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 31P 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 (1H, 13C, 31Р 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.
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.