Синтез нових типів фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем зі зв’язком вуглець-фосфор

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМіЯ НАУК УКРАЇНи

ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХіМІЇ

УДК 547.241'759.5+547.241'892'779+547.241'779

СИНТЕЗ НОВИХ ТИПІВ ФОСФОРОВМІСНИХ КОНДЕНСОВАНИХ ГЕТЕРОЦИКЛІЧНИХ СИСТЕМ ЗІ ЗВ'ЯЗКОМ ВУГЛЕЦЬ-ФОСФОР

02.00.08 -- хімія елементоорганічних сполук

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

ПУШЕЧНІКОВ Олексій Олегович

КИЇВ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі хімії фосфороорганічних сполук Інституту органічної хімії Національної Академії Наук України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук Толмачов Андрій Олексійович, Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ, провiдний науковий співробітник

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Воловенко Юліан Михайлович, Національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ, кафедра органічної хімії

кандидат хімічних наук Маленко Дмитро Михайлович, Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ, старший науковий співробітник

Провідна установа: Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться “ 22 ” червня 2000р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.217.01 при Інституті органічної хімії НАН України за адресою: 02094, м.Київ, вул.Мурманська, 5.

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Інституту органічної хімії НАН України.

Автореферат розісланий “ 5 ” травня 2000р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор хімічних наук, професор Фещенко Н.Г.

АНОТАЦІЯ

Пушечніков О.О. Синтез нових типів фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем зі зв'язком вуглець-фосфор. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.08 - хімія елементоорганічних сполук. - Інститут органічної хімії Національної Академії Наук України, Київ, 2000.

Захищається три наукові роботи, присвячені синтезу нових типів фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем - дипіролофосфінінів, піразолопіролоазафосфепінів, піразолооксоазафосфінінів, 2,4,1-бензооксоазафосфінінів, 4,2,1-бензооксоазафосфінанів і 2,4,1-бензодіазафосфінанів дією галогенідів фосфору (III) на функціоналізовані електронозбагачені азотовмісні гетероцикли та похідні бензолу, і вивченню їх хімічних властивостей.

Ключові слова: гетероциклізації, фосфорилювання, гемінальні дипіролілпохідні, піразолопіролоазафосфепіни, 5-піразоліламіди, піразолооксоазафосфініни, діарилсечовини, діарилуретани.

ANNOTATION

Pushechnikov A.O. Synthesis of novel types of phosphorus-containing condensed heterocyclic systems with carbon-phosphorus bond. - Manuscript.

Dissertation for scientific degree of Candidate of Sciences (Chemistry) in speciality 02.00.08 - the chemistry of elementoorganic compounds. - Institute of Organic Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2000.

Three scientific works are defended. The works are devoted to synthesis of novel types of phosphorus-containing condensed heterocyclic systems - dipyrrolophosphinines, pyrazolopyrroloazaphosphepines, pyrazoloxazaphosphinines, 2,4,1-benzoxazaphosphinines, 2,4,1-benzodiazaphosphinanes and 4,2,1-benzoxazaphosphinanes by treating of functionalyzed electron-rich nitrogen-containing heterocycles and functionalyzed electron-rich benzene derivatives with phosphorus (III) halides and study of their chemical properties. фосфор азотовмісний бензол гетероцикл

Key words: heterocyclization, phosphorylation, pyrrole geminal derivatives, pyrazolopyrroloazaphosphepines, 5-pyrazolylamides, pyrazoloxazaphosphinines, diarylureas, diarylcarbamates.

АННОТАЦИЯ

Пушечников А.О. Синтез новых типов фосфорсодержащих конденсированных гетероциклических систем со связью углерод-фосфор. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.08 - химия элементоорганических соединений. - Институт органической химии Национальной Академии Наук Украины, Киев, 2000.

Защищается три научные работы, посвященные синтезу новых типов фосфорсодержащих конденсированных гетероциклических систем - дипирролофосфининов, пиразолопирролоазафосфепинов, пиразолоксазафосфининов, 2,4,1-бензоксазафосфининов, 4,2,1-бензоксазафосфинанов и 2,4,1-бензодиазафосфинанов действием галогенидов фосфора (III) на функционализированные электронообогащенные азотсодержащие гетероциклы и производные бензола, и исследованию их свойств.

В работе показано, что фосфорилированием двух электронобогащенных азотистых пятизвенных гетероциклов, связанных одно- или двухатомным мостиком, синтезированы неизвестные ранее конденсированные фосфорсодержащие трициклические гетероциклические системы, содержащие две эндоциклические связи углерод-фосфор - дипирролофосфинины и пиразолопирролоазафосфепины. Установлено, что 1-арил-2,5-диметилпирролы взаимодействуют с циклическими кетонами в зависимости от соотношения реагентов и природы кетона либо по известной схеме с образованием геминальных дипирролилпроизводных, либо с образованием новых 3,4-замещенных пирролов, или азуленопиррольной гетероциклической системы

Разработан новый подход к синтезу бициклических конденсированных фосфорсодержащих гетероциклических систем, заключающийся в фосфорилировании галогенидами фосфора (III) функционализированных электронобогащенных азотистых гетероциклов, при этом в ракции гетероциклизации принимает участие атом углерода гетероцикла и нуклеофильный центр экзоциклической функциональной группы. Так, взаимодействие 5-пиразолиламидов с галогенидами трехвалентного фосфора протекает по атому углерода гетероцикла и атому кислорода карбониламидной группы с образованием нового типа конденсированных фосфорсодержащих гетероциклических систем - пиразолоксазафосфининов, содержащих неизвестный ранее гетероциклический фрагмент 1,5,2-оксазафосфинина.

Исследование свойств пиразолоксазафосфининов показало, что они реагируют с нуклеофильными и электрофильными реагентами, как с сохранением, так и с раскрытием оксазафосфининового цикла. Низкая стабильность оксазафосфининового цикла позволяет использовать пиразолоксазафосфинины как исходные вещества для получения труднодоступных 4-фосфорзамещенных функциональных производных аминопиразола.

Взаимодействие 5-пиразолилмочевин с галогенидами трехвалентного фосфора протекает по атому углерода гетероцикла и атому азота уреидной группы, что является новым подходом к синтезу пиразолодиазафосфининовой гетероциклической системы.

Гетероциклизация галогенидами фосфора (III) 5-пиразолиламидов и 5-пиразолилмочевин распространена на N-ацильные производные N',N'-диметил-мета-фенилендиамина, мета-диметилфенилмочевины и мета-диметилфенилуретаны. В результате были получены новые типы конденсированных гетероциклических систем - 2,4,1-бензоксазафосфинины, 4,2,1-бензоксазафосфинаны и 2,4,1-бензодиазафосфинаны.

Предложенные подходы и разработанные методы имеют теоретическое и препаративное значение.

Ключевые слова: гетероциклизации, фосфорилирование, геминальные дипирролилпроизводные, пиразолопирролоазафосфепины, 5-пиразолиламиды, пиразолоксазафосфинины, диарилмочевины, диарилуретаны.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Конденсовані фосфоровмісні гетероциклічні системи привертають значну увагу як модельні об'єкти для вирішення фундаментальних питань хімії органічних сполук фосфору, а також як перспективні сполуки для створення на їх основі нових типів лігандів для металокомплексного каталізу, комплексонів, біологічно активних речовин. Останні два десятиріччя особлива увага приділяється синтезу гідролітично стабільних конденсованих систем, в яких атом фосфору має зв'язок з одним або двома атомами вуглецю циклу. Найбільша кількість публікацій присвячена синтезу біциклічних конденсованих фосфоровмісних систем, як правило, вони включають атом фосфору в п'ятичленний цикл. Значний вклад у розвиток хімії цих сполук внесено німецькими хіміками А. Шмідпетером і М. Регітцем, які розробили методи синтезу біциклічних систем з двокоординованим атомом фосфору, останні можуть бути в ряді випадків переведені у відповідні стійкі похідні три- та чотирикоординованого фосфору.

Трициклічні конденсовані системи, в яких фосфоровмісний цикл конденсований з двома іншими гетероциклами, вивчені у меншій мірі. Головним чином вони представлені дитієновими похідними, які були синтезовані фосфорилюванням біс-тієніллітієвих сполук.

В Інституті органічної хімії НАН України розроблено зручний метод С-фосфорилювання галогенідами тривалентного фосфору в основних середовищах ряду електронозбагачених ароматичних і гетероароматичних сполук. Можна було припустити, що на основі цієї реакції можлива розробка загального нового підходу до синтезу конденсованих гетероциклічних систем. Так, утворення трициклічної системи ймовірне при фосфорилюванні двох електронозбагачених гетероциклів, з'єднаних містком, а утворення біциклічної системи - в результаті С-фосфорилювання гетероциклу та екзоциклічного нуклеофільного центру.

Метою роботи є розробка загального методу синтезу і вивчення хімічних властивостей нових типів конденсованих три- і біциклічних фосфоровмісних систем з одним або двома зв'язками вуглець-фосфор прямим фосфорилювання галогенідами тривалентного фосфору в основних середовищах двох електронозбагачених азотовмісних п'ятичленних гетероциклів, з'єднаних одно- або двохатомним містком, а також 5-піразоліламідів і 5-піразолілсечовин.

Наукова новизна. Фосфорилюванням двох електронозбагачених азотовмісних п'ятичленних гетероциклів, з'єднаних одно- або двохатомним містком, синтезовані невідомі раніше конденсовані фосфоровмісні трициклічні гетероциклічні системи, що містять два ендоциклічні зв'язки вуглець-фосфор - дипіролофосфініни та піразолопіролоазафосфепіни.

Показано, що взаємодія 5-піразоліламідів з галогенідами тривалентного фосфору протікає по атому вуглецю гетероциклу і атому кисню карбоніламідної групи з утворенням нового типу конденсованих фосфоровмісних гетероциклічних систем - піразолооксазафосфінів, що містять невідомий раніше гетероциклічний фрагмент 1,5,2-оксоазафосфініну. Виявлено, що піразолооксазафосфіни реагують з нуклеофільними та електрофільними реагентами як зі збереженням, так і з розкриттям оксазафосфінінового циклу. Низька стабільність оксазафосфінінового циклу дозволяє використати піразолооксазафосфіни як вихідні речовини для одержання важкодоступних 4-фосфорозаміщених функціональних похідних амінопіразолу.

Показано, що взаємодія 5-піразолілсечовин з галогенідами тривалентного фосфору протікає по атому вуглецю гетероциклу і атому азоту уреїдної групи, що є новим підходом до синтезу піразолодіазафосфінінової гетероциклічної системи.

Знайдено, що реакція гетероциклізації галогенідами фосфору (III) 5-піразоліламідів і 5-піразолілсечовин може бути розповсюджена на відповідні мета- функціональні похідні анілінів і фенолів, що містять електронозбагачені бензольні ядра. В результаті були одержані нові типи конденсованих гетероциклічних систем - 2,4,1-бензооксоазафосфініни, 4,2,1-бензооксоазафосфінани та 2,4,1-бензодіазафосфінани.

Вивчені хімічні та спектральні властивості синтезованих сполук.

Апробація роботи. Результати роботи доповідалися на Українській конференції з хімії азотовмісних гетероциклів (Харків, 1997р.), XIV Міжнародній конференції з хімії фосфору (Цинцінаті, 1998р.), XVIII Українській конференції з органічної хімії (Дніпропетровськ, 1998р.), XIV Науковій конференції з біоорганічної хімії та нафтохімії (Київ, 1999р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 3 статті.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 150 сторінках і складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку літератури, що містить 127 найменувань. В роботі є 22 таблиці та 6 малюнків.

У першому розділі викладені узагальнені і систематизовані літературні дані, присвячені методам синтезу конденсованих фосфоровмісних гетероциклічних систем з ендоциклічними зв'язками вуглець-фосфор. Результати власних досліджень автора викладено в другому і третьому розділах.

У другому розділі описано синтез трициклічних систем із центральним шести- та семичленним фосфоровмісним циклом методом гетероциклізації галогенідами тривалентного фосфору електронозбагачених азотовмісних гетероциклів, зв'язаних одно- або двохатомним містком.

У третьому розділі представлені: стисла літературна довідка про взаємодію амідів карбонових кислот з галогенангідридами кислот фосфору (III) і результати синтезу біциклічних конденсованих систем зі зв'язком вуглець-фосфор шляхом гетероциклізації галогенідами тривалентного фосфору 5-піразоліламідів і 5-піразолілсечовин, а також електронозбагачених ациланілідів, діарилсечовин і діарилуретанів.

Особистий внесок дисертанта. Експериментальна частина роботи, аналіз спектральних досліджень, а також висновки щодо будови синтезованих сполук здійснено особисто дисертантом.

Основний зміст роботи

Трициклічні конденсовані системи з центральним фоcфоровмісним циклом.

Ми здійснили синтез нових конденсованих трициклічних фосфоровмісних систем фосфорилюванням галогенідами фосфору (III) в присутності основ бісгетерилпохідних вуглеводнів, в яких азотовмісні гетероцикли зв'язані одно- або двохатомним містком.

Взаємодія гемінальних дипіролілпохідних 1, 3 з галогенідами фосфору (III) при кімнатній температурі в середовищі піридину та співвідношенні реагентів 1:1 призводить до утворення дипіролофосфінінових конденсованих систем 2, 4.

Після закінчення реакції в спектрі ЯМР ³¹Р реакційної суміші спостерігається один резонансний сигнал в області 40-50 м.ч., який належить кінцевому продукту. Час циклізації для трихлориду фосфору складає 8 годин, а для триброміду - 4 години. Необхідно зазначити, що наявність об'ємного вуглеводневого містка в сполуках 1a,b не впливає на швидкість реакції, - гетероциклізація закінчується приблизно за той же час, що і фосфорилювання 1-арил-2,5-діметилпіролів.

Утворення фосфінінового циклу підтверджене методами ЯМР ¹Н, ³¹Р. У спектрі ПМР найбільш показовим є зникнення сигналів при 5.5-6 м.д., які відносяться до протонів положень 4 і 4' пірольних ядер. Структура сполуки 4 підтверджується також наявністю в спектрі ПМР сигналу при 9 м.д., відповідного NH-групі, та хімічними перетвореннями. Дипіролофосфініни 2 і 4 - кристалічні сполуки, стабільні за відсутності вологи. Як і інші галогеніди фосфору, вони легко обмінюють галоїд при дії нуклеофільних реагентів. Взаємодія з амінами та спиртами приводить до фосфінітів 5-7. Останні були перетворені окисненням елементарною сіркою в стійкі на повітрі дипіролофосфінін-4-тіооксиди 8-10.

Для синтезу конденсованих гетероциклічних систем з центральним семичленним фосфоровмісним циклом була вивчена взаємодія галогенідів фосфору (III) зі сполуками, в яких два електронозбагачених гетероцикли зв'язані двохатомним містком. Об'єктом дослідження ми обрали доступну основу Шифа 11, в якій азометиновий місток зв'язує пірольний та піразольний цикли. В цьому випадку гетероциклізація, що приводить до утворення азафосфепінового циклу, на відміну від циклізації гемінальних дипіролілпохідних, іде значно повільніше. Утворення трициклічної системи 12 з центральним азафосфепіновим циклом із основи Шифа 11 і триброміду фосфору закінчується за 14 годин, з дибромофенілфосфіном і дибромо(метилфурил)фосфіном за тих же умов реакція триває близько 20 годин.

Третинні фосфіни 12b,c кристалічні, стійкі на повітрі речовини. Бромангідрид 12a має низьку термічну стабільність. Його утворення було підтверджене перетворенням в стійкі сполуки з п'ятивалентним атомом фосфору 13.

Утворення азафосфепінового циклу підтверджене методами ЯМР ¹Н, ³¹Р. У спектрі ПМР найбільш показовим є зникнення сигналів при 6.0-6.4 м.д., які відносяться до протонів положень 4 пірольного і 4' піразольного ядер. Склад третинних фосфінів 12b,c і тіофосфінату 13а підтверджений методом мас-спектроскопії високої роздільної здатності.

Слід зазначити, що при синтезі вихідних гемінальних дипіролілпохідних 1 було виявлено ряд відмінностей від відомої схеми взаємодії 2,5-диметилпіролів з кетонами. Напрямок реакції піролів 14 з циклогексаноном і циклогептаноном залежить від співвідношення реагентів. При співвідношенні пірол-кетон 2:1 реакція протікає за відомою схемою - з утворенням гемінальних ди-3-піролілпохідних 15. При взаємодії сполуки 14 з надлишком циклогексанону утворюються 1-арил-2,5-диметил-3,4-дициклогексенілпіроли 16, а з надлишком циклогептанону - спіросполуки 17.

Біциклічні фосфоровмісні конденсовані геtерoциклічні системи.

Для синтезу біциклічних фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем ми розробили новий підхід, що полягає в фосфорилюванні галогенідами фосфору (III) функціоналізованих електронозбагачених азотовмісних гетероциклів, при цьому в реакції гетероциклізації бере участь атом вуглецю гетероциклу та нуклеофільний центр екзоциклічної функціональної групи. Конкретними об'єктами дослідження були 5-піразоліламіди та 5-піразолілсечовини. Зважаючи на більш високі нуклеофільні властивості реакційного центру екзогрупи у порівнянні з sp²-вуглецевим центром піразольного циклу, природно припустити, що фосфорилювання цих сполук починається з функціональної групи з наступною участю піразольного залишку та утворенням енергетично вигідної шестичленної фосфоровмісної циклічної структури. Так, перша стадія фосфорилювання 3-метил-5-піразоліламідів 18 галогенідами тривалентного фосфору відбувається, напевне, по атому кисню амідної групи з утворенням проміжних сполук 19, які після цього циклізуються у піразоло[4,3-c][1,5,2]оксоазафосфініни 20, - гетероциклічні системи нового типу.

Циклізація швидко протікає при взаємодії з бромідами фосфору при кімнатній температурі в середовищі піридину. Піразолооксоазафосфініни 20 кристалічні, стійкі за відсутності вологи речовини. Їхня структура підтверджена методами ЯМР ¹Н, ³¹Р і ¹³С. Найбільш характерними підтвердженнями утворення циклу є зникнення в спектрі ПМР сигналу при 5.5 м.ч., що належить до протона положення 4 піразольного ядра та сигналу при 11м.д., що належить до протона амідної групи, а також розщеплення в спектрі ЯМР ¹³С сигналу вуглецевого атома положення 4 піразольного кільця з константою 41.3 Гц. Крім того, на прикладі піразолооксоазафосфініну 24а було проведено рентгеноструктурне дослідження, яке підтвердило будову нових конденсованих систем.

Дослідження властивостей піразолооксоазафосфінінів 20 показало, що реакції з участю тривалентного атома фосфору можуть протікати як зі збереженням, так і з розкриттям оксоазафосфінінового циклу. Гідроліз бромангідриду 20а вологою повітря протікає з розкриттям оксоазафосфінінового циклу та утворенням піразолілфосфоністої кислоти 21, остання в присутності надлишку води при кімнатній температурі гідролізується з розщепленням С-Р зв'язку до вихідного піразоліламіду 18.

Гідроліз сполуки 20b вологою повітря також протікає з розкриттям оксоазафосфінінового циклу з утворенням фосфіноксидів 22, однак останні в надлишку води гідролітично стійкі.

Заміщення атома брому в сполуці 20а при дії еквімолярних кількостей амінів і спиртів у присутності основи протікає зі збереженням оксоазафосфінінового циклу і приводить до похідних тривалентного фосфору 23. Окисненням елементарною сіркою вони були переведені в стійкі до дії вологи піразолооксоазафосфініни 24, склад яких підтверджений методом мас-спектроскопії високої роздільної здатності.

Однак, при дії надлишку спирту на броміди 20а в присутності основи відбувається розкриття оксоазафосфінінового циклу з утворенням 4-фосфорозаміщених 5-піразоліламідів 25, що легко гідролізуються вологою повітря до моноестерів 26 або приєднують сірку з утворенням тіофосфонатів 27. Слід відзначити низьку гідролітичну стійкість С-Р зв'язку піразоліламідних похідних 26, 27. Так, сполука 26 легко гідролізується водою до вихідного аміду 18, а сполука 27 при кип'ятінні в концентрованій соляній кислоті гідролізується до амінопіразолу і карбонової кислоти.

Піразолооксоазафосфініни 20b і 23а реагують з галогенами з утворенням галоїдфосфонієвих солей. Подальші перетворення цих сполук можуть протікати як із розкриттям оксоазафосфінінового циклу, так і з його збереженням. Так, взаємодія піразолооксоазафосфініну 20b з еквімолярною кількістю хлору приводить до циклічного хлорофосфонійхлориду 30. Нагрівання цієї сполуки без розчинника при 90°С призводить до внутрішньомолекулярного перегрупування Арбузова з розкриттям циклу і утворенням піразолілхлорофосфінату 31. Піразолілхлорофосфінат 31 при дії аніліну перетворено у піразолілфосфінат 32.

Завдяки наявності в молекулі сполуки 32 об'ємних угруповань в сусідніх положеннях 4 і 5 піразолу, спектр ПМР цієї сполуки має особливий вигляд. В наслідок загальмованого обертання фосфорильної групи сусідня з нею метильна група проявляється в спектрі ПМР при 18°С у вигляді двох синглетів. Зі зростанням температури зйомки відбувається розширення обох сигналів, які зливаються при 38°С в один широкий. При 68°С цей сигнал стає вузьким синглетом.

На основі продуктів галогенування піразолооксоазафосфінінів були одержані також похідні зі збереженням оксоазафосфінінового циклу. Аміди 23a взаємодіють з бромом із утворенням термічно нестабільних бромофосфонійбромідів 33. Гідроліз цих солей у присутності основи дозволяє одержати стійкі до дії вологи циклічні аміди 34.

Взаємодія аніліду 35 з бромом в основному середовищі приводить до бромофосфазосполуки 36, остання з вторинними амінами утворює за наведеною схемою фосфазосполуки 37. На відміну від розглянутих вище PS і PO циклічних аналогів, фосфазосполуки гідролітично нестабільні. Вони реагують з водою з розкриттям оксоазафосфінінового циклу та утворенням змішаних амідів піразолілфосфонової кислоти 38.

Фосфорилювання 5-піразолілсечовин 39 галогенідами тривалентного фосфору в присутності основ також супроводжується гетероциклізацією, однак, на відміну від 5-піразоліламідів 18, в сполуках 39 другим нуклеофільним центром циклізації є атом азоту уреїдної групи. В цьому випадку утворюється піразолодіазафосфінанова система 41, що є гідрованим аналогом отриманої раніше в нашому відділі піразолодіазафосфінінової системи (Ошовський Г. В., дисерт., Київ 1999р.).

Підтвердженням запропонованої схеми є поява в спектрі ЯМР ³¹Р реакційної суміші через 0.5 години сигналу в області 136 м.ч., що, ймовірно, відноситься до проміжної сполуки 40. Через 20 годин головним у спектрі ЯМР ³¹Р є вузький сигнал в області 107 м.ч., що належить до кінцевого продукту 41, який через низьку термічну стабільність виділити не вдалося. Піразолодіазафосфінан 41 перетворено в стійкі до дії вологи похідні з п'ятивалентним атомом фосфору 42.

Структура цих сполук підтверджена методами ЯМР ¹Н, ³¹Р, а також методом інфрачервоної спектроскопії. Їхній склад підтверджений методом мас-спектроскопії високої роздільної здатності. Показовим в спектрі ПМР є зникнення сигналу протона положення 4 піразольного ядра при 6 м.ч. і сигналу протона однієї з NH-груп. Наявність ендоциклічного зв'язку P-N у сполуках 42 підтверджується значенням фосфорного хім. зміщення, що у випадку піразолодіазафосфінанів, на відміну від розглянутих вище оксоазафосфінінів типу 24 з Р-О зв'язком у циклі, лежить в області більш сильного поля з різницею в 10-30 м.ч. Крім того, в ІЧ спектрі сполуки 42а є сильна смуга поглинання при 1680см^-1, що свідчить про наявність карбонільної групи.

Знайдена нами гетероциклізація галогенідами тривалентного фосфору піразоліламідів і піразолілсечовин була поширена на відповідні мета- функціональні похідні анілінів та фенолів, що містять електронозбагачені бензольні ядра. N-Ацильні похідні диметил-мета-фенілендіаміну 43, подібно до піразоліламідних похідних, взаємодіють з галогенідами фосфору (III) з утворенням бензооксоазафосфінінової системи 44.

Бензооксоазафосфінін 44a обмінює атом брому при дії вторинних амінів. Одержані при цьому аміди 45 приєднують елементарну сірку та імінуються за Штаудінгером з утворенням циклічних амідів 46 і 47 відповідно. Властивості останніх аналогічні до властивостей розглянутих вище піразольних аналогів. Так, циклічні тіоаміди 46 стійкі до вологи повітря, тоді як фосфазосполуки 47 легко гідролізуються вологою повітря до амідофосфонатів 48.

Структура бензооксоазафосфінінів із п'ятивалентним атомом фосфору підтверджена методами ЯМР ¹Н, ³¹Р і ¹³С, а їх склад - методом мас-спектроскопії високої роздільної здатності. Найбільш характерним підтвердженням утворення оксоазафосфінінового циклу є зникнення в спектрі ПМР сигналу протона амідної групи та розщеплення сигналу атома вуглецю в положенні 4 бензольного кільця 46 в спектрі ЯМР ¹³С з константою J_CP= 147 Гц.

Діарилсечовини 49, подібно піразолілсечовинам, легко фосфорилюються дигалогенофосфінами в середовищі піридину при кімнатній температурі з утворенням бензодіазафосфінанової системи 50. Фосфіни 50 стійкі на повітрі. При взаємодії з елементарною сіркою вони перетворюються у відповідні тіооксиди 51.

Діарилуретани 52 реагують з бромідами фосфору повільніше, ніж діарилсечовини 49. В цьому випадку фосфорилювання досить швидко іде в піридиновому розчині при кімнатній температурі в присутності розрахованої кількості триетиламіну з утворенням бензооксоазафосфінанової системи 53.

Похідні з тривалентним атомом фосфору 53а-с - кристалічні сполуки, їхня структура підтверджена методами ЯМР ¹С, ³¹Р і ¹³С, а також методом інфрачервоної спектроскопії. Показовим в спектрі ПМР є зникнення сигналу протона NH-групи. Характерним підтвердженням утворення оксоазафосфінанового циклу є також розщеплення сигналу вуглецевого атома в положенні 4 бензольного кільця бензооксоазафосфінану 53а в спектрі ЯМР ¹³С з константою J_CP=14.86 Гц і присутність в ІЧ спектрі сполук з фосфором (V) сильної смуги поглинання карбонільної групи при 1740см^_1. 1_Бромобензооксоазафосфінан 53а вступає в характерні для галогенідів фосфору реакції. Так, з нього можуть бути отримані стійкі на повітрі циклічні аміди P (III) 54, аміди P (V) 56, тіоаміди 57, фосфазосполуки 58 та тіоестери 59.

Висновки

Знайдено, що електронозбагачені п'ятичленні азотовмісні гетероцикли, зв'язані одно- або двохатомним містком, фосфорилюються галогенідами фосфору (III) з утворенням нових типів трициклічних конденсованих систем з центральним шести- і семичленним фосфоровмісним циклом - дипіролофосфінінів і піразолопіролоазафосфепінів.

Показано, що 5-піразоліламіди реагують з галогенідами фосфору (III) по атому вуглецю гетероциклу та атому кисню карбоніламідної групи з утворенням нового типу конденсованих фосфоровмісних гетероциклічних систем - піразолооксоазафосфінінів, що містять невідомий раніше гетероциклічний фрагмент 1,5,2-оксоазафосфініну.

Встановлено, що оксоазафосфініновий цикл розкривається при дії нуклеофільних і електрофільних реагентів. Це дозволило отримати на основі піразолооксоазафосфінінів різноманітні важкодоступні функціональні похідні 4-фосфорозаміщеного амінопіразолу.

Показано, що 5-піразолілсечовини взаємодіють з галогенідами фосфору (III) по атому вуглецю гетероциклу і атому азоту уреїдної групи, що є новим підходом до синтезу піразолодіазафосфінінової гетероциклічної системи. Знайдено, що мета- функціональні похідні анілінів та фенолів, що містять електронозбагачені бензольні ядра, вступають в реакцію гетероциклізації при дії галогенідів фосфору (III) з утворенням нових типів конденсованих гетероциклічних систем - 2,4,1-бензооксоазафосфінінів, 4,2,1-бензооксоазафосфінанів та 2,4,1-бензодіазафосфінанів.

Встановлено, що 1-арил-2,5-диметилпіроли взаємодіють з циклічними кетонами, в залежності від співвідношення реагентів, або за відомою схемою з утворенням гемінальних дипіролілпохідних, або з утворенням нових типів 3,4-заміщених піролів чи нової азуленопірольної гетероциклічної системи.

Основний Зміст дисертації викладено в робOтах

Ivonin S.P., Pushechnikov A.O., Tolmachev A.A. Dipyrrolophosphinanes // Heteroatom Chem. - 2000. - Vol. 11. - № 2. - P. 107-114.

Толмачев А.А., Пушечников А.О., Кротко Д.Г., Ивонин С.П., Костюк А.Н. Дигетероаннелированные азафосфепины. // ХГС. - 1998. - № 9. - С. 1275-1276.

Пушечников A.O., Ивонин С.П., Чайковская А.А., Кудря Т.Н., Пирoженко В.В., Толмачев А.А. Реакции 1-арил-2,5-диметилпирролов с кетонами. // ХГС. - 1999. - № 11. - С. 1506-1511.

Tolmachev A.A., Chaikovskaya A.A., Kopteva S.D., Pushechnikov A.O., Ivonin S.P. C-Phosphorylation of electron-rich heterocycles by trivalent phosphorus halides. // Proc. International Conf. On Phosphorus Chem. XIV. - Cincinnati (USA). - 1998. - P272.

Пушечніков О.О., Довгополий С.І., Костюк О.М. Нові анельовані фосфонові та фосфінові циклічні ефіри. // Тези XVIII Української конференції з органічної хімії. - Дніпропетровськ (Україна). - 1998. - С. 71.

Толмачов А.О., Юрченко О.О., Зарудницький Є.В., Коновець А.І., Пушечніков О.О. С-Фосфорилювання азолів. // Тези Української конференції “Хімія азотовмісних гетероциклів”. - Харків (Україна). - 1997. - С. 9

Размещено на Allbest.ru