Синтез новых фосфорсодержащих производных оксиальдегидов ароматического ряда

Гидрофосфорильные соединения используются, главным образом, в качестве промежуточных продуктов при синтезе производных кислот пятивалентного фосфора. Гидрофосфорильные соединения – удобные субстраты для проведения синтеза новой фосфор – углеродной связи. В реакциях с альдегидами получают α-оксипроизводные кислот пятивалентного фосфора (реакция Абрамова), а при использовании смеси карбонильного соединения и вторичного амина – α–аминопроизводние кислот пятивалентного фосфора (реакция Кабачника − Филдса) [ ]. Все эти реакции представляют интерес в качестве методов для получения биологически активных веществ, получаемых на основе диалкилфосфористых кислот – эфиры a–оксифосфоновых кислот. Этот класс соединений весьма интересен с точки зрения химических и физиологических свойств. Фосфорорганические соединения со связью Р–С занимают заметное место в списках, производимых в промышленных масштабах химических средств защиты растений, лекарственных препаратов, экстрагентов, присадок к маслам и топливам, антипиренов и другой практически значимой продукции [ ]. В литературе накоплен фактический материал в области исследования фосфорилированных производных карбонильных соединений различного строения.

Наличие в ароматических оксиальдегидах нескольких реакционно-способных центров (С(О)Н,ОН,ОСН₃) предопределяет большие синтетические возможности и интересные биологические свойства. Высокая реакционная способность альдегидной группы позволяет их рассматривать как исходные соединения при синтезе разнообразных биологически активных веществ. Как отмечалось в литературном обзоре синтез эфиров карбонильных соединений, содержащих диалкоксифосфорильный фрагмент разработан достаточно подробно [ ].

Однако фосфорорганические производные оксиальдегидов ароматического ряда в литературе остаются неизученными. В связи с чем в настоящей работе обсуждаются вопросы, связанные с выяснением закономерностей нуклео-фильного присоединения диалкилфосфористых кислот к формилнильной группе различнозамешенных оксибензойных альдегидов.

Синтез α-оксифосфонатов на основе 4-метоксибензальдегида

4-Метоксибензальдегид (2.1) в качестве карбонильного компонента исследований в реакции Абрамова является удобным синтоном для изучения реакции нуклеофильного присоединения диалкилфосфитов к карбонильной группе. При конденсация альдегида (2.1) с диалкилфосфитами (2.2-2.3) в присутствии алкоголята натрия в соответствующем спирте получены 4-метокси – О,О–диалкокси-фосфорилфенил-1-олы (2.4, 2.5).

2.1 2.2,2.3 2.4, - R=СН₃;

2.5 - R= С₂Н₅

Оптимальными условиями реакции является проведение её в среде бензола с добавлением каталитических количеств алкоголята натрия. Реакция протекает в течение 2 часов, с выделением тепла. Во всех случаях при добавлении катализатора наблюдалось разогревание реакционной смеси на 4–6^°С. Диалкилфосфористые кислоты, являющими исходными реагентами настоящего исследования, синтезированы по методике [ ].

Известно, что диалкилфосфиты могут быть представлены в виде двух таутомерных форм с пятивалентным атомом фосфора.

Таутомерия и реакционная способность фосфористых эфиров подробно изучена Арбузовым [ ]. Установлено, что диалкилфосфиты таутомерны и таутомерное равновесие их смещено в сторону формы с пятивалентным фосфором. По-видимому, можно предполагать, что реакция присоединения диалкилфосфитов (2.2-2.3) к карбонильной группе альдегида (2.1) в присутствии алкоголята натрия протекает по механизму, предложенному в работе [ ].

Согласно этой схеме, в присутствии алкоголята натрия образуется трехвалентная форма фосфитов. Образующийся нуклеофильный атом фосфора, имеющий необобщенную пару электронов, присоединяется к электрофильному атому углерода карбонильной группы.

Продукты присоединения диалкилфосфитов (2.2,2.3) к альдегиду (2.1), на основании данных их спектров ИК, представляют собой a − оксифосфоновые эфиры (2.4, 2.5). В ИК спектрах полученных соединений (2.4, 2.5) идентифицируются интенсивные полосы в области 1225-1240 см^-1 (Р=О), 1035-1060 см^-1(Р–О–С),1590-1500 см^-1(С=С, аром), 3300-3290 см^-1(ОН),1114-1125 см^-1 (п− С−О−СН₃). Отмечено отсутствие полос поглощения, характерных для Р−Н (2430 см^-1) и альдегидной (С=О) групп (1715 − 1740 см^-1) (таблица 1).

Тонкослойная хроматография на окиси алюминия в различных системах растворителей показала индивидуальность выделенных эфиров (2.4, 2.5). Это позволяет сделать предположение, что нуклеофильное присоединение диалкилфосфитов (2.2,2.3) к карбонильной группе п-метоксибензальдегида (2.1) в присутствии катализатора протекает пространственно ориентировано и приводит к образованию с высокими выходами одного продукта. Некоторые физико – химические характеристики полученных соединений (2.4,2.5) приведены в таблице 2. Целевой продукт (2.5) представляет собой белое кристаллическое вещество с т.пл. 117–118ºС (гексан), легко растворимое в органических растворителях. Оксифосфонат (2.4) охарактеризован в виде маслообразного вещества.

Экспериментально было установлено, что присоединение диалкилфосфитов на примере (2.3) к альдегиду (2.1) может проходить при более высоких температурах в отсутствие катализатора. Различные условия проведения реакции были исследованы на примере взаимодействия анисового альдегида (2.1) с диэтилфосфитом (2.5). Присоединение диэтилфосфита (2.3) к альдегиду (2.1) проводили в среде петролейного эфира, диоксана и бензола, как в присутствии алкоголята натрия, так и без его добавления (таблица 2.3). Как видно из таблицы 3 выход a-оксифосфоната колебался в пределах 42–50%. При проведении реакции в присутствии катализатора выход (53–79%) практически количественный и существенно не зависит от полярности растворителя.

В случае проведения реакции без катализатора, выход несколько понижается до 30%, а оптимальной температурой, при которой осуществляется реакция, является температура до 60°С. Более сильное нагревание реакционной смеси уменьшает выход целевых продуктов, что, возможно, связано с протеканием при повышенных температурах обратной реакции.

 

Таким образом, проведенные синтезы показывают, что фосфорилирование (2.1) диалкилфосфористыми кислотами протекает с образованием продуктов нуклеофильного присоединения к альдегидной группе с образованием оксифосфонатов (2.4, 2.5).