ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 6, с. 666-670
== ХИМИЯ ^
УДК 547.241+547.298.1+547.539.151
БИС(ПЕНТАФТОРФЕНИЛ)ФОСФИНИСТАЯ КИСЛОТА -ЭФФЕКТИВНЫЙ ПРЕКУРСОР ДЛЯ СИНТЕЗА (2-КАРБАМОИЛЭТИЛ)БИС(ПЕНТАФТОРФЕНИЛ)ФОСФИНОКСИДОВ
© 2015 г. В. К. Брель, Е. И. Горюнов, И. Б. Горюнова, Н. Г. Фролова, Е. А. Латохина, А. Г. Буяновская, Л. В. Гумилева, член-корреспондент РАН Э. Е. Нифантьев
Поступило 27.02.2015 г.
БО1: 10.7868/80869565215180139
Присоединение диорганилгидрофосфорильных соединений к веществам, содержащим активированные С=С-связи (реакция Пудовика), является одним из основных методов синтеза функционали-зированных фосфиноксидов [1]. В частности, этот подход широко использовали для получения р-фосфорилсодержащих кетонов и эфиров р-фос-форилированных карбоновых кислот [2] — соединений, представляющих большой практический интерес, например, в качестве экстрагентов /-элементов [3], антипиренов для полимерных материалов [4], а также полупродуктов для синтеза разнообразных диорганилфосфорилированных гетероциклических систем [5].
Необходимо, однако, отметить, что соответствующие реакции Пудовика, даже при использовании относительно высокореакционноспособ-ных а,р-енонов и эфиров а,р-ненасыщенных карбоновых кислот, содержащих терминальные двойные связи, как правило, достаточно эффективно протекают либо в присутствии катализаторов различных типов [6], либо при высоких температурах, в особенности создаваемых с помощью СВЧ-излучения1 [7].
Еще более сложная картина наблюдается в случае взаимодействия диорганилфосфинистых кислот с амидами а, р-ненасыщенных карбоновых кислот. Если, как недавно было показано [8, 9], катали-
1 Учитывая хорошо известную склонность диорганилфосфинистых кислот, в особенности соответствующих Р,Р-диарильных производных, к термическому диспропорцио-нированию, к использованию в синтезе высокотемпературных процессов подобного рода следует подходить с большой осторожностью.
Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской Академии наук, Москва E-mail: gor.evg@rambler.ru
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва
тическое присоединение соответствующих гидрофосфорильных соединений к М,М-дизаме-щенным амидам этих карбоновых кислот удается осуществить, то незамещенный акриламид с дифе-нилфосфинистой кислотой не реагирует даже в присутствии эффективных катализаторов [6].
Необходимо отметить, что подавляющее большинство известных диорганилфосфинистых кислот представляют собой ^:Р(0)И-формы тауто-мерного равновесия, ^Р(0)И о ^Р—ОИ [10], в то время как существенно более активным по отношению к электрофилам должен быть ^Р-ОИ-тау-томер [11]. К настоящему времени известны лишь единичные примеры диорганилфосфинистых кислот, практически все относящиеся к перфтори-рованным производным алкильного, арильного и гетероарильного рядов, в растворах которых, согласно данным ЯМР-спектроскопии, присутствуют, а иногда даже и преобладают, ^Р-ОИ-тауто-меры [12, 13]. Среди этих фторфосфорорганиче-ских соединений наилучшим сочетанием высокой стабильности (в том числе по отношению к реакциям окисления, гидролиза и диспропорциони-рования) и синтетической доступности обладает бис(пентафторфенил)фосфинистая кислота I [12], что делает ее перспективным прекурсором для получения оригинальных функционализирован-ных Р,Р-бис(пентафторфенил)замещенных фос-финоксидов.
И действительно, нам удалось впервые показать, что взаимодействие ряда амидов акриловой и коричной кислот с гидрофосфорильным соединением I в среде органических растворителей, обеспечивающих достаточно высокое содержание ее ^Р— ОИ-тауто-мера, даже в отсутствие каких-либо катализаторов энергично протекает при комнатной температуре и приводит к ранее неизвестным (2-карбамоил-этил)бис(пентафторфенил)фосфиноксидам.
Критически важную роль в успешной реализации такого подхода должен был сыграть подбор растворителя, который бы одновременно удовлетворял комплексу требований. Главными из этих
БИС(ПЕНТАФТОРФЕНИЛ)ФОСФИНИСТАЯ КИСЛОТА
667
требований являются высокое содержание реак-ционноспособной ^P-OH-формы в соответствующем растворе кислоты I и высокая стабильность этого раствора, а также простота и надежность удаления растворителя из реакционной смеси.
К настоящему времени среди органических растворителей, исследованных с точки зрения влияния на положение таутомерного равновесия фосфинистой кислоты I, наибольшее содержание ^P-OH-таутомера было зафиксировано в случае N-метилпирролидона (90%) [13], ДМСО (76%) [12] и диэтилового эфира (60%) [12]. Эфир в этом отношении несколько уступал двум остальным соединениям, однако по совокупности указанных выше критериев отбора именно он являлся наилучшим кандидатом на роль растворителя в реакциях этой кислоты с амидами а^-ненасыщенных карбоно-вых кислот.
Когда исходные амиды относительно плохо растворялись в Et2O, то в качестве сорастворителя был использован ацетонитрил, который обеспечивал столь же высокий уровень стабильности растворов I, как и в случае диэтилового эфира, но существенно превосходил последний по растворяющей способности в отношении таких амидов.
Исследование синтетических возможностей реакции Пудовика гидрофосфорильного соединения I с амидами а, ß-ненасыщенных карбоно-вых кислот было начато на примере простейшего представителя такого класса амидов — акриламида (II). Было показано, что реакция этих соединений с использованием в качестве растворителя смеси абсолютных диэтилового эфира и ацетонитрила
(соотношение 7:3) протекает с достаточно высокой скоростью при комнатной температуре даже в отсутствие каких-либо катализаторов и с выходом ~83% приводит к (2-карбамоилэтил)бис(пен-тафторфенил)фосфиноксиду (III), схема 1.
( C6F5 )2POH + CH2=CHC ( O) nh2
I
O
II
Et2O-MeCN (7:3)
2 По данным спектров ЯМР 31P{1H}, содержание ^P -OH-фор-мы кислоты I в этой смеси растворителей составляет «20%.
(2-карбамоилэтил)бис(пентафторфенил)фосфин-оксидов (Va, b), схема 2.
( C6 F5 )2POH + CH2=CHC( O) NRR'
I
O
IV a, b
»20°C , Et,O '
—> (C6F5)2Р-СН2-СН2С(О)МЯЯ' V а, Ь (выход -90%)
IV, V: а) Я = Н, Я' = СМе2СН2С(О)Ме;
Ь) Я = Я' = Ме Схема 2
Было установлено, что гидрофосфорильное соединение I способно присоединяться в мягких условиях в отсутствие катализаторов не только к разнообразным амидам акриловой кислоты, но и к менее реакционноспособным производным коричной кислоты. Так, реакция I с пиперидидом коричной кислоты (VI) при комнатной температуре в смеси абсолютных диэтилового эфира и ацетонит-3
рила (соотношение 14:1) с выходом -82% приводит к бис(пентафторфенил)[2-(пиперидинокарбо-нил)-1-фенилэтил]фосфиноксиду (VII), схема 3.
(C6F5)2POH + PhCH=CHC(O)N. I VI
»20°C
Et2O-MeCN (14:1)
O
-> (ОД^Р"
(C6F5)2P—CH2—CH2C(O)nh2 III
Схема 1
Достаточно высокая растворимость N-алкил-и N,N-диалкиламидов акриловой кислоты CH2=CHC(O)NRR' (IV a, b) в диэтиловом эфире позволила провести реакции этих амидов с соединением I без использования сорастворителя, результатом чего стало как существенное снижение времени процесса по сравнению со взаимодействием с незамещенным амидом II, так и возрастание выхода целевых N-моно- и диалкилированных
CH-CH2C(O)N />
Ph
VII Схема 3
Заметное снижение скорости этой реакции по сравнению с аналогичными процессами с участием амидов акриловой кислоты связано, по всей вероятности, со стерическими затруднениями присоединению гидрофосфорильного соединения, возникшими в результате переноса C=C-связи из терминального положения внутрь молекулы электрофила.
Особый интерес представляет реакция гидрофосфорильного соединения I с амидами а,р-не-насыщенных карбоновых кислот, в состав которых входит фармакофорная группировка, в частности фрагмент алкалоида. В результате этой реакции могут быть получены оригинальные фторфосфоразотистые соединения с потенциальной биологической активностью.
Было показано, что реакция кислоты I с №2-ак-рилоилцитизином VIII в смеси абсолютных диэти-
4
лового эфира и ацетонитрила (соотношение 4:5)
3 По данным спектров ЯМР 31Р{1Н}, содержание ^Р -ОН-фор-мы кислоты I в этой смеси растворителей составляет «68%.
4 По данным спектров ЯМР 1Р{1Н}, содержание >Р -ОН-фор-мы кислоты I в этой смеси растворителей составляет «17%.
достаточно энергично протекает при комнатной температуре, несмотря на относительно невысокое содержание — ОН-формы гидрофосфо-рильного соединения в этой смеси растворителей. Эта реакция с практически количественным
выходом приводит к М12-[2-[бис(пентафторфе-нил)фосфорил]пропионил]цитизину (IX), являющемуся первым представителем класса алкало-идсодержащих амидов фосфорилкарбоновых кислот (схема 4).
(C6F5)2POH + I
O II
N-C-CH=CH
2
»20° C
Et2O-MeCN (4:5)
O
VIII
O O
,C-CH2CH2-P(C6F5)2
O
N
IX
Схема 4
' Хотя о синтезе и выделении в индивидуальном состоянии этого соединения и сообщалось ранее [14], однако ни методики синтеза, ни данных элементного анализа в этой публикации приведено не было.
Полученные в настоящей работе ранее неизвестные фторфосфоразотистые соединения III, Va, b, VII и IX представляют собой белые кристаллические вещества, устойчивые на воздухе как в твердом состоянии, так и в виде растворов в органических растворителях. Их состав был подтвержден элементным анализом, а их строение доказано данными спектров ЯМР. Обращает на себя внимание, что если спектры ЯМР 31P{1H} (см. Экспериментальную часть) карбамоилэтил-фосфиноксидов III, Va, b и VII представляют собой синглеты, то соответствующий спектр цити-зинового производного содержит два близко расположенных синглетных сигнала с некоторым преобладанием сильнопольного компонента, что, по всей вероятности, связано с существованием этого соединения в виде двух конформеров.
Для синтеза исходного алкалоидсодержащего амида (VIII) была разработана оригинальная ме-тодика5, заключающаяся в ацилировании природного цитизина акрилоилхлоридом в присутствии 2,6-лутидина и каталитических количеств 4-диметиламинопиридина в среде абс. хлористого метилена с последующим хроматографиче-ским выделением целевого продукта.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.