Синтез новых фосфорсодержащих производных ванилина

И вератрового альдегида

 

Введение в молекулу ваниллоидов (4–гидрокси–3–метоксибензальдегид и его метилового эфира) фосфорильного фрагментов, характеризующихся высокой реакционной способностью, значительно расширяет исследовательские работы по синтезу полифункциональных соединений [ ]. Как отмечалось в литературном обзоре рассмотренные синтезы на базе ваниллоидов подтверждают перспективность использования данного класса соединений при поиске и создании новых биологически активных веществ. К сожалению, химические свойства ваниллоидов изучены в меньшей степени, чем методы их получения [ ]. В связи с чем нами проведены исследования изучению реакционной способности альдегидов (2.8,2.9) в условиях реакции Абрамова.

 

Реакцию ванилина (2.7) с диметилфосфитом (2.2) проводили в среде бензола при перемешивании эквимолярных количеств реагентов при комнатной температуре в течение 3 – 4 часов с добавлением каталитического количества насыщенного раствора алкоголята натрия. Добавление щелочного катализатора сопровождается увеличением температуры реакционной среды от 25 до 32ºС.

Состав и строение полученного a – оксифосфоната (2.9) подтверждены данными элементного анализа, ИК спектроскопии, индивидуальность - тонкослойной хроматографией в различных системах растворителей.

В ИК спектре соединения (2.9) отсутствует полоса поглощения карбонильной группы и проявляются интенсивные полосы поглощения, обусловленные валентными колебаниями Н-O (3272-3550 см^-1) и Р=О и Р – О – С групп (1220, 1078-1028 см^-1), а также наблюдаются полосы поглощения в области 700-932 см^-1 (СН=СН) замещенного ароматического ядра. На основании данных ИК спектров нами установлено, что реакция фосфонилирования идет только по карбонильному фрагменту, не затрагивая гидроксильную группу. ТСХ на окиси алюминия показало индивидуальность выделенных эфиров. Следовательно, нуклеофильное присоединение диалкилфосфитов к карбонильной группе соединения (2.8) в присутствии катализатора приводит к образованию a – оксифосфонатов (2.9). Некоторые физико-химические характеристики синтезированных соединений представлены в таблице 3.

В продолжение исследований в данном направлении и синтеза новых представителей оксифосфонатов, проведена реакция конденсации 3,4–диметоксибензальдегида (вератрового альдегида) с диметилфосфитом.

Реакция конденсации альдегида (2.9) с диметилфосфитом (2.3) проводилась в среде бензола. При перемешивании реакционной смеси в течение 2 часов, при температуре 20–25°С с добавлением каталитических количества метилата натрия был выделен и охарактеризован α-оксифосфонат (2.12) с выходом 42%.

Индивидуальность целевого продукта (2.9) контролировалось хроматографированием в тонком слое оксида алюминия (ацетон: бензол 2:1). Для подтверждения предполагаемого пространственного строения (2.12) и был снят его ИК спектр. Сравнительный анализ ИК спектров исходного альдегида (2.7) и целевого продукта (2.9) показал, что в спектре (2.9) отсутствует полоса поглощения карбонильной группы и проявляются интенсивные полосы поглощения, обусловленные валентными колебаниями О–Н – (3207-3290 см^-1) и Р=О (1182-1223) и Р–О–С-связей (1097см^-1). Валентным колебаниям С=С связи ароматических колец фенильных заместителей отнесены полосы поглощения при 1601-1585 см^-1 и деформационные колебания в области замещенного ароматического кольца 755-995 см^-1 .

 

Заключение

Среди органических соединений фосфора большую группу со­ставляют диалкилфосфористые кислоты (диалкилфосфиты), кото­рые благодаря высокой реакционной способности и простоте их получения, являются важнейшими исходными веществами для син­теза различных фосфорорганических соединений. Интенсивное развитие химии фосфорорганических соединений внесло много нового в химию диалкилфосфористых кислот и их аналогов. Были открыты новые реакции диалкилфосфитов (напри­мер, реакции присоединения к кратным углерод – углеродным, углерод – кислородным, углерод-азотным, азот-азотным, азо – кислородным и т.д. связям), улучшены старые и предложены новые способы получения диалкилфосфитов и разработаны промышлен­ные методы синтеза этих соединений. Одним из интересных классов фосфорорганических соединений, получаемых на основе диалкилфосфористых кислот, являются эфи­ры α–оксифосфоновых кислот. Этот класс соединений весьма интересен с точки зрения химических и физиологических свойств. В частности, среди таких эфиров и их производных найдены эффек­тивные инсектициды, фунгициды и лекарственные препараты, рост стимулирующие препараты стабилизаторы полимеров. Предложенный B.C. Абрамовым, и в дальнейшем разрабо­танный новый метод получения α–оксиалкилфосфоновых кислот, сделал их доступными соединениями, и в настоящее время он ши­роко используется в химии фосфорорганических соединений. На большом экспериментальном материале было показано, что присоединение диалкилфосфористых кислот и других типов неполных эфиров кислот фосфора является характерной реакцией для альдегидов. Реакция является общий для окисей фосфинов и эфиров ки­слот фосфора, содержащих группу Р(О)Н. Подавляющее большинство методов получения соединений с Р–С -связью основано на взаимодействии эфиров кислот пяти– и трехвалентного фосфора с электрофильными реагентами. Однако высокая реакционная способность альдегидной группы по отношению к эфирам Р^III затрудняет непосредственное введение к атому фосфора формил–содержащего радикала. Поэтому введение альдегидной групп или ее регенерация из производных должны осуществляться после образования Р–С -связи. При этом свойства характерные для альдегидной группы сохраняются, что в будущем будут более широко использованы потенциальные возможности альдегидной группы в фосфорорганическом синтезе. Химические свойства фосфорилированных изучены в значительно меньшей степени, чем методы их получения. Ограниченное число работ в этом направлении не позволяет пока дать широкие обобщения по изучению реакционной способности данного класса соединений.

Со времени открытия реакций нуклеофильного присоединения диалкилфосфористых кислот к соединениям содержащим С=О, ON, С=С кратные связи прошло более 50 лет. Однако интерес к данному типу реакций не ослабевает, поскольку синтезируемые при этом продукты могут быть получены в промышленных услови­ях, а также являются интересными объектами для дальнейших био­логических исследований.

В настоящее время для Республики Казахстан особенно актуаль­но развитие исследований в области создания новых высокоэффек­тивных отечественных препаратов для нужд медицины и сельского хозяйства. Важнейшим этапом успешного решения этой проблемы является разработка современных методов тонкого органического синтеза новых веществ с потенциальной биологической активнос­тью. Именно такие работы лежат в основе создания базы данных направленного поиска нового поколения веществ с заданными пра­ктически полезными свойствами, обеспечивающими научно-техни­ческий прогресс. С учетом интенсивного и успешного развития химии фосфорорганических соединений, представляется перспективным создание на новых α–оксифосфонатов на основе оксибензальдегидов. Выбор конкретного метода для препаративных целей определяются структурой альдегида и доступностью исходных соединений. Следует отметить, что в ряду ароматических оксиальдегидов, по ряду объективных причин, практически неизучен­ными остаются возможности их использования в реакции Абрамова.

В результате исследований получены новые экспериментальные данные по методам синтеза, установлению строения модифицированных фосфорилированных производных оксиальдегидов ароматического ряда:

 

Проведена наработка исходных соединений (диэтилфосфита, вератрового альдегида) по известным методикам. Физико – химические характеристики полученных веществ соответствуют литературным данным.

Осуществлен синтез новых α-оксифосфонатов ароматического ряда на основе анисового, вератрового альдегидов, ванилина и диметил- и диэтилфосфитов. Состав и строение полученных соединений подтверждены данными элементного анализа и ИК–спектроскопии, индивидуальность – ТСХ на окиси алюминия в различных системах растворителей.