Проблема фосфорилирования ацилпроизводных мочевин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Синтез ацилпроизводных мочевины

1.2 Фосфорилирование ацилпроизводных мочевин

2. Экспериментальная часть

2.1 Синтез исходных веществ

2.2 Исследование продуктов ацилирования производных мочевин в реакции с пентахлоридом фосфора

3. Обсуждение результатов

3.1 Фосфорилирование алкилуреидов, диалкилуреидов, диалкилацетилуреидов пентахлоридом фосфора

Список литературы

Введение

Фосфорорганические соединения занимают весьма заметное место среди элементов органических соединений. Это обусловлено как практической ценностью этих соединений, так и тем интересом который проявляет теоретическая органическая химия к многочисленным и разнообразным соединениям которые способен образовывать фосфор, включенный в состав органической молекулы. Способность атома фосфора связываться с атомом углерода и атомами многих гетероэлементов используя при этом разное валентное состояние и координационное окружение приводит к тому что к настоящему времени известно огромное количество фосфорорганических соединений и каждый год открывается новые типы и классы веществ линейной или циклической структуры.

Фосфорорганические соединения давно и с успехом применяются в виде биологически активных веществ., таких как лекарственные препараты, химические средства защиты растений, боевые отравляющие вещества. Промышленное использования фосфорорганических соединений представлены примерами фосфорсодержащих полимеров, смазочных и охлаждающих жидкостей, антипиренов.

Среди многообразия фосфорорганических соединений весьма почетное место принадлежит азотфосфорсодержащим соединениям в том числе и азотфосфорсодержащим гетероциклам. В лаборатории фосфорорганических соединений в течение длительного периода времени проводятся работы по синтезу новых типов ФОС, примерами которых в частности служат фосфорсодержащие уреиды.

Уреиды, имеющие непосредственную N-P связь синтезируются достаточно просто, в литературе описаны многочисленные примеры получения этого класса соединений. Те уреиды, в которых атом фосфора и азота разделены углеродным мостиком, получаются не столь очевидно и просто. Они часто синтезируются в ходе многостадийного процесса и требуют не всегда доступных реагентов.

Поэтому проблема синтеза ранее известных типов ФОС, но более простым способом, а также поиск методов получения азотфосфорсодержащих соединений новых типов являются актуальной задачей.

В лаборатории фосфорорганических соединений найден достаточно простой метод получения фосфорсодержащих уреидов, а также фосфорсодержащих азадиенов и азотфосфорсодержащих гетероциклов -- производных 1,5,2-диазафосфинина, на основе реакции ацетилпроизводных N,N'-диалкилмочевин, которые подвергаются фосфорилированию пентахлоридом фосфора.

Однако ряд аспектов, таких как, например влияние характера заместителя (электронные и стерические эффекты), до сих пор детально не исследованы. Поэтому задачей данной курсовой работы является изучение реакций пентахлорида фосфора с ацетилпроизводными мочевины, имеющими при атомах азота объемные заместители.

1. Литературный обзор

1.1 Синтез ацилпроизводных мочевины

Карбодиимиды можно рассматривать как алкил (арил) -- производные простейшего их представителя HN=C=NH, существующего главным образом в таутомерной форме цианамида. Карбодиимиды являются одним из нескольких классов органических соединений с кумулированными двойными связями (изоцианаты, кетены, аллены, кетенимины). Хотя некоторые ароматические карбодиимиды впервые синтезированы 80 лет назад, интерес к ним возрос лишь в последние годы. В отечественной литературе имеются лишь самые общие сведения о карбодиимидах.

Химические свойства карбодиимидов определяются в первую очередь их ненасыщенностью и, следовательно, склонностью к реакциям присоединения. Это относится главным образом к реакциям с соединениями, имеющими подвижный атом водорода. В частности реакции с карбоновыми кислотами. В зависимости от условий реакции карбодиимиды могут образовывать с карбоновыми кислотами ацилмочевины или ангидриды кислот и мочевины:

Аналогично реагируют карбодиимиды с дикарбоновыми кислотами. Щавелевая кислота образует с карбодиимидами дизамещенную мочевину.

Применение карбодиимидов в реакциях ацилирования. Способность карбодиимидов присоединяться к карбоновым кислотам с образованием N,N'-диарил- или диалкилуреидов была использована для идентификации этих кислот. Наилучшие результаты при проведении этих реакций получены при помощи дициклогексилкарбодиимида.

Характер конечных продуктов вэтой реакции зависит от строения карбодиимида и от вида растворителя. Из диарилкарбодиимидов образовывались преимущественно уреиды в тех эе случаях, когда применяли дициклогексилкарбодиимид, в качестве главных продуктов получались ангидриды кислот и дициклогексилмочевина. В качестве растворителей в этих реакциях использовали эфир, бензол, ацетон, циклогексан и петролейный эфир. В пиридиновом или спиртовом растворе удалось получить уреиды N,N'-дициклогексилмочевины.

Механизм образования ангидридов кислот наряду с уреидами, по мнению Корана, можно представить следующим образом:

Молекула карбодиимида, в соответствии с предложенной схемой, присоединяется к одной из двух двойных связей карбодиимида, образуя промежуточное соединение (I), которое либо перегруппировывается в более устойчивую форму с образованием уреда (II), либо вступает во взаимодействие со второй молекулой кислоты в случае ее избытка, в результате чего образуются ангидрид кислоты и замещенная мочевина. В спиртовой среде соединение (I), реагируя со спиртом образует кислый эфир.

Анализируя различные направления реакций карбодииимидов с карбоновыми кислотами, Корана отмечает следующее. С ароматическими кислотами реакция идет главным образом в сторону образования ацилмочевины. В качестве растворителей можно использовать эфир, бензол, диоксан, пиридин. Применение спиртов нежелательно из-за образования побочных полимерных продуктов. В очень мягких условиях ацилмочевина образуется количественно.

Алифатические карбодиимиды с карбоновыми кислотами образуют как правило, дизамещенные мочевины и ангидриды. Однако регулируя условия реакции, можно выделить и ацилмочевину. Так например, проводя реакцию в горячем пиридине и добавляя карбоновую кислоту по частям к дициклогексилкарбодиимиду, получают с удовлетворительным выходом ацилмочевину. Дициклогексилмочевина образуется при взаимодействии дициклогексилкарбодиимида с водным раствором уксусной кислоты.

Реакции с использованием карбодиимидов обычно проводят в мягких условиях при комнатной или несколько повышенной температуре с использованием таких доступных растворителей как эфир, пиридин, диметилформомид. Образующаяся в результате этих реакций дициклогексилмочевина плохо растворяется в этих растворителях. Это существенно облегчает очистку и разделение продуктов реакции.

Примеры синтеза ацил производных мочевин.

Реакция (CF3CO)2O с аминами и мочевинами образует CF3CONRR' [R=H, CHMe2, Ph R' = замещению карбамаилы и т.д.]. Так, (CF3CO)2O с PhNHCONHPh в Et2O при комнатной температуре дает CF3COnPhCONHPh.

EtNH2+BrCN+CH3COCl -- AcNHCONHEt

Насыщенный раствор, содержащий AcNH2 (30 г.) и 15 г. NaBr электролизовался между Pt-электродами при 0,3 атм. давления.

Замещенные мочевины получаются уже при кипячении водного раствора мочевины с хлоргидратом амина, например, симм-диметилмочевина из мочевины и хлоргидратта метиламина при 160-170 0. Синтез Ph и N,N'-дифенилмочевины при действии водного раствора гидрохлорида анилина на мочевину.

1.2 Фосфорилирование ацилпроизводных мочевин

Ацетилмочевины содержот дополнительный нуклеофильный центр -- аминогруппу, что существенно повышает синтетический потенциал этих соединений в реакциях с галогенидами фосфора и обеспечивает своеобразие химического поведения уреидов в реакциях фосфорилирования.

Фосфорилирование N-ацетилмочевины

Смена первичного нуклеофильного центра кардинально изменяет ход фосфорилирования ацетилмочевины. Результат реакции существенно зависит от соотношения реагентов: образуется либо гексахлорофосфорат 4-(трихлорфосфазо)-2,4-дихлор-3-аза-1,3-бутадиенилтрихлорфосфония, либо 2,2,4.6-тетрахлор-2,2-дигидро-1,5,2-диазафосфорин. Реакция начинается с атаки пентахлоридом фосфора атома кислорода, что согласуется с данными квантово-химического расчета электронного строения молекулы ацетилмочевины методами МПДП и ППДП/С. Расчеты свидетельствуют о том, что молекула ацетилмочевины имеет две близкие по энергии верхние занятые ?-орбитали, которые характеризуются наибольшим вкладом одного из карбонильных кислородов ацетильной или карбамидной групп. Энергии орбиталей близки, поэтому невозможно предпочесть один атом кислорода другому.

Предполагается, что взаимодействие пентахлорида фосфора с ацетилмочевиной начинается с атаки РСl₅ по атому кислорода ацетильной группы:



В схеме превращений определяющую роль играет азабутен (а), который благодаря наличию электроноакцепторной фосфазогруппы претерпевает (а) - (б) имин-енаминную перегруппировку. В результате перегруппировки облегчается отщепление НСl, приводящее к фосфорсодержащему азабутадиену (в). При взаимодействии ацетилмочевины с пентахлоридом фосфора в соотношении 1:5, создаваемой в реакционной среде избыток РСl₅ приводит к фосфорилированию интермедиата (в) по хлорвинильной группе с образованием соединения (IV).

. Фосфорилирование хлорацетилмочевин.

Фосфорилирование трихлорацетилмочевины с пентахлоридом фосфора приводит к образованию 1-(трихлорфосфазо)-1,3,3,4,4,4-гексахлор-2-аза-1-бутену, отсутствие протонов в ацильном фрагменте препятствует формированию углерод-углеродной двойной связи.

Фосфорилирование хлорацетилмочевины протекает не столь однозначно. Результат зависит от соотношения реагентов и условий проведения реакции.



В зависимости от соотношения хлорацетилмочевины (1:3 или 1:4) процесс соответственно останавливается на стадии образования 1-(трихлорфосфазо)-1,3,4-трихлор-2-аза-1,3-бутадиена (V) или 1-(трихлорфосфазо)-1,3,4,4-тетрахлор-2-аза-1,3-бутадиена (VI).

Таким образом, в отличие от ацетилмочевины, хлорацетилмочевина при реакции с избытком РСl₅ не превращается в дифосфорилированный азабутадиен. Происходит хлорирование диена (V) с образованием соединений (д) и (VI).

По-видимому, атаку пентахлорида фосфора по дихлорвинильной группе затрудняют как стерические факторы, проявляющиеся в тризамещенных алкенах, так и понижение нуклеофильности двойной связи соединения (V) под влиянием электроноакцепторных атомов хлора. В первую очередь происходит хлорирование двойной связи азабутадиена пентахлоридом фосфора.

Фосфорилирование N-метил-N'-ацетилмочевины.

В процессе реакции N-метил-N'-ацетилмочевины (МАМ) с пентахлоридом фосфора на первый план выступает деструкция уреида с последующим фосфорилированием образующихся осколков, приводящая к гексахлорфосфорату 2-трихлорфосфазо-2-хлорэтенилтрихлорфосфония (VII):



Решающее влияние на направление реакции N-метил-N'-ацетилмочевины с пентахлоридом фосфора, по-видимому, оказывает присутствующий в реакционной среде хлороводород, который катализирует распад вероятного интермедиата (г).

Установлено, что фосфорилирование проведенное при пониженном давлении, когда из сферы реакции интенсивно удаляется хлороводород, завершается образование соединения (VIII):

Согласно схеме превращений, фосфорилирование уреида начинается с атаки РСl₅ атома азота метиламиногруппы. По квантово-химическим расчетам, метиламиногруппа наиболее вероятный центр электрофильной атаки. Получающийся интермедиат (г) претерпевает перегруппировку.

Фосфорилирование N-метил-N'-хлорацетилмочевины.

Введением заместителей в ацильный фрагмент приводит к тому, что единственным продуктом реакции N-метил-N'-хлорацетилмочевины с пентахлоридом фосфора является 1,3,2-диазофосфетидиноны.

Взаимодействие N-метил-N'-хлорацетилмочевины с пентахлоридом фосфора приводит к образованию соединения (IX). При изменении соотношения реагирующих веществ, реакцию можно зафиксировать на стадии образования непредельного 1-метил-2,2,2-трихлор-3-(1,2-дихлорэтенил)-1.3,2-диазафосфетидинона (X):

Размещено на http://www.allbest.ru/

При фосфорилировании N-метил-N'-трихлорацетилмочевины с пентахлоридом фосфора образуется 1-метил-2,2,2-трихлор-3-(1.1,2,2,2-пентахлорэтил)-1,3,2-диазафосфетидинон.

Фосфорилирование N-ацил-N, N'-диметилмочевин.

При фосфорилировании N-ацил-N,N'-диметилмочевин пентахлоридом фосфора образуются гексахлорфосфораты 1,5-диметил-(3-R)-6-оксо-2,2,4-трихлор-1,2,5,6-тетрагидро-1,5,2-диазофосфония (XI):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Благодаря Е-геометрии хлоренаминотрихлорфосфониевого фрагмента соединения (ж), нет конфигурационных препятствий внутримолекулярной атаке метиламиногруппы атомом фосфора. Этим объясняется тот факт, что, несмотря на изменение условий проведения эксперимента, не удается зафиксировать образование ациклических интермедиатов (ж), а единственным продуктом реакции являются гексахлорофосфораты 1,5,2-диазафосфоринония (XI).

На основании литературного анализа видно, что мочевины, содержащие при атоме азота ацетильную группу, превращаются либо в открыто-цепные ФОС, либо в производные диазафосфининов. Диметилацетилмочевина в силу особо благоприятной конфигурации переходного состояния в результате формирования шестичленного цикла, настолько легко превращается в гетероцикл, что зафиксировать образование линейного интермедиата не удается.

С другой стороны, если жестко зафиксировать атом азота уреида, например включив их в состав цикла, то диазафосфининовый гетероцикл сформироваться не может в принципе, как это хорошо видно на примере фосфорилирования пентахлоридом фосфора N-ацетилэтиленмочевины

Насколько изменится ситуация, если в молекуле линейного уреида небольшие по размеру метильные заместители, заменить на более объемные?

Ответить на этот вопрос мы попытались, изучив в качестве субстратов в реакции с пентахлоридом фосфора N-ацетил-N,N'-дициклогексилмочевину и N-ацетил-N-метил-N'-трет-бутилмочевину.

2. Экспериментальная часть

фосфорилирование ацилпроизводный мочевина

2.1 Синтез исходных веществ

Реагенты и растворители очищали по стандартным методикам, обеспечивающим отсутствие влаги. Использовали товарные PCl5, ацетилхлорид, бензол, пиридин, уксусную кислоту, дициклогексилкарбодиимид, дициклогексилмочевину.

Ацилирование дициклогексилмочевины

В реакционную колбу, снабженную обратным холодильником, поместили 3 г. (0,0134 моль) дициклогексилмочевины, 1,1 г. (0,0134 моль, 1 мл.) ацетилхлорида (берем 5 мл., избыток, для того, чтобы покрыть порошкообразную дициклогексилмочевину). Реакцию ведем в среде бензола (5 мл.). Эту смесь нагреваем до полного растворения дициклогексилмочевины.

Постояв некоторое время при низкой температуре, отгоняем растворитель на водоструйном насосе. После сушки вещество приняло вид «пенообразной смолы». Добавляем немного петролейного эфира, при комнатной температуре вещество растворяется плохо, при нагревании -- растворяется хорошо с образованием гетерогенной системы (масло-вода). Затем по каплям приливаем бензол до образования однородной массы. Уже при комнатной температуре начинают выпадать кристаллы, но в связи с тем, что кристаллы формируются медленно, оставляем стоять дольше при низкой температуре.

Спустя длительное время, сливаем растворитель в слив, а кристаллы высушиваем в вакууме (на поверхности сухих кристаллов слой смолы), экстрагируем высушенные кристаллы петролейным эфиром три раза и ставим в холодное место.

Постояв некоторое время при пониженной температуре, на стенках приемника сформировались кристаллы. Растворитель сливаем обратно в реакционную колбу, а кристаллы сушим в вакууме. Масса полученных кристаллов 0,75 г. (20,8% от теор.). Кристаллы имеют крупную кристаллическую структуру с Тпл = 116 оС.

На стенках реакционной колбы, куда был слит экстрагированный петролейный эфир, также сформировались кристаллы. Растворитель также сливаем в другой приемник, где образовался смолообразный осадок. Высушиваем кристаллы и смолу, и измеряем их температуры плавления: Тпл кристаллов = 125 оС, Тпл смолы = 125 оС.

Ацилирование N,N'-дициклогексилкарбодиимида

Для проведения данного синтеза мы использовали заранее перегнанные пиридин и уксусная кислота (над P2O5).

В реакционную колбу помещаем 3 г. (0,0146 моль) N,NI-дициклогексилкарбодиимида, 1,14 г. [0,01898 моль (1:1,3), 1,1 мл.] уксусной кислоты, в среде чистого пиридина (15 мл.). Кристаллы выпадают интенсивно уже при комнатной температуре, оставляем стоять.

Постояв некоторое время, сформировавшиеся кристаллы отфильтровываем обратным фильтрованием, промываем один раз чистым пиридином и два-три раза петролейным эфиром. Затем на водоструйном насосе отгоняем растворитель. Так как растворитель уходит плохо, в течении длительного времени, сливаем раствор в стаканчик. Масса мокрого осадка составляет 2,15 г., кристаллы имеют липкую структуру.

Экстрагируем полученные кристаллы два-три раза петролейным эфиром, сливая при этом растворитель в другой приемник и оставляем выкристаллизовываться. Затем кристаллы высушиваем в вакууме. Полученные кристаллы крупной кристаллической структуры с массой 1,7 г. и с Тпл = 118 оС.

Приемник с растворителем (от экстракции петролейным эфиром) также экстрагируем петролейным эфиром, сливая при этом растворитель в другой приемник. Кристаллы в обоих приемниках высушиваем в вакууме и измеряем их температуру плавления: Тпл1 = 125-126 оС, Тпл2 = 125-126 оС.

Синтез N-ацетил,N-метил,N'-третбутилмочевины

Для синтеза берем АсДЦГМ (из синтеза дициклогексилкарбодиимида с уксусной кислотой, в среде чистого пиридина).

В реакционную колбу, снабженную обратным холодильником, помещаем 2,6 г. АсДЦГМ, приливаем 4,5 мл. ацетилхлорида и 4,5 мл бензола (количество ацетилхлорида и бензола берем в соотношении с синтезом «Ацилирования дициклогексилмочевины»), нагреваем до полного растворения кристаллов и оставляем стоять некоторое время.

Так как начали выпадать кристаллы (чего не должно было быть), сливаем растворитель в другой приемник, сюда также сливаем бензол, после того как промыли кристаллы (кристаллы в бензоле частично растворяются). Кристаллы сушим в вакууме, параллельно ему ставим отгоняться растворитель из приемника. Масса высушенных кристаллов составляет 0,5 г.

Приемник, с отогнанным растворителем, экстрагируем петролейным эфиром, сливая при этом растворитель в другой приемник. Делаем тоже самое еще один раз, сливая при этом петролейный эфир в другой приемник. Постояв некоторое время в приемнике с маточным раствором и в приемниках с экстрагированным петролейным эфиров, начали формироваться кристаллы, растворители сливаем в слив, а кристаллы высушиваем в вакууме. После чего измеряем их массу и температуру плавления:

Вещество	Тпл, оС	m,г
кристаллы из маточного раствора	121-122	1,2
кристаллы после первой экстракции	105	0,6
кристаллы после второй экстракции	117	0,8

Синтез N,N'-дициклогексилхлорформамидин

В реакционную колбу помещаем 2 г. (0,00971 моль) дициклогексилкарбодиимида приливаем 5 мл. бензола, порошок растворился хорошо, но раствор мутный, поэтому приливаем еще 2 мл. бензола. Затем по каплям приливаем 0,76 г. (0,00971 моль, 0,8 мл.) ацетилхлорида, реакция идет с выделением тепла. После смешивания оставляем немного постоять при комнатной температуре. Затем, спустя некоторое время, ставим на водоструйный насос отгонять растворитель. Получили смолу массой 2,9 г.

2.2 Исследование продуктов ацилирования производных мочевины в реакции с пентахлоридом фосфора

Взаимодействие ДЦГМ +AcCL с пентахлоридом фосфора

1,6 г. (0,00752 моль) PCl5 поместили в круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, прилили 12 мл бензола и кипятили до полного растворения кристаллов.

К полученному раствору, охлажденному до комнатной температуры, при интенсивном перемешивании, по каплям добавили раствор 0,5 г. (0,00188 моль) ДЦГМ + AcCl , в небольшом количестве бензола. По мере добавления реагента образуются кристаллы.

Осадок отделили от раствора, затем высушили в вакууме. Получили 1,5 г. кристаллов, которые с целью предохранения от гидролиза атмосферной влаги сохраняем в плотно закрытом приемнике.

Взаимодействие N-ацетил, N-метил, N'-третбутилмочевины с пентахлоридом фосфора

1,6 г. (0,00752 моль) PCl5 поместили в круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, прилили 12 мл. бензола и кипятили до полного растворения кристаллов.

К полученному раствору, охлажденному до комнатной температуры, при интенсивном перемешивании, по каплям добавили раствор 0,5 г. (0,00188 моль) N-ацетил,N-метил,N'-третбутилмочевины, в небольшом количестве бензола. По мере добавления реагента образуются кристаллы.

Осадок отделили от раствора, затем высушили в вакууме.

Взаимодействие N, N'-дициклогексилхлорформамидина с пентахлоридом фосфора

1,5 г. (0,00703 моль) PCl5 поместили в круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, прилили 11 мл бензола и кипятили до полного растворения кристаллов.

К полученному раствору, охлажденному до комнатной температуры, при интенсивном перемешивании, по каплям добавили раствор 0,5 г. (0,00176 моль) N,N'-дициклогексилхлорформамидина, в небольшом количестве бензола. По мере добавления реагента образуются кристаллы. Масса кристаллов составляет 0,2 г.

3. Обсуждение результатов

Известно, что N,N'-диметил, N-ацетилмочевина фосфорилируется пентахлоридом фосфора PCl5 по ацетильной группе. При этом формируется азотфосфорсодержащие гетероциклическое соединение:

Действие пентахлорида фосфора на этиленацетилмочевину приводит к продукту фосфорилирования, не содержащего атома фосфора в составе гетероцикла. Очевидно, стерические препятствия, которые создает циклический уреид атаке трихлорфосфониевому катиону по атому азота, не позволяют завершится процессу внутримолекулярной циклизации. Достаточно интересным было бы выяснение возможности гетероциклизации для линейных мочевин, содержащих при атомах азота достаточно объемные заместители, которые препятствовали бы процессам гетероциклизации, однако попытки вовлечения в реакцию фосфоририльных производных мочевин,содержащих при атоме азота арильные заместители, осложняет протекание реакции. Не исключено, что при этом доминирующими становятся процессы деструкции уреида. Скорее всего в этом случае на стерические факторы налагается и электронное влияние арильных заместителей. В отличии от метильных групп, являющимися донорами по отношению к атому азота фенильные радикалы обладают электронно-акцепторными свойствами, благодаря сопряжению неподеленной электронной пары атома азота с ароматичной системой. Поэтому подходящими объектами исследования могли бы служить диалкилмочевины, содержащие при атомах азота объемные заместители:

N-ацетил, N, N'-дициклогексилмочевину мы синтезировали реакцией ацилирования, по методике аналогичной методике получения N-ацетил, N, N'-диметилмочевины. Однако, уже на стадии ацилирования объемные циклогексильные заместители препятствовали протеканию реакции, которая протекала с очень низкой скоростью и с низким выходом, а при попытке ужесточить условия проведения процесса вероятнее всего наблюдалась деструкция уреидов, поскольку образовывалась смолообразная масса, из которой очень трудно было выделить целевой продукт. Критерием индивидуальности и чистоты послужила температура плавления, поскольку литературная температура плавления ацетилдициклогексилмочевины известна и составляет 126 оС.

Альтернативным способом получения интересующего нас объекта может служить реакция ацетилирования дициклогексилкарбодиимида:



Однако эта реакция, как выяснилась чувствительна к условиям ее проведения. Если взаимодействие реагентов протекает в среде бензола, то продуктами реакции является дициклогексилмочевина и ангидрид кислоты, т.е. в этом случае дициклогексилкарбодиимид выступает в роли дегидротирующего агента, сам превращаясь в мочевину. Однако, если в качестве растворителя используется абсолютный пиридин, то в этом случае кислота присоединяется по кратным связям и единственным продуктом реакции должна быть ацетилдициклогексилмочевина. Однако, при проведении нами реакции в этих условиях, что с течением времени из раствора выделяется довольно большое количество осадка, который представляет собой дициклогексилмочевину. После удаления растворителя (пиридина) в вакууме, твердый остаток очистили перекристаллизацией из петролейного эфира и получили вещество с температурой плавления равной 118 оС, что дает нам основание говорить о том, что выделенное вещество является ацетилдициклогексилмочевиной (СПЕКТР).

Другим объектом, которое мы вводили в реакцию ацилирования послужила N,N'-тредбутилмочевина:

Для этого соединения, атака ацилирующего агента вероятней всего должно быть направлена по атому азота, связанному с метильной группой, поскольку в этом случае стерические препятствия значительнее меньше тех, которые создает объемный третбутильный заместитель. Реакция проводилась в условиях, аналогичных синтезу диметилацетилмочевины. При добавлении ацетилхлорида к суспензии метилтретбутилмочевины в бензоле и при непродолжительном нагревании, осадок уреида растворился, после чего из их раствора выделился кристаллический осадок, представляющий собой гидрохлорид метилтретбутилмочевины. По мере кипячения реакционной смеси, под действием ацилирующего агента, гидрохлорид уреида растворялся, а из раствора выделялся газообразный хлороводород. После охлаждения реакционной смеси и удалении растворителя, остаток представляет собой ацетилтетбутилмочевину. Учитывая, то обстоятельство, что в ходе реакции фосфорилирования структурно-объемных уреидов (в отличии от диметилацетилмочевины) атаки пентахлоридом фосфора может подвергаться не только карбонильная группа ацетильного фрагмента, но и уреидный карбонил. Нами в качестве модельного соединения был синтезирован N,N'-дициклогексил, С-хлорформамидин, который представляет собой некристаллизующуюся желтоватую подвижную жидкость:

3.1 Фосфорилирование алкилуреидов, диалкилацетилуреидов пентахлоридом фосфора

Синтезированное нами соединение мы исследовали в реакции с пентахлоридом фосфора. Реакцию проводили следующим образом. К охлажденному до комнатной температуры PCl5 в абсолютном бензоле, по каплям, при интенсивном перемешивании, добавляли раствор соответствующего ацетилдиалкилуреида.

Результатом реакции фосфорилирования пентахлоридом фосфора являются гексохлорофосфораты органилхлорфосфония, которые будучи ионным соединением, выделяются в осадок из малополярных бензольных растворов. В отличии от вероятных побочных продуктов (PCl5 не только фосфорилирующий агент, но и хлорирующий агент), которые должны оставаться в растворе. Однако при смешивании раствора пентахлорида фосфора с ацетилдициклогексилмочевиной, из раствора выделилась не кристаллическая комплексная соль, а подвижная масса. количество которой значительно уменьшается при хранении реакционной смеси.

В спектре ПМР N-ацетил,N,N'-дициклогексилмочевины наблюдаются сигналы ядер атома водорода в области: уширенный синглет -- 7,24 м.д., принадлежащий протону аминогруппы; метильная группа в составе ацетильного фрагмента проявляется синглетом в области, неэквивалентности, проявляющимися двумя мультиплетами в области 2.1 -- 2,7 м.д.

Для продукта фосфорилирования дициклогексимочевины спектр ЯМР 31Р наблюдается синглет в области 298 м.д., принадлежащий аниону PCl6-. Низко-интенсивный синглет в области 20,1 м.д. может быть отнесен нами к ядру фосфора, входящего в состав оксохлорфосфорильной группировки, входящей в состав гетероцикла. Этот сигнал по своему положению близок к сигналу 1,5-диметил, 2,6-диоксо, 2,4-дихлор, 1, 2, 5, 6-тетрагидро, 1, 5, 2-диазофосфинина, получающегося из N-ацетил, N, N'-дициклогексилмочевины. Таким образом следует полагать, что серьезные стерические препятствия, создаваемые объемными циклогексильными заместителями не позволяют сформироваться гексохлорофосфорату диазофосфоринония. Вместо этого, в результате внутри- или межмолекулярного взаимодействия фосфониевого катиона с атомом кислорода ацетильной группы, формируется сразу хлорангидридная форма в соответствии со схемой:

Другой вариант, не исключено, что при фосфорилировании ацетилдициклогексилмочевины, атака пентахлоридом фосфора направляется не по атому кислорода ацетильной группы, а по атому азота NH связи. В этом случае, образующийся интермедиат в силу подходящей шестичленной конфигурации переходного состояния, открывает атом кислорода ацетильной группы, превращаясь в соединение открыто-цепного типа, которое содержит при атоме азота дихлорфосфорильрую группу. Основанием для этого предположения можно считать величину химического сдвига сигнала ядра фосфора в спектре ЯМР 31Р, которая хотя и сдвинута в слабое поле, но находится в области, которой могут проявляться N-фосфорилированные уреиды, содержащие при атоме азота группировку POCl2:

Третбутилацетилмочевина при добавлении ее к раствору пентахлорида фосфора приводит к выделению кристаллического осадка, очень напоминая при этом поведение диметилацетилмочевины при фосфорилировании. При действии на полученную комплексную соль диоксида серы происходит превращение синтезированного соединения в хлорангидридную форму. К сожалению, сказать что-либо о структуре получающихся соединений на сегодняшний день не представляет возможным, поскольку при регистрации спектров ЯМР не сканировалась область, в которой должны проявляться ядра атомов фосфора, входящих в состав хлорфосфониевого катиона и его кислородсодержащих производных. Лишь по косвенному признаку наличию в спектре комплексной соли аниона PCl6- (296 м.д.) и исчезновение этого сигнала одновременным появлением синглета в области 4 м.д. соответствующий хлороксида фосфора позволяет нам предположить, что ацетилметилтретбутилмочевина при действии на нее пентахлоридом фосфора, фосфорилируется по ацетильной группе с образованием комплексной соли. Однако формируется при этом азотфосфорсодержащий гетероцикл или процесс останавливается на образовании открытой формы, однозначно невозможно сказать.

Список литературы

1. Davis T.L., Blanchard K.C. Organic synthesis. 3. 1929.-95с.

2. Smart N.A., Young G.T., Williams M.W., Amino acids and peptides (XV). Racemization during peptide synthesis.-J. Chem. Soc.,1960.-3902-12.

3. Frids Zetzsche, Luscher E., Meyer H.E., Characterization of carboxylic acids as ureides with the aid of carbodiimides., Berlin, 1938.-71B. 1088-93.

4. Bojarskin I, Kahe W., Melzacka M., N-Acyl derivatives of barbituretes (VI). Hydrolysis of N-acyl derivatives of 1-Metil-5-Etil-5-Phenil-barbituric acid.-Roczniki Chem., 1965.-39(6), 875-884.

5. Richter R., Tucher B., Ulrich H., Synthesis and reactions of some N-acylated and N-sulfontlated N,N'-dialkylureas.-J. Org. Chem., 1978.-43(21), 4150-4154.

6. Jocobson R.A., Monosodium urea and its reactions.-J. Am. Chem. Soc., 1936.-58, 1984-1986.

7. Paul F.W., Reaction of amides with isocyanafes (II) N-Substfuted amides.-J. Am. Chem. Soc., 1949.-71, 3746-3748.

8. Wiley P.F., Reaction of amides with isocyanates (II) N-Substituted amides.-J. Am. Chem. Soc., 1949.-71, 3746-3748.

9. Vigorita M.J., Ficarra R., Ficarra P., Tommasini A., Synthesis and antitumor activities of some trifluoroacetamides.-Boll. Chem. Farm., 1981.-120(5), 278-285.

10. Lamchen M., Preparation of N-acetil-N-methylurea by an electrolic procees.-J. Chem. Soc., 1950.-748 c.

Размещено на Allbest.ru