CC BY
46
УДК 547.26’118
Л. И. Вагапова, А. С. Газизов, А. Р. Бурилов,
Х. Э. Харлампиди, М. А. Пудовик
СИНТЕЗ НОВЫХ ТИОФОСФОРИЛИРОВАННЫХ ТИОМОЧЕВИН,
СОДЕРЖАЩИХ В СОСТАВЕ АЦЕТАЛЬНУЮ ГРУППУ
Ключевые слова: аминоацетали, тиофосфорилированные тиомочевины.
Впервые исследовано взаимодействие изотиоцианата О, О ’-дибутилтиофосфорной кислоты с различными по строению аминоацеталями. С высоким выходом получены тиофосфорилированые тиомочевины, содержащие в составе ацетальную группу, в а-, />-, у-положении относительно аминогруппы. Установлено, что наличие в структуре а-аминоацеталя фосфорильного заместителя снижает его реакционную способность.
Keywords: aminoacetals, thiophosphorylated thioureas.
The interaction of O,O-dibutylthiophosphoryl isothiocyanate with aminoacetals of different structure was investigated for the first time. As a result thiophosphoryl thioureas containing acetal group were obtained with high yield. It was found that presence ofphosphoryl group in a structure of the a-aminoacetal reduces its reactivity.
Введение
Производные мочевины и тиомочевины, содержащие у атома азота акцепторные группы давно привлекают внимание исследователей, благодаря широкой гамме практически полезных свойств [1-2]. Особое место среди них занимают тиофосфорилированные мочевины. Присутствие в этих соединениях N О, 8 - координационных центров, функциональной М-И - группы, способной выступать в качестве кислоты Бренстеда, а также в молекулярном распознавании, путем специфического образования водородных связей [3-4], - делает эти соединения перспективными лигандами для создания новых металлокомплексных катализаторов, органокатализаторами в асимметрическом синтезе [2], рецепторами для обнаружения анионов [6]. Более того, тиомочевины, в том числе М-фосфорилированные, представляют интерес в качестве экстрагентов, компонентов ион-селективных электродов [5], являются ценными строительными блоками для синтеза био-логически-активных пяти- и шестичленных гетероциклов [2]. Таким образом, развитие методов синтеза новых производных этого класса является важной и актуальной задачей.
Целью настоящей работы является синтез производных тиофосфорилированных тиомочевин, имеющих в составе ацетальную группу. До начала наших исследований в литературе отсутствовали данные о синтезе подобных соединений, поэтому их получение представляло практический интерес. В то же время присутствие в структуре этих практически значимых соединений реакционноспособной аце-тальной группы позволит использовать их в качестве строительных блоков для конструирования новых гетероциклических и макроциклических полифе-нольных структур, с использованием подходов, разработанных в нашей группе ранее [6-9].
Основной метод синтеза N фосфорилированных тиомочевин заключается в присоединении алифатических, ароматических, гетероциклических аминов по N08 группе изотиоциа-натов кислот фосфора (IV) [10-12].
В настоящей работе, с целью синтеза ацета-лей, имеющих в составе фрагмент тиофосфорилиро-ванной тиомочевины, исследовано взаимодействие изотиоцианта О,О’-диизобутилтиофосфорной кислоты с различными по строению аминоацеталями.
Реакцию проводили в бензоле, при комнатной температуре. В случае первичных а-, Р-, у-аминоацеталей 2а-в, реакция протекает гладко, с количественным выходом получены соединения 3а-в.
S
'o'pV'c*s + Н2К^"%
0R
O
S
s
л.
n=1(a), 2(б), 3(в)
2a, 3a(n=1, R=Me); 2б, 36(n=2, R=Et); 2в,3в(п=3, R=Et)
Строение соединений доказано с привлечением методов ЯМР 31Р, ^-спектроскопии, ИК-спектроскопии, состав подтвержден данными элементного анализа. Продукты 3а-в представляют собой светлые смолообразные вещества. В спектрах ЯМР 31Р имеется один сигнал в области 56 - 57 м.д. В спектрах ЯМР 1Н присутствуют сигналы метиль-ных групп бутоксильного радикала при атоме фосфора в виде триплета (0.95 м.д.), метиленовых групп бутоксильного радикала в виде двух мультиплетов (в области 1.39-1.50 и 1.68-1.84 м.д.); метильных групп метоксильного заместителя в виде двух синг-летов (3.40 и 3.41 м.д.) для 3а; метиленовой группы между атомом азота и ацетальной группой в виде триплета (3.78 м.д.); метиленовой группы бутоксильного радикала (4.05-4.20 м.д) в виде мультипле-та; метиновой группы (4.54-4.60 м.д.) в виде триплета; В случае соединений 3б,в помимо перечисленных, в спектрах ЯМР 1Н также присутствуют сигналы метиленовых групп, связанных с метиновым протоном в виде мультиплета (1.65-1.74 м.д.), метиленовых групп этоксильного радикала в виде двух мультиплетов (3.49-3.60, 3.65-3.75 м.д.).
В то же время показано, что взаимодействие изотиоцианата О,О’-диизобутилтиофосфорной кислоты с вторичным аминоацеталем 4 [13], содержащим объемную фосфонатную группу, приводит к
R
OH
R
2б
образованию равновесной реакционной смеси, в которой целевого продукта 5 содержится всего 70% рис.1. Установлено, что концентрирование реагентов в растворе бензола не приводит к смещению равновесия в сторону образования целевого продукта.
S
O
+ о=Г
о
S S ^о'Е
г X Го
о'р^"^“"^ Et
Г" о\
І I
Ме Ме
5
70%
На рис. 1. представлен спектр реакционной смеси, образуемой в результате взаимодействия изо-тиоцианта О,О’-диизобутилтиофосфорной кислоты с вторичным аминоацеталем 4. В нем присутствуют сигналы исходных соединений в (1 и 4) и продукта 5 в соотношении (1:0,3). При этом продукт реакции характеризуется двумя наборами сигналов фосфо-рильной и тиофосфорильной группы в области 22 и 63 м.д., соответственно.
Рис. 1 - Спектр ЯМР 31Р реакционной смеси
Причиной уширения сигнала тиофосфо-рильной группы, а также появление набора сигналов фосфорильной группы может быть как наличие нескольких стереоизомерных форм, возникающих в результате торможения вращения объемных заместителей вокруг атома азота, так и существование прочной водородной связи между МИ - группой и атомом кислорода фосфорильной (метоксильной) групп (рис.2) и требует дальнейшего исследования.
о
>-Е
^✓Ме
М в
11 II Ґ о
^0'г'"^^0 И
/ЧЛ
.-•Ме
н
Ю-Б1
0
1
Ме Ме
Рис. 2 - Предполагаемые схемы образования водородных связей в соединении 5
Таким образом, впервые взаимодействием изотиоцианта О,О’-диизобутилтиофосфорной с различными по строению аминоацеталями получены новые тиофосфорилированные тиомочевины, содержащие в составе ацетальные группы. Показано, реакционная способность диэтил(((2,2-
диметоксиэтил)амино)метил) фосфоната 5, имеющего у атома азота объемную фосфорильную груп-
пу, снижает его реакционную способность в реакции с изотиоцианатом О,О’-
диизобутилтиофосфорной кислоты.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н записаны на спектрометре Вгикег ЛУЛМСБ-400 с рабочей частотой 400 МГц относительно сигналов остаточных протонов дейте-рированных растворителей (CDCl3, СD3OD). Спектры ЯМР 31Р регистрировали на ЯМР-Фурье спек-рометре Вгикег МБЬ-400 с рабочей частотой 162 МГц относительно внешнего стандарта 85%-ной Н3РО4. ИК-спектры снимали на спектрометре Уес-Юг-22 (Вгикег) в диапазоне 4000-400 см -1, в виде суспензий с №г (в таблетках).
1-(0,0-дибутилтиофосфорил)-3-(2, 2-
диметоксиэтил) тиомочевина (3а). К раствору 1г (9.52 ммоль) 2,2-диметоксиэтиламина в 8 мл бензола при постоянном перемешивании добавляли по каплям 2.54г (9.51 ммоль) изотиоцианта О,О’-дибутилтиофосфорной кислоты. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течении 12 часов, удаляли растворитель. Смолообразный остаток после удаления растворителя сушили в вакууме (4 ч., 50°С, 15 торр). Получено 3.53г (100%) соединения 3 а.
ИК спектр, V, см-1: (КВг); 3368 (ЫН); 3230(ЫН); 1544(Б=С-Ы); 1384 (С=Б); 1125, 1176 (СОС); 978, 1025, 1070 (РОС); 680 (Р=Б). Спектр ЯМР 31Р ^а3, 8р, м.д.): 57.42. Спектр ЯМР 'Н (CDCl3, 5, м.д., 3, Гц): 0.94 (т, 3Н, O(CH2)3CH3, 3./НН 7.06), 0.95 (т, 3Н, O(CH2)3CH3), 1.40 (м, 2Н, OCH2СH2CH2Me), 1.68 (м, 2Н, OCH2CH2Et), 3.40, 3.41 (с, 6Н, OCH3), 3.79 (т, 2Н, N04^, 5.24), 4.10 (м, 4Н, OCH2),
4.54 (т, 1Н, СК 5.24), 7.96 (уш.с., 1Н, NH). Найдено, (%): C 41.15; H 7.74; N 7.61; P 11.50; S 18.07; C13H29N2O4PS2. Вычислено, (%):C 41.71; H 7.75; N 7.53; P 16.6; S, 17.2. МБ, ш^: 395.26 [М+№]+; 417.35 [M-H+Na]Na+.
1-(0,0-дибутилтиофосфорил)-3-(3, 3-
диэтоксипропил)тиомочевина (3б). Аналогично предыдущему из 0.91 г (6.19 ммоль) 3,3-
диэтоксипропиламина 2б и 1.65 г (6.19 ммоль) изотиоцианата О,О-дибутилтиофосфорной кислоты в 15 мл бензола получено 2,51 г (98%) соединения 3б в виде смолы. Спектр ЯМР 31Р (CD3OD, 162 МГц, 5, м.д.) 57,00. Спектр ЯМР 1Н (Ю^, 400 МГц, 5, м.д., 3/Гц): 0,96 (т, 6Н, O(CH2)3CH3, 3JHH 7.38), 1,21 (т, 6Н, OCH2CH3, 3JHH 7.05), 1,39 - 1,50 (м, 4Н, O(CH2)2CH2Me), 1,63 - 1,74 (м, 4Н, OCH2CH2Et), 1,88 - 1,96 (м, 2Н, СН?^), 3,51 - 3,60, 3,65 - 3,75 (м, 4Н, OCH2Me), 3,65 - 3,70 (м, 2Н, NHCH2), 4,05 -4,18 (м, 4Н, OCH2Pr), 4,63 (т, 1Н, CH-OMe, 3JHH 5.42).
1-(0,0-дибутилтиофосфорил)-3-(4, 4-диэтоксибу-тил)тиомочевина (3в). Аналогично предыдущему из 0.93 г (5.79 ммоль) 4,4-диэтоксибутиламина 2в и
1.55 г (5.79 ммоль) изотиоцианата О,О-
дибутилтиофосфорной кислоты в 15 мл бензола получено 2,45 г (99%) соединения 3в в виде масла. Спектр ЯМР 31Р (^^, 162 МГц, 5, м.д.) 57,11. Спектр ЯМР 1Н (CD3OD, 400 МГц, 5, м.д., 3/Гц): 0,96 (т, 6Н, O(CH2)3CH3, 3JHH 7.38), 1,20 (т, 6Н,
Et
о
Ме
4
М
OCH2CH3, 3JHH 7.05 Гц), 1,40 - 1,50 (м, 4H, O(CH2)2CH2Me), 1,б5 - 1,74 (м, 8Н, CHCHg, CH>CH2CH, OCH2CH2Et), 3,49 - 3,58, 3,б0 - 3,72 (м, 4H, OCH2Me), 3,б0 - 3,б4 (м, 2Н, NHCH2), 4,05 -4,20 (м, 4Н, OCH^Pr), 4,54 (т, 1Н, CH-OMe, 3JHH 5.17).
Исследование взаимодействия изотиоцианата
0.0-дибутилтиофосфорной кислоты с ди-
этил(((2,2-диметоксиэтил)амино)метил) фосфо-
натом 5. К раствору 2г (7.84 ммоль) диэтил(((2,2-диметоксиэтил)амино)метил) фосфоната в 15 мл бензола при постоянном перемешивании добавляли по каплям 2.09г (7.84 ммоль) изотиоцианта О,О’-диизобутилтиофосфорной кислоты. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течении 12 часов, удалили растворитель. Смолообразный остаток после удаления растворителя сушили в вакууме (4 ч., 50°С, 15 торр.). Спектр 31P реакционной смеси представлен на рис.1.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 12-03-31138_мол_а).
Литература
1. Н.Г. Забиров, Ф.М. Шамсевалеев, Р. А. Черкасов, Успехи химии, 60, 10, 2189-2219 (1991).
2. J. A.G. Breuzard., M. L. Christ-Tommasino, M. Lemaier, Top Organomet. Chem., 15, 231- (2005).
3. K. Choi, \ D Hamilton Coord. Chem. Rev., 240, 101110 (2003)
4. B.C. Hamann, N.R. Branda, J.J. Rebek, Tetrahedron Lett., 34, 6837-6840, (1993)
5. D.A. Safin, M.G. Babashkina, M. Bolte, A. Klein. J.Chem. Sci., 122, 3, 409-413 (2010).
6. А.Р. Бурилов, А.С. Газизов, М.А. Пудовик, А.И. Коновалов. Журн. общ. химии, 77, С.105-П0 (2007).
7. А.Р. Бурилов, Л.И. Вагапова, М.А. Пудовик, В.Д. Хабихер, А.И. Коновалов, Изв. АН. Сер. хим., С.2155-2156 (2003).
8. L.I. Vagapova, A.R. Burilov, M.A. Pudovik, W.D. Habicher, V.V. Syakaev, A.I. Konovalov. Mendeleev Commun.,21, P.44-45 (2011).
9. А.Р. Бурилов, А.С. Газизов, М.С. Хакимов, Н.И. Харитонова, М.А. Пудовик, А.И. Коновалов. Журн. общ. химии, 78, 12, 2065-2066 (2008).
10. M.G . Zimin, R.M. Kamalov, R.A. Cherkasov, A. N. Pudovik. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem., 13, 3, 371-378 (1982).
11. Ф.Д. Соколов. Дисс. канд.хим.наук. Казанский гос.ун-т., Казань, 2000. 168с.
12. В.А. Злобин, И.К. Кукушкин, Г.Ф. Афанасьев, Н.И.Лаптев, Г.Г.Богатеев. Получение изоцианатов. Вестник КГТУ, 15, 10. С.36-39 (2012).
13. Л.И. Вагапова, Е.Ю. Павлова, А.Р. Бурилов, С.В. Бухаров, Вестник КГТУ, 15, 8, 11-14 (2012).
© Л. И. Вагапова - канд. хим. наук, ст. препод. каф. общей химической технологии КНИТУ; науч. сотр. ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, vagapoval@iopc.rn; А. С. Газизов - канд. хим. наук, науч. сотр. ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, agazizov@iopc.rn; А. Р. Бурилов - д-р хим.наук, зав. лаб. Элементоорганического синтеза ИОФХ им.А.Е.Арбузова КазНЦ РАН, burilov@iopc.ra; Х. Э. Харлампиди - д-р хим. наук, проф. зав. каф. общей химической технологии КНИТУ; М. А. Пудовик - д-р хим. наук. главн. науч. сотр. лаб. Элементоорганического синтеза ИОФХ им.А.Е.Арбузова КазНЦ РАН, pudovik@iopc.fu.
