CC BY
16
УДК 546.185+547.29+547.46+547.53.024+548.312.2
DOI: 10.14529/chem200303
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ КАРБОКСИЛАТОВ ТЕТРАФЕНИЛФОСФОНИЯ [Ph4P][OC(O)C6H3(OH)2-2J6]> [Ph4P][OC(O)CH2CH2C(O)OH]
Ю.О. Губанова, О.К. Шарутина
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия
Взаимодействием пентафенилфосфора (сольват с 0,5 мол. бензола) с 2,6-дигидроксибензойной и янтарной кислотами (1:1 мол) в растворе бензола при комнатной температуре синтезированы сольват 2,6-дигидроксибензоата тетрафенилфосфония с бензолом (1) и кислый сукцинат тетрафенилфосфония (2). Соединения охарактеризованы методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. В ИК-спектре соединений, записанном на ИК-Фурье спектрометре Shimadzu IRAffinity-1S в таблетке KBr в области 4000-400 см1, имеются полосы поглощения карбонильных групп, с частотой 1637 см-1. По данным РСА, проведенного на дифрактометре D8 QUEST фирмы Bruker, криталлогра-фические параметры элементарной ячейки соединений: триклинная сингония, группа симметрии Р1(1Л Р212121 (2); а 10,914(6) (1), 7,762(6) (2), b 13,701(9) (1), 13,986(9) (2), с 19,661(12) (1), 22,046(14) (2) А, а 99,53(3)° (1), 90,00° (2), в 105,226(16)° (1), 90,00° (2), у 91,70(2)° (1), 90,00° (2), V 2789(3) (1), 2393(3) (2) А3. Кристаллы карбоксилатов тетрафе-нилфосфония сформированы из тетраэдрических катионов тетрафенилфосфония и однозарядных карбоксилатных анионов. В катионах тетрафенилфосфония валентные углы CPC составляют 107,75(10)-112,88(10)°, 106,30(10)-113,77(10)° (1) и 107,72(17)-110,65(17)° (2). Длины связей P-C равны 1,783(2)-1,799(2) А (1) и 1,793(4)-1,799(4) А (2). Структурная организация кристаллов обусловлена слабыми межионными водородными связями типа CPh-H>"0 с участием карбоксилатных групп. В случае сольвата 2,6-дигидроксибензоата тетрафенилфосфония с бензолом также наблюдаются водородные связи Ст-Н"Ю с участием атома водорода сольватной молекулы растворителя.
Ключевые слова: пентафенилфосфор, 2,6-дигидроксибензойная кислота, янтарная кислота, карбоксилаты, тетрафенилфосфоний, рентгеноструктурный анализ.
Введение
В литературе описаны методы получения и особенности строения органических соединений пятивалентного фосфора [1-10]. Значительно меньше изучена реакционная способность таких соединений. Например, описаны реакции пентафенилфосфора со спиртами, оксидами неметаллов и кислотами, протекающие с отщеплением фенильного лиганда от атома фосфора [10-13]. Кроме того, описаны способы получения карбоксилатов тетрафенилфосфония взаимодействием галогенидов тетрафенилфосфония с различными кислотами [13, 14] либо с солями кислот [15, 16]. Цианоформиат тетрафенилфосфония был получен при обработке углекислым газом концентрированного раствора [Ph4P]CN [17]. Изучены комплексы, в составе которых кроме катионов тетрафенилфосфония присутствуют карбоксилат-анионы, содержащие атомы переходных металлов [18-20]. На примере реакции трифторацетата трифенилфосфония с производным хинона осуществлен синтез карбоксилата 2,5,3,6-замещенного фенил(трифенил)фосфония [21].
Показано, что продуктами реакции пентафенилфосфора с 2-метоксибензойной и 2-нитробензойной кислотами являются карбоксилаты тетрафенилфосфония, представляющие собой комплексы ионного типа с тетрафенилфосфониевыми катионами и карбоксилат-анионами [22]. Полифункциональные карбоновые кислоты реагируют с солями фосфония не всегда однозначно. Так, при наличии сульфогруппы в составе карбоновой кислоты ожидаемо карбоксильная группа не принимает участия в реакции [12, 23]. Однако продуктом взаимодействия бромида тетрафенилфосфония с оксалатом серебра в мольном соотношении 2:1 является гидрооксалат тетрафенилфосфония [Ph4P] [HC2O4] , который, по мнению авторов, образуется в результате гидролиза оксалата тетрафенилфосфония [Ph4P]2+[C2O4]2- [16]. 2-
гидроксиизофталевая кислота реагирует с бромидом тетрафенилфосфония как замещенный фенол, образуя фенолят тетрафенилфосфония [14].
Экспериментальная часть
Синтез сольвата 2,6-дигидроксибензоата тетрафенилфосфония с бензолом (1). Смесь из 0,20 г (0,44 ммоль) пентафенилфосфора и 0,13 г (0,44 ммоль) 2,6-дигидроксибензойной кислоты в 5 мл бензола помещали в стеклянную ампулу и запаивали. Смесь выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч. Выход 0,212 г (91 %), т. пл. 162-163 °С бесцветных кристаллов. ИК-спектр (v, см-1): 3559, 3494, 3417, 3232, 1637, 1622, 741, 625, 420, 417. Найдено, %: С 76,75; Н 5,40. Для C68H56O8P2 вычислено, %: С 76,82; Н 5,31.
Синтез кислого сукцината тетрафенилфосфония (2). Получен из пентафенилфосфора и янтарной кислоты аналогично. Смесь выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч. Выход 0,28 г (78 %) бесцветных кристаллов, т. пл. 189 °С (с разложением). ИК-спектр 3553, 3476, 3416, 3237, 2368, 1739, 1637, 1617, 729, 695, 625, 439, 418. Найдено, %: С 73,53; Н 5,62. Для C28H25O4P вычислено, %: С 73,67; Н 5,67.
ИК-спектр соединений 1 и 2 записывали на ИК-Фурье спектрометре Shimadzu IRAffinity-1S в таблетке KBr в области 4000-400 см1.
Рентгеноструктурный анализ (РСА) кристалла соединения 1 осуществлен с использованием автоматического четырехкружного дифрактометра D8 QUEST фирмы Bruker (Mo Ка-излучение, X = 0,71073А, графитовый монохроматор). Сбор, редактирование данных и уточнение параметров элементарной ячейки, а также учет поглощения проведены с помощью программы SMART SAINT-Plus [24]. Определение и уточнение структуры кристаллов выполнено c помощью программ SHELX/PC [25] и OLEX2 [26]. Структура расшифрована прямым методом и уточнена методом наименьших квадратов вначале в изотропном, затем в анизотропном приближении для неводородных атомов. Атомы водорода помещены в геометрически рассчитанные положения и включены в уточнение по модели наездника.
Кристаллы соединения 1 бесцветные, призматические, триклинные, C68H56O8P2, М 1063,07 г/моль; а 10,914(6), b 13,701(9), с 19,661(12) А, а 99,53(3)°, в 105,226(16)°, у 91,70(2)°, V 2789(3) А3, рвыч 1,266 г/см3, Z 2, пространственная группа P1. Измерено всего 176760 отражений, 17093 независимых отражений, ц 0,136 мм 1. Окончательные значения факторов расходимости: R1 0,1550 и WR2 0,1697 (по всем рефлексам), R1 0,0685 и WR2 0,1382 (по рефлексам F2> 2a(F2)).
Кристаллы соединения 2 бесцветные, призматические, ромбические, C28H25O4P, М 456,45 г/моль; а 7,762(6), b 13,986(9), с 22,046(14) А, а 90,00°, в 90,00°, у 90,00°, V 2393(3) А3, рвыч 1,267 г/см3, Z 4, пространственная группа P2l2l2l. Измерено всего 71111 отражений, 4760 независимых отражений, ¡л 0,147 мм 1. Окончательные значения факторов расходимости: R1 0,0937 и wR2 0,1463 (по всем рефлексам), R1 0,0737 и wR2 0,1391 (по рефлексам F2> 2a(F2)). Основные длины связей и валентные углы соединений 1 и 2 приведены в таблице.
Таблица
Основные длины связей (d) и валентные углы (ш) в структуре соединения 1
Связь d, А Угол ю, град.
1
P(1)-C(1) 1,794(2) C(1)P(1)C(21) 108,56(9)
?(1)-С(11) 1,789(2) C(11)P(1)C(1) 107,97(9)
P(1)-C(31) 1,787(2) C(11)P(1)C(21) 111,30(10)
P(1)-C(21) 1,795(2) C(31)P(1)C(1) 112,88(10)
P(2)-C(51) 1,796(2) C(31)P(1)C(11) 108,41(10)
P(2)-C(41) 1,795(2) C(31)P(1)C(21) 107,75(10)
P(2)-Q61) 1,799(2) C(51)P(2)C(61) 109,09(11)
P(2)-C(71) 1,783(2) C(41)P(2)C(51) 107,23(11)
C(87)-O(1) 1,251(3) C(41)P(2)C(61) 113,77(10)
C(97)-O(2) 1,253(3) C(71)P(2)C(51) 110,28(11)
C(97)-O(5) 1,253(3) C(71)P(2)C(41) 110,18(10)
C(97)-O(6) 1,258(4) C(71)P(2)C(61) 106,30(10)
O(5)C(97)O(6) 125,2(3)
O(1)C(87)O(2) 124,5(2)
Окончание таблицы
Связь d, À Угол œ, град.
2
P(1)—C(1) 1,793(4) C(1)P(1)C(37) 110,29(16)
P(1)-C(37) 1,797(4) C(1)P(1)C(11) 110,07(17)
P(1)—C(11) 1,797(4) C(1)P(1)C(21) 107,96(18)
P(1)—C(21) 1,799(4) C(1)P(1)C(21) 110,10(18)
C(41)—O(1) 1,207(5) C(37)P(1)C(11) 107,72(17)
C(41)—O(2) 1,275(5) C(37)P(1)C(21) 110,65(17)
C(44)—O(3) 1,191(6)
C(44)—O(4) 1,269(6)
Обсуждение результатов
Нами установлено, что дефенилирование пентафенилфосфора эквимолярным количеством 2,6-дигидроксибензойной кислоты в бензоле приводит к количественному образованию 2,6-дигидроксибензоата тетрафенилфосфония (1), который представлял собой бесцветные кристаллы, растворимые в ароматических углеводородах, тетрагидрофуране, выделенные из реакционной смеси с выходом 91 %.
Ph5P + HO(O)CC6H3(OH)2-2,6 ^ [Ph4P]+[O(O)CC6H3(OH)2-2,6r + PhH
Отметим, что проведение указанной реакции с избыточным количеством пентафенилфосфора не приводило к замещению атомов водорода в гидроксильных группах.
Взаимодействие пентафенилфосфора с янтарной кислотой при мольном соотношении 1:1 приводит к образованию кислого сукцината тетрафенилфосфония (2):
Ph5P + HO(O)CCH2CH2C(O)OH ^ [Ph4P]+[O(O)CCH2CH2C(O)OH]- + PhH
Ранее было показано, что взаимодействие эквимолярных количеств фталевой кислоты или малеиновой кислоты с пентафенилфосфором в растворе бензола приводит к образованию кислых карбоксилатов тетрафенилфосфония [12], однако взаимодействие избыточного количества пен-тафенилфосфора с тетрафторфталевой кислотой протекает с участием двух карбоксильных групп и образованием тетрафторфталата бис(тетрафенилфосфония) [22].
В ИК-спектре соединений имеются полосы поглощения карбонильных групп, с частотой 1637 см 1, смещенные в более низкочастотную область по сравнению со справочным значением [27].
По данным рентгеноструктурного анализа, карбоксилаты тетрафенилфосфония 1,2 являются соединениями ионного типа, причем соединение 1 кристаллизовалось из бензола в виде сольвата (рис. 1, 2).
В кристалле 1 присутствуют два типа кристаллографически независимых ионных пар 2,6-дигидроксибензоата тетрафенилфосфония. Катионы тетрафенилфосфония в структурах 1 и 2 находятся в малоискаженной тетраэдрической конфигурации. Валентные углы СРС изменяются в интервалах 107,75(10)-112,88(10)°, 106,30(10)-113,77(10)° (1), 107,72(17)-110,65(17)° (2). Расстояния Р-C составляют 1,783(2)-1,799(2) À (1), 1,793(4)-1,799(4) À (2).
В карбоксильных группах анионов соединения 1 длины связей С—О практически выровнены: С(87)-О(1) 1,251(3), С(87)—О(2) 1,253(3); С(97)—О(6) 1,258(4), С(97)—О(5) 1,253(3) À, и короче связей С(82)—О(4), С(86)—О(3) (1,348(3), 1,344(3) À); С(92)—О(7), С(96)—О(8) (1,354(3), 1,343(3) À) в гидроксильных группах, что свидетельствует о различной кратности этих связей. Валентные углы ОСО составляют 124,5(2)° и 125,2(3)°. 2,6-Дигидроксибензоат-анионы имеют практически плоское строение, поскольку углы между плоскостями карбоксильных групп и бензольных колец составляют 2,13° и 1,38° соответственно. Орто-расположение гидроксильных групп по отношению к карбоксильной обусловливает образование в анионах внутримолекулярных водородных связей: О(1)-Н(3)—О(3) (расстояния О(1)"О(3) 2,485(3) À, О(1)-Н(3) 1,75 À, Н(3)—О(3) 0,82 À, угол О(1)Н(3)О(3) 149,2 °), О(2)-Н(4)—О(4) (расстояния О(2)-О(4) 2,478(3) À, О(2) -Н(4) 1,74 À, Н(4)—О(4) 0,82 À, угол О(2)Н(4)О(4) 149,1°) и О(5)"Н(7)—О(7) (расстояния О(5) -О(7) 2,495(4) À, О(5)-Н(7) 1,78 À, Н(7)—О(7) 0,82 À, угол О(5)Н(7)О(7) 144,3°), О(6)-Н(8)—О(8) (расстояния О(6)-О(8) 2,455(3) À, О(6)-Н(8) 1,73 À, Н(8)—О(8) 0,82 À, угол О(6)Н(8)О(8) 143,8°).
Рис. 1. Молекулярная структура соединения 1
•У
Рис. 2. Молекулярная структура соединения 2
Анион соединения 2 представляет собой семичленный цикл [С(4)О(2)Н], образованный за счет внутримолекулярной водородной связи О(2)—Н(2)-О(4), при этом расстояния О—Н примерно одинаковы (1,18 и 1,22 Â соответственно). В карбоксильных группах связи С—О неравнозначны: С(41)—О(1) 1,207(5), С(41)—О(2) 1,275(5) Â и С(44)—О(3) 1,191(6), С(44)—О(4) 1,269(6) Â. Углы ОСО равны 121,9(4)° и 122,8(6)°.
Катионы и анионы соединения 1 связаны между собой водородными связями типа CPh—Н"О (2,42-2,69 Â) с участием водородов при углеродах катиона тетрафенилфосфония и атомов кислорода карбоксилатных групп (рис. 3). Такой же тип связывания наблюдается в кристалле 2 (расстояния CPh—Н"О составляют 2,43—2,69 Â (рис. 4)
2.54 А
Рис. 3. Межионные контакты в кристалле соединения 1
Рис. 4. Межионные контакты в кристалле соединения 2
Вывод
Дефенилированием пентафенилфосфора эквимолярным количеством 2,6-дигидроксибензойной и янтарной кислот в бензоле синтезированы сольват 2,6-дигидроксибензоата тетрафенилфосфония с бензолом (1) и кислый сукцинат тетрафенилфосфония (2), соответственно. Строение карбоксилатов тетрафенилфосфония установлено с помощью метода рентгеноструктурного анализа.
Благодарности
Выражаем благодарность профессору В.В. Шарутину за проведенные рентгеноструктурные исследования.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-33-90061.
Литература
1. Wheatley, P.J. The Crystal and Molecular Structure of Pentaphenylphosphorus / P.J. Wheatley // J. Chem. Soc. - 1964. - P. 2206-2222. DOI: 10.1039/JR9640002206.
2. Carbodicarbenes: Unexpected n-Accepting Ability during Reactivity with Small Molecules / W.-Ch. Chen, W.-Ch. Shih, T. Jurca et al. // J. Am. Chem. Soc. - 2017. - V. 139. - P. 12830-12836. DOI: 10.1021/jacs.7b08031.
3. The Chemistry of Heteroarylphosphorus Compounds, Part 16. An X-Ray Structural Study of (2-Thienyl)bis(2,2'-biphenylylene)phosphorane. A Comparison with Related Methyl and Aryl bis(2,T-
biphenylylene)-spirophosphoranes / D.W. Allen, L.A. March, I.W. Nowell at al. // Z. Naturforsch. B. Chem. Sci. - 1983. - Bd. 38. - P. 465-469. DOI: 0340-5087/83/0400-0465/$ 01.00/0.
4. Formation of a Dicyanotriorganophosphorane from the Reaction of Triphenylphosphane with Phenylselenocyanate / N.A. Barnes, S.M. Godfrey, R.T.A. Halton et al. // Angew. Chem. Int. Ed. -2006. - V. 45. - P. 1272-1275. DOI: 10.1002/anie.200503335.
5. 5-Organyl-5-phosphaspiro[4.4]nonanes: A Contribution to the Structural Chemistry of Spirocyclic Tetraalkylphosphonium Salts and Pentaalkylphosphoranes / U. Monkowius, N.W. Mitzel,
A. Schier et al. // J. Am. Chem. Soc. - 2002. - V. 124. - P. 6126-6132. DOI: 10.1021/ja012041g
6. Diphosphanylketenimines: New Reagents for the Synthesis of Unique Phosphorus Heterocycles / J. Ruiz, F. Marquinez, V. Riera et al. // Chem.-Eur. J. - 2002. - V. 8. - P. 3872-3878. DOI: 10.1002/1521-3765(20020902)8:17.
7. Muller, G. Crystal and Molecular Structure of P^^^^^THF / G. Muller, U. J. Bildmann // Z. Naturforsch. B. Chem. Sci. - 2004. - Bd. 59, № 11-12. - P. 1411-1414. DOI: 10.1515/znb-2004-11-1207. DOI: 10.1021/ic50214a011.
8. Day, R.O. Molecular Structure of the Methyl and Phenyl Derivatives of Bis(2,2'-biphenylylene)phosphorane / R.O. Day, S. Husebye, R.R. Holmes // Inorg. Chem. - 1980. - V. 19. -P. 3616-3622. DOI: 10.1021/ic50214a011.
9. A Facile Access to l^5,3^5 -Benzodiphospholes / H.J. Bestmann, H.P. Oechsner, C. Egerer-Sieber et al. // Angew. Chem. Int. Ed. - 1995. - V. 34. - P. 2017-2020. DOI: 10.1002/anie.199520171.
10. Термолиз пентафенилфосфорана в присутствии диоксида углерода / В.В. Шарутин,
B.Т. Бычков, В.А. Лебедев и др. // Журн. общ. химии. - 1986. - Т. 56, № 2. - С. 325-328.
11. Alkyloxy- and Silyloxy-Derivatives of P(V) and Sb(V) / G.A. Razuvaev, N.A. Osanova, T.G. Brilkina et al. // J. Organometal. Chem. - 1975. - V. 99, № 1. - P. 93-106. DOI: org/10.1016/S0022-328X(00)8636.
12. Карбоксилаты и сульфонаты тетрафенилфосфора. Синтез и строение / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина и др. // Журнал общей химии. - 2009. - Т. 79. - С. 80-89. DOI:org/10.1134/S1070363209010125.
13. Tetraphenylphosphonium 2,4,5-Tricarboxybenzoate / G.-D. Yang, J.-C. Dai, W.-S. Wu et al. // Acta Crystallogr. Sect. E: Struct. Rep. Online. - 2007. - V. E63. - P. o1010-o1011. DOI: 10.1107/S1600536807004163.
14. 2-Hydroxyisophthalic Acid: Hydrogen-Bonding Patterns in the Monohydrate and the Tetraphenylphosphonium salt. An Instance of Dramatic Acidity Enhancement by Symmetric, Internally Hydrogen-Bonded Anion Stabilization / S. Bawa, M.L. Cole, P. Dubois et al. // Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. - 2004. - V. 60. - P. 438-446. DOI: 10.1107/S0108768104012686.
15. Synthesis and Structures of Perthio- and Polymeric Metal Complexes With the Tetrathio- and Dithioterephthalate Ligands / A.R. Paital, J. Zhan, R. Kim et al. // Polyhedron. - 2013. - V. 64. -P. 328-338. DOI: 10.1016/j.poly.2013.06.003.
16. Tetraphenylphosphonium Hydrogen Oxalate / P.A.W. Dean, D.C. Craig, M.L. Scudder et al. // Acta Crystallogr., Sect. E: Struct. Rep. Online. - 2008. - V. 64. - P. o243. DOI: 10.1107/S160053680706463X
17. A Simple Complex on the Verge of Breakdown: Isolation of the Elusive Cyanoformate Ion / L.J. Murphy, K.N. Robertson, S.G. Harroun et al. // Science. - 2014. - V. 344. - P. 75-78. DOI: 10.1126/science.1250808.
18. Rhenium and Molybdenum Oxo-Complexes Containing Ligands Related to NHydroxyiminodipropionic Acid / S.M. Harben, P.D. Smith, R.L. Beddoes et al. // J. Chem. Soc., Dalton Trans. - 1997. - № 16. - P. 2777-2784. DOI: 10.1039/A701015J.
19. Oxorhenium(V) and Oxotechnetium(V) Complexes of Cysteine / M. Chatteijee, B. Achari, S. Das et al. // Inorg.Chem. - 1998. - V. 37. - P. 5424-5430. DOI: 10.1021/ic970577q.
20. Cationic Induced Assembly of Two 2D Zinc-Terephthalate Polymeric Networks / Y.-X. Lian, G.-D. Yang, Z.-Y. Fu et al. // Inorg. Chim. Acta. - 2009. - V. 362. - P. 3901-3909. DOI: 10.1016/j.ica.2009.05.009.
21. Взаимодействие 1,4-бензохинонов с Р-Н-фосфониевыми солями / Н.Р. Хасиятуллина, А.М. Вазыхова, Ю.К. Воронина и др. // Журн. общ. химии. - 2017. - Т. 87, № 9. - С. 1451-1457. DOI: 10.1134/S1070363217090079.
22. Синтез и строение карбоксилатов тетрафенилфосфония / В.В. Шарутин, О.К. Шарутина, А.В. Рыбакова и др. // Журн. общ. химии. - 2018. - Т. 88, № 8. - С. 1308-1313. DOI: 10.1134/S0044460X18080139.
23. On a Novel Synthesis of 2-Sulfonatobenzoic Acid by Oxidation of Thiosalicylic Acid Catalyzed by Copper(II): a Structural Study / E.G. Ferrer, P.A.M. Williams, E.E. Castellano et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. - 2002. - V. 628. - P. 1979-1984. DOI: 10.1002/1521-3749(200209)628:9/10<1979::aid-zaac1979>3.0.co;2-v.
24. Bruker. SMART and SAINT-Plus. Versions 5.0. Data Collection and Processing Software for the SMART System. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA, 1998.
25. Bruker. SHELXTL/PC. Versions 5.10. An Integrated System for Solving, Refining and Displaying Crystal Structures From Diffraction Data. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA, 1998.
26. OLEX2: a Complete Structure Solution, Refinement and Analysis Program / O.V. Dolomanov, L.J. Bourhis, R.J. Gildea et al. // J. Appl. Cryst. - 2009. - V. 42. - P. 339-341.
27. Тарасевич, Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений: справочные материалы / Б.Н. Тарасевич. - М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2012. - 55 с.
Губанова Юлия Олеговна - аспирант кафедры теоретической и прикладной химии, ЮжноУральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76. E-mail: ulchik 7757@mail.ru.
Шарутина Ольга Константиновна - доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной химии, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76. E-mail: sharutinaok@susu.ru.
Поступила в редакцию 3 июня 2020 г.
DOI: 10.14529/chem200303
SYNTHESIS AND STRUCTURE OF TETRAPHENYLPHOSPHONIUM CARBOXYLATES [Ph4P][OC(O)C6H3(OH)2-2J6]> [Ph4P][OC(O)CH2CH2C(O)OH]
Yu.O. Gubanova, ulchik_7757@mail.ru
O.K. Sharutina, sharutinaok@susu.ru
South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation
Tetraphenylantimony 2,6-dihydroxybenzoate benzene solvate (1) and hydrogen succinate (2) were obtained by the interaction between pentaphenylphosphorus (0.5 mol benzene solvate) with dihydroxybenzoic and succinic acids at room temperature in benzene solution. The compounds have been characterized by IR-spectroscopy and X-ray analysis. The absorption bands of the carbonyl groups are present in the IR-spectra, recorded on a Shimadzu IRAffinity-lSIR-Fourier spectrometer in the 4000-400 cm1 area in KBr pellets, at the 1637 cm-1 frequency. According to the X-ray analysis, carried out on a D8 QUEST Bruker diffractometer, the compound unit cell parameters are: triclinic syngony, P1(1), P212121 (2) symmetry group; a10.914(6) (1), 7.762(6) (2), b 13.701(9) (1), 13.986(9) (2), c 19.661(12) (1), 22.046(14) (2) A, a 99.53(3)° (1), 90.00° (2), ft 105.226(16)° (1), 90.00° (2), y 91.70(2)° (1), 90.00° (2), V 2789(3) (1), 2393(3) (2) A3. The crystals of tetraphenylphosphonium carboxylates consist of the tetrahedral tetraphenylphos-phonium cations and single-charged carboxylate anions. The valence angles in tetraphenylphos-phonium cations equal 107.75(10)-112.88(10)°, 106.30(10)-113.77(10)° (1) and 107.72(17)-110.65(17)° (2). The P-C distances equal 1.783(2)-1.799(2) A (1) and 1.793(4)-1.799(4) A (2). The structural organization of the crystals is due to the weak interionic CPh-H-"0-type hydrogen bonds with the involvement of the carboxylate groups. In the case of tetraphenylphosphonium
2,6-dihydroxybenzoate benzene solvate the СрЬ—Н"Ю hydrogen bonds with the involvement of the hydrogen atom of the benzene solvating molecule are also observed..
Keywords: pentaphenylphosphorus, 2,6-dihydroxybenzoic acid, succinic acid, carboxylates, tetraphenylphosphonium, X-ray analysis.
References
1. Wheatley P.J. The Crystal and Molecular Structure of Pentaphenylphosphorus. J. Chem. Soc., 1964, pp. 2206-2222. DOI: 10.1039/JR9640002206.
2. Chen W.-Ch., Shih W.-Ch., Jurca T., Zhao L., Andrada D.M., Peng Ch.-J., Chang Ch.-Ch., Liu Sh., Wang Yi-P., Wen Yuh-Sh., Yap G. P. A., Hsu Ch.-P., Frenking G., Ong T.-G. Carbodicarbenes: Unexpected n-Accepting Ability during Reactivity with Small Molecules. J. Am. Chem. Soc., 2017, vol. 139, no. 36, pp. 12830-12836. DOI: 10.1021/jacs.7b08031.
3. Allen D.W., March L.A., Nowell I.W., Tebby J.C. The Chemistry of Heteroarylphosphorus Compounds, Part 16. An X-Ray Structural Study of (2-Thienyl)bis(2,2'-biphenylylene)phosphorane. A Comparison with Related Methyl and Aryl bis(2,2'-biphenylylene)-spirophosphoranes. Z. Naturforsch. B. Chem. Sci., 1983, bd. 38, pp. 465-469. DOI: 0340-5087/83/0400-0465/$ 01.00/0.
4. Barnes N.A., Godfrey S.M., Halton R.T.A., Law S., Pritchard R.G. Formation of a Dicyanotrior-ganophosphorane from the Reaction of Triphenylphosphane with Phenylselenocyanate. Angew. Chem. Int. Ed., 2006, vol. 45, pp. 1272-1275. DOI: 10.1002/anie.200503335.
5. Monkowius U., Mitzel N. W., Schier A., Schmidbaur H. 5-Organyl-5-phosphaspiro[4.4]nonanes: A Contribution to the Structural Chemistry of Spirocyclic Tetraalkylphosphonium Salts and Pentaalkyl-phosphoranes. J. Am. Chem. Soc., 2002, vol. 124, pp. 6126-6132. DOI: 10.1021/ja012041g.
6. Ruiz J., Marquinez F., Riera V., Vivanco M., Garcia-Granda S., Diaz M. R. Diphosphanylkete-nimines: New Reagents for the Synthesis of Unique Phosphorus Heterocycles. Chem.-Eur. J., 2002, vol. 8, no. 17, pp. 3872-3878. DOI: 10.1002/1521-3765(20020902)8:17.
7. Muller G., Bildmann U.J. Crystal and Molecular Structure of P(C6H5)5-0.5 THF. Z. Naturforsch. B. Chem. Sci., 2004, bd. 59, no. 11-12, pp. 1411-1414. DOI: 10.1515/znb-2004-11-1207.
8. Day R.O., Husebye S., Holmes R.R. Molecular Structure of the Methyl and Phenyl Derivatives of Bis(2,2'-biphenylylene)phosphorane. Inorg. Chem., 1980, vol. 19, no. 12, pp. 3616-3622. DOI: 10.1021/ic50214a011.
9. Bestmann H.J., Oechsner H.P., Egerer-Sieber C., Hampel F. A Facile Access to l^5,3^5-Benzodiphospholes. Angew. Chem. Int. Ed., 1995, vol. 34, no. 18, pp. 2017-2020. DOI: 10.1002/anie.199520171.
10. Sharutin V.V., Bychkov V.T., Lebedev V.A. [Pentaphenylantimony Thermolysis in the Presence of Carbon Dioxide]. Russ. J. Gen. Chem., 1986, vol. 56, no. 2, pp. 325-328. (in Russ.)
11. Razuvaev G.A., Osanova N.A., Brilkina T.G., Zinovjeva T.I., Sharutin V.V. Alkyloxy- and Si-lyloxy-Derivatives of P(V) and Sb(V). J. Organometal. Chem., 1975, vol. 99, no. 1, pp. 93-106. DOI: org/10.1016/S0022-328X(00)8636.
12. Sharutin V.V., Senchurin V.C., Sharutina O.K., Boyarkina E.A. Tetraphenylphosphonium Car-boxylates and Sulfonates. Synthesis and Structure. Russ. J. Gen. Chem., 2009, vol. 79, no. 1, pp. 78-87. DOI:org/10.1134/S1070363209010125.
13. Yang G.-D., Dai J.-C., Wu W.-S., Lib H.-P., Liub G.-X. Tetraphenylphosphonium 2,4,5-Tricarboxybenzoate. Acta Crystallogr. Sect. E: Struct. Rep. Onlin., 2007, vol. E63, pp. o1010-o1011. DOI: 10.1107/S1600536807004163.
14. Bawa S., Cole M.L., Dubois P., Lalancette R.A., Thompson H.W. 2-Hydroxyisophthalic Acid: Hydrogen-Bonding Patterns in the Monohydrate and the Tetraphenylphosphonium salt. An Instance of Dramatic Acidity Enhancement by Symmetric, Internally Hydrogen-Bonded Anion Stabilization. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., 2004, vol. 60, pp. 438-446. DOI: 10.1107/S0108768104012686.
15. Paital A.R., Zhan J., Kim R., Kampf J., Collins P., Coucouvanis D. Synthesis and Structures of Perthio- and Polymeric Metal Complexes with the Tetrathio- and Dithioterephthalate Ligands. Polyhedron, 2013, vol. 64., pp. 328-338. DOI: 10.1016/j.poly.2013.06.003.
16. Dean P.A.W., Craig D.C., Scudder M.L., Dance I.G. Tetraphenylphosphonium Hydrogen Oxalate. Acta Crystallogr., Sect. E: Struct. Rep. Online, 2008, vol. 64, o243 p. DOI: 10.1107/S160053680706463X.
17. Murphy L.J., Robertson K.N., Harroun S.G., Brosseau Ch.L., Werner-Zwanziger U., Moila-nen J., Tuononen H.M., Clyburne J.A.C. A Simple Complex on the Verge of Breakdown: Isolation of the Elusive Cyanoformate Ion. Science, 2014, vol. 344, pp. 75-78. DOI: 10.1126/science.1250808.
18. Harben S.M., Smith P.D., Beddoes R.L., Collison C.D. Garner. Rhenium and Molybdenum Oxo-Complexes Containing Ligands Related to N-Hydroxyiminodipropionic Acid. J. Chem. Soc., Dal-ton Trans, 1997, no. 16, pp. 2777-2784. DOI: 10.1039/A701015J.
19. Chatterjee M., Achari B., Das S., Banerjee R., Chakrabarti Ch., Dattagupta J.K., Banerjee S. Oxorhenium(V) and Oxotechnetium(V) Complexes of Cysteine. Inorg. Chem., 1998, vol. 37, pp. 54245430. DOI: 10.1021/ic970577q.
20. Lian Y.-X., Yang G.-D., Fu Z.-Y., Wang X.-Li, Liu Li, Dai J.-C. Cationic Induced Assembly of Two 2D Zinc-Terephthalate Polymeric Networks. Inorg. Chim. Acta, 2009, vol. 362, pp. 3901-3909. DOI: 10.1016/j.ica.2009.05.009.
21. Khasiyatullina N.R., Vazykhova A.M., Voronina Yu.K., Mironov V.F. Reaction of 1,4-Benzoquinones with Ph-Phosphonium Salts. Russ. J. Gen. Chem., 2017, vol. 87, no. 9, pp. 1934-1940. DOI: 10.1134/S1070363217090079.
22. Sharutin V.V., Sharutina O.K., Rybakova A.V., Gubanova Yu.O. Synthesis and Structure of Te-traphenylphosphonium Carboxylates. Russ. J. Gen. Chem., 2018, vol. 88, no. 8, pp. 1629-1634. DOI: 10.1134/S1070363218080133.
23. Ferrer E.G., Williams P.A.M., Castellano E.E., Carlos S., Piro O.E. On a Novel Synthesis of 2-Sulfonatobenzoic Acid by Oxidation of Thiosalicylic Acid Catalyzed by Copper(II): a Structural Study. Z. Anorg. Allg. Chem., 2002, vol. 628, pp. 1979-1984. DOI: 10.1002/1521-3749(200209)628:9/10<1979::aid-zaac1979>3.0.co;2-v.
24. Bruker. SMART and SAINT-Plus. Versions 5.0. Data Collection and Processing Software for the SMART System. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA, 1998.
25. Bruker. SHELXTL/PC. Versions 5.10. An Integrated System for Solving, Refining and Dis-playingCrystal Structures From Diffraction Data. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA, 1998.
26. Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J. OLEX2: a Complete Structure Solution, Refinement and Analysis Program. J. Appl. Cryst., 2009, vol. 42, pp. 339-341. DOI: 10.1107/S0021889808042726.
27. Tarasevich B.N. Ik-spektry Osnovnykh Klassov Organicheskikh Soedineniy. Spravochnye Mate-rialy. [IR-spectrum of The Main Classes of Organic Compounds: Background Information]. Moscow. MSU, 2012, 55 p.
Received 3 June 2020
ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ
Губанова, Ю.О. Синтез и строение карбоксилатов тетрафенилфосфония [Ph4P][OC(O)C6H3(OH)2-2,6], [Ph4P][OC(O)CH2CH2C(O)OH] / Ю.О. Губанова, О.К. Шарутина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». - 2020. -Т. 12, № 3. - С. 79-87. DOI: 10.14529/chem200303
FOR CITATION
Gubanova Yu.O., Sharutina O.K. Synthesis and Structure of Tetraphenylphosphonium Carboxylates [Ph4P][OC(O)C6H3(OH)2-2,6], [PhP][OC(O)CH2CH2C(O)OH]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry. 2020, vol. 12, no. 3, pp. 79-87. (in Russ.). DOI: 10.14529/chem200303
