Синтез та властивості фосфорорганічних сполук на основі В-(алкокси, аміно)вініл(поліфторалкіл)кетонів
Залежність напрямку реакції вихідних фторовмісних ненасичених кетонів від структури реагентів та умов експерименту. Препаративний метод отримання і виділення фторовмісних фосфатів та фосфонатів. Реакційна здатність синтезованих фторофосфоровмісних сполук.
| Рубрика | Химия |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 13.08.2015 |
| Размер файла | 628,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
інститут біоорганічної хімії та нафтохімії нан України
УДК 547.466.3
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук
Синтез та властивості фосфорорганічних сполук на основі в-(алкокси, аміно)вініл(поліфторалкіл)кетонів
02.00.10 - біоорганічна хімія
Тарасенко Карен Володимирович
КИЇВ - 2011
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у відділі тонкого органічного синтезу Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України.
Науковий керівник кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Герус Ігор Іванович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ старший науковий співробітник відділу тонкого органічного синтезу
Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Броварець Володимир Сергійович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ завідувач відділу хімії біоактивних азотовмісних гетероциклічних основ
кандидат хімічних наук Волочнюк Дмитро Михайлович, Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ старший науковий співробітник відділу хімії фосфорорганічних сполук
Захист дисертації відбудеться «20» травня 2011 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.220.01 в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (02094, Київ-94, вул. Мурманська 1).
З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (02094, Київ-94, вул. Мурманська 1).
Автореферат розісланий «20» квітня 2011 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої радиД.М. Федоряк
фторовмісний реагент кетон фосфат
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Широко відомо, що введення в органічні молекули одного або декількох атомів фтору змінює як їх фізичні, так і хімічні властивості. Багато фторорганічних сполук виявляють високу біологічну активність та знайшли застосування в різноманітних галузях людської діяльності, таких як медицина, сільське господарство тощо. З іншого боку, відомо, що фосфоровмісні сполуки приймають участь в багатьох біологічних процесах, а використання фосфорорганічних інсектицидів (дихлофос, хлорофос тощо) та гербицидів (гліфосад та інші) має величезне практичне значення в сільському господарстві. Саме тому, хімічні сполуки, які містять як атоми фтору так і атоми фосфору є досить перспективними сполуками сучасної біоорганічної хімії.
Хімія фторовмісних фосфатів та фосфонатів набула бурхливого розвитку в останні два десятиріччя, деякі з таких речовин вже використовуються в медицині та сільському господарстві. Виходячи з вищесказаного, розробка нових методів отримання фторовмісних фосфатів та фосфонатів, а також синтез раніше невідомих структур цих перспективних класів речовин є одним з актуальних завдань сучасної біоорганічної хімії.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи пов'язана з тематичним планом інституту біоорганічної хімії та нафтохімії нан України (тема 2.1.10.19-04, № державної реєстрації 0104U000962 “Фтор- та фосфорорганічні синтони для синтезу аналогів природних сполук”, 2.1.10.19-09 № державної реєстрації 0109U001794 “Регіо- та стереоселективний синтез елементорганічних міметиків біологічно-активних сполук природного походження“). Окремі частини роботи були виконані в рамках грантів УНТЦ 3558 та DFG 436 UKR 113/101/0-1.
Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є вивчення реакційної здатності в-алкоксивініл(полігалогеналкіл)кетонів по відношенню до фосфітів; синтез раніше невідомих фторовмісних фосфатів та фосфонатів; вивчення можливості застосування отриманих сполук в синтезі нітрогеновмісних гетероциклів, які містять як фосфонатну так і поліфторалкільну групи.
Для досягнення поставленої мети було необхідно розв'язати наступні задачі:
– встановити залежність напрямку реакції (реакція Арбузова та\або перегрупування Перкова) вихідних фторовмісних б,в-ненасичених кетонів від структури реагентів та умов проведення експерименту;
– розробити препаративний метод отримання та виділення фторовмісних фосфатів та фосфонатів;
– визначити реакційну здатність синтезованих фторофосфоровмісних сполук по відношенню до різноманітних бінуклеофілів.
Об'єкт дослідження: поліфторалкілвмісні фосфати та фосфонати.
Предмет дослідження: фосфорилювання триалкілфосфітами в-(алкокси,аміно)вініл(поліфторалкіл)кетонів, що містять один, або декілька реакційних центрів.
Методи дослідження: органічний синтез, ЯМР-спектроскопія на ядрах 1H, 13C, 31P, 19F, мас-спектрометрія, елементний аналіз, колонкова та тонкошарова хроматографія, високоефективна рідинна хроматографія.
Наукова новизна отриманих результатів. Вивчено залежність реакційної здатності в-(алкокси,аміно)вініл(поліфторалкіл)кетонів по відношенню до фосфітів від будови вихідних речовин. Отримано раніше неописані фторовмісні фосфати та фосфонати. На прикладі трифторометилвмісного фосфонату запропоновано новий метод синтезу п'яти- та шестичленних нітрогеновмісних гетероциклів. Отримано раніше неописані гетероцикли (піразол, ізоксазолінол, окси- та тіопіримідини), що містять як CF3, так і фосфонатну групи.
Проведено первинні випробування інсектицидної активності отриманих дифтородієніл- та дифторовінілфосфатів, отримано первинні дані стосовно гострої токсичності синтезованих фосфатів для теплокровних організмів.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблено простий та зручний метод, який дозволяє отримувати різноманітні поліфторалкілвмісні фосфонати та фосфати (потенційні інсектициди). На прикладі трифторометилвмісного фосфоната вивчено синтетичні можливості цього класу сполук в синтезі гетероциклів, які можуть бути використані у синтетичній хімії як корисні інтермедіати.
Отримано раніше невідомі п'яти- та шестичленні нітрогеновмісні гетероцикли (піразол, ізоксазолінол, окси- та тіопіримідини), які містять трифторометильну, та фосфонатну групи, та представляють інтерес як потенційно біологічно активні сполуки, а також як прекурсори для реакції олефінування по Хорнеру-Еммондсу-Вадсворту.
Знайдений новий спосіб синтезу дифторовмісних аленів з прихованою альдегідною групою, що є перспективними для отримання принципово нових речовин цього типу - важливих напівпродуктів у синтезі фторовмісних аналогів природних сполук, що є однією із задач сучасної фторорганічної хімії.
Особистий внесок здобувача. Систематизація літературних даних, основний обсяг експериментальної роботи та обробка одержаних експериментальних даних виконані здобувачем особисто. Основні ідеї, реалізовані в дисертаційній роботі, було сформульовано спільно з науковим керівником к.х.н., с.н.с. І.І. Герусом, окремих етапів роботи спільно з академіком В.П. Кухарем та професором Г.-В. Рошенталером. ВЕРХ виконано спільно з інж. О.В. Манойленко. Біологічні випробування було проведено спільно з д.фарм.н., проф. Л.О. Омельянчик, к.б.н. П.А. Бориско, к.б.н. А.Г. Канонко.
Апробація результатів дисертації. Результати представленої роботи доповідались на національних та міжнародних конференціях: ХХII та ХХІV наукових конференціях молодих вчених ІБОНХ НАН України (Київ, 2007р. та 2009р.), XVIII Міжнародному симпозіумі з хімії фтору (Бремен, Німеччина 2006р.), XV та XVI Європейських симпозіумах з хімії фтору (Прага, Чехія, 2007р., Любляна, Словенія, 2010р.), Міжнародному симпозіумі «Advanced Science in Organic Chemistry (ASOC)» (Судак, 2006 р.), XI Всеукраїнській конференції з органічної хімії (Чернігів, 2007р.), XVI Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів «Сучасні проблеми хімії» (Київ, 2010р.).
Публікації. За результатами дисертації опубліковано 4 статті та 6 тез доповідей на національних та міжнародних конференціях.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків та списку використаних джерел (126 найменувань). Робота викладена на 140 сторінках друкованого тексту і містить 69 схем, 7 рисунків та 7 таблиць.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, відображено практичне значення отриманих результатів.
Огляд присвячений особливостям взаємодії фосфітів з фторованими карбонільними та дикарбонільними сполуками. Розглянуті особливості перебігу реакцій перфторованих кетонів і дикетонів з фосфітами та дифторохлорометилвмісних карбонільних сполук з фосфітами у порівнянні з нефторованими аналогами. Також у даний розділ включено огляд особливостей взаємодії фосфітів з 2-трифторацетилфенолами - стабільними аналогами енольної форми в-дикетонів. У літературі є лише декілька прикладів реакцій алкілфосфітів з фторованими б,в-ненасиченими кетонами, що і обумовлює наші сподівання на наукову результативність вивчення особливостей взаємодії триетилфосфіту з енонами, які містять атоми хлору та брому в б- та г-положеннях до карбонільної групи.
Взаємодія б-хлорметилвмісних енонів з триетилфосфітом. Енони 1-12 (Таблиця 1), що містять ациклічний чи циклічний фрагмент, синтезовані згідно загальної методології, розробленої у відділі тонкого органічного синтезу інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, для отримання різноманітних Rf-енонів (Схема 1). Для енонів 1,2,7-12 запропонована схема, котра включає одностадійне ацилювання відповідних алкілвінілових ефірів хлорангідридами дифторохлороцтової чи трихлороцтової кислот у хлористому метилені з використанням піридину як основи. б-Галогенозаміщені енони 3-6 синтезовані приєднанням брому чи хлору до C=C подвійного зв'язку з подальшим елімінуванням галогеноводню піридином згідно з методикою, розробленою к.х.н. Качаровою Л. М.
Таблиця 1. Структура синтезованих дифторохлорометил- та трихлорометилвмісних енонів
|
№ сполуки 1 2 3 4 5 6 Х F Cl F Cl F Cl R |
|
|
№ сполуки 7 8 9 10 11 12 Х F Cl F Cl F Cl R |
|
|
Схема 1 |
Було встановлено, що енони 1-6 реагують з триетилфосфітом в м'яких умовах (за кімнатної температури) і впродовж 48-144 годин з високою селективністю утворюють продукти реакції Перкова - дигалогенодієнілфосфати 13-18 з високими виходами (80-95%) згідно спектральних даних реакційних сумішей (Схема 2).
|
№ сполуки |
X |
R1 |
R2 |
Alk |
|
|
1, 13 |
F |
H |
H |
Et |
|
|
2, 14 |
Cl |
H |
H |
Et |
|
|
3, 15 4, 16 |
F Cl |
Cl Cl |
H H |
Et Et |
|
|
5, 17 |
F |
Br |
H |
Et |
|
|
6, 18 |
Cl |
Br |
H |
Et |
|
|
7, 19 |
F |
H |
Me |
Me |
|
|
8, 20 |
Cl |
H |
Me |
Me |
|
|
Схема 2 |
Енони 7, 8 реагують з триетилфосфітом при підвищених температурах з утворенням також лише продуктів реакції Перкова - сполук 19 та 20. Необхідно зазначити різну гідролітичну та термічну стабільність отриманих продуктів. Так, фосфат 14 є термічно стабільним та був очищений за допомогою вакуумної перегонки. В той же час, його фторовмісний аналог 13 є нестабільною сполукою і розкладався з утворенням складної суміші продуктів, тому його утворення було зафіксовано лише за допомогою ЯМР спектроскопії. Дифтородієнілфосфат 19 в CDCl3 при кімнатній температурі впродовж одного тижня утворює еквімольну суміш ацеталя 21 та кетону 22, що підтверджується аналізом даних 1H, 31P та 19F ЯМР спектроскопії. Цей факт можна пояснити гідролізом фторовмісного дієнілфосфату 19 до кетона 22 з одночасним приєднанням молекули метанолу до іншої молекули 19 (Схема 3).
Схема 3
На відміну від згаданих вище ациклічних енонів 1-6, циклічні трихлорометилвмісні енони 10, 12 реагують з триалкілфосфітами також в киплячому бензолі з утворенням відповідних фосфатів 23 і 24 з виходами 60-65% (Схема 4).
Схема 4
На відміну від 10 та 12, дифторохлорометилвмісні енони 9 та 11 не вступають у взаємодію з триетилфосфітом в різних розчинниках (таких як ТГФ, толуол, діоксан) в широкому інтервалі температур (20-110 оС).
Відмінність в реакційній здатності між циклічними CCl3 (10, 12) та CF2Cl (9, 11) енонами можна пояснити, якщо розглянути механізм протікання реакції Перкова. Ми вважаємо, що утворення фосфатів йде через утворення проміжної сполуки 25 з оксафосфаленовим циклом. Потім одночасні розрив зв'язку фосфор-вуглець та елімінування хлорид-аніона приводять до дієна 26. На заключній стадії відбувається деалкілювання дієна 26, що приводить до утворення дієнілфосфатів 13-19 (Схема 5).
Схема 5
Необхідно зазначити, що проміжний оксафосфаленовий цикл утворюють тільки s-Z конформери енонів. Нами проведені комп'ютерні розрахунки стійкості різних конформерів трихлорометилвмісних та дифторохлорметилвмісних енонів. З'ясовано, що у випадку трихлорометилвмісних енонів 10, 12 майже немає різниці в енергіях s-E та s-Z конформерів, в той же час, різниця між енергетичною стабільністю s-E та s-Z конформерів циклічних дифторохлорометилвмісних енонів є досить суттєвою, причому s-E конформер значно стабільніший. Тому ми можемо припустити, що різниця між об'ємом CF2Cl та CCl3 груп є основною причиною відмінностей у реакційній здатності дифторохлорометилвмісних 9, 11 та трихлорометилвмісних 10, 12 циклічних енонів в реакціях з триетилфосфітом.
Взаємодія г-бромовмісних енонів з триетилфосфітом. Енони 27, 28 містять два реакційних центри, тому цікаво було вивчити регіоселективність взаємодії цих сполук в реакціях з фосфітами. Енон 29 був використаний як модельна сполука, що містить лише один реакційноздатний атом галогену. Енони 27-29 реагували з триетилфосфітом вже за кімнатної температури, в розчині діетилового етеру, 100% конверсія досягалася впродовж кількох днів, вихід дієнілфосфатів був 60-72% (Схеми 6 та 7).
Схема 6
Схема 7
Утворення різних по структурі фосфатів 30, 32 та 33 можна пояснити тим, що елімінування хлорид-аніону, що лежить у площині оксафосфаленового циклу сполуки 31 є енергетично більш вигідним, ніж елімінування бромід-аніону, що лежить поза площиною вірогідного проміжного інтермедіату, тому утворення дієнілфосфатів 30а,б в даному випадку не спостерігається.
Взаємодія б- та г-галогенозаміщених енамінонів з фосфітами. Враховуючи той факт, що атом брому є кращою відхідною групою, ніж атом хлору, було вирішено вивчити реакційну здатність енамінонів, які містять дифторобромометильний замісник. Для цього був синтезований ряд енамінонів 34-39 (Схема 8), в якому основність атома нітрогену змінювалась у широкому діапазоні (висока для 34-36, середня для 37 та низька для 38, 39).
Схема 8
Вихідний енон 40 був отриманий за методикою, аналогічній описаній раніше для дифторохлорометилвмісного аналога. Енамінони 34-37 утворюються прямою взаємодією дифторобромометилвмісного енону 40 та відповідного аміну (Схема 9). Необхідно зазначити, що взаємодія між 40 та сильноосновними амінами, такими як піролідин, морфолін та бензиламін, відбувається вже за кімнатної температури. Для того, щоб отримати похідне N-метиланіліну, реакцію необхідно проводити в киплячому толуолі. Отримати сполуки 38 та 39 безпосередньою взаємодією відповідних амідів та енону 40 неможливо внаслідок низької основності атома азоту амідної функції.
Схема 9
Як і очікувалось, сполуки 35-37 знаходяться в транс-конфігурації, що є звичайним для енамінонів, синтезованих з вторинних амінів. У той же час, енамінон 34 у розчині існує у вигляді суміші ізомерів у зв'язку з тим, що Z-конфігурація стає стабільною за рахунок утворення внутрішньомолекулярного водневого зв'язку між амінною та карбонільною групами.
Піролідин-2-он 38 був отриманий ацилюванням комерційно доступного N-вінілпіролідону хлорангідридом дифторобромоцтової кислоти (Схема 10).
Схема 10
Сполука 39 була отримана трифторацилюванням енамінону 34 трифтороцтовим ангідридом.
Було виявлено, що реакційна здатність енамінонів 34-37 в реакціях з фосфітами дуже сильно відрізняється від дифторогалогенометилвмісних енонів. Вони не вступали у взаємодію з триетилфосфітом у різноманітних розчинниках (діетиловий етер, ТГФ, діоксан, бензол, толуол) у широкому діапазоні температур (20 - 110 оС). Спроба ввести сполуки 34-37 в реакцію Беккера-Міхаеліса з діетилфосфітом у присутності триетиламіну у киплячому ТГФ також була невдалою. В той же час, енамінони 38, 39, що містять атом азоту з низькою основністю, легко реагують з триетилфосфітом (20 oC, 12 годин), утворюючи продукти перегрупування Перкова - дифтородієнілфосфати 41, 42 (Схема 11) з високими виходами (згідно даних 19F та 31P ЯМР спектрів для реакційних сумішей).
Схема 11
Спектральні та фізичні властивості синтезованих дифтородієнілфосфатів 41, 42 схожі на описані на с. 6 фторовмісні дієнілфосфати 13-20.
Утворення продуктів реакції Перкова з енамінонів - фосфатів 41, 42 йде за аналогічним механізмом як і у випадку з енонами, який включає первинне утворення оксафосфоленового циклу. Електронні особливості будови енамінонів 34-37, що містять атом нітрогену з високим та середнім ступенем основності, перешкоджають утворенню проміжного оксафосфоленового циклу, та вказані сполуки інертні по відношенню до фосфітів і не давали як продуктів реакції Арбузова, так і продуктів реакції Перкова. В той же час, введення ацильної групи - сильного акцептора - до атома нітрогену різко знижує ступінь спряженості в пентаді, що робить можливим утворення п'ятичленного інтермедіату. Саме з цієї причини енамінони 38, 39 реагують з триетилфосфітом виключно за реакцією Перкова з утворенням відповідних дифтордієнілфосфатів 41, 42.
Таким чином, нами була вивчена реакційна здатність дифторобромометилвмісних енамінонів по відношенню до триетилфосфіту та диетилфосфіту. Показано, що основність атома нітрогену у вивчених енамінонах грає ключову роль в утворенні оксафосфоленового циклу - вірогідного інтермедіату реакції Перкова.
Взаємодія г-бромовмісних енамінонів з триетилфосфітом. Актуальним завданням було дослідити особливості взаємодії г-бромовмісних енамінонів, котрі містять один або декілька потенційних реакційних центрів, з триетилфосфітом. Для цього було синтезовано ряд відповідних енамінонів 49-54 за загальною методикою (Схема 12). У якості амінної компоненти у вказаних енамінонах може виступати залишок будь-якого аліфатичного вторинного аміну. Нами був обраний морфолін у зв'язку з кращими виходами та кристалічністю продуктів. Виявилось, що енамінони 49-54, котрі мають як один, так і два потенційних реакційних центри, вступають у взаємодію з триетилфосфітом, утворюючи виключно продукти реакції Арбузова - фторовмісні фосфонати 55-60.
|
CF3 42 29 49 55 C2F5 43 46 50 56 C3F7 44 47 51 57 CF2Cl 7 27 52 58 CF2Br 45 48 53 59 CCl3 8 28 54 60 |
|
|
Схема 12 |
Хімічні властивості синтезованих дієнілфосфатів та енамінонфосфонатів. Синтезовані фторовані дієнілфосфати є досить привабливими сполуками для введення в реакцію Дільса-Альдера, тому нами вивчена можливість використання отриманих фосфатів в цій реакції. Модельною сполукою обраний бромозаміщений дифтородієнілфосфат 17, як найбільш стійкий з фторовмісних фосфатів, синтезованих нами. Перш за все, ми спробували ввести фторовмісний дієн 17 в реакцію дієнового синтезу при підвищених температурах. Виявилося, що дієн 17 не реагує з такими типовими дієнофілами, як акрилонітрил, бензальдегід, метилакрилат у широкому діапазоні температур (20-120 оС) без каталізатора (Схема 13).
Схема 13
Після невдалих спроб отримати цільові сполуки в умовах термічної реакції Дільса-Альдера, ми спробували ввести дифтородієнілфосфат 17 в реакцію дієнового синтезу із застосуванням каталізаторів. Виявилося, що дифтородієнілфосфат 17 легко вступає в реакцію з метилвінілкетоном в присутності хлориду олова (IV) при температурі 0 оС, з утворенням одного продукту 61, який виявився нестабільною сполукою в умовах колонкової хроматографії і був охарактеризований за допомогою 19F та 31P ЯМР спектрів (Схема 14).
Схема 14
Цікавим виявився той факт, що реакція досить чутлива до структури вихідних речовин. Так, заміна етоксигруп на метоксигрупи при атомі фосфору в сполуці 17 привела до того, що сполука 62 виявилася нереакційноздатною по відношенню до метилвінілкетону.
На прикладі трифторометилвмісного фосфонату 55 була вивчена можливість застосування отриманих поліфторалкілвмісних фосфонатів в синтезі нітрогеновмісних гетероциклів, що містять як поліфторалкільну групу, так і метиленфосфонатну функцію. Знайдено, що енамінон 55 реагує з гідразингідратом в хлористому метилені з утворенням піразолу 63 з хорошим виходом (Схема 15). Необхідно зазначити, що, згідно спектральних даних, реакція йде без утворення побічних продуктів, тому отриманий піразол не потребує додаткової очистки. Взаємодія модельної сполуки 55 з гідроксиламіном у воді веде до утворення сполуки 64 з виходом 27%. Низький вихід продукту можна пояснити високою розчинністю трифторометилвмісного ізоксазолінолу 64 у воді (Схема 15).
Схема 15
Реакція трифторометилвмісного фосфонату 55 з сечовиною та тіосечовиною веде до утворення раніше неописаних окси- та тіопіримідинів (65 та 66, відповідно), що містять як трифторометильну, так і метиленфосфонатну групи. Були використані різноманітні стандартні умови проведення синтезу окси- та тіопіримідинів, однак лише у випадку проведення реакції в метанолі з використанням невеликої кількості соляної кислоти як каталізатора, за кімнатної температури було отримано цільові піримідини 65 та 66. Очищення продуктів проводили за методом високоефективної рідинної хроматографії.
Нам не вдалось отримати 2-заміщені піримідини взаємодією з гуанідином та різними амідинами. Незважаючи на те, що спектри 19F ЯМР реакційних сумішей демонстрували зникнення сигналу вихідної речовини при -78 м.ч. та появу нового сигналу при -85 м.ч., який міг би свідчити про утворення проміжних гетероциклічних сполук з амінальним фрагментом, стабілізованих електроноакцеторним впливом CF3-групи, але відповідні піримідини не були виділені. Було зроблено припущення, що в умовах проведення реакції відбувається конкуруюча реакція гідролізу енамінону з утворенням відповідного дикетону.
Нами було синтезовано дикетон 67 гідролізом енамінону 55 та встановлено, що він є інертною сполукою по відношенню до гуанідину та амідинів і не вступає у взаємодію з ними в різних розчинниках (діетиловий етер, ТГФ, діоксан, толуол) в широкому інтервалі температур (20-120 оС).
Дикетон 67 було ізольовано в формі гідрату 67г, згідно спектральних даних та елементного аналізу. Але однієї CF3 групи недостатньо для утворення стабільного гідрату і сполука 67 існує в розчинах в рівноважній суміші його таутомерних та гідратних форм (Схема 16), причому співвідношення таутомерів та гідратів залежить від природи розчинника. Крім того, аналіз спектральних даних ускладнюється можливим утворенням внутрішньомолекулярних водневих зв'язків між енолом та кетогрупою або фосфонатною функцією. Нам вдалося охарактеризувати дикетон 67 у вигляді гідрату 67г лише в дейтерованому ДМСО.
Схема 16
Як вже зазначалося вище, отримання чистих (> 99%) дифтородієнілфосфатів є складною задачею. Хоча просте видалення розчинника та надлишку триетилфосфіту у вакуумі при кімнатній температурі дає цільовий продукт з чистотою 90% та виходом 90-95% (за даними ЯМР спектрів), подальше очищення дієнілфосфатів за допомогою колонкової хроматографії на силікагелі чи перегонкою у вакуумі супроводжувалось різким падінням виходів цільових сполук. ЯМР спектральний аналіз фракцій, отриманих після вакуумної перегонки, показав, що іноді утворюється не складна суміш продуктів, а суміш вихідного дифтордієнілфосфату і ще однієї нової сполуки. Найбільш чисто утворення нової сполуки відбувалося при нагріванні у вакуумі бромовмісного фосфату 17, з яким були проведені подальші досліди.
Аналіз 1H, 13C, 31P, 19F ЯМР спектрів показав, що в даній сполуці два атоми фтору знаходяться біля подвійного зв'язку. Крім того, в цій сполуці присутня фосфатна функція. На основі спектральних досліджень зроблено припущення, що відбувається алільне перегрупування з міграцією фосфатної групи та подвійного зв'язку та утворенням алену 68 (Схема 17).
Схема 17
Присутність в 19F ЯМР спектрі алену 68 двох дублетів при 109.46 та 121.15 м.ч. з великою константою (2JFF=196 Гц) може бути результатом діастереотопності атомів фтору в присутності хірального центру.
Для кількісної оцінки біорегуляторних властивостей синтезованих сполук з допомогою комп'ютерної програми PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) проведено прогнозування їх біологічної активності (Ра > 0.9): згідно розрахунків, описані сполуки з високою вірогідністю будуть характеризуватись високою біологічною активністю. В той же час, введення в молекулу атомів фтору повинно знизити токсичність синтезованих сполук.
Проведені первинні дослідження інсектицидної активності деяких з синтезованих нами фторовмісних фосфатів у порівнянні з широковідомим дихлофосом показали, що досліджені фторовмісні фосфати є ефективними інсектицидами. Так, дієнілфосфат 17 має інсектицидну активність на рівні дихлофосу. Результати досліджень гострої токсичності отриманих фторованих фосфатів для теплокровних організмів показало, що отримані речовини слід відносити до класу токсичних речовин (LD50=38±5,2 мг/кг) за класифікацією Сидорова.
ВИСНОВКИ
1. Вивчено реакційну здатність дифторохлорометилвмісних та трихлорометилвмісних (в-алкокси)вінілкетонів, які містять як один, так і два потенційних реакційних центра, по відношенню до триетилфосфіта. Показано, що продуктами реакції є виключно продукти реакції Перкова. Синтезовано та охарактеризовано ряд раніше невідомих дифторо- та дихлородієнілфосфатів.
2. Вивчено реакційну здатність дифторобромометилвмісних енамінонів по відношенню до фосфітів. Показано, що реакційна здатність сполук цього типу залежить від будови вихідних речовин. Синтезовано та охарактеризовано раніше невідомі фторовмісні фосфати (продукти реакції Перкова) та фосфонати (продукти реакції Арбузова).
3. На прикладі трифторометилвмісного фосфонату розроблено загальний метод синтезу п'яти- та шестичленних гетероциклів, які містять як трифторометильний, так і фосфонатний замісники.
4. На прикладі бромозаміщеного дифтородієнілфосфату вивчено реакційну здатність сполук такого типу в реакціях дієнового синтезу. Показано можливість використання синтезованих дифтородієнілфосфатів в каталізованій кислотами Льюіса реакції Дільса-Альдера.
5. Знайдено алільне перегрупування дифтородієнілфосфатів з утворенням раніше невідомих фторовмісних аленів, які містять приховану альдегідну групу.
6. Проведено первинні дослідження біологічної активності синтезованих дифтородієнілфосфатів. Згідно комп'ютерних розрахунків фторовмісні дієнілфосфати з високою вірогідністю повинні проявляти високу біологічну активність, але бути менш токсичними порівняно з дихлоровмісними аналогами за рахунок введення в молекулу атомів фтору. Експериментальні дослідження інсектицидної активності показали, що досліджені сполуки мають інсектицидну активність на рівні дихлофосу (в розчині). Результати досліджень гострої токсичності для теплокровних організмів показали, що ці сполуки відносяться до класу токсичних речовин.
СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1.Tarasenko K.V. Reactions of в-alkoxyvinyl trihalogenomethyl ketones with triethyl phosphite / K.V. Tarasenko, I.I. Gerus, V.P. Kukhar // J. Fluorine Chem. - 2007. - Vol. 128. - P. 1264-1270.
2.Tarasenko K.V. Reactions of в-aminovinyl bromodifluoromethyl ketones with alkyl phosphites: Perkow versus Arbuzov / K.V. Tarasenko, I.I. Gerus, V.P. Kukhar, V.V. Polovinko // Coll. Czech. Chem. Comm. - 2009. - Vol. 74, № 2. - P. 335-346.
3.Тарасенко К.В. Взаємодія б,в-ненасичених кетонів з фосфітами / К.В.Тарасенко, І.І. Герус // Катализ и нефтехимия. - 2009. - № 17. - С. 107
4.Tarasenko K.V. Synthesis of new polyhalogenoalkyl-containing phosphonates with an enaminone core and their use in the preparation of fluorinated heterocycles/ K.V. Tarasenko, O.V. Manoylenko, V.P. Kukhar, G.-V. Rцschenthaler, I.I. Gerus // Tetrahedron Letters. - 2010. - Vol. 51. - P. 4623-4626.
5.Тарасенко К.В. Реакция в-алкоксивинил(тригалогенметил)кетонов с триэтилфосфитом / К.В. Тарасенко, И.И. Герус, В.П. Кухарь // Тезисы докладов Международного симпозиума «Advanced Science in Organic Chemistry (ASOC)». - Судак. - 2006. - С. 167.
6.Gerus I.I. Reactions в-alkoxyvinyl trihalogenomethyl with triethyl phosphite / I.I. Gerus, K.V. Tarasenko,V.P. Kukhar // XVIII International Symposium on Fluorine Chemistry. - Bremen. - 2006. - P. 155.
7Tarasenko K.V. Interaction of б,в-unsaturated fluorocontaining ketones with triethyl phosphite / K.V. Tarasenko, I.I. Gerus, V.P. Kukhar // 15th European Symposium on Fluorine Chemistry. - Prague. - 2007. - P. 256.
8Герус И.И. в-Алкоксивинил(полифторалкил)кетоны - эффективные синтоны фторорганической химии. / И.И. Герус, Н.А. Толмачева, И.С. Кондратов, Е.Н. Шайтанова, К.В. Тарасенко, М.В. Фурманова, В.П. Кухарь // Тези доповідей на ХХI Українській конференції з органічної хімії. - Чернігів. - 2007. -С. 27.
9Tarasenko K. Synthesis and application of new fluorinated phosphonates / K. Tarasenko, I. Gerus, O. Manoylenko, G.-V. Rцschenthaler, V. Kukhar // 16th European Symposium on Fluorine Chemistry. - Ljubljana. - 2010. - P. 341.
10.Довгополий Д.С. Синтез та властивості нових полігалогеналкіл-фосфонатів / Д.С. Довгополий, К.В. Тарасенко, І.І. Герус // Тези доповідей на ХI Всеукраїнській науковій конференції студентів та аспірантів «Сучасні проблеми хімії». - Киів. - 2010. - С. 63.
АНОТАЦІЯ
Тарасенко К. В. Синтез та властивості фосфорорганічних сполук на основі в-(алкокси, аміно)вініл(поліфторалкіл)кетонів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 - біоорганічна хімія. - Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2011.
Дисертація присвячена дослідженню реакцій фторованих б,в-ненасичених кетонів з триетилфосфітом. Показано, що реакційна здатність і напрямок реакції (реакція Перкова або реакція Арбузова) суттєво залежить від будови вихідних речовин. Розроблено методи синтезу невідомих раніше фторованих фосфатів та фосфонатів.
На прикладі трифторометилвмісного фосфонату вивчена реакційна здатність сполук такого типу по відношенню до бінуклеофілів. Синтезовано невідомі раніше п'яти- та шестичленні азотвмісні гетероцикли, які містять як трифторометильну так і фосфонатну групи - перспективні прекурсори для реакції Хорнера-Емондса-Вадсворта.
На прикладі бромозаміщеного дифтородієнілфосфату (замаскованого 1,3-дикетону) вивчена взаємодія сполук такого типу з дієнофілами. Показано, що досліджувані сполуки не вступають в реакцію Дільса-Альдера в широкому діапазоні температур в різних розчинниках, але легко реагують з високою селективністю з метилвінілкетоном в присутності SnCl4.
Отримано первинні дані стосовно інсектицидної активності фторованих фосфатів в порівнянні з дихлофосом. Показано, що досліджені сполуки є ефективними інсектицидами.
Ключові слова: фторовмісні фосфати, фторовмісні фосфонати, реакція Арбузова, реакція Перкова, енони, енамінони.
АННОТАЦИЯ
Тарасенко К.В. Синтез и свойства фосфорорганических соединений на основе в-(алкокси, амино)винил(полифторалкил)кетонов. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.10 - биоорганическая химия. - Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Киев, 2011.
Диссертация посвящена исследованию реакций фторированных б,в-ненасыщенных кетонов с триэтилфосфитом. Показано, что как реакционная способность, так и направление реакции (реакция Перкова, реакция Арбузова) существенно зависит от строения исходных соединений. Так, б-хлор- или бромсодержащие (ССl3, CF2Cl, CF2Br) в-алкоксивинилкетоны (еноны) реагируют с триэтилфосфитом по реакции Перкова с образованием новых ди(фтор, хлор)диенилфосфатов, тогда как аналогичные по строению винилкетоны с аминогруппой в в-положении (енаминоны) не реагируют с триэтилфосфитом. в-Алкоксизамещенные соединения (еноны), содержащие в г-положении атом брома давали исключительно фторсодержащие фосфаты (продукты пергруппировки Перкова), а в-аминозамещенные соединения (енаминоны), содержащие в г-положении атом брома реагируют с триэтилфосфитом по реакции Арбузова с образованием фторированных фосфонатов.
На примере трифторметилсодержащего фосфоната (скрытого 1,3-дикетона) изучена реакционная способность соединений этого типа по отношению к бинуклеофилам. Синтезированы ранее неописанные пяти- и шестичленные азотсодержащие гетероциклы, содержащие как трифторметильную, так и фосфонатную группы - перспективные прекурсоры для реакции Хорнера-Эммондса-Вадсворта.
На примере бромзамещенного дифтордиенилфосфата изучено взаимодействие соединений этого типа с диенофилами. Показано, что исследуемое соединение не вступает в реакцию диенового синтеза в широком диапазоне температур в различных растворителях, однако легко реагирует с высокой селективностью с метилвинилкетоном в присутствии SnCl4 .
Также изучена аллильная перегруппировка синтезированных нами дифтордиенилфосфатов. Синтезирован ранее неописанный дифторсодержащий аллен, в котором присутствует скрытая альдегидная функция - перспективный полифункциональный синтон.
Ключевые слова: фторсодержащие фосфаты, фторсодержащие фосфонаты, реакция Арбузова, реакция Перкова, еноны, енаминоны..
SUMMARY
Tarasenko K.V. Synthesis and properties of phosphorous containing compounds based on в-(alkoxy,amino)vinyl polyfluoroalkyl ketones. - Manuscript.
The dissertation for the candidate of chemical science degree in speciality 02.00.10 - Bioorganic Chemistry. - Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2010.
It was shown that reactivity and reaction direction (Perkow reaction, Arbuzov reaction) depends considerably on starting material structure. в-Alkoxysubstituted compounds (enones) with bromine atom in г-position gave after reaction only fluorocontaining phosphates (Perkow rearrangement products), whereas в-aminosubstituted compounds (enaminones) containing bromine atom in г-position react with triethylphosphite according to Arbuzov protocol formed fluorocontaining phosphonates.
The reactivity of obtained fluorinated phosphonates in heterocyclization reactions was researched on an example of trifluoromethyl containing phosphonate. As a result new five- and six-membered heterocycles bearing trifluoromethyl group and phosphonate function (perspective precursors for HEW olefination) were synthesized.
The reactivity of synthesized fluorinated dienyl phosphates in the Diels-Alder reaction was researched on an example of bromosubstituted dienyl phosphate. It was found the compound doesn't react with dienophiles in various temperature in various solvents, but reacts with methyl vinyl ketone in the presence of SnCl4 with high selectivity.
Primary data of insecticidal activity of synthesized phosphates were evaluated. It was found that synthesized fluorinated phosphates are perspective insecticides.
Keywords: fluorinated phoshates, fluorinated phoshonates, Perkow reaction, Arbuzov reaction, enones, enaminones. Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика схильності сполук до хімічних перетворень та залежність їх реакційної здатності від атомного складу й електронної будови речовини. Двоїста природа електрона, поняття квантових чисел, валентності, кінетики та енергетики хімічних реакцій.
контрольная работа [32,1 K], добавлен 30.03.2011Предмет біоорганічної хімії. Класифікація та номенклатура органічних сполук. Способи зображення органічних молекул. Хімічний зв'язок у біоорганічних молекулах. Електронні ефекти, взаємний вплив атомів в молекулі. Класифікація хімічних реакцій і реагентів.
презентация [2,9 M], добавлен 19.10.2013Методика розробки методів синтезу високотемпературних надпровідників. Сутність хімічного модифікування і створення ефективних центрів спінінга. Синтез, структурно-графічні властивості та рентгенографічний аналіз твердих розчинів LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7.
дипломная работа [309,3 K], добавлен 27.02.2010Синтез S-заміщеного похідного 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліна та вивчення їх фізико-хімічних властивостей. Прогноз можливих видів їх біологічної дії за допомогою комп’ютерної програми PASS. Залежність дії синтезованих сполук від хімічної структури.
автореферат [38,4 K], добавлен 20.02.2009Реакції амідування та циклізації діетоксалілантранілогідразиду в залежності від співвідношення реагентів та температурного режиму. Вплив природи дикарбонових кислот та їх знаходження в молекулі антранілогідразиду на напрямок реакції циклодегідратації.
автореферат [190,5 K], добавлен 10.04.2009Поняття про алкалоїди як групу азотистих сполук, що володіють основними властивостями і зустрічаються переважно в рослинах. Виділення алкалоїдів з рослин, їх загальні властивості, реакції осадження, реакції фарбування. Історія відкриття алкалоїдів.
контрольная работа [13,9 K], добавлен 20.11.2010Конструювання фосфоровмісні сполук, які мають ациклічний вуглецевий скелет і здатні вступати в реакції циклоконденсації. Дослідження умов та реагентів для перетворення ациклічних фосфоровмісних похідних енамінів в л5 фосфініни та їх аза аналоги.
автореферат [24,9 K], добавлен 11.04.2009Значення і застосування препаратів сполук ртуті у сільськогосподарському виробництві, в різних галузях промисловості та побуті. Фізичні і хімічні властивості сполук ртуті. Умови, що сприяють отруєнню. Клінічні симптоми отруєння тварин різних видів.
курсовая работа [34,2 K], добавлен 19.06.2012Загальна характеристика лантаноїдів: поширення в земній корі, фізичні та хімічні властивості. Характеристика сполук лантаноїдів: оксидів, гідроксидів, комплексних сполук. Отримання лантаноїдів та їх застосування. Сплави з рідкісноземельними елементами.
курсовая работа [51,8 K], добавлен 08.02.2013Ізомерія - явище просторове і структурне, що визначається особливостями структури молекули і порядком зв'язку атомів. Фізичні константи і фізіологічні властивості геометричних ізомерів. Оптична активність органічної сполуки. Ізомерія комплексних сполук.
реферат [124,6 K], добавлен 20.07.2013Класифікація металів, особливості їх будови. Поширення у природі лужних металів, їх фізичні та хімічні властивості. Застосування сполук лужних металів. Сполуки s-металів ІІА-підгрупи та їх властивості. Види жорсткості, її вимірювання та усунення.
курсовая работа [425,9 K], добавлен 09.11.2009Фізичні та хімічні властивості боранів. Різноманітність бінарних сполук бору з гідрогеном, можливість їх використання у різноманітних процесах синтезу та як реактивне паливо. Використання бору та його сполук як гідриручих агентів для вулканізації каучука.
реферат [42,4 K], добавлен 26.08.2014Методика синтезу полікристалічних високотемпературних надпровідників. Основні відомості з фізики рентгенівських променів та способи їх реєстрації. Синтез твердих розчинів LnBa2Cu3O7, їх структурно-графічні властивості і вміст рідкісноземельних елементів.
дипломная работа [654,6 K], добавлен 27.02.2010Особливості колориметричних методів аналізу. Колориметричне титрування (метод дублювання). Органічні реагенти у неорганічному аналізі. Природа іона металу. Реакції, засновані на утворенні комплексних сполук металів. Якісні визначення органічних сполук.
курсовая работа [592,9 K], добавлен 08.09.2015Поняття ароматичних вуглеводних сполук (аренів), їх властивості, особливості одержання і використання. Будова молекули бензену, її класифікація, номенклатура, фізичні та хімічні властивості. Вплив замісників на реакційну здатність ароматичних вуглеводнів.
реферат [849,2 K], добавлен 19.11.2009Поняття сульфенів; способи їх одержання шляхом фотохімічних реакцій та термічних перегрупувань. Лабораторний метод генерації сульфенів, виходячи з алкансульфохлоридів, для подальшого їх використання в синтезах органічних, зокрема, гетероциклічних сполук.
курсовая работа [276,6 K], добавлен 31.01.2014Швидкість хімічної реакції. Залежність швидкості реакції від концентрації реагентів. Енергія активації. Вплив температури на швидкість реакції. Теорія активних зіткнень. Швидкість гетерогенних реакцій. Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра.
контрольная работа [125,1 K], добавлен 14.12.2012Вивчення конденсуючої та водовіднімаючої дії триметилхлорсилану в реакціях за участю карбонільних сполук та розробка ефективних методик проведення конденсацій та гетероциклізацій на його основі придатних до паралельного синтезу комбінаторних бібліотек.
автореферат [36,0 K], добавлен 11.04.2009Пептидний зв’язок та утворення вільних амінокислот. Поняття про рівні організації білкових молекул. Участь різних видів хімічного зв’язку в побудові первинної, вторинної, третинної, четвертинної структури білку. Біологічне окислення органічних сполук.
контрольная работа [20,8 K], добавлен 05.06.2013Mac-спектрометрія є одним з найбільш ефективних експресних методів аналізу, установлення будови як індивідуальних органічних сполук, так і синтетичних, природних сполук та їхніх сумішей. Автоматичне порівняння зареєстрованого спектра з банком спектрів.
реферат [456,8 K], добавлен 24.06.2008
