные кратные связи, нами были выбраны гексафторацетои, хлораль, пденовые производные ди-карбонильных соединений и др.

2.1. Циклические производные P(III) с электрофильным заместителем в эндо-положении — нафто[*/]-1,3,2-диоксафосфорины, фосфорилированных производные памоевой и 2,5-дигидрокситерефталевой кислот - в реакциях с гексафторацетоном и хлоралем

Среди фосфорилированных аналогов гидрокси- и аминокарбоновых кислот, как было упомянуто выше, наиболее изучены циклические ангидридные производные салициловой и антраниловой кислот, которые при взаимодействии с активированными реагентами образуют продукты сохранения исходного цикла [2-4], расширения [9], продукты ациклического строения [38]. Это весьма доступные реагенты, содержащие два или несколько функциональных центров: нуклеофиль-ный атом фосфора и электрофильную эндоциклическую карбонильную группу, которые вступают во взаимодействие на разных стадиях реакции.

Наибольший интерес представляют реакции расширения цикла с участием замещенных и незамещенных в ароматическом фрагменте бензо[</]-1,3,2-диокса-, бепзо[й]-1,3,2-оксаза- и бензо[бГ]-1,3,2-диазафосфоринонов под действием непредельных соединений, содержащих электроноакцепторные заместители. Поскольку во многих случаях наблюдается образование семичленных Р-гетероциклов -фосфепинов, содержащих новые связи Р-С и/или С-С.

Исходя из предположения о влиянии аннелирования бензольного фрагмента на специфику процессов протекания реакции расширения цикла, на устойчивость и склонность к кристаллизации полученных продуктов, нами впервые вовлечены во взаимодействие более сложные объекты — замещенные гидроксинафтойные кислоты.

Из литературных данных известно, что циклический 2-гидробензофосфорин-4-(1Н)-он-2-оксид образует с гексафторацетоном продукт присоединения - фосфат с сохранением салицилового цикла [3], 2-RO-6eH3o[</]-1,3,2-диоксафосфорип-4-опы под действием гексафторацетона переходят в соответствующие бензофосфеппны [14-16], бензодиазафосфоринопы проявляют особенности, и в зависимости от заместителя при атоме фосфора приводят к фосфо-ранам и фосфатам [41,42].

Оказалось, что прямое фосфорилирование нафтоиных кислот хлоридами Р(Ш) протекает неоднозначно. В связи с этим нами разработана методика синтеза нафтофосфорип-4-опов в мягких условиях через трпметплсплильные производные. На первой стадии из соответствующих кислот и избытка триметилхлорсилана в присутствии NEt3 получены ди(0-триметилсилилы1ые) производные, которые под действием соответствующих алкилдихлорфосфитов переходят в наф-то[бГ]фосфорпн-4-оны (1-5).

-ОН

ОН

2.5 Me3SiCl, NEtj - NEt3 HC1

-OSiMe3

OSiMe3

RPCl,

P-R

O" R О

R= OMe (1), OEt (2), Ph (3)

Взаимодействие 2-метоксинафто[2,3-</]-1,3,2-диоксафосфорин-4-она (1) с гексафторацетоном осуществляется в мягких условиях (смесь СН2С12, СС14, -40 °С) и приводит к почти количественному образованию нового Р-гетероцикла: 4,4-бис(трифторметил)-2-метоксинафто[2,3-йГ]-1,3,2-диоксафосфепин-2,5-диона (6). О I

CF3CCF3 1

1 Р

Ю т, 11 и гл 2U

0\+/ОМе Р^

Строение нафтофосфепииа (6) доказано методами спектроскопии ЯМР Н, 13С, 19F, 31Р и ИКС. Данные спектров ЯМР ^C-l'H}, 13С подтверждают наличие фрагмента С5-(0)-С4-0Р, поскольку содержат сигналы ядер углерода С5 (5С 186.12 м.д.) и С4 (8с 83.40 м.д.) в мультиплетности, соответствующей спин-спиновой связи с ядром фосфора (см. экспериментальную часть).

В спектре ЯМР 19F трифторметильные группы проявляются в виде Л3В3-системы (SF -72.54 и -72.65 м.д., Vff 7.3 Гц). В ИК спектре имеются характеристические полосы поглощения (v, см-1): 1709 (С=0), 1602-1645 (СНар0М.), 10421085 (РОС), 1278 (Р=0). В масс-спектре электронного удара (ЭУ) соединения (6) имеется пик молекулярного иона m/z 414 [М]+\ Картина фрагментации молекулы (6) при ЭУ согласуется с ее химическим строением. Пик с m/z 395 соответствует иону [М - F]+. Максимальный в масс-спектре пик m/z 170, вероятно, соответствует иону, образованному в результате разрыва связей Р2-0! и С4-03 в семичленном цикле.

Можно предположить, что реакция включает первоначальную атаку атома фосфора фосфита (1) на атом углерода карбонильной группы гексафторацетона с образованием биполярного нона (А) со связью Р-С, который перегруппировывается далее в ион (В) со связью Р+-ОС. Последний стабилизируется путем внутримолекулярной нуклеофильной атаки карбанпонного центра на атом углерода эндоциклической карбонильной группы, образуя фосфепин (6).

Строение фосфспина (6) подтверждено также методом рентгеноструктурно-го анализа (рис. 1). В табл. 1 приведены избранные геометрические параметры молекулы (длины связей, валентные и торсионные углы).

Конформация гетероцикла - несимметричная твист-ванна: четырехатом-ныи фрагмент OW^5 плоский в пределах 0.003(4) А, при этом атом фосфора о 0

Р отклоняется от данной плоскости по одну сторону на -0.561(1) А, а атомы 0J и С4 - по другую сторону на расстояния 0.664(3) А и 0.847(4) А соответственно. Атом кислорода карбонильной группы О5 также отклонен от плоского фрагмента на расстояние -0.517(3) А, что соответствует диэдральному углу 05С5СэаС6 -29.7(6)°. Фосфорильная группа занимает псевдоаксиальное положение (атом О2 отклонен от плоскости О^'^С^С5 на-1.816(3) А), а метокси-группа - псевдоэкваториальное (атом О31 отклонен от плоскости 0!С11аС5аС5 на -0.539(3) А). Ранее нами показано [16], что гетероцикл 2-оксо-2-фторалкокси-4,4-бис(трифторметил)-бензо[</]-1,3,2-диоксафосфепинов, в отличие от соединения (6), имеет конформа-цию искаженной ванны, от плоского дизамещенного фениленового фрагмента которой атомы Р2, О3 и С4 отклонены по одну сторону на разные расстояния.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Абдрахманова, Лилия Мисбаховна, 2008 год

1. Jiang Y. Formation of oligopeptides from N-phosphorylamino acid by infrared radiation Text] / Y. Jiang, R.-G. Zhong, B. Tan, Y.-M. Li, Y.-F. Ghao // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elem. 2000. - Vol. 163. - P. 203 - 210.

2. Марковский JI.H. Эфиры а-ахмино-а-арил-рДР-трифторэтанфосфоновой кислоты Текст] / JI.H. Марковский, Ю.Г. Шермолович, Г.Г. Барашенков, В.П. Кухар, В .А. Солошонок, А.Б. Роженко // ЖОХ. 1990. - Т. 60. - Вып. 10. - Р. 2244 -2248.

3. Neda I. Addition reaction of compounds with the P(0)H group to fluorinated ketimi-nes Text] /1. Neda, V.A. Pinchuk, A. Fisher, P.G. Jones, R. Schmutzler, Yu.G. Scher-molovich // J. Fluor. Chem. 1995. - Vol. 70.-№ l.-P. 127- 133.

4. Миронов В.Ф. 2^-4-Оксо-5,6-бепзо-1,3,2-диоксафосфоринаны в реакции с этиловым эфиром пировиноградной кислоты Текст] / В.Ф. Миронов, Р.А. Мавлеев, JI.A. Бурпаева, И.В. Коновалова, А.Н. Пудовик, П.П. Чернов // Изв. АН. Сер. хим. -1993.-№3.-С. 565 -567.

5. Миронов В.Ф. Реакция 4-оксо-5-фенпл-2-фенокси-1,3,2-диоксафосфолана с гек-еафторацетоном: расширение фосфоланового цикла до фосфоринанового Текст] / В.Ф. Миронов, О.В. Цепаева, IC.M. Еникеев, А.И. Коновалов // ЖОХ. 2000. - Т. 70. - Вып. 3.-С. 519-520.

6. Enchev D.D. New derivatives of 1,2-alkadienephosphonic acids Text] / D.D. Enchev // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elem. 2000. - Vol. 165. - P. 273-284.

7. Борисова Ю.Ю. Аренофосфепины с трех-, четырех и пятикоординированным атомом фосфора. Синтез и некоторые реакции Текст] / Ю.Ю. Борисова // Дисс. канд. хим. наук. — Казань. — 2006. — 188 с.

8. Бурнаева Л.М. Перфтор- и перхлор-/7оря-хиноны в реакциях с фосфорилиро-ванными производными салициловой кислоты Текст] / Л.М. Бурнаева, В.Ф. Миронов, С.В. Романов. И.В. Коновалова // ЖОХ. 1999. - Т. 69. - Вып. 12. - С. 2054 -2055.

9. Миронов В.Ф. Реакция 4-оксо-2-тетрафторпропокси-5,6-бензо-1,3,2-диоксафосфоринана с нитрилом пировиноградной кислоты Текст] / В.Ф. Миронов,

10. Г.А. Ивкова, Л.М. Бурнаева, И.В. Коновалова, Р.З. Мусин // ЖОХ. 2003. - Т. 73. -Вып. 9.-С. 1446-1449.

11. Gubaidullin, Sh.K. Latypov, R.Z. Musin, LA. Litvinov, A.A. Balandina, I.V. Konovalova // Arkivoc. 2004. - Part xii. - P. 95 - 127.

12. Ивкова Г.А. Необычное направление реакции 2-трифторацилокси-1,3-диокса-бензое]-1,2-диоксафосфорин-4-она с N-метил-я-метоксибензалышином [Текст] / Г.А. Ивкова, В.Ф. Миронов, Э.Р. Загидуллина, И.В. Коновалова // ЖОХ. 2004. -Т. 74.-Вып. 6.-С. 1049.

13. Бурнаева Л.М. Взаимодействие салицилизоцианатофосфита с иминами Текст] / Л.М. Бурнаева, В.Ф. Миронов, И.А. Бражникова, С.В. Романов, И.В. Коновалова // ЖОХ. 1999. - Т. 69. - Вып. 7. - С. 1223 - 1224.

14. Selent D. New phosphorus ligands for the Rhodium-catalysed isomerisation/ hydro-formylation of internal octenes Text] / D. Selent, D. Hess, K.-D. Wiese, D. Rottger, C. Kunze, A. Borner // Angew. Chem. Int. Edn. 2001. - Vol. 40. - № 9. - P. 1696 - 1698.

15. Kumara Swamy К. C. New features in pentacoordinated phosphorus chemistry Text] / Swamy К. C. Kumara, N. S. Kumar // Acc. Chem. Res. 2006. - Vol. 39. - № 5. -P. 324-333.

16. Caneti J. The ring closure of ethylene phosphates is a new P(III)- insertion reaction. A computational study Text] / J. Caneti, S.M. Bakalova, M.T. Nguyen // J. Mol. Struct. -2003.-Vol. 633.-№ l.-P. 35 -48.

17. Vayron P. Toward antybody-catalysed hydrolysis of organophosphorus compounds Text] / P. Vayron, P.-Y. Renard, F. Taran, C. Creminon, Y. Frobert, J. Grass, C. Miosk-ovsy // Proc. Nat. Acad. Sci. 2000. - Vol. 97. - № 13. - P. 7058 - 7063.

18. Bent H.A. Distribution of atomic s character in molecules and its chemical Interpretation Text] / H.A. Bent // J. Chem. Educ. 1960. - Vol. 37. - № 12. - P. 616 - 624.

19. Bent H.A. An appraisal of valence-bond structure and hybridization in compounds of the first-row elements Text] / H.A. Bent // Chem. Rev. 1961. - Vol. 61. - № 3. - P. 275-311.

20. Segall Y. Exeptionally stable oxyphosphoranes. Intramolecular nucleophilic attack by a phosphine oxide on a carboxylic carbonyl group Text] / Y. Segall, I. Granoth, A. R. Kalir // Chem. Commun. 1975. - № 10. - P. 399.

21. Munoz A. Spirophosphoranes a liason P-OH. Synthese, tautomeric Text] / A. Munoz, B. Garrigues, M. Koenig // Tetrahedron. 1980. - Vol. 36, № 17. - P. 2467 -2482.

22. Munoz A. Spirophosphoranes D' a-cetoacides. Structure crystalline. Induction asymctrique Text] / A. Munoz, H. Gornitzca, A. Rochal // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elem.-2001.-Vol. 177,-№5.-P. 1255 1268.

23. Timosheva N. Biologically relevant Phosphoranes: Structural characterization of a nucleotidyl phosphorane Text] / N. Timosheva, A. Chandrasekaran, R. Holmes // J. Am. Chem. Soc. 2005. - Vol. 127. - № 36. - P. 12474 - 12475.

24. Munoz A. Phosphorus compounds of polyols. Unusial equilibria connecting by-cyclic phosphates and polycyclic phosphoranes Text] / A. Munoz, L. Lamande // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elem. 1990. - Vol. 51. - №1. - P. 380.

25. Munoz A. Preparation de composes du phosphore tri- et pentacoordine a partir D'hydroxyacides et D'Aminoacides Text] / A. Munoz, B. Garrigues, R. R. Wolf // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elem. 1978. - Vol. 4. - №1. - P. 47 -52.

26. Nifantyev E.E. Design and study of phosphocavitands a new family of cavity systems Text] / E.E. Nifantyev, V.I. Maslennikova, R.V. Merkulov // Acc. Chem. Res. -2005. - Vol. 38. -№ 2. - P. 108-116.

27. Gcrus I.I. The interaction of 4-ethoxy-l,l,l-trifluoro-3-buten-2-one with triethyl phosphite Text] / 1.1. Gerus, V.A. Gorbunova, V.P. Kukhar, R. Schmutzler // J. Fluor. Chem. 1998.-Vol. 90.-№ 1.-P. 1 -3.

28. Ramirez F. A Cyclic Saturated Pentaallcoxyphosphoranes. Dicetoles via phosphoranes Text] / F. Ramirez, N. Ramanathan, N.B. Desai // J. Am. Chem. Soc. 1962. -Vol. 84.-№ 7.-P. 1317-1318.

29. Ramirez F. Cyclic Saturated Oxyphosphoranes and their hydrolysis to cyclic phosphate esters Text] / F. Ramirez, N. Ramanathan, N.B. Desai // J. Am. Chem. Soc. -1963,-Vol. 85. -№21. -P. 3465-3472.

30. Ramirez F. Developpements recents dans la chimie des oxyphosphoranes Text] / F. Ramirez // Bull. Soc. Chim. Fr. 1966. - № 8. - P. 2443 - 2450.

31. Поршнев Ю.Н. Восстановление фенил-1-азулен-а-дикетона триэтплфосфитом Текст] / Ю.Н. Поршнев, Е.М. Терещенко, М.И. Черкашин // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1976,- № 1.-С. 219-220.

32. Левин Я.А. Пента- и тетракоордпнированный фосфор в реакциях диацетила с диацетил- и диэтилхлорфосфитами Текст] / Я.А. Левин, И.П. Гозман, С.Г. Салнхов // Изв. АН СССР, Сер. хим. 1968. - № 11. - С. 2609 - 2611.

33. Мизракх Л.И. Реакции Р-диалкиламидо-Р-ацетилфосфитов с карбонильными соединениями Текст] / Л.И. Мизракх, Л.Ю. Сандалова, В.П. Евдаков // ЖОХ. -1968. Т. 38. - Вып. 5. - С. 1107 - 1112.

34. Saegusa T. A new route to pentacovalent cyclic acyloxyphosphoranes Text] / T. Saegusa, S. Kobayashy, Y. Kimura, T. Yokoyama // J. Am. Chem. Soc. 1976. - Vol. 98.-№24.-P. 7843 -7844.

35. Granoth I. Stable acyloxy-chlorophosphorane obtained from 2- (diphenyl-phosphinyl)- benzoic acid and thionyl chloride Text] /1. Granoth, R. Alkabets, Y. Segall // Chem. Comraun. 1981. - № 12. - P. 622 - 623.

36. Fu H., Tu G.-Z., Li Z.-L., Zhao Y.-F. Synthesis of 2-phenoxy-2,75-spirol,3,2-ben-zodioxaphosphole-2,2'-l,3,2-oxazophospholan]-5'-ones [Text] / Fu H., Tu G.-Z., Li Z.-L., Zhao Y.-F. // Synthesis. 1998. - № 6. - P. 855 - 858.

37. Dejugnat C., Moreira K., Moghadam G. Assymetric synthesis of new 1-amino-phosphonic acid amphiphiles Text] / C. Dejugnat, K. Moreira, G. Moghadam // J. Org. Chem.-2001.-Vol. 66,-№2.-P. 855 858.

38. Dejugnat C. Assymetric synthesis of new 1-aminophosphonic acid amphiphiles Text] / Dejugnat C.,Vercruysse- Moreira K., Etemad- Moghadam G. // XVth Inter. Conf. On Phosphorus Chem.: Book of abstr. Sendai. - Japan. - 2001. - P. 156.

39. Houalla D. On the extension of the atterton-todd reaction to the 1-organyloxy 1-hydridobicyclophosphoranes Text] / D. Lloualla, Z. Bounja, S. Skouta, L. Reisel, D. Lindemann // Tetrahedron. Lett. 1992. - Vol. 33. - № 20. - P. 2817 - 2820.

40. Houalla D. Bicyclophosphoranes containing macrocycles Text] / D. Houalla, Z. Bounja, S. Skouta, M. Sanchez, R. Wolf// Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elem. 1993. - Vol. 75. - №1. - P. 71 - 74.

41. Sood P. Hexacoordination via sulfur donor action in bicyclic pentaoxyphosphoranes Text] / P. Sood, A. Chandrasekaran, T. Prakasha, R. Day, R. Holmes // Inorg. Chem. -1997.-Vol. 36.-№25.-P. 5730-5734.

42. Chandrasekaran A. Isomeric intraconversion among penta- and hexacoordinate cyclic oxyphosphoranes via oxygen atom coordination Text] / A. Chandrasekaran, R. Day, R. Holmes//J. Am. Chem. Soc. 1997.-Vol. 119. -№47. -P. 11434- 11441.

43. Osman F.H. The behavior of N-t-bytyl-2,2'-iminodiethanol towards some trivalent phosphorus compounds Text] / F.H. Osman, M.M. Abdel- Gawad, M.M. Abbasi // J. Chem. Soc, Perkin Trans. 1 1984. - P. 1189 - 1192.

44. Garrgues B. Propreties nucleophiles des phosphoranures Text] / B. Garrgucs, A. Munoz // Can. J. Chem.- 1984.-Vol. 62.-№ ц.р. 2179-2185.

45. Kaur K. Mechanism of inhibition of the class С /^-lactamase of Enterobacter cloacae P99 by cyclic acyl phosph(on)atcs: rescue by return Text] / K. Kaur, M. Lan, R. Pratt // J. Am. Chem. Soc. -2001. -Vol. 123.-№43.-P. 10436- 10443.

46. Pratt R.F. Salicyloyl cyclic phosphate, a "Penicillin-likc" inhibitor of /^-lactamase Text] / R.F. Pratt, Ned J. Hammar // J. Am. Chem. Soc. 1998. - Vol. 120. - № 13. - P. 3004- 3006.

47. Petrellis P. Photolysis of l,3,2-Dioxaphoph(V)olans: Two-step Deoxygenation of Benzoyl Gyanide to Phenyleyanoearbene Text] / P. Petrellis, G.W. Griffin // Chem. Commun.- 1968.-№ 18.-P. 1099- 1100.

48. Нифантьев Э.Е. К вопросу о синтезе и строении пирокатехинфосфита Текст] / Э.Е. Нифантьев, Т.С. Кухарева, И.А. Солдагова // ЖОХ. 1989. - Т. 59. - Вып. 11. -С. 2504-2507.

49. Коновалова И.В. Пентаалкоксифосфораны в реакциях алкилсн-( 1,1,3-тригидроперфторпропил)фосфитов с хлоралем и бромалем Текст] / И.В. Коновалова, В.Ф. Миронов, А.Н. Пудовик // Изв. АН СССР, Сер. хим. 1987. - Т. 36. - № 5.-С. 1164- 1167.

50. Мс. Connell R. Phosphorus containing derivatives of 2,2- dimethyl-1,3-propanediol Текст] / R. Mc. Connell, H. Coovcr // J. Org. Chem. - 1959. - Vol. 24. - № 5.-P. 630-634.

51. Cherbuliez E. Sur l'acide o-phenylene-cyclophosphorique et le mechanisme de sa formation Text] / E. Cherbuliez, M. Schwarz. J. Leber // Helv. Chim. Acta. 1951. -Vol. 34. - № 3. - P. 841 -843.

52. Fei Z. New diphosphine systems Text] / Z. Fei, A.M.Z. Slawin, J.D. Woollins // Polyhedron. 2001. - Vol. 20. - № 28. - P. 3355 - 3360.

53. Holmes R.R. Phosphoryl Transfer Enzymes and Hypervalent Phosphorus Chemistry Text] / R.R. Holmes // Acc. Chem. Res. 2004. - Vol. 37. - № 10. - P. 746 - 753.

54. Tremblay L.W. Chemical Confirmation of a Pentavalent Phosphorane in Complex with P-Phosphoglucomutase Text] / L.W. Tremblay, G. Zhang, J. Dai, D. Dunaway-Mariano, K.N. Allen // J. Am. Chem. Soc. 2005. - Vol. 127. - № 15. - P. 5298 - 5299.

55. Holmes R.R. Pentacoordinated Phosphorus Structure and Spectroscopy Text] / R.R. Holmes // ACS Monograph 175; Amer. Chem. Soc.: Washington, DC, 1980. Vol. I. 479 p.

56. Holmes R.R. Pentacoordinated Phosphorus Reaction Mechanisms Text] / R.R. Holmes // ACS Monograph 176; Amer. Chem. Soc.: Washington, DC, 1980. Vol. II. 237 P

57. Korbridge D.E.C. Phosphorus 2000. Chemistry, Biochemistry & Technology Text] / D.E.C. Korbridge. Elsevier: Amsterdam-Lausanne-N.-Y.-Oxford-Shannon-Sigapore-Tokyo, 2000. 1258 p.

58. Timosheva N.V. Conversion of Tricoordinate to Hexacoordinate Phosphorus. Formation of a Phosphorane-Phosphatrane System Text] / N.V. Timosheva, A. Chandrasekaran, R.O. Day, R.R. Holmes // J. Amer. Chem. Soc. 2002. - Vol. 124. - № 24.-P. 7035 -7040.

59. Nakamoto M. Stereomutation and apicophilicity of diastereomeric spirophos-phoranes (10-P-5) Text] / M. Nakamoto, S. Kojima, S. Matsukawa, Y. Yamamoto, K.-y. Akiba // J. Organomet. Chem. 2002. - Vol. 643 - 644. - P. 441 - 452.

60. Range K. The Structure and Stability of Biological Mctaphosphate, Phosphate, and Phosphorane Compounds in the Gas Phase and in Solution Text] / K. Range, M.J. Mc

61. Grath, X. Lopez, D.M. York. // J. Am. Chem. Soc. 2004. - Vol. 126. - № 6. - P. 1654 - 1665.

62. Lopez C.S. Pseudorotation Barriers of Biological Oxyphosphoranes: A Challenge for Simulations of Ribozyme Catalysis Text] / C.S. Lopez, O.N. Faza, A.R. De Lera, D.M. York // Chem. Eur. J. 2005. Vol. 11. - № 7. - P. 2081 - 2093.

63. Pudovik A.N. Reactions of Isocyanalo- and Substituted Methyleneamino-Phosphine Derivatives with Compounds Containing Multiple Bonds Text] / A.N. Pudovik, I.V. Konovalova, L.M. Burnaeva // Synthesis. 1986. -№ 10. - P. 793 -804.

64. Миронов В. Ф. Фторалкоксипроизводные трехвалентного фосфора: синтез и реакционная способность Текст] / В. Ф. Миронов, И.В. Коновалова, Л.М. Бурнаева, Е.Н. Офицеров // Усп. хим. 1996. - Т. 65. Вып. 11. - С. 1013 - 1051.

65. Мухаметов Ф.С. Синтез и гетсроциклизацпя кетоалкоксильных производных трехкоординированного фосфора Текст] / Ф.С. Мухаметов // ЖОХ. 1991. - Т. 61. Вып. 1.-С. 10-41.