Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Фосфорилированные гидроксизамещенные органические аминосоединения 7
1.1 Гидроксизамещенные аминофосфонаты и фосфинаты 7
1.1.1 Первый тип соединений 8
1.1.2 Второй тип соединений 29
1.1.3 Соединения третьего типа 34
1.1.4 Соединения типов IV-VII 37
1.2 Синтез, строение и некоторые свойства гидрокси(диалкиламино)- или (алкиламино)алкилфосфонатов (обсуждение результатов) 39
1.2.1 Синтез и строение 39
1.2.1.1 Взаимодействие ДАФК с алифатическими 2-(диалкиламино)кетонами 40
1.2.1.2 Взаимодействие ДАФК с алифатическими З-(диалкиламино)-кетонами 45
1.2.1.3 Взаимодействие ДАФК с 3-(моноалкиламино)альдегидами 52
1.2.2НО-иїЧ-модификацияАЗГФС 54
1.2.2.1 N-модификация АЗФГС 54
1.2.2.2 НО-модификация АЗФГС 56
Глава 2. Синтез n-фосфорилированных 3-(алкиламино)-2,2-диметилпропаналей и их некоторых производных 60
2.1 Синтез фосфорилированных альдегидов (литературный обзор) 60
2.2 Синтез, строение и свойства N-фосфорилированных (алкиламино)- пропаналей (обсуждение результатов) 72
2.2.1. Синтез N-фосфорилированных (алкиламино)пропаналей 72
2.2.2 Синтез некоторых производных N-фосфорилированных аминоаль-дегидов 75
2.2.2.1 Взаимодействие N-фосфорилированных аминоальдегидов с 2,4-ди-нитрофенилгидразином 75
2.2.2.2 Взаимодействие 3-[(диалкоксифосфорил)этиламино]-2,2-диметил-пропаналей (15) с /ярет.бутиламином 77
2.2.2.3 Восстановление 3-[(диалкоксифосфорил)этиламино]-2,2-диметил-пропаналей 79
2.2.2.4 Взаимодействие фосфорилированных альдегидов с диметилфос-фористой кислотой 81
Глава 3. Реакции ы-алкил-2-галогенальдиминов с диалкилфосфористыми кислотами 82
3.1 Краткое описание реакций 2-галогениминов с нуклеофилами, в том числе фосфорсодержащими (краткая литературная справка) 82
3.2 Взаимодействие г\Г-алкил-2-галогенальдиминов с диалкилфосфитами (обсуждение результатов) 87
Глава 4. Экспериментальная часть 102
4.1 Синтез 1-гидрокси-2-(диалкиламино)-, І-гидрокси-З-(диалкиламино)- и 1 -гидрокси-3-(алкиламино)алкилфосфонатов 103
4.1.1 Синтез 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-2-(диалкиламино)-1 -метилэтил] -фосфонатов (4) 103
4.1.2 Синтез 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3 -(диалкиламино)-1 -метилпропил]- фосфонатов (6) 104
4.1.3 Синтез 0,0-диалкил[1-гидрокси-3-(алкиламино)-2,2-диметилпропил]-фосфонатов (8) 105
4.2 НО-и N-модификация АЗГФС 106
4.3 Синтез N-фосфорилированных 3-(алкиламино)-2,2-диметилпропаналей (15) 109
4.4 Синтез некоторых производных N-фосфорилированных аминоальдегидов 111
4.4.1 Взаимодействие 3-[(диалкилоксифосфорил)этиламино]-2,2-диметил-пропаналей (15) с 2,4-динитрофенигидразином 111
4.4.2 Взаимодействие 3-[(диалкоксифосфорил)этиламино]-2,2-диметилпро-паналя (156) с /wpe/я.бутиламином 113
4.4.3 Восстановление 3-[(диалкоксифосфорил)этиламино]-2,2-диметил-пропаналей (15) 114
4.4.4 Взаимодействие 3-[(дибутоксифосфорил)этиламино]-2,2-диметил-пропаналя (15г) с диметилфосфористой кислотой 115
4.5 Взаимодействие Ы-алкил-2-галогенальдиминов с диалкилфосфитами 115
4.6 Реакции 0,0-диалкил[ 1 -{трет. бутиламино)-2-хлор-2-метилпропил]фосфонатов(24) 117
4.7 Взаимодействие ]Ч[-(2-бром-2-метилпропилиден)алкиламинов (23) с ДАФК 119
Выводы 120
Литература 122
- Первый тип соединений
- Синтез, строение и свойства N-фосфорилированных (алкиламино)- пропаналей (обсуждение результатов)
- Взаимодействие г\Г-алкил-2-галогенальдиминов с диалкилфосфитами (обсуждение результатов)
- Синтез 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-2-(диалкиламино)-1 -метилэтил] -фосфонатов (4)
Введение к работе
Актуальность работы. Химия фосфорсодержащих аминосоединений является бурно развивающейся областью органической химии. Огромный интерес к ним связан с обнаружением широкого спектра практически полезных свойств, которыми они обладают. Они проявляют разнообразную биологическую активность, выступают в качестве моно-, би- и полидентатных лигандов в комплексных соединениях, обладают экстракционными свойствами (ионов металлов), являются переносчиками неорганических ионов и некоторых органических соединений (1-гидрокси- и 1-аминокарбоновых кислот) через липофильные мембраны и т.д. Наиболее разработанным разделом является химия 1-аминосоединений, содержащих атом фосфора (IV) (1-аминоалкилфосфонаты и фосфинаты). В то же время 2- и 3-аминосоедине-ния, имеющие четырехкоординированный атом фосфора, менее изучены, особенно, когда они содержат такие важные дополнительные характеристические группы, как гидроксильная, сложноэфирная, карбонильная и галоген. Поэтому исследование, направленное на синтез и изучение свойств полифункциональных 2- и 3-аминосоединений, имеющих атом фосфора (IV), является актуальным.
Цель работы:
- синтез ранее неизвестных 2- и З-(диалкиламино)- и З-(алкиламино) соединений с четырехкоординированным атомом фосфора, содержащих гидроксил в качестве дополнительной функциональной группы, их НО- и N модификации в новые полифункциональные органические соединения;
- синтез N-фосфорилированных 3-(алкиламино)альдегидов и их трансформации в ранее не описанные полифункциональные органические соединения;
- изучение ранее не исследованной реакции ]М-алкил-2-галогенальд иминов с диалкилфосфористыми кислотами - выделение и установление строения основных продуктов взаимодействия физическими и химическими методами и выдвижение наиболее реальной схемы их образования. Научная новизна работы:
- впервые синтезированы 2- и 3- (диалкиламино)- и 3- (алкиламино)-соединения с атомом фосфора (IV), имеющие гидроксил в качестве дополнительной функциональной группы - 0,Одиалкил[1-гидрокси-2-(диалкил-амино)-1-метилэтил]фосфонаты, 0,0-диалкил[1-гидрокси-3-(диалкиламино)-1 -метилпропил] фосфонаты и 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3-(этиламино)-2,2-диметилпропил]фосфонаты. Использовано взаимодействие метил[(3-диал-киламино)метил]- и метил[(2-диалкиламино)этил]кетонов и З-(алкиламино)-2,2-диметилпропаналей с диалкилфосфитами в присутствии натрия или его алкоголята, или нагрев смеси реагентов при 80 °С без катализатора. В последнем случае реализуется нуклеофильный катализ благодаря наличию третичной или вторичной аминной группы в исходных карбонильных соединениях. По данным ИКС и спектров ЯМР LH (диалкиламино)соединения первого типа в конденсированной фазе и в концентрированных растворах существуют в димерной форме DP=o с МВС НО...О=Р, а второго типа - в димерных формах DP=0 и DN с МВС НО...О=Р и HO...N, а в разбавленных растворах (с=10" -НО" моль/л) - в мономерных формах MN с ВВС HO...N с пяти- и шестичленным циклами, соответственно.
- осуществлена кватернизация фосфорсодержащих З-(диалкиламино)-соединений йодистым метилом. При этом наблюдается обратный сильно-польный сдвиг резонансного сигнала гидроксильного протона (6.88— 4.30 м.д.), что является косвенным подтверждением участия N (III) в образовании различных ВС. Синтезированы соли с дихлоруксусной кислотой.
- проведена НО-модификация 0,0-диалкил[1-гидрокси-2- или 3 (диалкиламино)-1-метилалкил]фосфонатов с помощью хлористого ацетила
до соответствующих ацетоксипроизводных. 0,0-диметил[1-гидрокси-3 (этиламино)-2,2-диметилпропил]фосфонат ацилируется только по атому
азота. Реакция 1-гидрокси-3-(этиламино)пропилфосфонатов с хлористым тионилом приводит к новым гетероциклическим соединениям - 6-(0,0-диалкилфосфорил)-5,5-диметил-2-оксо-3-этилпергидро-1,2,3-оксатиазинам.
- синтезированы N-фосфорилированные аминоальдегиды - 3-[(диал-коксифосфорил)этил]амино-2,2-диметилпропанали — взаимодействием гид-рофосфорильных соединений с 3-(алкиламино)замещенными альдегидами в условиях реакции Тодда-Аттертона. Они получены также встречным синтезом — взаимодействием хлорангидрида кислот P(IV) с (алкиламино)-альдегидом. N-фосфорилированные аминоальдегиды трансформированы в 2,4-динитрофенилгидразоны, N-трет.бутипимины, фосфорсодержащие спирты.
- показано, что при взаимодействии М-алкил-2-галогенальдиминов с диметилфосфитом первоначально образуется продукт присоединения по иминной группе - 0,0-диметил[1-(алкиламино)-2-галоген-2-метилпропил]-фосфонат (5Р 29 м.д.). Когда Hal=Cl, R=Bu, продукт присоединения выделен в индивидуальном виде, а в других случаях его образование подтверждено методом ЯМР 31Р. При действии на спиртовый раствор продукта присоединения алкоголятом натрия или диэтиламином происходит его 1,3-дегидро-хлорирование и образование азиридинового фрагмента. При взаимодействии продукта присоединения с алкоголятом или гидридом натрия в менее полярном растворителе - диэтиловом эфире, осуществляется 1,2-дегидрохло-рирование и образование двойной углерод-углеродной связи. Синтезированы азиридин-2-фосфонат и 1-фосфорилированные енамины. Получен также продукт бетаиновой структуры с изомеризованным радикалом у фосфо-натного атома фосфора — 0-метил-[2-(т/?ет.бутиламмонио)-2-метил-1 -хлор-пропил] фосфонат (5р 11.4 м.д.). Согласно данным РСА, синтезированный бетаин существует в виде циклического димера за счет образования двух межмолекулярных и двух внутримолекулярных водородных связей (ВС) P-O.-.HK1". Когда Hal=Br, R=Bu, Pr-i, основной продукт реакции не содержит брома и им оказалось соединение бетаиновой структуры — О-метил [1-алкил-3-метилазиридинийил-2]фосфонат (5р 1.7 м.д.). Предложены схемы их образования из первичного продукта присоединения через азиридиниевый интермедиат.
Научная и практическая значимость работы.
Научная значимость работы состоит в разработке методологии синтеза фосфорсодержащих полифункциональных аминосоединений на основе алкиламино- и диалкиламинозамещенных карбонильных соединений. Ее практическая значимость заключается в разработке методов синтеза 1-гидрокси-2-(диалкиламино)-, І-гидрокси-З-(диалкиламино)- и 1-гидрокси-З-(алкиламино)алкилфосфонатов, N-фосфорилированных алкиламинозамещен-ных альдегидов и их производных и фосфорорганических соединений бетаи-новой структуры.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Молодежной конференции по органической химии «Современные тенденции органической химии» (Санкт-Петербург, 2004 г.), I Международной научно-практической конференции «Научный потенциал мира-2004» (Днепропетровск, 2004 г.), XIV Международной конференции по химии фосфорных соединений (Казань, 2005 г.), VIII Научной школе-конференции по органической химии (Казань, 2005 г.), Международной научной конференции «Химия и химические технологии и биотехнологии на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006 г.), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007 г.), отчетных научно-технических конференциях КГТУ (2004-2008 гг.).
Публикации. Основные результаты работы изложены в 4 статьях и 8 тезисах докладов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 13 таблиц, 6 рисунков, список литературы из 222 ссылок. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. В первой части первой главы рассмотрены методы синтеза гидроксизамещенных аминоалкилфосфонатов и фосфинатов (литературный обзор), а во второй части изложено обсуждение полученных результатов по синтезу 0,0-диалкил[1-гидрокси-2-(диалкил-амино)-1 -метилэтил] фосфонатов, 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3-(диалкилами-но)-1 -метилпропил] фосфонатов и 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3-(этиламино)-2,2-диметилпропил] фосфонатов, их НО- и N-модификации. В первой части второй главы рассмотрен синтез фосфорилированных альдегидов (литературный обзор), а во второй части приведены результаты по синтезу и изучению химических свойств N-фосфорилированных аминоальдегидов. В третьей главе рассмотрены результаты по изучению реакций ]М-алкил-2-галоген-альдиминов с диалкилфосфитами. В четвертой главе приводится описание проведенных экспериментов.
Работа выполнена в лаборатории органической химии имени академика А.Е. Арбузова Казанского государственного технологического университета под руководством профессора, доктора химических наук Газизова М.Б. и доцента, кандидата химических наук, Хайруллина Р.А.
Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность своим руководителям за помощь и повседневную поддержку в работе.
Автор благодарит профессора, доктора химических наук Шагидуллина P.P., ведущего инженера-химика Авакумову Л.В. за снятие ИК спектров и участие в их обсуждении; кандидата химических наук, старшего научного сотрудника Зверева В.В. за квантово-химические расчеты; доктора химических наук Литвинова И.А., кандидата химических наук Губайдуллина А.Т., научного сотрудника, кандидата химических наук Криволапова Д.Б. за проведение рентгеноструктурного анализа; Идиятуллина З.Ш., Баландину А.А., ведущего инженера Ктомас СВ. за снятие спектров ЯМР Н, ,ос и Г.
Первый тип соединений
Химия фосфорсодержащих аминосоединений является бурно развивающейся областью органической химии. Огромный интерес к ним связан с обнаружением широкого спектра практически полезных свойств, которыми они обладают. Они проявляют разнообразную биологическую активность, выступают в качестве моно-, би- и полидентатных лигандов в комплексных соединениях, обладают экстракционными свойствами (ионов металлов), являются переносчиками неорганических ионов и некоторых органических соединений (1-гидрокси- и 1-аминокарбоновых кислот) через липофильные мембраны и т.д. Наиболее разработанным разделом является химия 1-аминосоединений, содержащих атом фосфора (IV) (1-аминоалкилфосфонаты и фосфинаты). В то же время 2- и 3-аминосоедине-ния, имеющие четырехкоординированный атом фосфора, менее изучены, особенно, когда они содержат такие важные дополнительные характеристические группы, как гидроксильная, сложноэфирная, карбонильная и галоген. Поэтому исследование, направленное на синтез и изучение свойств полифункциональных 2- и 3-аминосоединений, имеющих атом фосфора (IV), является актуальным. - синтез ранее неизвестных 2- и З-(диалкиламино)- и З-(алкиламино) соединений с четырехкоординированным атомом фосфора, содержащих гидроксил в качестве дополнительной функциональной группы, их НО- и N модификации в новые полифункциональные органические соединения; - синтез N-фосфорилированных 3-(алкиламино)альдегидов и их трансформации в ранее не описанные полифункциональные органические соединения; - изучение ранее не исследованной реакции ]М-алкил-2-галогенальд иминов с диалкилфосфористыми кислотами - выделение и установление строения основных продуктов взаимодействия физическими и химическими методами и выдвижение наиболее реальной схемы их образования. Научная новизна работы: - впервые синтезированы 2- и 3- (диалкиламино)- и 3- (алкиламино)-соединения с атомом фосфора (IV), имеющие гидроксил в качестве дополнительной функциональной группы - 0,Одиалкил[1-гидрокси-2-(диалкил-амино)-1-метилэтил]фосфонаты, 0,0-диалкил[1-гидрокси-3-(диалкиламино)-1 -метилпропил] фосфонаты и 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3-(этиламино)-2,2-диметилпропил]фосфонаты. Использовано взаимодействие метил[(3-диал-киламино)метил]- и метил[(2-диалкиламино)этил]кетонов и З-(алкиламино)-2,2-диметилпропаналей с диалкилфосфитами в присутствии натрия или его алкоголята, или нагрев смеси реагентов при 80 С без катализатора. В последнем случае реализуется нуклеофильный катализ благодаря наличию третичной или вторичной аминной группы в исходных карбонильных соединениях. По данным ИКС и спектров ЯМР LH (диалкиламино)соединения первого типа в конденсированной фазе и в концентрированных растворах существуют в димерной форме DP=o с МВС НО...О=Р, а второго типа - в димерных формах DP=0 и DN с МВС НО...О=Р и HO...N, а в разбавленных растворах (с=10" -НО" моль/л) - в мономерных формах MN с ВВС HO...N с пяти- и шестичленным циклами, соответственно. - осуществлена кватернизация фосфорсодержащих З-(диалкиламино)-соединений йодистым метилом. При этом наблюдается обратный сильно-польный сдвиг резонансного сигнала гидроксильного протона (6.88— 4.30 м.д.), что является косвенным подтверждением участия N (III) в образовании различных ВС. Синтезированы соли с дихлоруксусной кислотой. - проведена НО-модификация 0,0-диалкил[1-гидрокси-2- или 3 (диалкиламино)-1-метилалкил]фосфонатов с помощью хлористого ацетила до соответствующих ацетоксипроизводных. 0,0-диметил[1-гидрокси-3 (этиламино)-2,2-диметилпропил]фосфонат ацилируется только по атому азота. Реакция 1-гидрокси-3-(этиламино)пропилфосфонатов с хлористым тионилом приводит к новым гетероциклическим соединениям - 6-(0,0-диалкилфосфорил)-5,5-диметил-2-оксо-3-этилпергидро-1,2,3-оксатиазинам. - синтезированы N-фосфорилированные аминоальдегиды - 3-[(диал-коксифосфорил)этил]амино-2,2-диметилпропанали — взаимодействием гид-рофосфорильных соединений с 3-(алкиламино)замещенными альдегидами в условиях реакции Тодда-Аттертона. Они получены также встречным синтезом — взаимодействием хлорангидрида кислот P(IV) с (алкиламино)-альдегидом. N-фосфорилированные аминоальдегиды трансформированы в 2,4-динитрофенилгидразоны, N-трет.бутипимины, фосфорсодержащие спирты. - показано, что при взаимодействии М-алкил-2-галогенальдиминов с диметилфосфитом первоначально образуется продукт присоединения по иминной группе - 0,0-диметил[1-(алкиламино)-2-галоген-2-метилпропил]-фосфонат (5Р 29 м.д.). Когда Hal=Cl, R=Bu, продукт присоединения выделен в индивидуальном виде, а в других случаях его образование подтверждено методом ЯМР 31Р. При действии на спиртовый раствор продукта присоединения алкоголятом натрия или диэтиламином происходит его 1,3-дегидро-хлорирование и образование азиридинового фрагмента. При взаимодействии продукта присоединения с алкоголятом или гидридом натрия в менее полярном растворителе - диэтиловом эфире, осуществляется 1,2-дегидрохло-рирование и образование двойной углерод-углеродной связи. Синтезированы азиридин-2-фосфонат и 1-фосфорилированные енамины. Получен также продукт бетаиновой структуры с изомеризованным радикалом у фосфо-натного атома фосфора — 0-метил-[2-(т/?ет.бутиламмонио)-2-метил-1 -хлор-пропил] фосфонат (5р 11.4 м.д.). Согласно данным РСА, синтезированный бетаин существует в виде циклического димера за счет образования двух межмолекулярных и двух внутримолекулярных водородных связей (ВС) P-O.-.HK1". Когда Hal=Br, R=Bu, Pr-i, основной продукт реакции не содержит брома и им оказалось соединение бетаиновой структуры — О-метил [1-алкил-3-метилазиридинийил-2]фосфонат (5р 1.7 м.д.). Предложены схемы их образования из первичного продукта присоединения через азиридиниевый интермедиат.
Синтез, строение и свойства N-фосфорилированных (алкиламино)- пропаналей (обсуждение результатов)
Научная значимость работы состоит в разработке методологии синтеза фосфорсодержащих полифункциональных аминосоединений на основе алкиламино- и диалкиламинозамещенных карбонильных соединений. Ее практическая значимость заключается в разработке методов синтеза 1-гидрокси-2-(диалкиламино)-, І-гидрокси-З-(диалкиламино)- и 1-гидрокси-З-(алкиламино)алкилфосфонатов, N-фосфорилированных алкиламинозамещен-ных альдегидов и их производных и фосфорорганических соединений бетаи-новой структуры.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Молодежной конференции по органической химии «Современные тенденции органической химии» (Санкт-Петербург, 2004 г.), I Международной научно-практической конференции «Научный потенциал мира-2004» (Днепропетровск, 2004 г.), XIV Международной конференции по химии фосфорных соединений (Казань, 2005 г.), VIII Научной школе-конференции по органической химии (Казань, 2005 г.), Международной научной конференции «Химия и химические технологии и биотехнологии на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006 г.), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007 г.), отчетных научно-технических конференциях КГТУ (2004-2008 гг.).
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 13 таблиц, 6 рисунков, список литературы из 222 ссылок. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. В первой части первой главы рассмотрены методы синтеза гидроксизамещенных аминоалкилфосфонатов фосфинатов (литературный обзор), а во второй части изложено обсуждение полученных результатов по синтезу 0,0-диалкил[1-гидрокси-2-(диалкил-амино)-1 -метилэтил] фосфонатов, 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3-(диалкилами-но)-1 -метилпропил] фосфонатов и 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-3-(этиламино)-2,2-диметилпропил] фосфонатов, их НО- и N-модификации. В первой части второй главы рассмотрен синтез фосфорилированных альдегидов (литературный обзор), а во второй части приведены результаты по синтезу и изучению химических свойств N-фосфорилированных аминоальдегидов. В третьей главе рассмотрены результаты по изучению реакций ]М-алкил-2-галоген-альдиминов с диалкилфосфитами. В четвертой главе приводится описание проведенных экспериментов.
Работа выполнена в лаборатории органической химии имени академика А.Е. Арбузова Казанского государственного технологического университета под руководством профессора, доктора химических наук Газизова М.Б. и доцента, кандидата химических наук, Хайруллина Р.А.
Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность своим руководителям за помощь и повседневную поддержку в работе. Автор благодарит профессора, доктора химических наук Шагидуллина P.P., ведущего инженера-химика Авакумову Л.В. за снятие ИК спектров и участие в их обсуждении; кандидата химических наук, старшего научного сотрудника Зверева В.В. за квантово-химические расчеты; доктора химических наук Литвинова И.А., кандидата химических наук Губайдуллина А.Т., научного сотрудника, кандидата химических наук Криволапова Д.Б. за проведение рентгеноструктурного анализа; Идиятуллина З.Ш., Баландину А.А., ведущего инженера Ктомас СВ. за снятие спектров ЯМР Н, ,ос и Г.
Взаимодействие г\Г-алкил-2-галогенальдиминов с диалкилфосфитами (обсуждение результатов)
Присоединение кислых эфиров фосфористой кислоты по карбонильной группе альдегидов и кетонов, которое протекает по схеме а-гидроксилиро-вания, широко известно в органической химии как реакция В.С.Абрамова. Этой реакции посвящены многочисленные работы, в том числе и монографии [133-134].
Однако в литературе имеются лишь отрывочные сведения о взаимодействии ДАФК с (диалкиламино)карбонильными соединениями. В ранее выполненных на кафедре органической химии работах было показано, что при взаимодействии ДАФК с 3-(диалкиламино)альдегидами в условиях реакции Абрамова образуются достаточно устойчивые диалкиламинозамещенные 1-гидроксиалкилфосфонаты [35]. В развитие этих исследований мы изучили реакции взаимодействия ДАФК с (диалкиламино)пропанонами (2) и (диал-киламино)бутанонами (3). В качестве ДАФК были использованы диметил- и диэтилфосфористые кислоты. Нами установлено, что присоединение ДАФК к алифатическим (диалкиламино)кетонам протекает как в обычных условиях реакции В.С.Абрамова в присутствии катализатора, так и без него.
При добавлении к эквимолярной смеси алифатического (диалкилами но)кетона и ДАФК алкоголята натрия наблюдалось повышение температуры смеси до 50С. Реакционную смесь выдерживали 12 часов при комнатной температуре, нейтрализовали уксусной кислотой. Продукты реакции были идентифицированы после перегонки в глубоком вакууме или перекристаллизации из гексана.
Реакции (диалкиламино)пропанонов (2) с ДАФК (1) приводят к образованию 0,0-диалкил[1-гидрокси-2-(диалкиламино)-1-метилэтил]фосфона-тов (4). (R10)2 PHO + МеС(0)СН2 NR22 а (R10)2P(0)C(OH)(Me)CH2NR2 1 2 4 4, R1= R2= Me (a), R1= Me, R2 = Et (6), R1= Et, R2 = Me (в) Синтез фосфонатов (4) можно осуществить также нагреванием смеси веществ (1) и (2) при 70-80С, то есть в отсутствии катализатора. В этом случае реализуется нуклеофильный катализ благодаря наличию третичной аминной группы в исходных кетонах: 1 + 2 »-(R10)2P iO R22tfHCH2COMe Me 2 + 5 — - (R10)2P(0)C-0 R22NHCH2COMe — 4 + 2 CH2NR22 Синтезированные фосфонаты - бесцветные жидкости, имеющие слабый аминный запах, перегоняющиеся в глубоком вакууме, или кристаллические вещества, мало растворимые в воде.
Физико-химические константы полученных фосфонатов приведены в таблице 1.1. Строение продуктов (4) было подтверждено элементным анализом, спектрами ЯМР на ядрах Ни31?. В спектрах ЯМР Р веществ (4) обнаруживается синглетный сигнал с 5Р 28-30 м.д., соответствующий фосфонатной структуре. Ниже приводятся характеристики спектров ЯМР Н для 0,0-диме -41 тил[1-гидрокси-2-(диэтиламино)-1-метилэтил]фосфоната (d-ацетон, 5, м.д.): 0.88 т (6Н, 3J„„ 7 Гц, N(CH2Me)2), 1.26 с и 1.11 с (ЗН, Me); 2.25-2.87 м (6Н, CH2N(CHzMe ): 3.64 д и 3.66 д (6Н, 3JpH 10 Гц, РОМе); 4.6 уш. с (Ш, ОН).
Резонансный сигнал гидроксильного водорода проявляется в области 4.6 м.д., что соответствует области его проявления для аминонезамещенных а-гидроксифосфонатов [135-136]. Это свидетельствует о том, что в жидкой фазе и в концентрированных растворах соединения (4), как и (диалкил-амино)незамещенные гидроксифосфонаты, должны существовать в виде димера с межмолекулярной водородной связью по фосфорильному кислороду.
Действительно, в ИК спектре конденсированной фазы вещества (4) (комнатная температура) в соответствии с его структурной формулой наблюдаются следующие полосы поглощения с max: 3317 (vOH); 2850-2970 (vC(CH3)CH2); 1465, 1380 (vCH3, CH2); 1239 (vP=0); 1053/1053 (vPO-C, C-OH); 826, 775 (vP-OC, C-C); 356 (5(0)PO) (рис. la). Положения как vOH, так и vP=0, соответствуют таковым, описанным ранее для циклических димерных ассоциаций по фосфорильной группе посредством MB С [137-140].
В разбавленных растворах в СС14 (с 10" -10" моль/л) (рис. 16) регистрируется широкая полоса с max 3233 см"1, «плечо» 3439 см"1 и два пичка при 3605 и 3685 см"1, vP=0 одновременно сдвигается в высокочастотную область до 1256 см"1. Все это свидетельствует о том, что циклоди-мер Dp=o при указанных концентрациях распадается. Образующиеся мономерные формы практически нацело имеют конформацию с ВВС гидроксила на аминную группу (MN), которая более протоноакцепторная в сравнении с Р=0 [143-144]. /СН2— NEt, (МеО)2Р(0)СМе и
Явных признаков наличия конформаций с ВВС Р=О...НО в спектрах нет, т.к. отсутствует поглощение при 3580 см"1, хотя их образование в незначительных количествах нельзя исключить. Наблюдающиеся слабые «плечо» и пички могут относиться к влиянию влаги растворителя: НОН...О=Р (3439 см-1) и Н2О...НОСР=0 (3685 см"1).
Таким образом, соединение (4) в конденсированном жидком состоянии при нормальных условиях находится в форме циклодимера DP=o, а в разбавленных СС14 растворах существенно превалирует мономерная форма MN.
Взаимодействие диметилфосфористой кислоты с алифатическими 3-(диалкиламино)кетонами происходит экзотермично в присутствии алкого-лята натрия или металлического натрия в качестве катализатора.
Продукты реакции 0,0-диметил[1-гидрокси-3-(диалкиламино)-1-ме-тилпропил]фосфонаты оказались термолабильными. При перегонке они распадаются на исходные соединения. Поэтому их пришлось идентифицировать в сыром виде после удаления катализатора. Алкоголят нейтрализовали уксусной кислотой в среде эфира, выпавший осадок отфильтровали и удаляли эфир и все легколетучие продукты в глубоком вакууме.
Проду гкты идентис шцированы в сыром ви; е. Структура фосфонатов (6) была доказана данными элементного анали-за (см. эксп. часть), ЯМР-спектроскопии на ядрах Ни Р. Атомы фосфора в этих соединениях резонирует при 8Р 28-29 м.д. Для 0,0диметил[1-гидрокси-З-(диэтиламино)-1 -метилпропил]фосфоната приводятся характеристики спектров ЯМР !Н (d-ацетон, 8, м.д.): 0.92 т (6Н, 3JHH 7.5 Гц, Ы(СН?СНз ): 1.2 с и 1.04 с (ЗН, СН3); 1.6 м (2Н, CHZCH?N); 2.37 т (2Н, 3JHH 7.5 Гц, (CH7CHZN)); 2.51 квинтет (4Н, 3JHH 7.5 Гц, N(CHZCH ); 3.58 д и 3.70 д (6Н, 3JpH 10.75 Гц, ОСНз); 6.36-6.86 уш.с (1Н,ОН).
В этих соединениях обращает на себя внимание значительный слабо-польный сдвиг резонансного сигнала гидроксила (6.36-6.86 м.д.) в спектрах ЯМР Н по сравнению с сигналом (4.6 м.д.) в (диалкиламино)замещенных гидроксиалкилфосфорильных соединениях (4), синтезированных из алифатических а-(диалкиламино)кетонов. Подобный слабопольный сдвиг сигнала гидроксильного протона был впервые обнаружен в нашей лаборатории в 0,0-диалкил[1-гидрокси-3-(диалкиламино)-2,2-диметилпропил]фосфонатах (7.0- -8.56 м.д.) [35], и, на основании исследования строения последних методами ИКС и квантовой химии, такой сдвиг был интерпретирован участием азота (III) в образовании межмолекулярных и внутримолекулярных водородных связей (МВС и ВВС) с гидроксилом. Аналогичное исследование было предпринято и для соединения (66).
В растворах СС14 по мере разбавления поглощение при 3302 см 1 исчезает при с 10"2 и остается единственное поглощение с максимумом 3100 см"1 вплоть до с = 10"4 м.л"1. При этом никаких новых полос в области поглощения свободных гидроксилов -3600 см"1 не появляется. Исчезающую с разбавлением полосу vOH 3302 см"1 следует отнести к циклодимерам (DP=o), образованным посредством межмолекулярных водородных связей (МВС) (ОН...О=Р), остающийся же широкий горб с max -3100 см"1 - к мономерам с внутримолекулярной водородной связью (ВВС) ОН.. .N (Мм).
Синтез 0,0-диалкил [ 1 -гидрокси-2-(диалкиламино)-1 -метилэтил] -фосфонатов (4)
2-Галогенимины (1) являются высоко реакционноспособными органическими соединениями. Интенсивное исследование их химических превращений началось с 1970 года. Имеются два прекрасных обзора, где описаны методы их синтеза [193] и основные типы реакций, в которые они вступают [194]. В молекуле соединений (1) имеются несколько реакционных центров и, в зависимости от природы реагента и условий реакций, они могут быть трансформированы в разнообразные органические соединения. Исходя из содержания вышеупомянутых обзоров, можно привести основные типы превращений 2-галогениминов (1).
Прежде всего, это нуклеофильное замещение атома галогена на алкоксильную, аминную, нитрильную, нитритную, нитратную и азидную группы, а также на ацилокси-, алкилтио- и арилтиогруппы. Иногда первичный процесс замещения сопровождается циклизацией промежуточных продуктов. Описано также много примеров, когда в условиях эксперимента исходный имин превращается в делокализованный катион соответствующего енамина, из которого образуется изомеризованный продукт замещения.
Ко второму типу превращений относятся реакции, в процессе которых образуется новая С-С связь. Это, прежде всего, реакции с участием карб-анионов малонового и ацетоуксусного эфиров, цианид аниона в метаноле, где образуются продукты процессов присоединения — элиминирования, а также с участием металлорганических (преимущественно Mg-органических) соединений, где первичные продукты сочетаются с исходным имином и циклизуются в гетероциклические соединения.
Соединения (1) с электроноакцепторным заместителем (COOR, COR, S02NMe2, S02F, COCCI3) у иминного азота легко присоединяют спирты, амины, меркаптаны, амиды карбоновых кислот. Продукты восстановления 2-галогениминов по иминной группе (с помощью ІЛАІН4 и NaBKLt) легко претерпевают внутримолекулярное нуклеофильное замещение с формированием азиридинового цикла, который, в свою очередь, может раскрыться в ациклическую структуру или претерпевать расширение цикла. Когда в положении-3 соединений (1) имеется водород, то они легко вступают в процесс элиминирования, образуя 2,3-непредельные имины. Наконец, очень интересными превращениями 2-галогениминов являются различные типы перегруппировок, из которых можно отметить следующие: перегруппировка типа Фаворского, перегруппировки через активированные азиридиновые интермедиаты, перегруппировки 3-хлориндолиновых производных и [3,3]-сигматорные перегруппировки.
В работах, вышедших после появления обзора [194], были описаны превращения 2-галогениминов по тем типам реакций, которые были приведены выше. Все же можно привести несколько работ, где описываются их совершенно новые трансформации.
В литературе нам не удалось обнаружить публикации, посвященные реакциям галогензамещенных иминов с диалкилфосфористыми кислотами. Поэтому нами были исследовано взаимодействие 2-галогенальдиминов с диалкилфосфитами. Цель исследования — определение маршрутов реакции и синтез новых фосфорсодержащих органических аминосоединений.
Мы нашли, что структура образующихся продуктов, в основном, зависит от природы галогена. Для На1=С1, при выдерживании смеси соединений (23 а) и (16) при комнатной температуре в течение 24 часов образуется продукт присоединения диалкилфосфита по иминной группе (246). При значительно длительном выдерживании (14 дней) смеси (23 а) и (1а) при комнатной температуре в спектре ЯМР 31Р реакционной массы, кроме слабых сигналов (суммарно 7%), наблюдаются два основных сигнала с 5Р 29.25 (80%) и 11.42 (13%) м.д. После обработки реакционной массы абсолютным эфиром из эфирного маточного раствора был выделен продукт присоединения (24а) с 5Р 29.25 м.д.
Трансформация соединения (27) в продукт (25), видимо, протекает под действием НС1, который всегда содержится в подобных реакционных средах. Строение продуктов присоединения (24) было доказано элементным анализом и спектрами ЯМР Н и 31Р. Приводятся характеристики спектра ЯМР !Н (CDC13, 5, м.д.) соединения (24а): 1.29 с (9Н, СМе3), 1.83 и 1.90 с (6Н, СМе2), 1.82-1.87 ушир, с (Ш, NH), 3.37 д (Ш, РСН, 2JPH 20 Гц), 3.93 и 3.94 д (6Н, РОМе, Vpn 11 Гц). ЯМР 31Р (СНС13) 5: 29.3 м.д.
С целью химического подтверждения строения веществ (24) и синтеза новых полифункциональных ФОС они вводились в различные химические превращения. Оказалось, что строение продуктов реакции зависит от природы среды - полярности растворителя, в котором проводится реакция. Соединение (24а) при обработке его спиртового раствора спиртовым раствором алкоголята трансформировалось в азиридин-2-фосфонат (28а) (1,3-элиминирование НС1). Последний продукт получен также при обработке спиртового раствора соединения (24а) диэтиламином или боргидридом натрия.
Таким образом, при взаимодействии диалкилфосфитов с №алкил-2-хлоральдиминами образуется продукт присоединения фосфита по иминной группе и фосфонатный бетаин с изомеризованным радикалом у атома фосфора. Продукты присоединения использованы для синтеза азиридин-2-фосфоната и 1-фосфорилированных вторичных енаминов.
Для На1=Вг, бромимин (23 г) оказался значительно более активным, чем (23д). В спектре ЯМР Р реакционной смеси, через 10 часов после смешения реагентов (23г) и (1а), обнаруживались два новых резонансных сигнала с 8 26.14 и 1.17 м.д., соответствующие атомам фосфора в продукте присоеди -92 нения (24г) и в новом продукте. Через 30 часов сигнал с 8 26.14 м.д. полностью исчезал, и в спектре из интенсивных оставался один сигнал с 5 1.17 м.д. В случае взаимодействия соединений (23д) и (1а) новые сигналы с 5Р 0.8 и 26.50 м.д. появлялись через 25 часов после их смешивания, и последний сигнал полностью исчезал через трое суток. Таким образом, в случае бромиминов (23г-д) сначала образовывались продукты присоединения (24г-д), которые легко трансформировались в новые соединения. В отличие от первичных продуктов (24г-д) новые продукты не содержали брома. Бром покидает реакционную систему в виде метилбромида, о чем свидетельствует обнаружение интенсивного резонансного сигнала с 8 2.6 м.д. в спектре ЯМР !Н реакционной смеси.
