Реакции непредельных фосфонатов с азотсодержащими бинуклеофильными реагентами

Публикация доступна для обсуждения в рамках функционирования постоянно

действующей интернет-конференции “Бутлеровские чтения”. http:///readings/

Памяти профессора посвящается.

УДК 547.341. Поступила в редакцию 30 июня 2016 г.

Реакции непредельных фосфонатов с азотсодержащими бинуклеофильными реагентами

© Хусаинова*+ Наркис Габбасовна и Тазетдинова Диляра Наилевна

Кафедра химии высокомолекулярных и элементоорганических соединений. Химический институт

им. . Казанский (Приволжский) федеральный университет.

Ул. Кремлевская, 18. г. Казань, 420008. Республика Татарстан. Россия.

Тел.: [phone]. E-mail: [e-mail]

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: бута-1,2-диенилфосфонат, винилфосфонат, 4,9-диокса-4,12-додекандиамин, 4,7,10-триокса-1,13-тридекандиамин, 2-аминотиазол, присоединение.

Аннотация

С целью синтеза новых перспективных для практического использования соединений исследо-ваны реакции винилфосфоната с 4,7,10-триокса-1,13-тридекан-диамином, с 4,9-диокса-4,12-додекан-диамином и 3-метил-бута-1,2-диенилфосфоната с 2-аминотиазолом. Установлено участие обеих функциональных групп диаминов в присоединении к винилфосфонату. 2-Аминотиазол присоеди-няется к центральному атому углерода 3-метил-бута-1,2-диенилфосфоната своим внутрициклическим атомом азота.

Введение

Функционализация непредельных производных кислот четырехкоординированного фос-фора азотсодержащими органильными фрагментами позволяет синтезировать перспективные для практического использования соединения открытой и циклической структуры, обладаю-щие выраженной биологической активностью, экстракционной способностью, являющиеся мембранными переносчиками [1-3]. Повышенная реакционная способность алленил - и винил-фосфонатов открывает возможность эффективного синтеза новых β-аминофункционализиро-ванных фосфорорганических веществ на основе ранее не изученных реакций присоединения к ним азотсодержащих бифункциональных нуклеофильных реагентов и гетероциклических соединений.

Результаты и их обсуждение

Ранее нами было показано, что продукт присоединения 4,7,10-триокса-1,13-тридекан-диамина к диизопропиловому эфиру 3-метил-1,2-бутадиенилфосфоновой кислоты проявляет эффективную противогрибковую активность [1]. В настоящей работе с целью расширения круга потенциально практически значимых дифосфонатов, функционализированных аминоор-ганильными группами, было изучено взаимодействие диэтилового эфира винилфосфоновой кислоты (I) с 4,7,10-триокса-1,13-тридекандиамином (II) и c 4,9-диокса-1,12-додеканди-амином (III). При нагревании фосфоната I с диамином II в течение 50 часов при 85-90 °С при соотношении реагентов 2:1 в спектре ЯМР 31Р реакционной смеси через 50 часов все еще присутствовал только сигнал ядра атома фосфора непредельного субстрата с δР 18.1 м. д. Продукт присоединения IV был получен при использовании воды в качестве растворителя. В спектре ЯМР 31Р аддукта IV присутствовал единственный сигнал с химическим сдвигом 31.28 м. д. В спектре ЯМР 1Н аддукта IV наблюдался сигнал протонов метиленовой группы, находящейся в α-положении к атому фосфора, в виде дублета триплетов в области 1.77 м. д. (2JРН 17.9 Гц, 3JНН 7.0 Гц). Резонансная полоса протонов метиленовой группы, находящейся в β-положении относительно фосфорильного фрагмента, проявлялась в виде дублета триплетов при 2.62 м. д. (3JРН 13.1 Гц, 3JНН 6.9 Гц). Анализ мультиплетности и соотношения интегральной интенсивности сигналов в спектре ЯМР 1Н аддукта IV подтверждает участие обеих функ-циональных групп диамина II в присоединении к винилфосфонату и позволяет приписать продукту реакции структуру 1,15-бис-[2-N-(1-диэтоксифосфорил)этил]-4,7,10-триокса-1,13-тридекандиамина (IV):

Аналогично происходит взаимодействие фосфоната I и c 4,9-диокса-1,12-додеканди-амином III с участием в реакции обеих аминогрупп диамина и фиксацией их на β-углеродном атоме винилфосфоната I в соответствии с поляризацией кратной связи. Спектр ЯМР 31Р аддукта V содержит единственный сигнал δР 30.4 м. д. ЯМР 1Н спектральные данные продукта присоединения согласуются со структурой 1,14-бис-[2-N-(1-диэтоксифосфорил)этил]-4,9-диокса-1,12-додекандиамина (V).

Известно, что введение фармакофорных гетероциклических фрагментов в состав фос-фонатов приводит к синтезу новых веществ с широким спектром биологической активности [4]. Нами исследовано взаимодействие диэтилового эфира 3-метил-1,2-бутадиенилфосфо-новой кислоты (VI) с 2 – аминотиазолом (VII). Наличие двух нуклеофильных центров в молекуле тиазола VII позволяет рассматривать взаимодействие его с 1,2-бутадиенилфосфо-натом (VI) по двум теоретически возможным направлениям: с участием эндоциклического атома азота гетероциклического соединения (направление А) или атома азота экзоцикли-ческой аминогруппы (направление В):

В спектре ЯМР 31Р (CDCl3) реакционной смеси фосфоната VI с тиазолом VII наблю-дался только один сигнал ядра атома фосфора: 27.8 м. д. В спектре ЯМР 1Н присутствовал триплетный сигнал протонов метильных групп c δ 1.21 т (6Н СН3-СН2-О, 3JНН 7 Гц) и мультиплет (δ 4.04 м. д.) метиленовых протонов этоксильных групп фосфорного фрагмента. Сигналам протонов метильных групп при двойной связи соответствовали два дублета: 1.85 д (3Н, CH3C=, 5JРН 4.5 Гц) и 1.64 д (3Н, CH3C=, 5JРН 6.0 Гц). Отсутствие в спектре ЯМР 1Н сигналов протонов метильных групп изопропильного фрагмента позволяет исключить структуры VIIIa, IXa и IXb. Ранее нами было показано, что взаимодействие 1,2-бутадиенил-фосфоната (VI) с 2-аминобензотиазолом приводит к единственному продукту присоединения с участием в его образовнии внутрициклического атома азота (структура этого продукта была однозначно доказана методом PCA) [5]. На основании этих данных и в соответствии с вышеприведенными результатами ЯМР 1Н и 31Р спектрального исследования можно утверж-дать, что продукт присоединения 2-аминотиазола к кумулену (VI) представляет собой 1-ди-этоксифосфорил-2-(N-2-аминотиазолил)-3-метил-2-бутен (VШ), и во взаимодействии прини-мает участие более нуклеофильный внутрициклический атом азота.

Экспериментальная часть

Взаимодействие диэтилового эфира винилфосфоновой кислоты с 4,7,10-триокса-1,13-три-декандиамином. К водному раствору 0.33 г (2 ммоль) винилфосфоната при постоянном пере-мешивании медленно приливали 0.22 г (1 ммоль) свежеперегнанного триоксатридекандиамина. При этом наблюдали небольшое разогревание реакционной смеси Воду из реакционной смеси удаляли азеотропной отгонкой с бензолом. Реакционную смесь многократно промывали гексаном до постоян-ного значения показателя преломления nD20. Получено 0.44 г (выход 80%) 1,15-бис-[2-N-(диэтоксифос-форил)этил]-4,7,10-триокса-1,13-тридекандиамина (IV), в виде желтого масла, nD20 1.4521. Спектр ЯМР 1Н, (300 МГц, CDCl3), δ, м. д.: 1.20 т (12H, CH3CH2О, 3JНН 7.0 Гц); 1.57 м (4Н, NHCH2CH2CH2); 1.76 дт (4H, P(O)CH2CH2NH-, 2JРН 18.3 Гц, 3JНН 7.3 Гц,); 2.49 т (4Н NHCH2CH2); 2.62 дт (4Н, P(O)CH2CH2NH-, 3JРН 13.1 Гц, 3JНН 7.3Гц); 3.32-3.49 м (12H, CH2OCH2CH2ОСН2СН2ОСН2); 3.51 с (2Н, NH); 3.91 м (8Н, CH3CH2О). Спектр ЯМР 31P, δ, м. д.: 31.3. Найдено, %: С 47.85; Н 9.42. C22H50N2O9P2. Вычислено, %: С 48.17; H 9.19.

Взаимодействие диэтилового эфира винилфосфоновой кислоты с 4,9-диокса-1,12-додекан-диамином. К водному раствору 1.2 г (2.2 ммоль) винилфосфоната при постоянном перемешивании медленно приливали 0.68 г (1 ммоль) свежеперегнанного диоксадодекандиамина. При этом наблюдали разогревание реакционной смеси на 10 оС. Реакционную смесь выдерживали 45 мин. при 70 оС и оставляли на ночь. Воду из реакционной смеси отгоняли в вакууме. Реакционную смесь промывали гексаном до постоянного значения nD20. Получено 1.51 г (V), в (выход 85%) 1,14-бис-[2-N-(1-диэтоксифосфорил)этил]-4,9-диокса-1,12-додекандиамина виде масла, nD20 1.4598. Спектр ЯМР 1Н, (300 МГц, CDCl3), δ, м. д.: 1.29 т (12H, CH3CH2О-, 3JНН 7.0 Гц); 1.57 уш. с (4Н, - ОCH2CH2CH2CH2О-]; 1.72 м (4H, NHСН2CH2CH2О-); 1.96 дт (4Н, P(O)CH2-, 2JРН 18.4 Гц, 3JНН 7.6 Гц,); 2.66 т, (4Н, NHCH2CH2, 3JНН 6.7Гц); 2.87 дт, (4Н, P(O)CH2CH2N,3JРН 14.0 Гц, 3JНН 7.6 Гц); 3.38 уш. с (2Н, NH); 3.44 м (8H, - CH2CH2OCH2CH2ОСН2О); 4.07 м, (8Н, CH3CH2О-). Спектр ЯМР 31P, δ, м. д.: 30.4. Найдено, %: С 49.24; Н 9.73. С22H50N2O8P2. Вычислено, %: С 49.61; H 9.46

Взаимодействие диэтилового эфира 3-метил-1,2-бутадиенилфосфоновой кислоты с 2-ами-нотиазолом. К 1.29 г.(0.6 ммоль) 1,2-бутадиенилфосфоната прибавляли 0.6 г (0.6 ммоль) 2-амино-тиазола. Реакционную смесь грели 20 часов при 70-75 °С. Затем образовавшееся масло тёмно-коричневого цвета многократно промывали диэтиловым эфиром. Где номер соединения???!! Спектр ЯМР 1H (300 МГц, CDCl3), δ, м. д.: 1.21 т (6H, CH3 –CH2-O, 3JНН 7.00 Гц); 1.64 д (3Н, CH3C=, 5JРН 6.0 Гц); 1.85 д (3Н, CH3C=, 5JРН 4.5 Гц); 2.74 дд (2Н, РСН2 2JРН 21.1 Гц, 2JНН 4.3 Гц); 4.04 м (4H, CH2-O-Р); 5.8 д (1H, CH=тиазола, 2JНН 4.8 Гц); 6.4 д (1Н, СН= тиазола, 2JНН 5.0 Гц);7.2 с (1Н, NH=). Cпектр ЯМР 31Р, δ, м. д. : 27.8 Найдено, %: С 47.81, Н 6.67. C12H21N3O3 PS. Вычислено, %: С 47.4, H 6.9.

Выводы

1.  ????

2.  ????

Благодарности

Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной Казанскому федеральному университету для выполнения государственного задания в сфере научной деятельности.

Литература

[1]  V. P. Kukhar, H. R. Hudson. Aminophosphonic and Aminophosphinic Acids, Chemistry and Biological Activity. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. 2000.

[2]  Патент РФ на изобретение № 000 от 27.07.2011. , , Черкасов . БИ №21.

[3]  , , Бердников β-аминофосфонатов и изучение их кислотно-основных свойств и межфазного распределения в системах вода-органичский растворитель. Ж.Орг.хим. 2005. Т.41. Вып.10. С.1511-1515.

[4]  K. C. Kumara Swamy, E. Balaraman, N. Satish Kumar. Synthesis and utility of new amine/nucleobase addition products of allenylphosphonates. Tetrahedron. 2006. Vol.62. P.10152-10161.

[5]  , , Черкасов диэтил(3-метилбута-1,2-диенил)фосфоната с 2–аминобензотиазолом. Изв. Ак. наук. Сер. хим. 2005. Т.11. С.2607-2609.

In the English version of this article, the Reference Object Identifier – ROI: jbc-02/16-46-4-108

Reactions of the unsaturated phosphonates

with a nitrogen containing binucleophilic reagents

© Narkis G. Khusainova,*+ and Dilyara N. Tazetdinova

Butlerov Institute of Chemistru. Kazan (Volga Region) Federal Universitu.

Kremlevskaya St., 18. Kazan, 420008. Tatarstan. Russia.

Phone: [phone]. E-mail: narkis. *****@***ru

____________________________________

*Supervising author; +Corresponding author

Keywords: buta-1,2-dienylphosphonate, vinylphosphonate, 4,9-dioxa-4,12-dodecanediamine, 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine, 2-aminethiazole, addition.

Abstract

With the goal of synthesis of the new potential practically useful compounds we have studied the reactions of vinylphosphonate with 4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine, with 4,9-dioxa-4,12-dodecane-diamine and of 3-methyl-buta-1,2-dienylphosphonate with 2-aminethiazole. It was found the participation of both functional groups in diamines in the addition to vinylphosphonate. The endocycle nitrogen atom of 2-aminethiazole add to the central carbon atom of 3-methyl-buta-1,2-dienylphosphonate.