CC BY
24
УДК547.539.4
Э. Р. Низаева (к.х.н., доц.)1, Е. Д. Матвеева (д.х.н., доц.)2
ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ФОСФОНИЕВО-ИОДОНИЕВЫХ ИЛИДОВ
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра общей и аналитической химии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2420854, e-mail: [email protected] 2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, кафедра медицинской химии и тонкого органического синтеза 119991, г. Москва, Ленинские горы, дом 1, строение 3, ГСП-1; тел. (495) 9391671, e-mail: [email protected]
E. R. Nizaeva1, E. D. Matveeva2
PHOTOCHEMICAL TRANSFORMATIONS OF PHOSPHONIUM-IODONIUM YLIDES
1 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; e-mail: [email protected] 2Moscow State University of M. V. Lomonosov 1, Leninskie gory, 119991, Moscow, Russia; e-mail: [email protected]
Рассмотрены свойства малоизученного класса смешанных фосфониево-иодониевых илидов. Показано, что этот класс соединений открывает широкие возможности для получения ранее неизвестных аннелированных гетероциклических фосфорсодержащих соединений, а также недоступных ранее фосфорсодержащих фуранов.
Ключевые слова: гетероциклические системы; нуклеофилы; реакция Виттига; Я5-фосфи-нолины; фосфининотиофены; фосфининофура-ны; фосфониево-иодониевые илиды; фосфораны.
The properties of poorly explored class of mixed phosphonium-iodonium ylides were reviewed. It has been shown that this class of compounds gives great opportunities for obtaining of the previously unknown annulated heterocyclic phosphorus-containing compounds and unavailable phosphorus furans.
Key words: A5-phosphinolines; phosphine-thiophenes; phosphine-furanes; phosphonium-iodonium ylides; nucleophiles; phosphoranes; Wittig reaction; heterocyclic systems.
Работа выполнена в рамках конкурса РФФИ «Научные проекты, выполняемые молодыми учеными под руководством кандидатов и докторов наук в научных организациях Российской Федерации в 2015 году», мол_нр, №15-33-50011.
The work was performed as part of the competition RFBR «Research projects carried out by young scientists under the leadership of PhDs in the scientific organizations of the Russian Federation in 2015», mol_nr, №.15-33-50011.
Интерес к илидам фосфора резко возрос после открытия реакции Виттига, позволившей осуществлять регионаправленный синтез природных соединений и их биологически активных аналогов, содержащих непредельные связи 1-3. Илиды иода также находят применение во многих областях органического синтеза — они могут
выступать в качестве мягких окислителей, присоединяться к алкенам, вступать в реакции нуклеофильного замещения, служить исходными соединениями для фторирования, служить исходными реагентами для получения нитренов и карбенов 4-7.
Дата поступления 21.06.15
нения,
В 1964 г. впервые были получены соеди-молекулы которых объединяли оба класса выше упомянутых илидов. Смешанные фосфониево-иодониевые илиды получаются окислением соответствующих фосфониевых илидов фенилиодозоацетатом 8-11.
[РЬ3У+СН2Я]
СН3О№
Ph3Y=CHR ■
РЫ(ОСОСН3)
Нвр
ВР4- 1+РЬ
Y = Р, Л8
Впоследствии с использованием реагентов Зефирова и Козера были синтезированы и изучены фосфониево-иодониевые илиды с различными стабилизирующими группами при илидном атоме углерода, а также трифлатные
и тозилатные производные этих илидов
12-15
РЬ1(ОТГ)2*2Ру
РЬ3Р=СНЯ
РЬзР=СК "ОТГ
1+РЬ
РЫ(ОН)ОТ8
РЬ3Р=С+Я 'ОТ8 1+РЬ
Я = С(О)СН3, С(О)ОСН3, CN, СНО
Структура рассматриваемых илидов может быть представлена в виде резонансного гибрида четырех резонансных структур 9,14 (схема).
Изучение температурной зависимости спектров ЯМР позволило установить наличие в растворах динамического равновесия между Х- и ^-изомерами 14,16, Методом рентгеноструктур-ного анализа было показано, что в кристаллическом состоянии илиды представляют собой Х-изомеры.
рь3р о"
3 чС=С' Р14р4Л'
рь3р
4
ъ
3Р Я'
3 ЧС=С'
РЫ вР;
е
я' = ос2н5, осн
3
Идея соединения в одной молекуле положительно заряженных атомов фосфора и иода, то есть создания смешанных фосфониево-иодониевых илидов, оказалась чрезвычайно плодотворной. Изучение свойств этих соединений позволило выйти к ранее неизвестным или малодоступным соединениям. Так, фосфоние-во-иодониевые илиды вступают в реакцию с нуклеофилами, открывая путь к труднодоступным замещенным фосфоранам. В качестве нуклеофилов могут выступать галогениды, О-, S-, Se-нуклеофилы 10,11,17. В реакциях с S- и Se-нуклеофилами образуются замещенные фосфониевые илиды 10,11.
РЬ3Р=С
,СООЯ
Ш-М+
1+РЬ
бр4
(,сооя
Ш-М+ = я-Ви4КВг, РЬБШ, РЬБеК
Смешанный илид, содержащий сложно-эфирную группу при илидном атоме углерода, может выступать также в роли О-нуклеофила
в реакциях алкилирования, силилирования и
17
ацилирования 1.
РЬ3+Р О-3 \ / С=С
рь+/ ъс2н5
Л1кНа1
бр
РЬ3+Р
4
ОЛ1к
ЬС
н/ Ос2н5
бр
4
Фосфониево-иодониевые илиды не вступают в реакцию Виттига с альдегидами, но для них возможна тандемная реакция замещения и Виттига, приводящая к -замещенным сопряженным сложным эфирам или кетонам 18.
РЬ3Р
©
РЬ
С—С
О
Я
РЬ3Р О
^ чя \
РЬ
©
РЬ3РЧ©
О
®/С Сч
Г Я
\
РЬ
^ ©
© , I
РЬ3Р О
3
С=С
©
©
I
\
Я
РЬ
в бр4
Схема
COOR
R'
Pha^C.
NI+Ph BF4
Nu_
\
C=O
H
R'
Nu
Ph3P
34 /O C=C
PhI W
pph3 BF4
R^O^R'
RCN
BF4
PhaP O" C=C
PhK v,
R2C=CR3
hv
CH2CI2
>=c'
H COR
В условиях УФ-облучения смешанные илиды вступают в реакцию [3+2] циклоприсо-единения с алифатическими и ароматическими нитрилами, в результате которой образуются трифенилфосфоний замещенные оксазолы 18-20.
© Г? PhaP IO|
Jc=C -® V
Ph3P
©
Ph3P
O
Ph3P O " © R1
R—feCH
\
©
Ri O R
O
Ph
Ph—P=C—C^
H V
C l2 R2
f COR1 Ph P C H
Ph
COR1
\
C
e4-
R2
H
R' = ОЕ1, ОМе, РЬ R = Ме, Е1, РЬ
В условиях УФ-облучения смешанные фосфониево-иодониевые илиды с алкил- и арилацетиленами образуют новый класс конденсированных фосфорсодержащих гетеро-циклов — 1,1-дифенил Я5 фосфинолинов 20.
©
-H+
Ph
COR1
R2
При введении тиофена или фурана образуются конденсированные гетероциклические системы фосфининотиофена и фосфининофу-рана
21
Ph I
Ph-P+-C—C(O)Ph
I+Ph
BF4
RC=CH -
hv
R3 Ro
R, = Ph, OC2H5 R2, R3 = H, Alk, Ar
В зависимости от структуры ацетиленов реакция протекает с образованием двух гетероциклических систем — Я5-фосфинолинов и фосфорзамещенных фуранов.
Ph
Таким образом, фосфониево-иодониевые илиды представляют собой интересный класс полифункциональных соединений, открывающих путь к синтезу редких и новых классов соединений.
+
+
+
Литература
1. Колодяжный О.И. Методы получения и применение в органическом синтезе С-замещенных илидов фосфора // Усп. хим.— 1997.— Т.66, №3.- С.246-277.
2. Dieckbreder U., Roschenthaler G., Kolomeitsev A.A. P-bis(trifluoromethyl) Ylides: Synthesis and reactions // Heteroatom Chemistry.- 2002.- V. 13, №7.- pp. 650-653.
3. Burton D.J. Fluorinated Ylides and Related Compounds // Chem. Rev.- 1996.- V.96.- Pp. 1641-1715.
4. Matveeva E.D., Proskurnina M.V., Zefirov N.S. Polyvalent Iodine in Organic Chemistry: Recent Developments, 2002-2005 // Heteroatom Chemistry.- 2006.- V.17, №6.- Pp. 595-617.
5. Zefirov N.S. Novel reagents of iodine(+III) and sulfur // Pure Appl. Chem.- 1996.- V. 68, №4.- Pp. 881-890.
6. Pirkuliev N.S., Brei V.K., Zefirov N.S. Alkenyliodonium salts // Russ. Chem. Rev.-2000.- V.69, №2.- Pp.118-133.
7. Zhdankin V.V., Stang P.J. Recent developments in the chemistry of polyvalent iodine compounds // Chem. Rev.- 2002.- V.102, №7.- Pp. 25232584.
8. Нейланд О., Ванаг Г. Фенилиодонирование некоторых трифенилфосфоранов // Доклады АН СССР.- 1964.- Т.159, №2.- С.373-376.
9. Moriarty R.M., Prakash I., Prakash O., Freeman W.A. Hypervalent iodine. Mixed iodonium ylides // J. Am. Chem. Soc.- 1984.- V.106.- Pp. 6082-6084.
10. Huang Z.-Zh., Yu X.-Ch., Huang X. a-Hyperva-lent iodine functionalized phosphonium and arsonium ylides and their tandem reaction as umpolung reagents // J. Org. Chem.- 2002.-V.67.- Pp. 8261-8264.
11. Huang Z.-Zh., Yu X.-Ch., Huang X. Tandem reaction of -hypervalent iodo functionalized phosphonium and arsonium ylides as umpolung reagents // Tetrahedron Lett.- 2002.- V.43.-Pp. 6823-6825.
12. Koser G. F., Wettach R. H. Hypervalent Organoiodine. Crystal Structure of Phenyl-hydroxytosyloxyiodine. // J. Org. Chem.-1976.- V.41, №22.- Pp. 3609-3611.
13. Zefirov N.S., Zhdankin V.V., Dan'kov Yu.V. Novel Reagents Containing Hypervalent Iodine and Their Use for Electrophilic Additions to Olefins. // Tetrahedron Lett.- 1986.- V.27, №34.- Pp. 3971-3974.
14. Zhdankin V. V., Maydanovych O., Herschbach J., Bruno J., Matveeva E.D., Zefirov N.S. Preparation, structure, and chemistry of phosphorane-derived phenyliodonium sulfonates // Tetrahedron Lett.- 2002.- V.43.- Pp. 23592361.
15. Zhdankin V.V., Maydanovych O., Herschbach J., Bruno J., Matveeva E.D., Zefirov N.S. Preparation and Chemistry of Phosphoranyl-Derived Iodanes // J. Org. Chem.- 2003.-V.68.- Pp. 1018-1023.
References
1. Kolodyazhnyi O.I. Metody polucheniya i primenenie v organicheskom sinteze S-zameshchyonnykh ilidov fosfora [Methods of preparation and application in organic synthesis-substituted phosphorus ylides]. Uspekhi khimii, 1997, v.66, no.3, pp. 246-277.
2. Dieckbreder U., Roschenthaler G., Kolomeitsev A.A. [P-bis(trifluoromethyl) Ylides: Synthesis and reactions]. Heteroatom Chemistry, 2002, v.13, no. 7, pp. 650-653.
3. Burton D.J. [Fluorinated Ylides and Related Compounds]. Chem. Rev., 1996, v.96, pp.16411715.
4. Matveeva E.D., Proskurnina M.V., Zefirov N.S. [Polyvalent Iodine in Organic Chemistry: Recent Developments, 2002-2005]. Heteroatom Chemistry, 2006, v.17, no.6, pp. 595-617.
5. Zefirov N.S. [Novel reagents of iodine(+III) and sulfur]. Pure Appl. Chem., 1996, v. 68, no. 4, pp. 881-890.
6. Pirkuliev N.S., Brei V.K., Zefirov N.S. [Alkenyliodonium salts]. Russ. Chem. Rev., 2000, v.69, no. 2, pp.118-133.
7. Zhdankin V.V., Stang P. J. [Recent developments in the chemistry of polyvalent iodine compounds]. Chem. Rev., 2002, v.102, no. 7, pp. 2523-2584.
8. Nejland O., Vanag G. Feniliodonirovanie nekotorykh trifenilfosforanov [Phenyl iodonation of some triphenylphosphorane]. Doklady AN SSSR, 1964, v.159, no.2, pp. 373-376.
9. Moriarty R.M., Prakash I., Prakash O., Freeman W.A. [Hypervalent Iodine. Mixed Iodonium Ylides]. J. Am. Chem. Soc., 1984, v.106, pp. 6082-6084.
10. Huang Z.-Zh., Yu X.-Ch., Huang X. a-Hypervalent Iodine Functionalized Phosphonium and Arsonium Ylides and Their Tandem Reaction as Umpolung Reagents J. Org. Chem., 2002, v.67, pp. 8261-8264.
11. Huang Z.-Zh., Yu X.-Ch., Huang X. [Tandem reaction of -hypervalent iodo functionalized phosphonium and arsonium ylides as umpolung reagents]. Tetrahedron Lett., 2002, v. 43, pp. 6823-6825.
12. Koser G. F., Wettach R. H. [Hypervalent organoiodine. Crystal structure of phenyl-hydroxytosyloxyiodine]. J. Org. Chem., 1976, v. 41, no.22, pp. 3609-3611.
13. Zefirov N.S., Zhdankin V.V., Dan'kov Yu.V. [Novel reagents containing hypervalent iodine and their use for electrophilic additions to olefins]. Tetrahedron Lett., 1986, v. 27, no.34, pp. 3971-3974.
14. Zhdankin V.V., Maydanovych O., Herschbach J., Bruno J., Matveeva E.D., Zefirov N.S. [Preparation, structure, and chemistry of phosphorane-derived phenyliodonium sulfonates]. Tetrahedron Lett., 2002, v. 43, pp. 2359-2361.
15. Zhdankin V.V., Maydanovych O., Herschbach J., Bruno J., Matveeva E.D., Zefirov N.S. [Preparation and chemistry of phosphoranyl-derived iodanes]. J. Org. Chem., 2003, v. 68, pp. 1018-1023.
16. Матвеева Е.Д., Подругина Т.А., Гришин Ю.К., Ткачев В.В., Жданкин В.В., Алдошин С.М., Зефиров Н.С. Получение и структура смешанного фосфониево-иодониевого илида / / ЖОрХ.- 2003.- Т.39, №4.- С.572-577.
17. Матвеева Е.Д., Подругина Т.А., Гришин Ю.К., Павлова А.С., Зефиров Н.С. Фосфониево-иодониевые илиды в реакциях нуклеофильного замещения // ЖОрХ.- 2007.- Т.43, №2.-С. 209-214.
18. Матвеева Е.Д., Подругина Т.А., Павлова А.С., Миронов А.В., Зефиров Н.С. «One pot^-про-цесс в фосфониево-иодониевых илидах: нуклео-фильное замещение и реакция Виттига // Изв. АН. Сер. хим.- 2008.- №2.- С.391-395.
19. Матвеева Е.Д., Подругина Т.А., Павлова А.С., Миронов А.В., Зефиров Н.С. Инициированное псевдо [3+2] циклоприсоединение смешанных фосфониево-иодониевых илидов к ацетонитри-лу // Изв. АН. Сер. хим.- 2008.- №10.-C. 2195-2197.
20. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Pavlova A.S., Mironov A.V., Gleiter R., Zefirov N.S. Novel Photochemical Reaction of Phosphonium-Iodonium Ylides: Synthesis of Phosphonium Substituted Oxazoles // Eur. J. Org. Chem.-2009.- V.14.- pp. 2323-2327.
21. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Pavlova A.S., Mironov A. V., Borisenko A. A., Gleiter R., Zefirov N.S. Heterocycles from phosphonium-iodonium ylides. Photochemical synthesis of A5-phosphinolines // J. Org. Chem.- 2009.-V.74, №24.- pp. 9428-9432.
16. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Grishin Yu.K., Zefirov N.S., Tkachev V.V., Zhdankin V.V., Aldoshin S.M. [Synthesis and structure of mixed phosphonium-iodonium ylide]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2003, v. 39, no.4, pp. 536541.
17. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Grishin Yu.K., Pavlova A.S., Zefirov N.S. [Phosphonium-iodonim ylides in nucleophilic substitution reactions]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2007, v. 43, no.2, pp. 201-206.
18. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Pavlova A.S., Mironov A.V., Zefirov N.S. [One-pot process in phosphonium-iodonium ylides: Nucleophilic substitution and the Wittig reaction]. Russian Chemical Bulletin, 2008, v. 57, no.2, pp. 400-405.
19. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Pavlova A.S., Mironov A.V., Zefirov N.S. [Initiated pseudo-[3+2] cycloaddition of mixed phosphonium-iodonium ylides to acetonitrile]. Russian Chemical Bulletin, 2008, v. 57, no.10, pp. 22372239.
20. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Pavlova A.S., Mironov A.V., Gleiter R., Zefirov N.S. [Novel Photochemical Reaction of Phosphonium-Iodonium Ylides: Synthesis of Phosphonium Substituted Oxazoles]. Eur. J. Org. Chem, 2009, v.14, pp. 2323-2327.
21. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Pavlova A.S., Mironov A. V., Borisenko A. A., Gleiter R., Zefirov N.S. [Heterocycles from phosphonium-iodonium ylides. Photochemical synthesis of A5-phosphinolines. J. Org. Chem., 2009, v. 74, no. 24, pp. 9428-9432.
