Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор. синтез пятичленных гетероциклических соединений с эндоциклической связью Р-С . 8
1.1. Синтез фосфацикланов на основе внутримолекулярных
трансформаций полифункциональных производных P(IV). 8
1.2. Реакции производных фосфора с иминами. 18
1.3. Синтез гетероциклических соединений на основе (тио)мочевин . 24
1.4. Синтез 5-членных гетероциклов со связью Р-С на основе фосфоршшрованных гетерокумуленов. 29
1.4.1. Синтез на основе фосфоршшрованных алленов . 29
1.4.2. Синтез на основе фосфоршшрованных изо(тио)цианатов. 31
ГЛАВА 2. Обсуждение результатов. 43
2.1. Взаимодействие фосфорилированных изоцианатов с карбоновими и фосфорными кислотами. 43
2.1.1. Реакции хлорметилизоцианатофосфонатов(-фосфиватов) с карбоновими кислотами. 43
2.1.2. Реакции хлорметилизоцианатофосфонатов(-фосфинатов) с фосфорными и фосфиновыми кислотами. 50
2.2. Синтез и изучение циклизации галогенметил(тио)фосфонилированных(-фосфинилированных) тиомочевин . 55
2.2.1. Тиомочевины, полученные присоединением аминов к фосфорилированным изотиоцианатам. 55
2.2.2. Дифосфорилированные тиомочевины, полученные присоединением сс-аминоалкилфосфонатов к фосфорилированным изотиоцианатам. 62
2.2.3. Дифосфорилированные тиомочевины, полученные присоединением амидов фосфорных кислот к фосфорилированным изотиоцианатам. 72
2.3. Синтез и изучение циклизации галогенметилфосфоншшрованных(-фосфинилированных) мочевин . 75
2.3.1. Монофосфорилированные мочевины, полученные присоединением аминов
к фосфорилированным изоцианатам. 75
2.3.2. Дифосфорилированные мочевины, полученные присоединением а-аминоалкилфосфонатов к фосфорилированным изоцианатам. 87
2.3.3. Дизамещенные дифосфорилированные мочевины, полученные присоединением амидов фосфорных кислот к фосфорилированным изоцианатам. 108
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть. 113
Выводы. 131
Список литературы.
- Синтез гетероциклических соединений на основе (тио)мочевин
- Синтез на основе фосфоршшрованных алленов
- Синтез и изучение циклизации галогенметил(тио)фосфонилированных(-фосфинилированных) тиомочевин
- Синтез и изучение циклизации галогенметилфосфоншшрованных(-фосфинилированных) мочевин
Введение к работе
Актуальность работы. В последнее десятилетие большой интерес вызывают гетероциклические производные фосфора, среди которых найдены соединения с широким спектром биологической активности, обладающие комплексообразуюшими свойствами, являющиеся эффективными: присадками к смазочным маслам. К настоящему времени хорошо разработаны методы синтеза кольчатых структур с внутрициклическими связями фосфор-элемент - 1,3,2- дигетерофосфацикланов и практически отсутствуют достаточно универсальные, имеющие 'общий характер подходы к синтезу фосфацикланов с эндоциклическими связями Р-С. В то же время, интерес к таким структурам в последнее время существенно возрос. Наиболее перспективным подходом к получению соединений такого типа, с нашей точки зрения, являются внутримолекулярные превращения полифункциональных производных четьгрехкоординированного атома фосфора. Наличие в. составе молекулы двух структурных фрагментов, способных взаимодействовать друг с другом, обеспечивает формирование фосфорсодержвщего гетероцикла.. С этих позиций: весьма многообещающими представляются функционально замещенные алкилфосфонаты(-фосфинаты). Наличие у атома фосфора галогеналкильной или аминоалкильной группы в сочетании с мочевннными, тиомочевинными, карбаматными, ациламшшыми и др.. фрагментами в результате их внутримолекулярного взаимодействия может приводить к синтезу кольчатых структур с эндоциклической связью Р-С различного состава и строения. В связи с этим поиск методов синтеза и изучение внутримолекулярных трансформаций функционально замещенных алкилфосфонатов(-фосфинатов) является актуальной задачей. Целью данной диссертационной работы является разработка методов синтеза о>галоген(-амино)алкил(тио)фосфонилированных(-фосфинилированных) мочевин, тиомочевин, ациламидов и синтез пятичленных фосфацикланов с эндоциклической связью Р-С на их основе. Научная новизна работы состоит в следующем:
В результате присоединения первичных, и вторичных аминов, о> аминоалкилфосфонатов, амидофосфата натрия к хлорметшшзоцианатофосфонатам(-фосфннатам) получен широкий круг фосфорилированных тиомочевин, на основе которых синтезированы различные типы ненасыщенных гетероциклов - замещенные в кольце 1,3,4-ти азафосфолины.
Разработаны методы синтеза хлорметилфосфонилированньгх(-фосфинилированньгх) мочевин присоединением аммиака, первичных и . вторичных аминов к
5 хлорметилизоцианатофосфонатам(-фосфинатам). Впервые установлено, что в зависимости от природы заместителей у терминального атома азота они претерпевают циклизацию под действием основания с образованием насыщенных (1,4,2-диазафосфолидины) или непредельных (1,3,4-оксазафосфолины) пятичленных кольчатых структур. 1,3,4-Оксазафосфолины, имеющие в составе амидиновую группировку, претерпевают прототропные превращения и существуют в растворах в виде двух таутомерных форм.
Показано, что присоединение карбоновых и фосфорных кислот к хлорметилизоцианатофосфонатам(-фосфинатам), в отличие от аналогичной реакции с изоцианатофосфатами, приводит к образованию не фосфорилированных ацилкарбаматов, а продуктов более сложных вторичных превращений — фосфорилированных мочевин, пирофосфонатов(-фосфинатов), ангидридов карбоновых кислот.
Впервые найдено, что М-(дифенилфосфоноил)бензил-М'-фенил- и N'-диалкоксифосфорил(тио)мочевины претерпевают гетероциклизацию с участием дифенилфосфонатного фрагмента - с отщеплением молекулы фенола и образованием насыщенных гетероциклов - 1,3,4-диазафосфолидинов.
Впервые установлено, что хлорметилфосфонилированные(фосфинилированные) (тио)мочевины - продукты присоединения 0,0-дифеяилбензилметиламина к хлорметилизо(тио)цианатофосфонатам(-фосфинатам) - циклизуются по двум направлениям в зависимости от природы фосфорилированного гетерокумулена, вводимого в реакцию. Внутримолекулярные превращения хлорметилфосфонил(фосфинил)тиомочевин осуществляются с участием хлорметильной и тиокарбонильной групп и приводят к образованию ненасыщенных гетероциклов (1,3,4-тиазафосфолинов); аналогичные по строению мочевины циклизуются с элиминированием молекулы фенола и получением насыщенных фосфацикланов.
Показано, что амиды диэтилфосфорной кислоты в отсутствие катализатора присоединяются к хлорметилизоцианатофосфонатам(-фосфинатам) с образованием дифосфорилированных мочевин, которые в присутствии основания циклизуются в 1,3,4-оксазафосфолины, включающие эндо- и экзоциклические атомы фосфора.
Изученные процессы циклизации К-(0,0,-дифенилфосфонил)бензил->Г-арил(тио)мочевин являются стереоселективными, что открывает перспективы для получения оптически чистых фосфацикланов. Синтезирован оптически чистый (8)-(-)-0,0-дифенил(а-фенилэтиламино)бензилфосфонат и на его основе взаимодействием с бис(хлорметил)изоцианатофосфинатом - энантиомерно чистый 1,3,4-диазафосфолидия.
Практическая значимость работы заключается в разработке новых подходов к синтезу насыщенных и непредельных Р,К,8,0-содержащих пятичленных гетероциклов с эндоциклической связью Р-С, в том числе и энантиомерно чистых. Разработаны методы получения галогенметил(тио)фосфонилированных(-фосфинилированных) мочевин, тиомочевин, ациламидов и изучены их внутримолекулярные трансформации, приводящие к формированию кольчатых структур.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на XII
Международной конференции по химии соединений фосфора (ICPC XII, Киев, 1999 г.); первой Международной конференции "Химия и биологическая активность азотистых гетероциклов и алкалоидов" (Москва, 2001 г.); XV Международной конференции по химии фосфора (ICPC — 15, Сендай, Япония, 2001 г.); Международном симпозиуме, посвященному
100 летию со дня рождения А.В.Кирсанова (Киев, 2002); Итоговой научной конференции:
ИОФХ ИМ.А.Е.Арбузова КНЦ РАН (Казань, 2003 г.), XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах, включая 16 таблиц, 13 рисунков и библиографию из 146 ссылок и состоит из введения, 3 глав, вьгоодов и списка литературы. В первой главе, представляющий литературный обзор, обобщен и систематизирован материал по синтезу пятичленных гетероциклических соединений с эндоциклической связью Р-С. Во второй главе изложены результаты собственных исследований. Третья глава содержит описание проведенных экспериментов.
В ходе работы широко использовались современные физико-химические методы исследования: ИК, ЛМР 'Н, t3C, 31Р спектроскопии, рентгено-структурный анализ.
Работа выполнена в лаборатории элементоорганического синтеза Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского Научного Центра Российской Академии
Наук.
Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность своему руководителю - к.х.н.
Хайловой Н.А., научному консультанту - д.х.н. Пудовику М.А. за содействие в работе и участие в обсуждении полученных результатов, а также всем сотрудникам лаборатории элементоорганического синтеза за постоянную помощь и поддержку в работе на всех этапах ее выполнения.
Автор благодарит с.н.с, к.х.н. Азанчеева Н.М. за исследование в области ЯМР' спектроскопии, сих., к.х.н. Мусина Р.З. за проведение масс-спектрального анализа, сотрудников лаборатории дифракционных методов ИОФХ им. А.Е.Арбузова за проведение
7 рентгено-структурного анализа, сотрудников лабораторий молекулярной и ЯМР спектроскопии за регистрацию спектров.
Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты № 00-03-3287 и № 03-03-33064) и фонда НИОКР Академии Наук Республики Татарстан (грант 07-7.2-107/2002-2003 (Ф).
Синтез гетероциклических соединений на основе (тио)мочевин
В результате последовательной обработки оксимов а-кетофосфонатов (LXVII) двумя молями бутиллития в ТГФ и бензальанилином с последующим разложением образовавшихся литиевых производных (LXX) получены 3-оксим-1,2-азафосфолены (LXXII). Авторы предполагают, что при действии бутиллития на оксимы а-кетофосфонатов (LXVII) образуются С(р)-0-дилитийоксимы (LXIX), которые реагируют с бензальанилином, образуя Р-аминооксимы. Образующийся амид лития атакует атом фосфора, что и приводит к образованию 1,2-азафосфолидина (LXX). Его дальнейший гидролиз приводит к азафосфолидину (LXXI) или его таутомеру (LXXII) [43].
Оказалось, что 0-этил(пентафтор)фосфонит (LXXIII), уже при комнатной температуре присоединяется к бензальметиламину (LXII), и в результате внутримолекулярного ароматического нуклеофильного замещения атома фтора, находящегося в орто-положении к атому фосфора фосфината (LXXVe), образуется 1-метил-3-оксо-2-фенил-3-этокситетрафторбенз[(/]-1,3-азафосфолин (LXXVI).
В случае же N-бензилиденарил-, бензил- и циклогексиламинов (LXXIVa-d) реакция останавливается на стадии образования 0-этил(пентафторфенил) (ос-арил-, бензил-, циклогексиламинобензил)фосфинатов (LXXVa-d). Вероятно, из-за меньшей нуклеофильности и большей стерической загруженности атома азота, попытки получить циклический продукт проведением реакции в более жестких условиях (кипячением в бензоле) не увенчались успехом [44].
Трифторфацетоимидоилхлориды CF3C(C1)=NX проявляют разнообразную реакционную способность, связанную прежде всего с наличием подвижного атома хлора. Были исследованы реакции производных трехвалентного фосфора с N-бензоилтрифторацетимидоилхлоридом (LXXVII), у которого появляются дополнительные синтетические возможности, обусловленные наличием конъюгированной системы связей C=N-C=0. Реакция имидоилхлорида (LXXVII) С триалкилфосфитами (LXXVIIJ) [45] сопровождается замещением атома хлора и приводит к соответствующим имидоилфосфонатам (LXXIX) (схема путь 1а).
При реакции имидоилхлорида (LXXVII) с менее нуклеофильными чем триалкилфосфиты производными трехвалентного фосфора - [трис(2,2,3,3-тетрафторпропил) 22 фосфитом (LXXXa) или трифенилфосфитом (LXXXb)] в бензольном растворе при 20С-наблюдается образование 1,4,2-оксафосфолинов (LXXXIa,b), т.е реакция протекает без участия имидоильного атома хлора ( схема, путь lb) [46].
Замена одной этокси-группы у атома фосфора в триэтилфосфите более элеюроакцепторным заместителем приводит к изменению направления реакции [46]. Так, диэтоксипроизводные (LXXXIIa-e) при взаимодействии с соединением (LXXVII) образуют фосфораны (LXXXIII а-е). В случае изоцианатофосфита (LXXXIIb) возможно в принципе [3+2] циклоприсоединение фосфита по связи C=N имидоилхлорида (LXXVII) (см. главу 1.4.2.). Устойчивость диэтоксифосфоранов (LXXXIII) существенно зависит от заместителей X.
Реакция имидоилхлорида (LXXVII) с 2-диэтокси-1,3,2-диоксафосфоланом (LXXXIV) приводит к образованию спирофосфорана (LXXXVII) [47]. Аналогично реагирует с имидоилхлоридом (LXXVII) о-феннлен-КД-диэтиламидофосфит (LXXXVa), нуклеофильность которого существенно ниже по сравнению с фосфитом (LXXXIV) Дальнейшее понижение нуклеофильности фосфорного реагента в результате замены донорной группы Et2N в соединении (LXXXVa) на электроноакцепторные заместители (F или С1) приводит к тому, что фосфиты (LXXXVb,c) в аналогичных условиях с имидоилхлоридом (LXXVII) не реагируют [47]. Замена кислорода в диоксафосфолиновом цикле на атом азота увеличивает нуклеофильность соответствующего производного Р . В результате 1,3,2-оксазафосфолины (LXXXVIa,b), содержащие как электронодонорныЙ (ЫМег), так и электроноакцепторный (С1) экзоциклические заместители, легко реагируют с имидоилхлоридом (LXXVII) с образованием функциональнозамещенных спирофосфоранов (LXXXVII) [47]. При переходе от оксазафосфолинов (LXXXVI) к оксадиазафосфолинам нуклеофильность трехвалентного фосфора снижается. Так, 5-трифторметил-3-фенил-2-хлор-1,3,4,2-оксадиазафосфолин (LXXXVIII) в аналогичных условиях с имидоилхлоридом (LXXVII) не реагирует [47].
Синтез на основе фосфоршшрованных алленов
В обзоре, опубликованном в 1997 г. ЛВ.Алабугиным и В.К Брелем [72] рассмотрены вопросы строения фосфоршшрованных алленов и их взаимодействие с электрофильными реагентами. Особое внимание авторы уделили взаимодействию фосфорилаллеяов с сульфенилхлоридами и селенилхлоридами. Направление взаимодействия зависит от строения аллена и может приводить к 1,2- (CXXIV) или 2,3- (СХХШ) аддуктам. R = Cl,Alk,Ph При взаимодействии алкиловых эфиров 1,2-алкадиенилфосфоновых кислот с MeSCl, помимо 1,2-оксафосфоленов, образуются 1,2-аддукты (CXXIV) [67,68,72,73]. Аналогичная реакция с ЗСЬ протекает более селективно и приводит к образованию 1,2-оксафосфоленов (CXXIII) [72].
Направление реакций алленилфосфонитов с селенилхлоридами также зависит от строения электрофила и природы заместителей у атома С(3) алленовой системы. При взаимодействии эфиров 3-монозамещенных 1,2-алкадиенилфосфоновых кислот с метилселенилхлоридом образуются в основном продукты 2,3-присоединения (CXXVI). В результате аналогичной реакции с фенилселенилхлоридом, выделен только оксафосфолен (CXXV) [72].
Интересные результаты получены при изучении взаимодействия фосфорилалленов с гидразинами (CXXV1I) [74-76]. Использование в этих реакциях моно- и дихлорангидридов алленилфосфоновых кислот приводит к внутримолекулярной циклизации и образованию 1,2,3-диазафосфолидиноксидов (CXXVIII, CXXIX) [74-75].
Фосфорилированные изо(тио)цианаты, благодаря высокой реакционной способности, используются в качестве исходных реагентов для синтеза различных фосфорорганических соединений, в том числе циклофосфазенов. Реакции [3+2] циклоприсоединения фосфорилированных изо(тио)цианатов (СХХХ, CXXXI) с диполярофилами ведут к образованию гетеро- 1,2 т4-азафосфолов и азафосфолинов [77]. Эти реакции в зависимости от природы диполярофила протекают с образованием циклоаддуктов типа (A)-(D).
При взаимодействии изоцианатофосфитов с а-галогенкетонами [78-85] образуется промежуточный биполярный ион (А) и далее реакция может протекать по двум направлениям: с образованием циклических адцуктов (а) и по направлению реакции Перкова с образованием р-галогенвиниловых эфиров изоцианатофосфорной кислоты (Ь) [78-79],
Взаимодействие диметилизоцианатофосфита с трибромацетальдегидом (CXXXII) [78J происходит одновременно по двум направлениям - образуются циклофосфазен (СХХХІІГ), который в результате гидролиза превращается в 1,3,4-оксазафосфолидин (CXXXIV), и Р-дибромвиниловый эфир изоцианатофосфорной кислоты (CXXXV).
По мнению авторов соединение (CXXXVII) образуется в результате имид-амидной перегруппировки промежуточного продукта (А), а соединение (CXXXVIII) - в результате гидролиза соединения (А).
При взаимодействии диметилизоцианатофосфита (СХХХа) [81] или салицилизоцианатофосфита (СХХХЬ) )[82] с гексафторацетилацетоном (CXXXIX), реакция протекает по карбонильной группе В-дикетона с образованием пятичленного цикла с P=N связью (А). Последующая циклизация с участием гидроксильной группы енольной формы приводит к соединению с пентакоординированным атомом фосфора (CXL).
В результате атаки атома фосфора на электрофильный центр - атом углерода связи C=N возникает биполярный ион (А), в котором карбанионный центр атакует атом углерода изоцианатной группы, образуя фосфимин (В). Последний, в результате иминофосфонат амидофосфатной перегруппировки, превращается в конечный продукт (CXLVII). взаимодействии диэтилизоцианатофосфита (CXXX) с бензальанилинами (LXXIV), в зависимости от заместителей у атома азота бензальанилина были получены 1,4,2-диазафосфолидия (CXLVIII) или а-аминофосфонат (CXLIX) [88].
Реакция изоцианатофосфинов (СХХХ) с иминами и гидразинами салицилового альдегида (CL) [89-91] протекает через образование промежуточного 1,3,4-диазафосфола (А), и в результате циклизации с участием феноксильной группы образуются циклические фосфораны (CLI).
Алкилизоцианатофосфиты [92], алкил- и арилдизоцианатофосфиты [93] и триизоцианатофосфит (СХХХ) реагируют с алкил- и арилизоцианатами (CLII) с образованием трициклических 1,3,2Х5,4Х,5диазафосфетидинов (CLIV). На первой стадии образуется бетаин (А), циклизующийсяся в имид (CLX), который подвергается электрофильной атаке второй молекулой гексафторацетона, что ведет: к образованию бициклического фосфорана (CLIX).
Взаимодействие изотиоцианата диметилфосфористой кислоты (СХХХІГ) с ацетилфосфонатами и эфирами пировиноградной кислоты (CLXT) начинается с нуклеофильной атаки атома фосфора по углероду карбонильной группы. Биполярный ион (А) циклизуется в промежуточный фосфимид (CLXII). Последующая имид-имидная перегруппировка, включающая S-алкилирование, приводит к 1,4,3-оксазафосфол-4-енам (CLXIII).
Синтез и изучение циклизации галогенметил(тио)фосфонилированных(-фосфинилированных) тиомочевин
Для подтверждения образования смешанных ангидридов кислот P(IV) соединения (Vllc-e) были получены встречным синтезом взаимодействием хлорангидридов хлорметилфосфиновой(фосфоновой) кислот с натриевыми солями бисхлорметилфосфиновой и диэтилфосфорной кислот. Сигналы в спектрах ЯМР 31Р полученных соединений и образовавшихся при взаимодействии изоцианатов (ХХа,Ь) с соответствующими кислотами ( XXVa,b) имеют одинаковые значения.
Фосфорилированные мочевины (ХХ1Па,Ь), с целью подтверждения их строения, были получены также встречным синтезом - присоединением аммиака к изоцианатам (ХХа,Ь) соответственно. Через раствор изоцианата в эфире при охлаждении пропускали газообразный аммиак. Выпавший осадок отфильтровывали и получали с высокими выходами соответственно бис(хлорметнл)фосфинилмочевину (ХХШа) или 0-фенилхлорметилфосфонилмочевину
При действии триэтиламина на соединение (ХХШа) в результате внутримолекулярного алкилирования терминального атома азота происходит образование насыщенного циклического продукта - 1,4,2-диазафосфолидина (ХХУШа).
Таким образом, мы обнаружили существенное различие в реакционной способности хлорметилфосфонилированных(-фосфинилированных) изоцианатов по сравнению с диалкоксиизоцианатофосфатами. Во-первых, они реагируют с уксусной кислотой в мягких условиях в отсутствие катализатора. Во-вторых, синтетический результат реакции существенно иной. Первоначально образующиеся фосфорилированные ацилкарбаматы образуют не фосфорилированные ацетиламиды, а в результате вторичных превращений дают смесь продуктов - фосфорилированные мочевины, пирофосфинаты или пирофосфонаты, уксусный ангидрид. Установлено, что реакции присоединения бис(хлорметил)фосфиновой и диэтилфосфорной кислот к бис(хлорметил)изоцианатофосфинату и О-фенилхлорметилизоцианатофосфонату также протекают неоднозначно с образованием гаммы продуктов - фосфорилированых мочевин, пирофосфинатов, пирофосфонатов, пирофосфатов. Найдено, что фосфорилированные мочевины под действием оснований претерпевают циклизацию с образованием пятичленных кольчатых структур с эндоциклической связью Р-С. В развитие этих результатов в следующих разделах будут подробно рассмотрены вопросы синтеза и циклизации хлорметил(тио)фосфонилированных(-фосфинилированных) мочевин и тиомочевин.
Один из методов получения функционализированных алкилфосфонатов, содержащих при атоме фосфора одновременно тиомочевинный фрагмент и хлорметильную группу основан на реакциях присоединения аминов к фосфорилированным изотиоцианатам [98]. Фосфорилированные изотиоцианаты присоединяют первичные амины с образованием N-фосфорилированных тиомочевин (XXXIX которые в результате внутримолекулярного алкилирования атома серы тиокарбонильной группы хлорметильной группой превращаются в 1,3,4-оксаза(тиаза)фосфол-2-ины (ХХХП) с отщеплением хлороводорода. Взаимодействие происходит с сильным экзотермическим эффектом, требует охлаждения и присутствия основания для связывания выделяющегося; хлористого водорода. Промежуточно образующиеся тиомочевины (XXXI) не выделяются и спектрально не фиксируются. Так, бис(хлорметил)изотиоцианатотиофосфинат (ХХГХа) и 0-фенил(хлорметил) изотиоцианатотиофосфонат (XXIXb) взаимодействуют с трет.-бутиламином (ХХХа) с образованием 1,3,4-тиазафосфол-2-инов (ХХХПа,Ь). В их ИК спектрах наблюдаются полосы поглощения 1565-1575 см 1, характеризующие колебания эндоциклической связи C=N. молекулы соединения (XXXIIb) в кристалле имеют приблизительно одинаковую конформацию. Поэтому на рис. 1. показана геометрия одной из них. Конформация цикла этой молекулы - Р-конверт, хотя с учетом присутствия в молекуле связи C= N априори следовало ожидать реализации конформации СР-конверта. Тем не менее, торсионный угол вокруг этой связи равен 12.7(2), а торсионный угол вокруг связи S-C 0.5(2). В другой молекуле конформация цикла - твист, аналогичные торсионные утлы равны -7.4(3) и -7.1(2) соответственно. Фенокси-группа при атоме фосфора расположена в аксиальном положении, что является обычным для фосфацикланов с эндоциклическими связями Р-0 и Р-N. Длины связей и валентные углы в независимых молекулах совпадают в пределах экспериментальных погрешностей. Длина экзоциклической связи Р-0 1.605(2) А (средн.), несколько увеличена по сравнению с обычно наблюдаемыми в соединениях четырехкоординированного атома фосфора значениями, а эндоциклической связи P-N [1.638(8) А (средн.)] - несколько уменьшена, что может быть обусловлено аномерным эффектом. Кристаллическая упаковка молекул определяется межмолекулярными водородными связями N-H....S (с атомом серы тиофосфорилькой группы) (рис. 2). Параметры связи N6A-H...S4B (х, у-1, z) следующие: N6A-H 1.08(2), N6A...S4B 3.382(2), H...S4B 2.37(2) А, угол N6A-H...S4B 155(2); связи N6B-H...S4A" (х-1, у+1, z): N6A-H 0.89(2), N6B...S4A" 3.538(2), H...S4A" 2.75(2) А, угол N6B-H...S4A" 149(2). В кристалле образуются бесконечные зигзагообразные цепочки вдоль оси х.
Синтез и изучение циклизации галогенметилфосфоншшрованных(-фосфинилированных) мочевин
В данном случае реализуется только направление (Ь) и образуется тиазафосфолин (XLIVb) в виде густого масла с выходом 88%. В спектре ЯМР 31Р сырого продукта (XLIVb) имеется два синглетных пика 8р 118.5 и 29.0 м.д.; ИК спектр содержит полосы поглощения C=N (1570 см" ), P=S (690), Р=0 (1270). Была предпринята попытка очистить продукт с помощью колоночной хроматографии на окиси алюминия хлороформом. Однако вследствие легкого гидролитического разрыва экзоциклической связи P-N в результате очистки был выделен 2-фениламино-4-тиоксо-4-хлорметил-1,3,4-тиазафосфолин (XXXIId), описанный нами ранее [101].
Таким образом, мы показали, что реакции хлорметилизотиоцианатотиофосфонатов (фосфинатов) с первичными и вторичными аминами, С- или N-фосфорилированными аминами позволяют получать насыщенные и непредельные пятичленные Р З-содержащие гетероциклы с эндоциклической связью Р-С. Следует также отметить, что конформация молекул 1,3,4-тиазафосфолинов существенным образом зависит от строения аминогруппы, связанной с атомом углерода во втором положении кольца. Если это первичная аминогруппа - реализуется конформация С(5) конверт с выходом из плоскости PNCS атома углерода, связанного с атомом фосфора. Присутствие трет-бутиламиногруппы приводит к реализации в кристалле конформаций Y-конеерт и твист а ее замена на N-Meran-N-(a-дифеноксифосфорил)бензильную - только конформаций твист с отклонением от плоскости. атомов S и N.
В предыдущем разделе мы описали методы получения: различных по строению фосфорилированных тиомочевин и направления их циклизации под действием оснований. Расширяя синтетические возможности развиваемого подхода к синтезу фосфор содержащих пятичленных циклических структур мы приступили к изучению реакций аммиака, некоторых первичных, вторичных аминов и их производных: с хлорметилфосфонилированньтми(-фосфинилированными) изоцианатами с целью синтеза фосфорилированных мочевин. Далее планировалось изучить направления их циклизации и осуществить синтез новых насыщенных и непредельных 5-членных фосфацикланов с эндоциклической связью Р-С.
Бис(хлорметил)изоцианатофосфинат (ХХа) легко присоединяет вторичные амины (XXXb-f) с образованием N-фосфорилированных мочевин (XXIIIc-g). Взаимодействие протекает при комнатной температуре, в среде эфира, в течение суток. Соединения (ХХШс-g) - кристаллические вещества, в отличие от подобных тиомочевин (XXXI) они достаточно устойчивы и были очищены перекристаллизацией из хлороформа.
В присутствии основания бис(хлорметил)фосфинилмочевины в результате внутримолекулярного алкшгарования карбонильного кислорода хлорметильной группой циклизуются с образованием 1,3,4-оксазафосфол-2-инов (XLVIa-e). Соединения (XXIIIc-g) и (XLVIa-e) получены с хорошими выходами, их строение и состав установлены на основании данных ИК, ЯМР Н, 3Р спектроскопии, элементного анализа. Если в ИК спектрах исходных фосфорилированных мочевин (XXIIIc-g) имеются характерные полосы поглощения С=0 (1670-1690 см"1) и NH (3100 см 1), то в ИК спектрах 1,3,4-оксазафосфол-2-инов (XLVIa-e) они отсутствуют, но появляются полосы поглощения C-N (1610-1625 см"). Образование фосфолинов (XLVIa-e) подтверждается также смещением химических сдвигов ядер атомов фосфора в спектрах ЯМР Зір в область слабых полей.
При взаимодействии хлорметилизоцианатофосфонатов(фосфонатов) (ХХа,Ь) с первичными аминами образуются N-фосфорилированные мочевины (XXIIIh-j), которые содержат два подвижных протона - у связующего и терминального атомов азота. В этом случае появляется возможность замыкания цикла по терминальному атому азота с образованием 1,4,2-диазафосфолидина (XXVII) (направление а), и по атому кислорода карбонильной группы с образованием 1,3,4-оксазафосфолинов (XLVId-f) ( направление Ь).
Оказалось, что оба направления могут быть реализованы, в зависимости от заместителей у терминального атома азота. При наличии алкильных или арильных заместителей реализуется только направление Ь и были получены 1,3,4-оксазафосфол-2-ины (XLVld-f). Реакции протекают в эфире, при комнатной температуре в течение суток. После отделения гидрохлорида триэтиламина из фильтрата выделили соединения (XLVI d-f), которые очищали перекристаллизацией из хлороформа. Фосфинат (ХХа) реагирует с первичными аминами (трет-бутиламин, анилин) подобно фосфонату (ХХЬ), но в этом случае циклические продукты (XLVI d,f) в аналитически чистом виде выделить не удается. Спектры ЯМР Зір полученных соединений содержат по два сигнала в областях 5р 64-66 и 58-60 м.д. в соотношении -3.5:1, что свидетельствует о существовании в растворе смеси двух таутомеров. Для подтверждения строения эти соединения были подвергнуты гидролизу. При этом образуются трудно растворимые в органических растворителях кристаллические соединения, которым на основании данных элементного анализа и спектральных данных приписано строение изоурониометил(хлорметил) фосфинатов (XLVIIIa,b).
