НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ
СВЯЩЕНКО
ЮРІЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ
УДК 547.233.3’313 + 547.819 + 546.18
ФУНКЦІОНАЛІЗОВАНІ ЕНАМІНИ
В СИНТЕЗІ ФОСФОРОВМІСНИХ ГЕТЕРОЦИКЛІВ
02.00.08 – хімія елементоорганічних сполук
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата хімічних наук
КИЇВ – 2008
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми
. Зростаючий інтерес до гетероциклічних сполук перш за все пов’язаний з їх широким практичним застосуванням. Фосфоровмісні гетероцикли є значно менш поширеними та менш доступними в порівнянні з їх класичними азото- та сірковмісними аналогами. Разом із тим, фосфоровмісні гетероцикли, особливо такі, що містять ендоциклічний Р-С зв’язок, викликають велику зацікавленість, яка обумовлена їх широким використанням, зокрема, як модельних об’єктів для фундаментальних досліджень, лігандів для нових каталізаторів, важливих будівельних блоків у дизайні медичних препаратів, а також органічних р-спряжених полімерів та олігомерів.
Особливе місце серед фосфоровмісних гетероциклів займають л3
- та л5
‑фосфініни, в яких валентність фосфору суттєвим чином впливає на їх властивості. Зокрема, л3
-фосфініни відносять до ароматичних сполук і порівнюють з бензеном та піридином, натомість л5
-фосфініни розглядають як циклічні іліди. Ці сполуки були синтезовані більше 40 років тому та інтенсивно вивчалися німецькими хіміками переважно з теоретичної точки зору, хоча аналіз сучасної хімічної літератури вказує на можливість їх практичного застосування. Наприклад, л3
-фосфініни були використані як ліганди для ефективних каталізаторів асиметричного гідроформілювання та гідрування, а паладієві комплекси l5
-фосфінінів виступають ефективними каталізаторами в реакції Мяурі (синтез боронових кислот сполученням пінаколборанів с арилйодидами). В той же час, практичне використання фосфінінів обмежується відсутністю зручних препаративних методів синтезу і тому їх розробка є актуальним завданням.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами
. Робота виконувалась в рамках бюджетних наукових тем відділу фосфорорганічних сполук Інституту органічної хімії “Ациклічні енаміни як Св
нуклеофіли” (№ держреєстрації 0103U000608) та “Нові методи синтезу л5
-фосфінінів та л5
-азафосфінінів” (№ держреєстрації 0105U000152).
Мета і задачі дослідження.
Мета роботи полягала у розробці зручних методів синтезу л5
-фосфінінів та 1,2л5
-азафосфінінів на основі реакцій циклоконденсації легкодоступних ациклічних похідних фосфору.
Для досягнення поставленої мети необхідно було розв’язати наступні завдання:
- на основі лінійних енамінів сконструювати фосфоровмісні сполуки, які мають ациклічний вуглецевий скелет і здатні вступати в реакції циклоконденсації та розробити препаративні методи їх синтезу.
- знайти умови та реагенти для перетворення ациклічних фосфоровмісних похідних енамінів в л5
‑фосфініни та їх азааналоги.
Об’єкт дослідження
– фосфорильовані похідні лінійних енамінів, що містять в b-положенні p-електроноакцепторний замісник (далі "пуш-пульні" енаміни), а в a-положенні – метильну групу (b‑діалкіламінокротонати та b‑діалкіламінокротонітрили).
Предмет дослідження
– електрофільна функціоналізація "пуш-пульних" енамінів галогенідами тривалентного фосфору (далі - фосфорилювання), вивчення хімічних та фізичних властивостей фосфорильованих похідних, а також їх використання в синтезі л5
‑фосфінінів та їх азааналогів.
Методи дослідження
– органічний синтез, ЯМР-спектроскопія на ядрах 1
H, 13
C, 19
F та 31
P, двовимірна ЯМР-спектроскопія, ІЧ-спектроскопія, мас-спектрометрія, хроматомас-спектрометрія, елементний аналіз, рентгеноструктурне дослідження.
Наукова новизна одержаних результатів.
Запропоновано два нових методи синтезу l5
-фосфінінів, які ґрунтуються на [5+1]-циклоконденсації відкритоланцюгових похідних фосфору (V) з диметилацеталем диметилформаміду (ДМАДМФ) та [4+2]-циклоконденсації відкритоланцюгових похідних фосфору(ІІІ) з 2-бромацетофенонами. Перший тип перетворень був також використаний для синтезу 1,2l5
‑азафосфінінів.
Розроблено метод синтезу фосфорильованих енамінів, похідних діалкіламінокротонової кислоти. Вперше встановлено, що напрямок фосфорилювання „пуш-пульних” енамінів галогенідами тривалентного фосфору залежить від структури енаміну та фосфорилюючого агента. Знайдено, що більшість вивчених типів галогенфосфінів реагує за класичною схемою електрофільної функціоналізації в в-положення енаміну, при цьому стабільність С-Р(ІІІ) зв’язку в фосфорильованих енамінах суттєво залежить від структури енамінів. Дифенілгалогенфосфіни, на відміну від інших вивчених галогенфосфінів, реагують по метильній групі енаміноестерів з утворенням метиленфосфорильованих енамінів. На основі останніх запропоновані методи синтезу г-фосфорильованого ацетооцтового естеру, нових типів фосфорильованих діенамінів, ряду метиленфосфорильованих азотистих гетероциклів та поліфункціональних фосфорильованих бензенів.
Практичне значення одержаних результатів
полягає у створенні нових препаративних підходів до синтезу фосфорильованих похідних діалкіламінокротононітрилів, діалкіламінокротонатів, ацетооцтових естерів та показана можливість їх використання для синтезу метиленфосфорильованих гетероциклів. На основі ациклічних похідних фосфору розроблені препаративні методи синтезу л5
-фосфінінів та 1,2л5
‑азафосфінінів. Ці методи можуть бути використані в синтезі нових типів фосфінових лігандів та в цілеспрямованому конструюванні нових або важкодоступних функціоналізованих фосфорорганічних сполук.
Особистий внесок здобувача
. Систематизація літературних даних, основний обсяг експериментальної роботи, узагальнення отриманих результатів, аналіз спектральних досліджень та встановлення будови отриманих сполук виконані особисто здобувачем. Постановка завдання дослідження та обговорення результатів проведено разом з науковим керівником к.х.н. О.М. Костюком, окремих етапів роботи разом з к.х.н. Д.М. Волочнюком, з д.х.н. О.М. Пінчуком та д.х.н. А.О. Толмачовим. Синтез вихідних сполук для проведення досліджень здійснено у співпраці з к.х.н. М.В. Лисенком (вихідні енаміни, дифенілбромофосфін) та Б.Б. Барничем (2-(дифенілфосфіно)-3-піролідин-1-ілбут-2-еннітрил у кількостях, необхідних для подальших досліджень). Рентгеноструктурне дослідження здійснено у співробітництві з д.х.н. О.М. Чернегою.
Апробація результатів дисертації.
Результати дисертаційної роботи були представлені і доповідались на національних та міжнародних конференціях: XXIX та XXX конференціях молодих вчених з органічної хімії та хімії елементоорганічних сполук (м. Київ, 2003 та 2004 рр.), XX Українській конференції з органічної хімії, присвяченій 75-річчю з дня народження О.В.Богатського (м. Одеса, 2004 р.) та 16 Міжнародній конференції з хімії фосфору ICPC2004 (м. Бірмінгем, Англія, 2004 р.), XIV Міжнародній конференції з хімії сполук фосфору ICСPCХIV (м. Казань, Росія, 2005 р.), Міжнародній конференції з хімії азотовмісних гетероциклів CNCH2006 (м. Харків, 2006 р.), 17 Міжнародній конференції з хімії фосфору ICPC2007 (м. Ксямень, Китай, 2007 р.), 4тій
Міжнародній конференції з хімії Тулуза-Київ (м. Тулуза, Франція, 2007 р.), XXІ Українській конференції з органічної хімії (м. Чернігів, 2007 р.).
Публікації
. За темою дисертаційної роботи опубліковано 3 статті у провідних міжнародних журналах, 1 у науковому збірнику та 7 тез доповідей на конференціях.
Структура і обсяг роботи.
Дисертація викладена на 152 сторінках і складається з вступу, чотирьох розділів, висновку, переліку використаних джерел (149 найменувань) та 2 додатків, містить 13 малюнків, 75 схем та 2 таблиці. Перший розділ (літературний огляд) присвячений синтезу та властивостям л5
-фосфінінів. В другому розділі розглядаються реакції "пуш-пульних" енамінів, які містять у a-положенні метильну групу з галогенідами тривалентного фосфору. В третьому розділі описується синтез фосфоровмісних гетероциклічних сполук – л5
-фосфінінів та 1,2л5
‑азафосфінінів, виходячи з фосфорильованих похідних "пуш-пульних" енамінів. Четвертий розділ є експериментальною частиною дисертаційної роботи.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Всі відомі нечисленні методи синтезу l5
-фосфінінів або базуються на багатостадійному синтезі з низьким сумарним виходом, або вимагають роботи з нестабільними на повітрі і важкодоступними вихідними сполуками і, окрім того, обмежують можливість варіації замісників у фосфініновому кільці.
На основі результатів дослідження фосфорилювання енамінів галогенідами тривалентного фосфору, які проводилися в ІОХ НАН України, ми припустили, що перспективними будівельними блоками для синтезу l5
-фосфінінів І
могли б бути функціоналізовані енаміни типів II
як 1,5-бінуклеофіли в реакціях [5+1]-циклоконденсації з 1,1-біелектрофілами, та III
як 1,4-бінуклеофіли в реакціях [4+2]-циклоконденсації з 1,2-біелектрофілами.
Для досліджень цих реакцій нами були обрані лінійні енаміни, похідні b‑амінокротонової кислоти (схема 2), які у b-положенні енаміну містять естерну (-COOEt) або нітрильну (-CN) групи, а як амінний замісник піролідин та морфолін, які істотно відрізняються в основності (піролідин: pKa
=11.27, морфолін: pKa
=8.33), що суттєво впливає на реакційну здатність енамінів.
РЕАКЦІЇ ПОХІДНИХ в‑АМІНОКРОТОНОВОЇ КИСЛОТИ З ТРИХЛОРИДОМ ФОСФОРУ
Взаємодію енамінів 1a-б
та 2a-б
з трихлоридом фосфору було детально досліджено за допомогою спектроскопії ЯМР 31
Р. Встановлено, що оптимальними умовами для перебігу реакції є кімнатна температура, бензен або дихлорметан як розчинник та триетиламін як основа.
Показано, що піролідинові енаміни 1a
і 2a
реагують з PCl3
селективно з утворенням дихлорфосфінів 3a
і 4a
майже з кількісними виходами (схема 3).
Була вивчена взаємодія дихлорфосфінів 3a
і 4a
з рядом таких нуклеофілів як аміни та спирти. На основі нітрильної похідної 3a
були отримані похідні тривалентного фосфору 5a,б
та 6
, утворення яких підтверджено спектроскопією ЯМР 31
Р, хоча виділити в аналітично чистому вигляді вдається тільки аміди 5a,б
. В подальшому сполуки 5
, 6
були окиснені в розчині до похідних п’ятивалентного фосфору 7, 8, 9, 10
.
Взаємодія дихлорфосфіну на основі естерного енаміну 4а
з діалкіламінами або спиртами при кімнатній температурі супроводжується розривом С-Р зв'язку і виділити продукт фосфорилювання не вдається. При проведенні реакції сполуки 4а
з морфоліном при ‑70°С в толуолі через 0.5 год утворюється виключно фосфамід 11
, який фіксується за допомогою спектроскопії ЯМР 31
P. Останній виявився стабільним при 0°С впродовж 30-40 хв., що дозволило перевести його в сполуки 12
, 13, 14
. Крім того, якщо реакцію з нуклеофілами проводити при кімнатній температурі в присутності окисника, наприклад сірки або фенілазиду, то також вдається виділити похідні п'ятивалентного фосфору 12, 13б, 15
.
Реакції фосфорилювання енамінів 1
, 2
метилдихлорфосфіном та фенілдихлорфосфіном перебігають так само як з трихлоридом фосфору.
Фосфорильований енамін 13б
був використаний для синтезу С‑фосфорильованих гетероциклів. Наприклад, реакцією з гідразином та метилгідразином нами були отримані піразолони 16
. Слід зазначити, що арилгідразини в цю не реакцію вступають.
РЕАКЦІЇ ПОХІДНИХ в‑АМІНОКРОТОНОВОЇ КИСЛОТИ З ДИФЕНІЛГАЛОГЕНФОСФІНАМИ
Регіоселективність фосфорилювання енамінів 1
, 2
дифенілхлорфосфіном залежить від їхньої структури. Так, енаміни 1а,б,
які містять в в-положенні нітрильну групу, фосфорилюються дифенілхлорфосфіном по класичному в-положенню з утворенням третинних фосфінів 17a,б
, які були переведені у похідні фосфору (V) 18
і 19
.
В той же час енаміни 2a,б
, які містять в в-положенні карбетоксильну групу, фосфорилюються дифенілхлорфосфіном не в b-положення енаміну, а по метильній групі з утворенням фосфінів 20a,б
. Слід зазначити, що реакція чутлива до умов її проведення. Так, у бензені в присутності триетиламіну фосфорилювання не відбувається взагалі, у піридині реакція проходить неселективно і дуже повільно. Успішним виявилося фосфорилювання в хлористому метилені в присутності триетиламіну, що перебігає за 24 год і приводить до третинних фосфінів 20a,б
. Останні також можна одержати при взаємодії більш активного фосфорилюючого агента дифенілбромфосфіну в бензені в присутності триетиламіну як основи. Фосфіни 20a,б
реагують з пероксидом водню або сіркою з утворенням відповідних похідних 21a,б
і 22a,б
. У м'яких умовах вдається провести гідроліз похідних п’ятивалентного фосфору до відповідних g‑фосфорильованих ацетооцтових естерів 23
і 24
, що знаходять широке синтетичне застосування.
Реакції електрофільного заміщення по в’- положенню для пуш-пульних енамінів не є характерними. В літературі описано тільки декілька прикладів аналогічних реакцій з такими активними електрофільними агентами як хлораль, ангідрид трихлороцтової кислоти, естери трифлуоропіровиноградної кислоти.
Ми допускаємо, що реакція фосфорилювання по в’‑положенню починається з первинної атаки дифенілгалогенфосфіну на атом кисню з утворенням інтермедіата 26
, який внутрішньо- або міжмолекулярно перетворюється в продукт 20
.
СИНТЕТИЧНЕ ВИКОРИСТАННЯ в’-ФОСФОРИЛЬОВАНИХ ЕНАМІНІВ
Енаміни 21a,б
і 22a,б
виявилися перспективними об’єктами для синтезу поліфункціональних фосфорильованих бензенів та метиленфосфорильованих азотистих гетероциклів. Так, формілювання їх по Вільсмаєру-Хааку приводить до фосфорильованого діенаміну 30б
, натомість вінілформілювання в аналогічних умовах, дає фосфорильовані аніліни 31, 32
.
На основі енаміну 21
був запропонований зручний метод синтезу метиленфосфорильованого ізоксазолу 32
, який використовується для синтезу аналогів таких природних сполук, як, наприклад, лейкотриен
та гаруганін
.
Продукт гідролізу енамінів 21a,б
, г-фосфорильований ацетооцтовий естер 23
, реагує з гідразинами з утворенням піразолонів 33
, а також дає дигідропіридин 34а
реакцією Ганча та конденсовані дигідропіримідини 34б,в
в трикомпонентній взаємодії з амінотриазолом(тетразолом) і альдегідом. Сполука 23
була також успішно використана в реакціях Біджинелі та Фрідландера в присутності триметилхлорсілану як дегідратуючого реагенту, що дозволило синтезувати ряд метиленфосфо
, хінолін 36
, тієнопіридин 37
та піразолопіридин 38
.
СИНТЕЗ л5
-ФОСФІНІНІВ ЗА СХЕМОЮ [5+1]-ЦИКЛОКОНДЕНСАЦІЇ
На сьогоднішній день 6-р-електроциклізація гексатриенових систем є невід’ємною частиною базових методів синтетичної органічної хімії, що широко застосовується у синтезі нових фармакологічних та агрохімічних препаратів, тотальному синтезі природних сполук та їх аналогів.
Виходячи з того факту, що в багатьох реакціях атом фосфору веде себе подібно атому вуглецю, можливо допустити, що заміна атома вуглецю на атом фосфору в гексатриеновій системі не порушить її здатність до циклізації.
Перевірити це припущення ми вирішили на прикладі 5‑фосфагексатриенових систем типу А
. Вихідні сполуки 42а-в
для побудови таких систем були синтезовані виходячи із фосфорильованих енамінів 18а, 19а, 39
за схемою 14. Останні реагують з диметилацеталем диметилформаміду з утворенням фосфорильованих лінійних діенамінів 40a-в
з високими виходами. Нам не вдалося провести відновлення за літературними методиками ні фосфіноксиду 40a
, ні фосфінтіооксиду 40б
до відповідного фосфіну 41
. Тому наш вибір зупинився на селеновій похідній. Нагрівання фосфінселеніду 40в
у бензені з гексаметилфосфотриамідом приводить з високими виходами до фосфіну 41
, який надалі був in situ
перетворений у фосфонієві солі 65
взаємодією з алкілгалогенідами.
Для отримання фосфагексатриенових систем солі 42
були оброблені сильною основою. Так, нагрівання солей 42a-в
у ДМФА при 130°С з 2 еквівалентами діазобіциклоундецену (ДБУ) в усіх трьох випадках приводить до утворення цільових фосфінінів 44a-в
. Вихід останніх в значній мірі залежить від структури замісника R. Зокрема, бензилфосфонієва сіль 42в
реагує за 30 хв. з 70% виходом, натомість метилфосфонієва сіль 42a
у таких самих умовах після 4 год перетворюється у фосфінін 44a
з виходом 50%, а етилфосфонієва сіль 42б
реагує при довготривалому нагріванні не селективно і після 10 год у реакційній суміші фіксуються тільки слідові кількості фосфініну 44б
.
Таким чином, при дії основи солі 42
перетворюються у проміжні іліди 43
– 5-фосфагексатріенові системи, які зазнають електроциклізації. Нещодавно, в публікаціях присвячених дослідженням електроциклізацій 1-аміно-1,3,5-гексатриенів чітко показано, що електроно-акцепторні замісники в положеннях 2 та 4 значно знижують бар’єр активації електроциклічного закриття циклу. В цьому є аналогія з нашими результатами, оскільки проміжні сполуки 43
містять нітрильну групу в положенні 4 та атом водню, метильну або фенільну групи в положенні 6, відповідно. При цьому циклізація найбільш легко проходить для солі 42в,
яка містить фенільну групу в положенні 6.
Введення в положення 6 фосфагексатриенової системи ще більш акцепторного фенацилу, алкілуванням фосфіну 41
2-бромоацетофенонами, приводить до спонтанної циклізації і нам не вдається зафіксувати навіть проміжну фосфонієву сіль.
Для синтезу діенамінових солей 42
була також досліджена реакція фосфонієвих солей 46a-в, 47a-в, 48а-в
(отриманих при алкілуванні згаданих вище фосфіну 17а
та фосфаміду 5а
) з ДМАДМФ, проте їх взаємодія приводить безпосередньо до утворення похідних л5
-фосфінінів 44,45
та 49
.
Виходячи з того, що л5
-фосфініни 44
утворюються при дії основ на солі 42
, ми припустили, що у реакціях з солями 46-48
, ДМАДМФ виступає не тільки як реагент, а як і сильна основа, що узгоджується з літературними даними.
Для перевірки цього припущення ми випробували солі 42
в умовах, при яких відбувався синтез фосфінінів із солей 46
, а саме, нагріванню у ДМАДМФ. Неочікувано, поведінка цих солей виявилась відмінною. Так, сіль 42в
після 4 год нагрівання дає цільовий фосфінін 44в
з виходом 55%. При переході до етильної похідної 42б
, результатом 5-ти денного нагрівання були слідові кількості фосфініну 44б
разом з розкладом вихідної солі. І нарешті реакція з метилфосфонієвою сіллю 42a
приводить до утворення двох продуктів майже в однакових кількостях, серед яких основним продуктом був очікуваний фосфінін 44a
, а другим продуктом виявилось формільована похідна 50
.
Утворення формільованого продукту 50
вписується в схему реакції при якій вклинення диметиламінометиленової групи проходить по метильній групі біля атома фосфору в солі 42а
.
Враховуючи вищезазначені результати можна зробити висновок, що при утворенні фосфінінів 44
, 45
, 49
на початковій стадії проходить вклинення диметиламінометиленової групи в метильну групу біля атому фосфору з утворенням інтермедіату 51
, а надалі йде дегідрогалогенізація, електроциклізація та елімінування диметиламіну.
СИНТЕЗ л5
-ФОСФІНІНІВ ЗА СХЕМОЮ [4+2]-ЦИКЛОКОНДЕНСАЦІЇ
При вивчені реакцій [5+1]-циклоконденсацій було показано принципову можливість циклізацій 3-фосфагексатриенових систем 52
. Тому ми припустили, що фенацилфосфонієві солі 47
, синтезовані алкілуванням фосфіну 17а
2‑бромоацетофенонами, можуть служити вихідними сполуками для побудови фосфагексатриенових систем, та синтезу відповідних фосфінінів 55
.
Взаємодія солей 47
з такими основами як водний розчин соди або триетиламін приводить до утворення стабілізованих ілідів 54a-в
(схема 20). У літературі відомі приклади циклізацій вуглецевих аналогів ілідів 54a-в
в похідні бензену при дії основ. Одначе у нашому випадку, за рахунок стабілізації ілідної структури, сильно знижено електрофільність C=O групи порівняно з вуглецевими аналогами і циклізація не відбувається. Спроби підвищити температуру реакції утворення іліду з надлишком триетиламіну або обробка ілідів 54
сильними основами, такими як ДБУ в ДМФА (100
°C) та літійдіізопропіламід (ЛДА) в ТГФ (‑78°C), приводили до осмолення реакційних сумішей, і цільові фосфініни 55
отримувались з виходом 10-15% за даними 31
P ЯМР спектрів та хроматомас-спектрометрії.
Аналіз масс-спектрів сполуки 54а
показує, що при електронному ударі (ЕІ, 70eV, температура камери прямого введення 200°С) в мас-детекторі не фіксуються молекулярний іон, натомість отримується спектральна картинка з максимальним піком 420, який можна віднести до фосфініну 55а
. Цей факт, навів нас на думку, що цільові продукти можна одержати в умовах флеш-вакуум піролізу. Дійсно, при нагріванні ілідів 54a-в
без розчинника впродовж 5 хв. при 150°С і 0.03 мм рт. ст., із наступною кристалізацією з метанолу були отримані фосфініни 55a-в
з препаративними виходами 33-35%. Таким чином іліди 54
зазнають термічної циклізації з утворенням циклічних ілідів 57
і наступною дегідратацією з утворенням фосфінінів 55
.
У той же час кип'ятіння солей 47
у присутності каталітичних кількостей таких органічних основ, як триетиламін або діізопропілетиламін приводить до продуктів 58
. Слід зазначити суттєвий вплив розчинника на перебіг даної реакції. Найзручніше виявилося проводити її в неполярних розчинниках типу бензену або толуену, в яких не розчинні як вихідні солі 47
, так і кінцевий продукт 58
. При цьому всі ймовірні побічні продукти реакції переходять в розчин, що є зручним для виділення основного продукту.
З нашого погляду утворення солей 58
відбувається через іліди 54
, за схемою з каталітичним циклом зображеним вище. Ця схема підтверджується проведенням реакції з використанням замість органічної основи, 0.1 еквіваленту відповідного іліду 54
.
Циклічні солі 58
, очевидно, є прекурсорами для синтезу фосфінінів 55
. Дійсно, вдалося одержати фосфініни 55
при мікрохвильовому опроміненні солі 58
у ДМФА при 220°C. Використання оцтового ангідриду як водовіднімаючого реагента, у присутності ацетату натрію, приводить до ацильованих фосфінінів 59a-в
. Останні, ймовірно, утворюються при ацилюванні проміжних циклічних ілідів. Реакції супроводжуються сильним осмоленням і фосфінін 59в
нам вдалося зафіксувати тільки в слідових кількостях. Структура фосфінінів 59
була строго доведена з використанням експериментів ядерного ефекту Оверхаузера.
При взаємодії ДМАДМФ (сильної основи та дегідратуючого реагента) із солями 58a-в
поряд з очікуваними фосфінінами 55
були отримані ацильовані фосфініни 45
у різних співвідношеннях.
Утворення фосфініну 55
відбувається при дегідрогалогенізації та дегідратації вихідних фосфонієвих солей. В той же час появу фосфінінів 45
можливо пояснити за допомогою схеми 22, яка на завершальному етапі включає циклізацію фосфагексатриенової системи.
СИНТЕЗ 1,2л5
-АЗАФОСФІНІНІВ ЗА СХЕМОЮ [5+1]‑ЦИКЛОКОНДЕНСАЦІЇ
Для синтезу 1,2l5
-азафосфінінів була використана синтетична схема [5+1]‑циклоконденсації, розроблена для l5
-фосфінінів. Взаємодія фосфамідів 5а,б
з гексахлоретаном приводить до утворення хлорфосфонійхлоридів, які при дії аміаку дають відповідні амінофосфонійхлориди 63a,б
. Слід зазначити що останні є синтетичними аналогами алкілованого фосфаміду 48а
. Справді, подальше нагрівання амінофосфонійхлоридів 63a,б
з ДМАДМФ приводить до утворення відповідних 1,2l5
-азафосфінінів 64
. Сумарний вихід послідовності перетворень від вихідного енаміну 1а
, через фосфаміди 5
, до кінцевих 1,2l5
-азафосфінінів 64
складає 25-40%, що робить дуже перспективним подальше вивчення цього класу сполук.
Структура всіх нових речовин отриманих у дисертаційній роботі була підтверджена комплексом спектральних методів (1
H, 13
C, 31
Р ЯМР та ІЧ спектроскопією, мас-спектрометрією) та елементним аналізом. Для співвіднесення сигналів у ЯМР спектрах використовувались методи двовимірної спектроскопії (COSY, HMQS та HMBS). У випадку сполук 8в
, 9в
та 16б
було проведене рентгеноструктурне дослідження.
ВИСНОВКИ
1. Запропонований новий метод синтезу l5
-фосфінінів, який базується на 6-р електроциклізації фосфагексатриенових систем, які були отримані двома методами:
- взаємодією фосфонієвих солей, похідних „пуш-пульних” енамінів, з диметилацеталем диметилформаміду;
- взаємодією (ІІІ)фосфорильованих енамінів з 2-бромоацетофенонами.
2. Синтезовані 1,2l5
‑азафосфініни циклізацією фосфаазагексатриенів, створених реакцією амінофосфонійхлоридів, похідних „пуш-пульних” енамінів, з диметилацеталем диметилформаміду, .
3. Знайдено, що напрямок фосфорилювання „пуш-пульних” енамінів галогенідами фосфору(ІІІ) залежить як від природи енаміну, так і фосфорилюючого агента, і протікає по в- або в’-положенню.
4. Показано, що в- та в’-фосфорильовані енаміни є зручними будівельними блоками для синтезу ациклічних сполук (фосфорильовані ацетооцтові естери і діенаміни), а також для С-фосфорильованих та метиленфосфорильованих азотистих гетероциклів (ізоксазолу, піразолонів, дигідропіримідинів, хіноліну, тієнопіридину та піразолопіридину).
5. Запропонований новий метод синтезу поліфункціональних фосфорильованих бензенів вінілформілюванням в’-фосфорильованих енамінів.
СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ
1. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk D.M., Lysenko N.V., Tolmachev A.A., Pinchuk A.M. Structural sensitivity in phosphorylation of enamines—derivatives of b
-aminocrotonic acid with diphenylchlorophosphine // Tetrahedron Lett. – 2003. – Vol. 44, №34. – P. 6487–6491. (Svyaschenko Y.V. - проведення експериментальних досліджень реакцій фосфорилювання енамінів – похідних b-амінокротонової кислоти, аналіз спектральних даних, встановлення будови отриманих сполук).
2. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk D.M. New approach to l5
-posphinines // Tetrahedron – 2005. – Vol. 61, №39. – P.9263-9272. (Svyaschenko Y.V. - проведення експериментальних досліджень реакцій [5+1]‑циклоконденсації фосфонієвих солей, похідних диалкіламінокротононітрилів, з ДМАДМФ, аналіз спектральних даних, встановлення будови отриманих сполук).
3. Svyaschenko Y.V.
, Kostyuk A.N., Barnych B.B., Volochnyuk D.M. A convenient
approach to l5
-phosphinines via
interaction of phosphorylated 3‑pyrrolidinocrotonitrile with 2‑bromoacetophenones // Tetrahedron – 2007. – Vol. 63, №25. – P. 5656-5664. (Svyaschenko Y.V. - проведення експериментальних досліджень реакцій [4+2]‑циклоконденсації 2‑(дифенілфосфіно)-3-піролідин-1-ілбут-2-енонітрилу з бромацетофенономи, аналіз спектральних даних, встановлення будови отриманих сполук).
4. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk D.M. 2,2-dimorpholin-4-yl-4-pyrrolidin-1-yl-1,2l5
-azaphosphinine-3-carbonitrile and 2,2,4-tripyrrolidin-1-yl-1,2l5
-azaphosphinine-3-carbonitrile // The chemistry and biological activity of synthetic and natural compounds: Nitrogen-containing heterocycles. – Vol. 2. – Moscow. – 2006. – Ed. by prof. V.G. Kartsev. – P. 322-323. (Священко Ю.В. - проведення експериментальних досліджень реакцій [5+1] циклоконденсації амінофосфоній хлоридив похідних диалкіламінокротононітрилів з ДМАДМФ, аналіз спектральних даних, встановлення будови отриманих сполук)
5. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk D.M., Sibgatulin D.A., Pinchuk A.M. A novel approach to л5
-phosphinines and л5
-azaphosphinines // 16th International conference on phosphorus chemistry ICPC2004, Birmingham, England, July 4-9, 2004, PS1-090, P. 127.
6. Священко Ю.В.
, Костюк А.Н., Волочнюк Д.М., Пинчук А.М., Толмачев А.А. Фосфорилирование енаминов – производных b
-аминокротоновой кислоты галогенидами трехвалентного фосфора // ХХ Українська конференція з органічної хімії, присвячена 75-річчю з дня народження акад. О.В.Богатського, м. Одеса, 20-24 вересня 2004 р., c. 485.
7. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk
D.M., Pinchuk A.M. Phosphorylated derivatives of push-pull enamines // XIV International conference on chemistry of phosphorus compounds ICСPCХIV, Kazan, Russia, June 27 – July 1, 2005, OP3.
8. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk D.M. Synthesis of 1,2л5
‑azaphosphinines // International conference on chemistry of nitrogen containing compounds CNCH2006, Kharkiv, Ukraine, October 2-6, 2006, P. 166.
9. Kostyuk A.N., Svyaschenko Y.V.
, Volochnyuk D.M., Sibgatulin D.A., Pinchuk A.M. Synthesis and properties of л5
-phosphinines and л5
-azaphosphinines // 17th International conference on phosphorus chemistry ICPC2007, Xiamen, China, April 15-19, 2007, O-1, P. 12.
10. Svyaschenko Y.V.
, Kostyuk A.N., Barnych B.B., Volochnyuk D.M. A convenient approach to l5
-phosphinines // 4th
International chemistry conference Toulouse-Kiev, Toulouse, France, June 6-8, 2007, P.76.
11. Священко Ю.В.
, Костюк О.М., Барнич Б.Б., Волочнюк Д.М., Пінчук О.М. Нові підходи до синтезу функціоналізованих l5
-фосфінінів та 1,2l5
‑азафосфінінів // ХХI Українська конференція з органічної хімії, м. Чернігів, 1-5 жовтня 2007 р., c. 58.