Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Джиембаев Б.Ж. 1 Барамысова Г.Т. 2 Ахатаев Н.А. 2 Аппазов Н.О. 2 Нузар Г. 1

---

1 Казахский государственный женский педагогический университет

2 Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата

Взаимодействием 1-этинил-1-аминоциклогексана с диалкилфосфитами различного строения и изотиоцианатом диэтилфосфористой кислоты в условиях реакции Тодда-Атертона получен ряд новых амидофосфонатов. Исходный 1-этинил-1-аминоциклогексан был синтезирован из известного карбинола через получение его хлорпроизводного по известной методике. Исходные диаллилфосфит, дипропаргилфосфит и этиленбисфосфит также получены по известным методикам. Реакцию 1-этинил-1-аминоциклогексана с диалкилфосфитами проводили в избытке CCl4 при эквимолярном соотношении реагентов, в присутствии основания, триэтиламин. Во всех случаях взаимодействие протекает гладко, при комнатной температуре. Установлено, что в условиях реакции Тодда-Атертона с использованием этиленбисфосфита в качестве алкилирующего агента реакция с 1-этинил-1-аминоциклогексаном проходит с образованием продукта бисприсоединения. В развитие работ по синтезу новых функционально замещенных ацетиленсодержащих аминов было изучено взаимодействие 1-этинил-1-аминоциклогексана и с изотиоцианатом диэтилфосфористой кислоты. Состав и строение полученных соединений подтверждены данными элементного анализа, ИК -, ПМР -, ЯМР31Р спектроскопии.

Статья в формате PDF

1676 KB

1-этинил-1-аминоциклогексан

амидофосфонаты

реакция Тодда-Атертона

0-диаллил-N-(1-этинилциклогексан-1-ил) амидофосфат

0-дипропаргил-N-(1-этинилциклогексан-1-ил) амидофосфат

1

6-бис(этинилциклогексиламин)-1

6-диоксифосфорил-2

5

7

10-тетраоксоциклодекан

N-(1-этинилциклогекс-1-ил)-N1-диэтоксифосфорилтиомочевина

1. Абиюров Б.Д., Кулумбетова К.Ж., Джиембаев Б.Ж., Абдуллаев Н.Б., Казанбаева Л.С., Кияшев Д.К. Предельные и непредельные фосфорорганические соединения гетероциклического ряда // Сб. научн. тр.: Химия природных и биологически активных веществ. – Алма-Ата: Наука, 1977. – С. 139–146.

2. Ахатаев Н.А., Барамысова Г.Т., Джиембаев Б.Ж., нургожаева А.М., Бутин Б.М. Синтез, строение и химические превращения азот- и фосфорсодержащих производных 1-этинил-1-аминоциклогексана // Матер. 1-ой Международной Российско-Казахстанской конференции по химии и химической технологии. – Томск, 26–29 апреля 2011. – С. 225–227.

3. Барамысова Г.Т., Ахатаев Н.А., Джиембаев Б.Ж., Нургожаева А.М. Синтез новых полифункциональных производных на основе 1-этинил-1-аминоциклогексана // IV меж. конф. Научно-технического общество КАХАК. – Алматы, 2011. – № 2. – С. 231–232.

4. Борисов Г., Троев К. Получение бисфосфитов и присоединение к альдегидам и кетонам // Изв. Болг. АН. ОХН. – 1972. – Т. 5, кн. 2. – С. 175–180.

5. Джайлауов С.Д. Синтез и превращения аллиловых и пропаргиловых эфиров окси- и аминофосфоновых кислот: дис….канд. хим. наук. – Алма-Ата. 1975. – 119 с.

6. Джиембаев Б.Ж. a-Окси- и a-аминофосфонаты шестичленных (N, O, S, Se) гетероциклов. – Алматы: Комплекс, 2003. – 234 с.

7. Джиембаев Б.Ж. Фосфорорганические производные пиперидинового ряда. // Избр. тр. ИХН МОН РК: Химическая наука как основа развития химической промышленности Казахстана в ХХI веке. – Алматы: Fылым, 2001. – С. 360–372.

8. Джиембаев Б.Ж., Абиюров Б.Д., Абдуллаев Н.Б., Кияшев Д.К. и др. II. Предельные и непредельные фосфорорганические соединения гетероциклического ряда // Тр. ИХН.Алма-Ата: Природные и синтетические биологически активные вещества. – Наука, 1980. – Т. 52. – С. 67–84.

9. Джиембаев Б.Ж., Абиюров Б.Д., Полянская И.И. О взаимодействии этиленбисфосфита с кетонами пиперидинового ряда // Тезисы докладов VII Всесоюз. конф. по химии фосфорорг. соед. – Л., 1982. – С. 183.

10. Ергожин Е.Е., Джиембаев Б.Ж., Барамысова Г.Т. Научное наследие академика М.И. Горяева. – Алматы: Эверо, 2004. – 540 с.

11. Ионин Б.И., Боголюбов Г.М., Петров А.А. Фосфорорганические соединения с ацетиленовыми и диеновыми заместителями // Усп. химии. – 1967. – Т. 36. – С. 587–610.

12. Косыхова Л.А., Пикшилингайте Ю.-В.К., Закс А.С., Работников Ю.М. Синтез и противовоспалительная активность диамидофосфорильных производных амино-циклогексана // Хим-фарм. ж. – 1996. – № 5. – С. 45–46.

13. Косыхова Л.А., Пикшилингайте Ю.-В.К., Микульскис П.П., Карпавичюс К.П., Кнунянц И.Л. Синтез несимметричных N,N’-диамидофосфорильных производных аминоциклогексана и стереоизомерной 4-аминоциклогексанкарбоновой кислоты // Изв. АН СССР. Сер.хим. – 1987. – № 9. – С. 2045–2049.

14. Нифантьев Э.Е. Фосфорорганические соединения // Соровский образовательный журнал. – 1996. – № 7. – С. 39–46.

15. Салимбаева А.Д., Джиембаев Б.Ж., Туканова С.К., Бутин Б.М. Синтез новых фосфорилированных ацетиленовых аминов // Ж. общ. химии. – 1990. – Т. 60, № 5. – С. 1008–1011.

16. Туканова С.К., Джиембаев Б.Ж., Бутин Б.М. Фосфорилирование 1-этинил-1-аминоциклогексана диалкилфосфористыми кислотами // Ж. общ. химии. – 1989. – Т. 59, № 11. – С. 2633–2634.

17. Черкасов Р.А., Галкин В.И, Галкина И.В., Гарифзянов А.Р., Собанов А.А. Аминофосфонаты: механизмы образования, реакционная способность и аналитические свойства // Бутлеровские сообщения. – 2005, Т. 6. – С. 30–36.

18. Черкасов Р.А. Элементоорганические соединения: интеграция химии на современном этапе // Соросовский образовательный журнал. – 1997. – № 5. – С. 30–34.

19. Юделевич В.И., Ионин Б.И. Фосфорорганические лекарственные препараты. – Санкт-Петербург: Теза, 1995. – 85 с.

20. Яснопольский В.Д. Физико-химические константы органических соединений с ацетиленовой связью. – Баку: Красный Восток. 1966. – 559 с.

21. Kukhar V. Aminophosphonic and Aminophosphinic Acids: Chemistry and Biological Activity. USA: John Wiley & Son, 2000. – 600 р.

В настоящее время невозможно представить себе практическую деятельность человека без использования органических фосфорсодержащих соединений. Инсектициды, фунгициды, дефолианты и гербициды в сельском хозяйстве, фосфорорганические мономеры, обработка натуральных волокон органическими соединениями фосфора для придания им огнестойкости, аниониты и катиониты, обладающие высокой избирательностью, металлокомплексные катализаторы, позволяющие проводить направленный синтез, использование органических соединений фосфора в нефтехимической промышленности ‒ вот далеко не полный перечень успешного применения этих соединений [14,17–19,21]. К настоящему времени среди фосфорилированных производных алициклических и ацетиленсодержащих аминов найдены вещества с высокой биологической активностью [1–3,6–8,10–13, 15, 16].

Цель исследования. С целью выяснения влияния заместителей в фосфонатной группе на их биологическую активность и для расширения круга соединений этого типа, нами были синтезированы новые 0,0-диалкил-N-(1-этинилциклогексан-1-ил) амидофосфонаты (7, 8).

Материалы и методы исследования

Исходный 1-этинил-1-аминоциклогексан был (3) синтезирован из известного карбинола (1) через получение его хлорпроизводного (2) по известной методике [5, 20]. Исходные диаллилфосфит (4), дипропаргилфосфит (5) и этиленбисфосфит (6) получены по методикам [4, 5].

Хлорирование (1) проводили концентрированной НСl в присутствии каталитических количеств СuCl, медной бронзы и СаСl2. Выход (2) составил 31 %. Дальнейшим аминированием циклогексилхлорида (2) жидким азотом в токе инертного газа получен целевой продукт (3а) с 74,0 % выходом в виде гидрохлорида. Основание (3) получено с 62,0 % выходом. Реакцию 1-этинил-1-аминоциклогексана (3) с диалкилфосфитами (4,5) проводили в избытке CCl4 при эквимолярном соотношении реагентов, в присутствии основания, триэтиламин. Во всех случаях взаимодействие протекает гладко, при комнатной температуре (рис. 1).

Наибольшие выходы 0,0-диалкил-N-(1-этинилциклогексан-1-ил) амидофосфонатов (7, 8) удалось достичь при добавлении эквимолярных количеств диалкилфосфитов (4, 5) к смеси 1-этинил-1-аминоциклогексана (3) и триэтиламина в 50 мл сухого CCl4 при 20 °С и перемешиваем в течение 3–5 ч. Выпавший в результате реакции гидрохлорид триэтиламина отфильтровали, фильтрат отогнали в вакууме. Полученные амидофосфанаты (7, 8) представляют собой белые кристаллические вещества, легко очищающиеся перекристаллизацией из петролейного эфира. Ход реакции и индивидуальность синтезированных соединений контролировали методом тонкослойной хроматографии на оксиде алюминия II степени активности (бензол: этанол; 10: 1).

Состав и строение полученных соединений (7, 8) подтверждены данными элементного анализа, ИК -, ПМР -, ЯМР31Р спектроскопии.

В спектрах ИК эфироамидов (7, 8) имеются полосы поглощения в области 1232, 1235 см-1, характерные для P=O группы, в интервале 1050–1070 см-1 наблюдаются интенсивные дублетные полосы поглощения P-O-C- связи. Вторичной аминогруппе соответствуют полосы поглощения в области 3200 и 3220 см-1 соответственно, табл. 2.

Рис. 1

Таблица 1

Физико-химические свойства соединений (7–9, 11)

Таблица 2

ИК -, ПМР -, ЯМР31Р спектры соединений (7–9, 11)

В области 2110 и 2135см-1 наблюдаются валентные колебания, характерные для тройной связи (C≡C). Валентным колебаниям концевого ацетиленового водорода соответствуют полосы поглощения в области 3330 и 3290 см-1 соответственно.

В спектрах ПМР соединений (7, 8) сигналы протона амидной группы проявляются в виде дублета в области 3,65 м.д. и 5,01 м.д. с константой спин-спинового расщепления J_NH-P = 8 Гц, сигнал этинильного протона проявляется в виде синглета при 2,35 м.д. и 2,42 м.д. Сигналы протонов диалкоксифосфорильных группы проявляются в виде квадруплета в области 5,2 м.д. и мультиплета в области 4,45 м.д. (10Н, POCH₂C≡CH).

В спектрах ЯМР31Р продуктов реакции (7, 8) имеются синглетные сигналы в области 6,40 и 6,42 м.д., что соответствует резонансу ядра фосфора в амидах диалкилфосфорных кислот.

Интересной группой диалкилфосфористых кислот в синтетическом отношении являются циклические бисфосфиты, которые представляют собой биофункциональные фосфорсодержащие мономеры. Одним из методов получения фосфорсодержащих продуктов с несколькими функциональными группами является реакция переэтерификации диалкилфосфитов диолами [4, 6, 9, 10].

В дальнейшем в результате подробного изучения этой реакции было показано, что при соотношении диэтилфосфита и гликоля 1:1 в присутствии металлического натрия получается вещество, почти полностью перегоняющееся в вакууме. По данным элементного анализа и молекулярному весу оно соответствовало циклическому десятичленному бисфосфонату. При изучении реакции присоединения различных карбонильных соединений, таких как хлораль, бензальдегид, п-нитробензальдегид, ацетон, параформальдегид к этиленбисфосфиту, были получены и охарактеризованы продукты бис-присоединения, среди которых найдены биологически активные соединения [6, 10].

С целью создания и поиска новых биологически активных соединений исследована реакция этиленбисфосфита (6) с 1-этинил-1-амино-циклогексаном (3) в условиях реакции Тодда-Атертона (рис. 2).

Реакцию этиленбисфосфита (6) с 1-этинил-1-аминоциклогексаном (3) проводили при комнатной температуре в избытке CCl4 при соотношении реагентов 1:2, в качестве акцептора HCl использовали триэтиламин. В результате с выходом 75 % был получен и охарактеризован ранее не описанный диамид этиленбисфосфорной кислоты ‒ 1,6-бис(этинилцикло-гексиламин)-1,6-диоксифосфорил-2,5,7,10-тетраоксоциклодекан (9), который представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и в большинстве органических растворителей.

Состав и строение соединения (9) подтверждено данными элементного анализа, ИК-спектрометрии. Физико-химические и спектральные характеристики соединения (9) представлены в табл. 1,2.

В спектре ИК диамида (9) имеются полосы поглощения, характерные для P=O группы в области 1260 см-1, в интервале 1030–1050 см-1 наблюдаются интенсивные полосы поглощения связи P-O-C. Вторичной аминогруппе соответствуют полосы поглощения в области 3170 см-1. Отчетливо проявляются полосы поглощения терминальной ацетиленовой связи C≡C при 2110 см-1, а также концевого ацетиленового водорода (≡CH) при 3300 см-1.

Таким образом, установлено, что в условиях реакции Тодда-Атертона с использованием этиленбисфосфита в качестве алкилирующего агента реакция с 1-этинил-1-аминоциклогексаном проходит с образованием продукта бисприсоединения.

Одной из типичных реакций первичных аминов является реакция с алкилизотиоцианатами, позволяющая синтезировать различно замещенные тиомочевины [6, 10]. Несомненный интерес представляет возможность синтеза новых производных фосфорсодержащих тиомочевин на основе ацетиленовых аминов. В развитие работ по синтезу новых функционально замещенных ацетиленсодержащих аминов было изучено взаимодействие 1-этинил-1-аминоциклогексана (3) и с изотиоцианатом диэтилфосфористой кислоты (10) (рис. 3).

Реакцию проводили в среде сухого бензола при нагревании эквимолярных соотношений реагентов при 80 °С в течение 3–5 ч. В результате с выходом 72 % была выделена и охарактеризована N-диэтокси-N1-(1-этинил-циклогекс-1-ил)тиомочевина (11). Состав и строение целевого продукта (11) установлены на основании данных элементного анализа, ИК-спектроскопии, индивидуальность с помощью тонкослойной хроматографии на оксиде алюминия, (бензол: этанол; 5:1).

Рис. 2

Рис. 3

В ИК-спектре соединения (11) отчетливо проявляются полосы поглощения в области 1250 см-1, характерные для P=O группы. В области 1050–1080 см-1 наблюдаются полосы поглощения P-O-C группы. Валентные колебания NH-групп проявляются в области 3260 см-1 в виде уширенного пика, валентным колебанием (C≡C) тройной связи соответствует полоса поглощения в области 2110 см-1, терминальному ацетиленовому водороду (≡CН) – при 3320 см-1. Физико-химические и спектральные характеристики соединений (11) представлены в табл. 1, 2.

Результаты исследования и их обсуждение

0,0-диаллил-N-(1-этинилциклогексан-1-ил) амидофосфат (7). К смеси 0,025 моля (3,10 г) 1-этинил-1-аминоциклогексана (3) и 0,020 моля (2,63 г) триэтиламина в 50 мл сухого CCl₄ при комнатной температуре и перемешивании добавляют 0,025 моль (2,63 г) диаллилфосфита в 10 мл CCl₄. Смесь перемешивают в течение 3 ч. Выпавший хлоргидрат, триэтиламина отфильтровывают, фильтрат упаривают в вакууме. Остаток очищают перекристаллизацией из петролейного эфира. Выход 76 %, Т.плав. 48–49 ° (из гексана), R_f 0,64 (AI₂O₃, II ст. акт., бензол: этанол – 10:1).

0,0-дипропаргил-N-(1-этинилциклогексан-1-ил) амидофосфат (8). Получен аналогично. Выход 63 %, Т.пл. 61–62 °С (из петролейного эфира), R_f 0,59 (AI₂O₃, II ст. акт., бензол: этанол – 10:1) (табл. 1, 2).

1,6-бис(этинилциклогексиламин)-1,6-диоксифосфорил-2,5,7,10-тетраоксоциклодекан (9). К смеси 0,022 моля (2,7 г) 1-этинил-1-аминоциклогексана (3) 0,022 моля (2,12 г) триэтиламина в 40 мл CCl4 постепенно при перемешивании при комнатной температуре добавили 0,01 моля (2,16 г) этиленбисфосфита (6) в 10 мл CCl₄. Температура реакционной смеси поднялась на 6 °С. Перемешивание продолжили в течение 3-х часов при температуре 50 °С. Выпавший осадок гидрохлорида триэтиламина отфильтровали. Фильтрат упарили, остаток после перекристаллизации из ацетона и петролейного эфира представляет собой белое кристаллическое вещество. Выход 75 %, Т.пл. 109–110 °С (из петролейного эфира), Rf 0,67 (AI₂O₃, II ст. акт., бензол: этанол – 10:1) (табл. 1, 2).

N-(1-этинилциклогекс-1-ил)-N1-диэтоксифосфорилтиомочевина (11). В четырехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой, термометром и капельной воронкой, добавляют 0,04 моля (7,8 г) изотиоцианат диэтилфосфористой кислоты (10), в 50 мл сухого бензола постепенно по каплям при комнатной температуре прибавляют 0,04 моля (4,90 г) 1-этинил-1-аминоциклогексана (3). При этом температура реакционной смеси поднимается с 18 до 26 °С. Смесь перемешивают в течение 3-х часов при 80 °С, наблюдается изменение цвета реакционной среды до оранжевого и отделение маслообразной массы. После двухкратной перекристаллизации из ацетона получают кристаллы белого цвета. Выход 72 %, Т.пл. 72-73 °С, Rf 0,56 (бензол:этанол 5:1).

Выводы

Таким образом, взаимодействием 1-этинил-1-аминоциклогексана с диалкилфосфитами различного строения и изотиоцианатом диэтилфосфористой кислоты в условиях реакции Тодда-Атертона получен ряд новых амидофосфонатов. Состав и строение полученных соединений подтверждены данными элементного анализа, ИК-, ПМР -, ЯМР³¹Р спектроскопии.

Рецензенты:

Бутин Б.М., д.х.н., профессор, советник ректора Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения «Казахский государственный женский педагогический университет» Министерства образования и науки Республики Казахстан, г. Алматы;

Менлигазиев Е.Ж., д.х.н., профессор кафедры химии Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения «Казахский государственный женский педагогический университет» Министерства образования и науки Республики Казахстан, г. Алматы.

Работа поступила в редакцию 30.12.2014.

Библиографическая ссылка