Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

PHOSPHORUS DERIVATIVES 1-ETHINYL-1-AMINOCYCLOHEXANE

Dzhiembaev B.Z. 1 Baramysova G.T. 2 Ahataev N.A. 2 Appazov N.O. 2 Nuzar G. 1
1 Kazakh State Women’s Pedagogical University
2 Kyzylorda State University named after Korkyt Ata
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.
New variety of amidophosphonates were taken by reacting 1-ethynyl-1-aminocyclohexane with various structures of dialkyl phosphites and isorhodanic diethyl phosphoric acid in reactions of Atherton-Todd. Initial 1-ethinyl-1-aminocyclohexane was synthesized from the known carbinol by obtaining its chlorinated derivative using known method. Also initial diallyl phosphite, dipropargyl phosphite and ethylenebisphosphyte were prepared by known method. 1-ethinyl-1-aminocyclohexane with dialkyl phosphites reaction was conducted in excess CCl4 at an equimolar ratio of the reagent in the presence of a base, such as triethylamine. In all cases, the reaction proceeds smoothly at the room temperature. It is established that under the Todd-Atherton reaction conditions using ethylenesbiphosphyte as alkylating agent the reaction with 1-ethinyl-1-aminocyclohexane passes with forming a product such as bisaddition. In the development of research on the new functionally substituted acetyleneamines synthesis was studied the interaction of 1-ethinyl-1-aminocyclohexane with isorhodanic diethyl phosphoric acid. Composition and structure of the synthesized compounds were confirmed by elemental analysis, IR, PMR -, NMR31P spectroscopy.
1-ethinyl-1-aminocyclohexane
amidophosphonates
reaction of Atherton-Todd
0-diallyl-N(1-ethinylcyclohexane-1-il)amidophosphyte
0-dipropargyl-N-(1- ethinylcyclohexane-1-ил) amidophosphyte
1
6-bis(ethinylcyclohexylamine)-1
6-dihydroxyphosphoryl-2
5
7
10tetraoxocyclohexane
N-(1-ethinylcyclohexane-1-ил)-N1-diethoxyphosphoryltiourea
1. Abijurov B.D., Kulumbetova K.Zh., Dzhiembaev B.Zh., Abdullaev N.B., Kazanbaeva L.S., Kijashev D.K. Predel’nye i nepredel’nye fosfororganicheskie soedinenija geterociklicheskogo rjada // Sb. nauchn. tr.: Himija prirodnyh i biologicheski aktivnyh veshhestv. Alma-Ata: Nauka, 1977. рр. 139–146.
2. Ahataev N.A., Baramysova G.T., Dzhiembaev B.Zh., Nurgozhaeva A.M., Butin B.M. Sintez, stroenie i himicheskie prevrashhenija azot- i fosforsoderzhashhih proizvodnyh 1-jetinil-1-aminociklogeksana // Mater. 1-oj Mezhdunarodnoj Rossijsko-Kazahstanskoj konferencii po himii i himicheskoj tehnologii. Tomsk, 26–29 aprelja 2011. рр. 225–227.
3. Baramysova G.T., Ahataev N.A., Dzhiembaev B.Zh., Nurgozhaeva A.M. Sintez novyh polifunkcional’nyh proizvodnyh na osnove 1-jetinil-1-aminociklogeksana // IV mezh. konf. Nauchno-tehnicheskogo obshhestvo KAHAK. Almaty, 2011. no. 2. рр. 231–232.
4. Borisov G., Troev K. Poluchenie bisfosfitov i prisoedinenie k al’degidam i ketonam // Izv. Bolg. AN. OHN. 1972. T. 5, kn. 2. рр. 175–180.
5. Dzhajlauov S.D. Sintez i prevrashhenija allilovyh i propargilovyh jefirov oksi- i aminofosfonovyh kislot: dis….kand. him. nauk. Alma-Ata. 1975. 119 р.
6. Dzhiembaev B.Zh. a-Oksi- i a-aminofosfonaty shestichlennyh (N,O,S,Se) geterociklov. Almaty: Kompleks, 2003. 234 р.
7. Dzhiembaev B.Zh. Fosfororganicheskie proizvodnye piperidinovogo rjada. // Izbr. tr. IHN MON RK: Himicheskaja nauka kak osnova razvitija himicheskoj promyshlennosti Kazahstana HHI veke. Almaty: Fylym, 2001. рр. 360–372.
8. Dzhiembaev B.Zh., Abijurov B.D., Abdullaev N.B., Kijashev D.K. i dr. II. Predel’nye i nepredel’nye fosfororganicheskie soedinenija geterociklicheskogo rjada // Tr. IHN.Alma-Ata: Prirodnye i sinteticheskie biologicheski aktivnye veshhestva. Nauka, 1980. T. 52. рр. 67–84.
9. Dzhiembaev B.Zh., Abijurov B.D., Poljanskaja I.I. O vzaimodejstvii jetilenbisfosfita s ketonami piperidinovogo rjada // Tezisy dokladov VII Vsesojuz. konf. po himii fosfororg. soed. L., 1982. р. 183.
10. Ergozhin E.E., Dzhiembaev B.Zh., Baramysova G.T. Nauchnoe nasledie akademika M.I. Gorjaeva. Almaty: Jevero, 2004. 540 р.
11. Ionin B.I., Bogoljubov G.M., Petrov A.A. Fosfororganicheskie soedinenija s acetilenovymi i dienovymi zamestiteljami // Usp. himii. 1967. T. 36. рр. 587–610.
12. Kosyhova L.A., Pikshilingajte Ju.-V.K., Zaks A.S., Rabotnikov Ju.M. Sintez i protivovospalitel’naja aktivnost’ diamidofosforil’nyh proizvodnyh amino-ciklogeksana // Him-farm. zh. 1996. no. 5. рр. 45–46.
13. Kosyhova L.A., Pikshilingajte Ju.-V.K., Mikul’skis P.P., Karpavichjus K.P., Knunjanc I.L. Sintez nesimmetrichnyh N,N’-diamidofosforil’nyh proizvodnyh aminociklogeksana i stereoizomernoj 4-aminociklogeksankarbonovoj kisloty // Izv. AN SSSR. Ser.him. 1987. no. 9. рр. 2045–2049.
14. Nifant’ev Je.E. Fosfororganicheskie soedinenija // Sorovskij obrazovatel’nyj zhurnal. 1996. no. 7. рр. 39–46.
15. Salimbaeva A.D., Dzhiembaev B.Zh., Tukanova S.K., Butin B.M. Sintez novyh fosforilirovannyh acetilenovyh aminov // Zh. obshh. himii. 1990. T. 60, no. 5. рр. 1008–1011.
16. Tukanova S.K., Dzhiembaev B.Zh., Butin B.M. Fosforilirovanie 1-jetinil-1-aminociklogeksana dialkilfosforistymi kislotami // Zh. obshh. himii. 1989. T. 59, no. 11. рр. 2633–2634.
17. Cherkasov R.A., Galkin V.I, Galkina I.V., Garifzjanov A.R., Sobanov A.A. Aminofosfonaty: mehanizmy obrazovanija, reakcionnaja sposobnost’ i analiticheskie svojstva // Butlerovskie soobshhenija. 2005, T. 6. рр. 30–36.
18. Cherkasov R.A. Jelementoorganicheskie soedinenija: integracija himii na sovremennom jetape // Sorosovskij obrazovatel’nyj zhurnal. 1997. no. 5. рр. 30–34.
19. Judelevich V.I., Ionin B.I. Fosfororganicheskie lekarstvennye preparaty. Sankt-Peterburg: Teza, 1995. 85 р.
20. Jasnopol’skij V.D. Fiziko-himicheskie konstanty organicheskih soedinenij s acetilenovoj svjaz’ju. Baku: Krasnyj Vostok. 1966. 559 р.
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.

gdm1.wmf

Рис. 1

Таблица 1

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

соед.

Выход, %

Т.пл., °С

Rf*

Вычислено %

Брутто-формула

Найдено, %

C

H

N

P

C

H

N

P

7

76,0

48–49

0,64

59,1

7,7

4,8

10,3

С14Н22NO3P

59,3

7,7

4,9

10,9

8

63,0

61–62

0,59

60,2

6,4

5,0

11,1

С14Н18NO3P

60,0

6,2

5,3

10,8

9

75,0

109

0,67

52,4

6,9

6,1

13,5

C20H32N2O6P2

52,3

6,9

6,0

13,4

11

72,0

72–73

0,56

49,0

7,2

8,8

9,74

C13H23N2O3PS

48,9

7,0

8,6

9,63

Таблица 2

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

соед.

ИК-спектр,

n, см-1

ПМР-спектр,

δ, м.д.

ЯМР 31Р,

δ, м.д.

P=O

P-O-C

NH

≡CH

C≡C

≡CH

NH

P-O

 

7

1232

1050, 1020

3200

3300

2110

2,35 с

3,65 д

(J=6 Гц)

5,2 кв.

4,45м

6,40

8

1235

1070, 1040

3220

3290

2135

2,42 с

5,01 д

(J=8 Гц)

4,62 кв

2,325

6,42

9

1260

1030, 1050

3170

3300

2110

11

1250

1050, 1080

3260

3320

2115

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 JNH-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).

gdm2.wmf

Рис. 2

gdm3.wmf

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), Rf 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), Rf 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.