Введение к работе
Актуальность работы. Химия гетероциклических систем, содер-элцих трехвалентный атом фосфора, - одна из динамично развиваю-ихся областей элементоорганического синтеза. Это связано не толь-э с разносторонними областями практического применения фосфор->держащих гетероциклов, но и с возможностью их использования в этническом синтезе. К таким гетероциклам относятся и фосфори-їірованньїе производные салициловой кислоты (салицилфосфиты), эдержащие реакционноспособный ангидридный фрагмент Р-О-С(О), эторым в последние 5-6 лет уделяют значительное внимание как у ас в стране, так и за рубежом. Эти соединения интересны с несколь-их точек зрения. Прежде всего, они являются производными при-одного биологически активного вещества - салициловой кислоты - и ами могут проявлять биологическую активность; во-вторых, они пер-псктивны в качестве новых типов лигандов в синтезе металлоком-лексов, обладающих каталитической активностью в различных реакциях. Являясь смешанными ангидридами фосфористой и карбоновой ислот, салицилфосфиты могут выполнять функции фосфорилирую-цего, ацилирующего и конденсирующего реагента. Синтез, исследс-іание реакций таких соединений и разработка методологии их испо-іьзования и создания на их основе новых типов полифункционали-ирующих реагентов представляет несомненный интерес не только для «временного органического синтеза, но и для биохимии. Сочетание в щной молекуле нуклеофильного атома фосфора и электрофильной сарбонильной группы, возможность легкого раскрытия ангидридного ррагмента на тех или иных стадиях взаимодействия должны, с нашей гочкл зрения, привести к необычной химии таких соединений и івляются весьма ценными предпосылками для полутения новых типов гетероциклических систем. До начала наших работ во взаимодейсгвие ; салициловыми производными фосфористой кислоты был вовлечен :равнительно узкий круг карбонильных соединений (хлораль, гсксафторацетон, галогенсодержащпе эфиры аиетоуксусных кислот и некоторые другие), выполняющих роль электрофильного партнера, а реакции салицилфосфитов с органическими нуклеофилами, содержащими кратные связи, не были известны.
Цель работы, 1) Изучение реакционной способности смешанных ангидридов салициловой и фосфористой кислот в нуклеофиль-ных и электрофильных реакциях с соединениями, содержащими крат-
-4-ные связи (карбонильные соединения и их аза-аналоги), 2) разработ ка методов синтеза новых гстероциклов и открытоцепных структур и основе салицилфосфитов.
Научная ноеизна и практическая значимость. Впервые проведен систематическое исследование реакций салицилфосфонитов и -фос фитов, содержащих как донорные, так и акцепторные заместители ( том числе группировки с кратными связями) у атома фосфора, с ра; личными карбонильными соединениями - трифторацетоном, гекса фторацетилацетоном, этиловыми эфирами бензоилмуравьиной, мезс ксалевой и пировинограднои кислот, салициловым альдегидом, шп рилом пировинограднои кислоты. Выявлена высокая репю- и стерсс селективность этих реакций, подобраны условия и реагенты, позьол* ющие пол>чать разнообразные би- и трициклическис фосфораны, 6,7 бензо-1,3,2- и 6,7-бензо-1,4,2-диоксафосфепаны.
Впервые с использованием салицилфосфита, содержащего качестве экзоциклического заместителя остаток оптически активног спирта - /ментола, проведено изучение стереохимичесхого результат в реакциях с гексафторацетоном и бромом.
На примере различных по структуре иминов показана возмож ность регио- и стереоселективного синтеза 6,7-бензо-1,4,2-оксазафос фепанов на осноье как нуклеофильных, так и электрофильных рсак ций салицилфосфитов, получены ряды реакционной способности подтверждающие нуклеофильную атаку имина на карбочильнуг группу салицилфосфита. При наличии экзоциклической трифтораци льной группы у атома фосфора, содержащей более электрофильны] атом углерода, показана возможность получения фосфонатов с сохра ненным фосфоринановым фрагментом.
Практическая значимость работы заключается в разработке но вых методов получения разнообразных функционально замещенны: производных семичленных гстероциклов - 6,7-бензо-1,3,2-, 6,7-бснзо 1,4,2-диоксафосфепанов, 6,7-бензо-1,4,2-оксазафосфспанов, 2-три фторациламидоалкил-1,3,2-диоксафосфоринанов, би- и трццикличес ких фосфоранов, а также некоторых фторированных кетонов, ні содержащих фосфора.
Основные положения, выносимые на защиту, результаты реакцш салицилфосфитов, -изоцианатофосфита и -фенилфосфонита с три фторацетоном, гексафторацетилацетоном, этиловыми эфирами бензо илмуравьиной, мезоксалевой и пировинограднои кислот, салициловым альдегидом, нитрилом пировинограднои кислоты, показьівающік возможность синтеза разнообразных гетероциклических структур результаты электрофильных и нуклеофильных реакции салицил-
-5-эосфитов с цминами, позволяющих получать 6,7-бензо-1,4,2-оксаза-зосфепаны; стереохимическая интерпретация результатов реакций алицил-/-ментилфосфита с гексафторацетоном и бромом.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладыва-[ись и обсуждались на студенческой конференции "Исследование Е>ОС спектральными методами" (Казань, 1992 г.), на IV и V Всерос-ийских конференциях "Карбонильные соединения в синтезе гетеро-щклов" (Саратов, 1992, 1996 гг.), IX Международном симпозиуме по ммии фосфора (С.-Петербург, 1993 г.), III Всероссийской студенческой научной конференции "Проблемы теоретической и эксперимен--альной химии" (Екатеринбург, 1993 г.), на I Международном симло-іиуме по химии и технологии фторорганических соединений (С-Іетербург, 1994 г.), на симпозиуме по органической химии (С.-Петербург, 1995 г.), на итоговой научной конференции КГУ (Казань, 1995 \), XIII Международной конференции по химии фосфора (Иерусалим, L995 г.), на II Всероссийском семинаре "Новые достижения ЯМР в ягруктурных исследованиях" (Казань, 1995 г.), на IX Международной конференции по химии фосфора (Казань, 1996 г.). По теме диссерта-дии опубликовано и находятся в центральных химических журналах 9 статей и 12 тезисов докладов.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на І&1 границах, содержит 37 таблиц, 5 рисунков и состоит из введения, грех глав и выводов. Первая глава представляет собой литературный эбзор, посвященный анализу новых данных о синтезе и реакционной способности фосфорсодержащих производных салициловой и антра-іиловой кислот, опубликованных в 1991-1996 гг. Во второй главе эбсуждаются результаты собственных исследований. Третья глава содержит описание эксперимента.
Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных и элементо-эрганических соединений Казанского государственного университета в соответствии с координационным планом РАН по направлению 2.12 -шмия элементоорганических соединений (N государственной регистрации 01960001505), и планами грантов - научно-технической программы "Университеты России" (проект UNI-003-95) и международной Соросовской программы образования в области точных наук [SSEP "Соросовские студенты и аспиранты" (грант а96-1880).