Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕНТАЭРИТРИТОВ И ИХ
ПРОИЗВОДНЫХ (Литературный обзор) 8
2.1. МЕТОДЫ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТОВ 9
2.1.1. Применение хлорангидридов кислот фосфора 9
Использование треххлористого фосфора 11
Использование хлорокиси и тиохлорокиси фосфора 12
Использование хлорфосфитов 14
Использование хлорамидофосфитов 18
2.1.2. Применение амидов фосфористой кислоты 19
Использование триамидофосфитов 20
Использование эфиров амидофосфитов 27
2.1.3. Применение средних фосфитов 30
2.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОПЕНТАЭРИТРИТОВ 32
2.2.1. Химические свойства фосфитов 33
Окислительные реакции фосфитов пентаэритритов 33
Реакции дихлордипропиленфосфита пентаэритрита с этанолом, фенолом и диэтиламином 36
Циклофосфиты пентаэритритов как лиганды в реакциях комплексообразования '. 37
2.2.2. Химические свойства фосфатов 40
Реакции этилен- и пропиленфосфатов пентаэритритов с триметиламином 40
Реакция дипропилентионфосфата пентаэритрита со стеаратом калия 42
3. ФОСФО(Ш)ДИПЕНТАЭРИТРИТЫ. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА (Результаты и их обсуждение) 44
3.1. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРФОСФИТОВ
ДИПЕНТАЭРИТРИТА И ПЕРФОСФАТОВ НА ИХ ОСНОВЕ 45
3.1.1. Синтез перфосфитов дипентаэритрита и перфосфатов на их
основе 46
Использование хлорангидридов и амидов алкиленфосфористых кислот 46
Использование хлортетраэтилдиамида и гексаэтилтриамида фосфористых кислот 51
3.1.2. Химические свойства перфосфитов и перфосфатов
дипентаэритрита 53
Реакции циклофосфитов с солями комплексообразователей 54
Гидролиз циклотионфосфата 56
3.2. СИНТЕЗ 1,351',3'-ДИБЕНЗИЛИДЕНОВЫХ ДИАЦЕТАЛЕЙ
ДИГШНТАЭРИТРИТАИИХФОСФОРИЛИРОВАНИЕ 57
Синтез 1,ЗД',3'-дибензилидендипентаэритрита 58
Фосфорилирование дибензилидендипентаэритрита гексаэтилтри-амидом фосфористой кислоты. Окисление первичнообразуюшегося фосфита 64
Снятие ацетальных защитных групп с фосфодибензилиден-дипентаэритрита и ацилирование образующегося тетраола 65
3.3. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИСБИЦИКЛОФОСФИТА
ДИПЕНТАЭРИТРИТА 68
Синтез бисбициклофосфита дипентаэритрита 69
Химические свойства бисбициклофосфита дипентаэритрита и бисбициклотионфосфата на его основе '. 77
Окисление, сульфуризация и селенизация бисбициклофосфита дипентаэритрита 78
Реакция бисбициклофосфита дипентаэритрита с галоидными алкилами 79
Гидролиз бисбициклофосфита и бисбициклотионфосфата дипентаэритрита 82
Использование бисбициклофосфита дипентаэритрита в качестве лиганда '. 84
4. ФОСФО(Ш)ДИПЕНТАЭРИТРИТЫ. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА (Экспериментальная часть) 90
4.1. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРФОСФИТОВ
ДИПЕНТАЭРИТРИТА И ПЕРФОСФАТОВ НА ИХ ОСНОВЕ 92
4.1.1. Синтез перфосфитов дипентаэритрита и перфосфатов на их
основе 92
Использование хлорангидридов и амидов алкиленфосфористых кислот '. 92
Использование хлортетраэтилдиамида и гексаэтилтриамида фосфористой кислоты 95
4.1.2. Химические свойства перфосфитов и перфосфатов
дипентаэритрита 97
Реакции циклофосфитов с солями комплексообразователей...97
Гидролиз циклотионфосфата 99
4.2. СИНТЕЗ ДИБЕНЗИЛИДЕНОВЫХ ДИАЦЕТАЛЕЙ
ДИПЕНТАЭРИТРИТА И ИХ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ 99
4.2.1. Синтез дибензилидендипентаэритрита 99
Фосфорилирование дибензилидендипентаэритрита гексаэтилтри-амидом фосфористой кислоты. Окисление, первичнообразуюшегося фосфита 102
Снятие ацетальных защитных групп с фосфодибензилиден-дипентаэритрита и ацилирование образующегося тетраола 103
4.3. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИСБИЦИКЛОФОСФИТА
ДИПЕНТАЭРИТРИТА 106
Синтез бисбициклофосфита дипентаэритрита 106
Химические свойства бисбициклофосфита дипентаэритрита и бисбициклотионфосфата на его основе 107
Окисление, сульфуризация и селенизация бисбициклофосфита дипентаэритрита 107
Реакция бисбициклофосфита дипентаэритрита с галоидными алкилами 109
Гидролиз бисбициклофосфита и бисбициклотионфосфата дипентаэритрита ПО
Использование бисбициклофосфита дипентаэритрита в качестве лиганда 112
ПРИЛОЖЕНИЕ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИСБИЦИКЛОФОСФИТА, БИСБИЦИКЛОФОСФАТА И БИСБИЦИКЛОТИОНФОСФАТА 113
ВЫВОДЫ 115
ЛИТЕРАТУРА 117
Введение к работе
В последние годы химия пентаэритрита и других подобных олигоолов, а также и их структурных аналогов все больше привлекают внимание исследователей.. Это положение связано с возможностью использования упомянутых веществ* как в теоретических исследованиях, так и в практике. При этом значительное'количество «пентаэритритных» работ связано с химией и практическим применением фосфорорганических производных пентаэритрита. Укажем на созданные на, основе пентаэритрита ценные антипирены, пластификаторы и катализаторы гидрирования, гидроформилированияи других процессов; .
В то же время димерное производное пентаэритрита -дипентаэритрит в теоретических и практических работах исследован мало. В-основном выполненные работы в этом направлении были направлены на получение органических производных дипентаэритрита, например, его простых и сложных эфиров. К моменту начала нашего исследования (2004 . г) фосфорные производные дипентаэритрита были практически; неизученными веществами. Их синтез и свойства описаньг лишь» в нескольких работах. Причем большинство таких экспериментов' было выполнено в самое последнее время - в период проведения квалификационного исследования. Опубликованные к настоящему времени, работы по химии фосфорных производных пентаэритрита, его димера и тримера являются предметом* литературного обзора и исчерпывающе процитированы в нем.
С учетом: сказанного в настоящей .работе была поставлена* цель: провести систематическое изучение особенностей фосфорилирования дипентаэритрита и его дибензилиденовых ацеталей ациклическими и циклическими хлорангидридами и. амидамш фосфористой- кислоты и исследовать, химические свойства первичнообразующихся фосфитов* дипентаэритрита (реакции окисления, алкилирования по Арбузову,
7 гидролиза трехвалентных и соответствующих окисленных форм). Кроме этого, мы стремились осуществить дизайн оригинальных фосфолипидов на основе простейших бисфосфитов дипентаэритрита, а также металлокомплексов с элементами платиновой группы и молибдена. Последние соединения могут представлять интерес для развития металлокомплексного катализа.
Представленное нами квалификационное исследование
«Фосфо(Ш)дипентаэритриты. Синтез и химические свойства» помимо введения и выводов состоит из четырех частей. В соответствии с поставленной задачей в первой части (в литературном обзоре) рассмотрены известные методы синтеза фосфорсодержащих пентаэритритов и их химические свойства. Следующая часть (часть 2) посвящена обсуждению собственных результатов по получению фосфопентаэритритов и их химическим свойствам. Далее, экспериментальная часть содержит методики синтезов и основные физико-химические и спектральные константы получаемых соединений. И, наконец, терминальная часть, в которой отражены данные биологических испытаний некоторых полученных соединений.
Автор выражает глубокую признательность заведующему кафедрой органической химии член-корреспонденту РАН, д.х.н., проф. Э.Е.Нифантьеву за внимание к работе и ценные консультации при ее выполнении, особую благодарность к.х.н. М.А. Маленковской за помощь при выполнении экспериментальной части работы и при обсуждении полученных результатов, к.х.н. Л.К. Васяниной и к.х.н. А.В. Игнатенко за регистрацию спектров ЯМР синтезированных соединений, а также д.х.н. К.А. Лысенко за проведение рентгеноструктурного исследования полученных веществ.
8 2. СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕНТАЭРИТРИТОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ (Литературный обзор)
Пентаэритрит (1)* и ряд его производных являются известными и широко изученными субстратами в реакциях фосфорилирования. На основе специально сконструированных фосфорных производных пентаэритритов создано большое количество практически ценных оригинальных систем, а в последние десятилетия, и различных аналогов фосфолипидов. Причем, если фосфорилирование пентаэритритов исследовались широко, то фосфорилирование их ди- и тримерных конструкций - ди- и трипентаэритритов стало изучаться только в последние годы. Заметим, что такие олигомерные пентаэритриты использовались в реакциях фосфорилирования главным образом в нашей лаборатории.
В связи с задачей диссертации настоящий литературный обзор состоит из двух глав, посвященных методам фосфорилирования пентаэритритов (глава 2.1) и изучению их химических свойств (глава 2.2). Для удобства и анализа опубликованных экспериментальных работ в главе 2.1 рассмотрены также и некоторые химические свойства производных кислот трехвалентного фосфора и пентаэритритов, связанные с повышением координационного числа фосфора.
Отметим, что для упрощения изложения литературного материала здесь и далее под термином «пентаэритриты» мы понимаем как сам пентаэритрит (1) и его различные производные, так и димерные [дипентаэритрит (2)] и тримерные [трипентаэритрит (3)] конструкции на их основе.
Систематическое название пентаэритрита - 2,2-бис(гидроксиметил)пропан-1,3-диол.
9 2.1. МЕТОДЫ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ ПЕНТАЭРИТРИТОВ
В последние десятилетия в опубликованных синтетических работах значительное внимание уделяется изучению методов фосфорилирования сложных полифункциональных соединений. В этих исследованиях описано использование в качестве фосфорилирующих агентов различных функциональных производных фосфорсодержащих кислот. В связи с этим, литературный материал по фосфорилированию пентаэритритов мы излагаем с позиции применения в экспериментальных работах различных типов фосфорилирующих агентов.
С учетом сказанного, глава 2.1 построена из разделов, посвященных использованию для фосфорилирования хлорангидридов кислот фосфора (раздел 2.1.1), амидов фосфористой кислоты (раздел 2.1.2) и, наконец, триалкил - и триарилфосфитов (раздел 2.1.3).
Описание синтетического материала по фосфорилированию олигоолов начинается с пентаэритрита и его производных, затем мы переходили к дипентаэритриту (2)* и, наконец, к трипентаэритриту (3)**.
2.1.1. Применение хлорангидридов кислот фосфора
Интересные работы по фосфорилированию пентаэритритов были выполнены с использованием различных производных хлорангидридов кислот фосфора. Для решения этой задачи были применены как органические производные кислот трехвалентного фосфора, так и кислот пятивалентного фосфора.
* Систематическое название дипентаэритрита - 2',2",6',6"-тетра(гидроксиметил)-4-окса-1,7-гептандиол.
** Систематическое название трипентаоритрита - 2,2-бис(3-гидрокси-2,2-бис-гидроксиметилпропокси-метил)пропан-1,3 -диол.
.- 10
Отметим, что обычно работы по фосфорилированию сложных
органических соединений строятся таким образом, что первоначально
применяются соединения фосфора с большей степенью окисления (Р+5), а
только затем - с меньшей (Р+3). Однако первые работы по синтезу
фосфорсодержащих пентаэритритов, в отличие от большинства
исследований в области- фосфоолигоолов и полиолов, имели
инвертированную последовательность в применении реагентов фосфора
различной степени окисления. Так, в 1950- году Лукас (Lukas) для
фосфорилирования пентаэритрита .- первоначально применил
треххлористый фосфор [d]. Количество таких «трехвалентных» публикаций к настоящему времени во много раз больше; чем исследований, выполненных с помощью реагентов; пятивалентного фосфора. Реакции с соединениями пятивалентного фосфора были проведены, только в случае использования хлорокиси, (5) и тиоокиси фосфора (6): Поэтому для упрощения изложения материала в настоящем литературном обзоре «пятивалентные» исследования представлены, в: разделе 2.1.1 наряду с материалом по применению треххлористого-фосфора (4). Такой порядок изложения материала нами предложен в связи с небольшим количеством исследований, выполненных с участием реагентов пятивалентного фосфора.
