Фосфорилювання 1,3-азолів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

УДК 547.241'78+547.241'79

ФОСФОРИЛЮВАННЯ 1,3-АЗОЛІВ

02.00.08 -- хімія елементоорганічних сполук

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Зарудницький Євген В'ячеславович

Київ 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі хімії фосфороорганічних сполук Інституту органічної хімії Національної Академії Наук України.

Науковий керівник:

доктор хімічних наук, професор Пінчук Олександр Михайлович, Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ, зав. відділом

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук Броварець Володимир Сергійович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ, провідний науковий співробітник

кандидат хімічних наук Онисько Петро Петрович, Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ, старший науковий співробітник

Провідна установа:

Національний університет ім. Тараса Шевченка, м. Київ

Захист дисертації відбудеться “ 21 ” грудня 2000р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.217.01 при Інституті органічної хімії НАН України за адресою: 02094, м. Київ, вул. Мурманська, 5.

Факс 5732643

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Інституту органічної хімії НАН України.

Автореферат розісланий “ 20 ” листопада 2000р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор хімічних наук, професор Фещенко Н.Г.

фосфорилювання гетероцикл галогенід

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтесивний розвиток хімії С-фосфорильованих п'ятичленних гетероароматичних сполук почався з другої половини ХХ сторіччя. Основним підходом до синтезу сполук цього типу тривалий час, аж до 80-х років, був метод гетероциклізації за участю фосфоровмісних ациклічних компонентів. Протягом останніх двох десятиріч почали розвиватися методи безпосереднього введення фосфоровмісних замісників у гетероцикл. Один із таких методів, розроблений в ІОХ НАН України, полягає у фосфорилюванні галогенідами тривалентного фосфору в основних середовищах ?-електронозбагачених гетероароматичних сполук. Ця реакція була розповсюджена також на деякі ?-амфотерні гетероцикли N-заміщені імідазоли та піразоли. Значний теоретичний та синтетичний інтерес має вивчення можливості розширення її застосування на різні типи гетероциклів з 1,3-азольним фрагментом (далі 1,3-азоли), що дозволило б отримати невідомі раніше азолілдигалогенофосфіни, а також різноманітні похідні три- та п'ятивалентного фосфору на їх основі. Результати цих досліджень можуть також розширити наші уявлення про реакції електрофільного заміщення в 1,3-азолах. Відомо, що для 1,3-азолів реакції електрофільного заміщення можуть відбуватись за двома механізмами: ароматичного електрофільного заміщення через утворення ?-комплексу або ілідному, з утворенням “ілідів” (карбенів) як проміжних сполук. Тому можна припустити, що 1,3-азоли з незайнятим другим положенням будуть фосфорилюватися за ілідним механізмом з утворенням 2-заміщених похідних, тоді як для азолів з зайнятим 2-м положенням буде характерним механізм ароматичного електрофільного заміщення по 5-му положенню.

Мета роботи полягала в розробці загального методу фосфорилювання гетероциклів з 1,3-азольним фрагментом галогенідами тривалентного фосфору в основних середовищах, з'ясуванні впливу природи гетероатома, замісників у гетероциклі і кількості атомів азоту на легкість фосфорилювання та вивченні хімічних властивостей фосфорильованих 1,3-азолів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась в рамках бюджетної теми відділу хімії фосфороорганічних сполук (№№ держреєстрації 0194U006573 та 0198U000312).

Наукова новизна. Розроблено метод фосфорилювання 1,3-азолів галогенідами тривалентного фосфору в положення 2 гетероциклу, а при наявності в положенні 2 електронодонорної групи -- в положення 5. Виявлено, що реакційна здатність 1,3-азолів залежить від природи гетероатома та зменшується в ряду: 1-метилімідазол оксазол > тіазол.

Вперше показано, що азоли з трьома гетероатомами більш активні по відношенню до галогенідів тривалентного фосфору, ніж азоли з двома та чотирма гетероатомами. Встановлено, що природа гетероатома в азолах з трьома гетероатомами мало впливає на їх реакційну здатність при фосфорилюванні.

Знайдено умови фосфорилювання N-заміщених тетразолів, що дозволило отримати їх 5-фосфорильовані похідні.

Конденсовані гетероцикли на основі 1,3-азолів: імідазо[2,1-b]тіазол, імідазо[2,1-b][1,3,4]тіадіазол, 1,2,4-триазоло[3,4-b]бензотіазол фосфорилюються по імідазольному (триазольному) фрагменту з утворенням 5(3)-фосфорильованих гетероциклічних похідних.

Продемонстровано, що 1,3-азолілдигалогенофосфіни є зручними реагентами для синтезу різноманітних фосфорильованих похідних як з трьох-, так і з п'ятивалентним атомом фосфору.

Апробація роботи. Результати роботи доповідалися на Українській конференції з хімії азотовмісних гетероциклів (Харків, 1997р.), XIV Міжнародній конференції з хімії фосфору (Цинцінаті, 1998р.), XIV Науковій конференції з біоорганічної хімії та нафтохімії (Київ, 1999р.), XII Міжнародній конференції з хімії сполук фосфору (Київ, 1999р.), Міжнародній конференції “Перспективи органічної та біоорганічної хімії” (Лодзь, 2000р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 3 статті.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 87 сторінках і складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку літератури, що містить 96 найменувань. В роботі є 12 таблиць.

У першому розділі викладені узагальнені і систематизовані літературні дані, присвячені методам синтезу фосфорильованих 1,3-азолів. Результати власних досліджень автора викладено в другому і третьому розділах.

У другому розділі описано фосфорилювання 1,3-азолів галогенідами тривалентного фосфору.

У третьому розділі представлені результати фосфорилювання галогенідами тривалентного фосфору конденсованих гетероциклів на основі 1,3-азолів: імідазо[2,1-b]тіазолу, імідазо[2,1-b][1,3,4]тіадіазолу та триазолобензотіазолу.

Особистий внесок дисертанта. Експериментальна частина роботи, аналіз спектральних досліджень, а також висновки щодо будови синтезованих сполук здійснено особисто дисертантом.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ФОСФОРИЛЮВАННЯ 1,3-АЗОЛІВ.

Фосфорилювання 1,3-азолів з двома гетероатомами: оксазолів та тіазолів.

В результаті проведених досліджень виявлено, що бензоксазол фосфорилюється по 2-му положенню з утворенням суміші дихлорофосфіну 2 та хлорофосфіну 3, які розділяються вакуумною перегонкою. Хлорофосфін 3 утворюється навіть при багаторазовому надлишку трихлориду фосфору.

Бензоксазол-2-ілдихлорофосфін 2 безбарвна рухлива рідина, яка легко гідролізується. Його будова підтверждена даними спектрів ЯМР ³¹Р, ¹Н і ¹³С, а також хімічними перетвореннями. Так, при реакції з морфоліном утворюється амід 4, із котрого в свою чергу були отримані сполуки п'ятивалентного фосфору тіофосфонат 5 і фенілімідофосфонати 6.

Відомо, що тіазоли, на відміну від імідазолів та оксазолів, менш активні в реакціях електрофільного заміщення, що виявилось справедливим і для реакції фосфорилювання. Тіазоли 7 та бензотіазол 9 практично не взаємодіють з трихлоридом фосфору і для їх фосфорилювання необхідно використовувати суміш трихлориду та триброміду фосфору в співвідношенні 5/3 : 1/3 з розрахунку на 1 моль вихідного гетероциклу. Фосфорилюючим агентом, певно, в цьому випадку є бромодихлорофосфін. Реакція проходить в розчині піридину в присутності триетиламіну при кімнатній температурі і завершується за 10 годин утворенням дихлорофосфінів 8, 10. Слід зазначити, що тіазоли 7 та бензотіазол 9 практично не відрізняються за реакційною здатністю. Наявність у п'ятому положенні тіазольного кільця вказаних на схемі замісників також мало впливає на реакційну здатність тіазолів 7.

Дихлоротіазолілфосфіни 8 легкорухливі світло-жовті рідини, які переганяються в вакуумі, бензотіазолілдихлорофосфін 10 світло-жовта кристалічна речовина, яка частково розкладається при вакуумній перегонці. Дихлорофосфіни 8 та 10 при тривалому зберіганні їх розчинів диспропорціюють на трихлорид фосфору та біс-(тіазоліл)хлорофосфіни. Будова фосфінів 8 і 10 підтверджена спектрами ЯМР ³¹Р, ¹Н, ¹³С, а також їх перетворенням у тіофосфонат 11 та фосфоніт 12 відповідно.

Реакція бензотіазолу 9 з дифенілбромофосфіном у тих же умовах завершується через чотири доби, при цьому утворюється фосфін 13.

Таким чином, отримані результати, а також існуючі в літературі дані з фосфорилювання N-заміщених імідазолів свідчать про те, що 1,3-азоли з двома гетероатомами фосфорилюється виключно по 2-му положенню. Слід було сподіватися, що при зайнятому положенні 2 фосфорилювання буде відбуватися по 5-му положенню циклу. На прикладі 2-заміщених тіазолів 14 встановлено, що фосфорилювання по 5-му положенню здійснюється лише за наявності в 2-му положенні діетиламіногрупи. У випадку менш донорних груп, таких як фенільна або метоксильна, утворення продуктів фосфорилювання за даними спектрів ЯМР ³¹Р не спостерігається.

Фосфорилювання 1,3-азолів з трьома та чотирма гетероатомами: 1,2,4-триазолів, 1,3,4-оксадіазолів і 1,3,4-тіадіазолів, тетразолів.

Нами знайдено, що введення додаткового атома азоту в 1,3-азольний цикл сприяє реакції фосфорилювання.

Наприклад, 2-феніл-1,3,4-оксадіазол 16 взаємодіє з трихлоридом фосфору навіть при -40⁰С. В цих умовах утворюється суміш дихлорофосфіну 17 та хлорофосфіну 18, співвідношення яких мало залежить від надлишку фосфорилюючого агента. При 20⁰С фосфіни 17 та 18 утворюються в співвідношенні приблизно 1:1, а при -40⁰С -- 4:1, в останьому випадку реакція завершується за 3 години. Фосфіни 17 і 18 термічно нестійкі і розкладаються при нагріванні в розчинах вище 60-70 ⁰С. Тому вони були перетворені дією диметиламіну в суміш амідів 19 і 20, яка була розділена на індивідуальні сполуки.

Із аміду 19 отримано ряд похідних п'ятивалентного фосфору 21 звичайними методами: приєднанням сірки, окисненням пероксидом водню, імінуванням арилазидами.

Легкість проходження реакції фосфорилювання оксадіазолів дозволяє ввести до атома фосфору 1, 2 або 3 гетерильних залишки. Так, оксадіазол 16 реагує з 1/3 моля трихлориду фосфору з утворенням фосфіну 22.

Оксадіазол 16 легко реагує і з менш активними галогенідами тривалентного фосфору: фенілдихлорофосфіном і дифенілхлорофосфіном з утворенням фосфінів 23 и 24 відповідно.

2-Феніл-1,3,4-тіадіазол 25а і 4-метил-3-феніл-1,2,4-триазол 25б, подібно до оксадіазолу, також високо реакційноздатні і взаємодіють із дифенілхлорофосфіном з утворенням фосфінів 26.

Таким чином, у порівнянні з 1,3-азолами -- імідазолом, оксазолом та тіазолом, -- в яких природа гетероатома помітно впливає на їх реакційну здатність, у азолів з трьома гетероатомами -- 4-H-1,2,4-триазолі, 1,3,4-оксадіазолі та 1,3,4-тіадіазолі -- вплив третього гетероатома мало відбивається на їх активності в реакціях фосфорилювання.

Фосфорилювання 4-арил-1,2,4-триазолу 27, в якому є два реакційних центри, при співвідношенні реагентів 1:1 призводить до утворення суміші моно- і бісфосфорильованого продуктів, які важко розділяються. При фосфорилюванні дворазовим надлишком дифенілхлорофосфіну або трихлориду фосфору утворюються бісфосфорильовані 1,2,4-триазоли 28 та 30, з яких отримані п'ятивалентні похідні 29 та 31. Слід зазначити, що при фосфорилюванні 1,2,4-триазолу ще менш активним, ніж дифенілхлорофосфін, реагентом -- тетраетилдиамідохлорофосфіном -- стає помітним вплив природи замісника біля атома азоту в 4-му положенні. Так, реакція 4-бензил-1,2,4-триазолу 27в з дворазовим надлишком тетраетилдиамідохлорофосфіну завершується за три доби і призводить до утворення аміду 32, тоді як продукти фосфорилювання 4-п-толіл-1,2,4-триазолу 27б через той же проміжок часу утворюються лише в слідових кількістях, а реакція практично завершується лише через рік.

1-Метил-1,2,4-триазол 33, подібно до оксадіазолу 16, має лише одне вільне “мезо” положення і в реакції з трихлоридом фосфору утворюється суміш хлорофосфінів 34 та 35, яка після обробки диметиламіном перетворена в суміш амідів 36 та 37, розділених дистиляцією в вакуумі.

Реакція 1-метил-1,2,4-триазолу 33 з менш активним дифенілхлорофосфіном завершується при 20⁰С за 10 годин і приводить до фосфіну 38.

Нами знайдено, що 1-метилтетразол 39 також легко фосфорилюється галогенідами тривалентного фосфору по 5-му положенню. Фосфорилювання необхідно проводити при температурі -15⁰С, оскільки при кімнатній температурі спостерігається виділення азоту і утворення побічних продуктів. При взаємодії з трихлоридом фосфору утворюється дихлорофосфін 40, перетворений дією диетиламіну в амідофосфонат 41. Реакція 1-метилтетразолу 39 з дифенілхлорофосфіном завершується за 3 доби утворенням фосфіну 42, який легко окиснюється киснем повітря до фосфіноксиду 43.

Із амідофосфонату 41 за реакцією Штаудінгера отримано імідофосфонат 44.

Отримані дані з фосфорилювання 1,3-азолів пояснюються ілідним механізмом реакції, запропонованим для ацилювання 2-незаміщених 1,3-азолів.

Лімітуючою стадією для 1,3-азолів з двома гетероатомами, найбільш імовірно, є утворення іліду (карбену) B, а для тетразолів -- тетразолієвої солі A.

ФОСФОРИЛЮВАННЯ КОНДЕНСОВАНИХ ГЕТЕРОЦИКЛІВ.

Найбільш вивченим представником конденсованих гетероциклів на основі 1,3-азолів є імідазо[2,1-b]тіазол, який, як відомо з літературних джерел, взаємодіє з електрофільними реагентами по 5-му положенню циклу за механізмом ароматичного електрофільного заміщення. Нами встановлено, що імідазотіазоли 45 взаємодіють з галогенідами тривалентного фосфору також з утворюванням 5-фосфорильованих похідних 46. Швидкість фосфорилювання істотно залежить від електронної природи замісника R в положенні 6 та зменшується в ряду Me>Ph>Cl. Наприклад, у випадку донорної метильної групи фосфорилювання трихлоридом фосфору проходить за декілька хвилин, у той же час при R=Ph реакція завершується через добу, а при R=Cl -- через тиждень. У зв'язку з цим в останньому випадку доцільно в якості фосфорилюючого агента використовувати трибромід фосфору, реакція з яким завершується через 2 години утворенням гетерилдибромофосфіну.

Кількість гетерильних залишків, які можливо ввести до атома фосфору, так само визначається електронною природою замісника R. Так, при проведенні фосфорилювання в співвідношенні реагентів 3:1 у випадку донорного метильного замісника, R=Me, через 16 годин утворюється трис-гетерилфосфін 47, а у випадку R=Ph, Cl навіть при використанні більш реакційноздатного фосфорилюючого реагента, триброміду фосфору, та більш високої температури (90-100 ⁰С) реакція приводить до утворення біс-гетерилбромофосфінів 48. Останні були перетворені в тіофосфінати 49.

Менш активний фосфорилюючий реагент -- дифенілхлорофосфін може бути використаний тільки для отримання фосфіну 50, який має в 6-му положенні метильну групу. Для отримання фосфінів 52 (R=Ph, Cl) необхідно використовувати більш реакційноздатний дифенілбромофосфін.

Фосфорилювання імідазо[2,1-b][1,3,4]тіадіазолу 53 також протікає по 5-му положенню, хоч заміна атома вуглецю в тіазольному кільці імідазотіазолу на атом азоту значно знижує реакційну здатність імідазольного фрагмента. Потенційна можливість фосфорилювання тіадіазольного циклу за ілідним механізмом не реалізується.

Заміна атома вуглецю С-6 в імідазотіазолі на атом азоту практично не позначається на реакційній здатності положення 3 в 1,2,4-триазоло[3,4-b]бензотіазолі 56. Нами встановлено, що він за активністю в реакції фосфорилювання приблизно прирівнюється до 6-метилімідазо[2,1-b]тіазолу 45а. Очевидно, в даному випадку легкість фосфорилювання при введенні акцептора в 6-е положення обумовлена зміною механізму реакції з ароматичного електрофільного заміщення на ілідний.

Слід зазначити вплив триазольно-тіазольного залишку на властивості третинного фосфіну 57 він легко окиснюється киснем повітря, тоді як фосфіни 50, 52, 54 окиснюються лише при дії пероксиду водню.

Дигалогенофосфіни 46 -- кристалічні речовини, які легко гідролізуються вологою повітря до фосфоністих кислот 59. Із дибромофосфіну 46 послідовною обробкою етанолом та сіркою отримано тіофосфонат 61. Дигалогенофосфіни 46 легко реагують з вторинними амінами з утворенням амідів фосфоністих кислот 62.

Аміди 62 -- рідкі або кристалічні речовини, стійкі в інертній атмосфері. Вони мають високу реакційну здатність, що дозволило отримати на їх основі різні похідні п'ятивалентного фосфору. Так, аміди 62 легко приєднують сірку, імінуються арилазидами та хлоруються гексахлороетаном. Із хлорофосфоній хлоридів 65 отримані амінофосфоній хлориди 66, фосфазогідрид 68, а також фосфонати 67.

Відомо, що фосфорильовані імідазоли з тривалентним атомом фосфору алкілуються в залежності від жорсткості чи м'якості алкілуючого агента або по атому фосфору або по циклічному атому азоту. Аналогічно імідазолам, імідазотіазоли алкілуються йодистим метилом по атому фосфору з утворенням фосфонієвих солей 69, використання надлишку алкілуючого агента призводить також до алкілування імідазольного залишку з утворенням фосфонієво-імідазотіазолієвої солі 70. При алкілуванні жорстким алкілуючим агентом -- сіллю Мейєрвейна -- реакція проходить тільки по атому азоту з утворенням імідазотіазолієвої солі 71.

ВИСНОВКИ

1,3-Азоли регіоселективно фосфорилюються галогенідами тривалентного фосфору по положенню 2. Легкість фосфорилювання залежить від природи гетероатома і зменшується в ряду: 1-метилімідазол оксазол > тіазол. При наявності в другому положенні гетероциклу електронодонорного замісника фосфорилювання проходить по положенню 5.

1,3-Азоли з трьома гетероатомами більш активні в реакції фосфорилювання з галогенідами тривалентного фосфору, ніж азоли з двома та чотирма гетероатомами.

Знайдено умови (температура проведення реакції не вище - 10 ⁰С), які дозволяють провести фосфорилювання 1-заміщених тетразолів і отримати їх 5-фосфорильовані похідні.

Конденсовані гетероцикли на основі 1,3-азолів: імідазо[2,1-b]тіазол, імідазо[2,1-b][1,3,4]тіадіазол, 1,2,4-триазоло[3,4-b]бензотіазол -- фосфорилюються по імідазольному (триазольному) залишку з утворенням 5-фосфорильованих гетероциклічних похідних.

1,3-Азолілдигалогенофосфіни є доступними та зручними реагентами для синтезу різноманітних фосфорильованих похідних як з трьох-, так і з п'ятивалентним атомом фосфору.

Встановлено вплив природи алкілуючого реагента на регіоспрямованість алкілування імідазо[2,1-b]тіазолів, що мають тривалентний атом фосфору: вони алкілуються м'якими алкілуючими агентами по атому фосфору з утворенням фосфонієвих солей, а жорсткими алкілуючими агентами -- по циклічному атому азоту з утворенням імідазотіазолієвих солей.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

1. Komarov I.V., Strizhak A.V., Kornilov M.Yu., Zarudnitskiy E.V., Tolmachev A.A. Direct phosphorylation of benzothiazoles and 4-methylthiazole. // Synthetic Communications. - 2000. - Vol. 30. - № 2. - P. 243-252.

2. Толмачев А.А., Зарудницкий Е.В., Юрченко А.А., Пинчук А.М. Фосфорилирование 2-фенил-1,3,4-оксадиазола галогенидами трехвалентного фосфора. // ХГС. - 1999. - № 9. - С. 1261-1263.

3. Толмачев А.А., Зарудницкий Е.В., Довгополый С.И., Пушечников A.O., Юрченко А.А., Пинчук А.М. 3,5-Бисфосфорилированные 4-арил-1,2,4-триазолы. // ХГС. - 1999. - № 10. - С. 1432-1433.

4. Komarov I.V., Strizhak A.V., Kornilov M.Yu., Zarudnitskiy E.V., Pinchuk A.M., Tolmachev A.A. C-Phosphorylation of azoles. // Proc. XII-th International Conference on Chemistry of Phosphorus Compounds. - Kyiv (Ukraine). - 1999. - P89.

5. Толмачев А.А., Ивонин С.И., Юрченко А.А., Зарудницкий Е.В. С-Фосфорилирование гетероциклических соединений. // Тезисы конференции “Петербургские встречи-98” - Химия и применение фосфор-, сера- и кремний-органических соединений. - Санкт-Петербург(Россия). - 1998. - У-23.

6. Толмачов А.О., Юрченко О.О., Зарудницький Є.В., Коновець А.І., Пушечніков О.О. С-Фосфорилювання азолів. // Тези Української конференції “Хімія азотовмісних гетероциклів”. - Харків (Україна). - 1997. - С. 9

АНОТАЦІЇ

Зарудницький Є.В. Фосфорилювання 1,3-азолів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.08 - хімія елементоорганічних сполук. - Інститут органічної хімії Національної Академії Наук України, Київ, 2000.

Захищаються три наукові роботи, присвячені фосфорилюванню гетероциклів з 1,3-азольним фрагментом -- оксазолів, тіазолів, 1,3,4-окса- та тіа-діазолів, 1- та 4-заміщених 1,2,4-триазолів, 1-заміщених тетразолів, імідазо[2,1-b]тіазолів, імідазо[2,1-b][1,3,4]тіадіазолів та 1,2,4-триазоло[3,4-b]бензотіазолів -- галогенідами фосфору (III) в основних середовищах. Синтезовані раніше невідомі 1,3-азолілдигалогенофосфіни, з яких отримано ряд різноманітних фосфорильованих азолів.

Ключові слова: фосфорилювання, галогеніди тривалентного фосфору, 1,3-азоли, оксазоли, тіазоли, 1,3,4-оксадіазоли, 1,3,4-тіадіазоли, 1,2,4-триазоли, тетразоли, імідазо[2,1-b]тіазоли.

Zarudnitskii E.V. Phosphorylation of 1,3-azoles. - Manuscript.

Dissertation for scientific degree of Candidate of Sciences (Chemistry) in speciality 02.00.08 - the chemistry of elementoorganic compounds. - Institute of Organic Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2000.

Three scientific works are defended. The works are devoted to phosphorylation of heterocycles containing 1,3-azole fragments -- oxazoles, thiazoles, 1,3,4-oxa- and thiadiazoles, 1- and 4-substituted 1,2,4-triazoles, 1-substituted tetrazoles, imidazo[2,1-b]thiazoles, imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazoles and 1,2,4-triazolo[3,4-b]benzothiazoles -- with phosphorus (III) halides in the presence of bases. Previously unknown 1,3-azolyldihalogenophosphines are synthesized. These are used for preparation of various phosphorus derivatives.

Key words: phosphorylation, phosphorus (III) halides, 1,3-azoles, oxazoles, thiazoles, 1,3,4-oxadiazoles, 1,3,4-thiadiazoles, 1,2,4-triazoles, tetrazoles, imidazo[2,1-b]thiazoles.

Зарудницкий Е.В. Фосфорилирование 1,3-азолов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.08 - химия элементоорганических соединений. - Институт органической химии Национальной Академии Наук Украины, Киев, 2000.

Защищаются три научные работы, посвященные фосфорилированию гетероциклов с 1,3-азольным фрагментом -- оксазолов, тиазолов, 1,3,4-окса- и тиадиазолов, 1- и 4-замещенных 1,2,4-триазолов, 1-замещенных тетразолов, имидазо[2,1-b]тиазолов, имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазолов и 1,2,4-триазоло[3,4-b]бензотиазолов -- галогенидами фосфора (III) в основных средах. Синтезированы ранее неизвестные 1,3-азолилдигалогенфосфины, из которых получен ряд разнообразных фосфорилированных азолов.

Показано, что 1,3-азолы с двумя гетероатомами взаимодействуют с галогенидами фосфора (III) по 2-му положению, при этом легкость фосфорилирования зависит от природы гетероатома и уменьшается в ряду: 1-метилимидазол оксазол > тиазол. При наличии заместителя в положении 2, фосфорилирование протекает по положению 5 только при наличии во 2-м положении электронодонорной группы. Например, фосфорилирование треххлористым фосфором 2-диэтиламинотиазола приводит к 5-замещенному тиазолилдихлорфосфину, тогда как в случае 2-фенил- и 2-метокситиазолов реакция фосфорилирования не идет.

Выяснено, что введение дополнительного атома азота в 1,3-азольный цикл увеличивает реакционную способность 2-фенил-1,3,4-окса(тиа)диазолов, N-замещенных 1,2,4-триазолов по отношению к галогенидам трехвалентного фосфора, в тоже время влияние природы гетероатома становится малозаметным. Найдено, что взаимодействие 4-арил-1,2,4-триазолов с избытком фосфорилирующих агентов приводит к образованию 3,5-бис-фосфорилированных 1,2,4-триазолов.

Установлено, что 1-метилтетразол успешно фосфорилируется при низкой температуре по положению 5 тетразольного кольца.

Показано, что конденсированные гетероциклы на основе 1,3-азолов: имидазо[2,1-b]тиазол, имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазол, 1,2,4-триазоло[3,4-b]бензотиазол фосфорилируются по имидазольному (триазольному) фрагменту с образованием 5(3)-фосфорилированных гетероциклических производных. Установлено, что электронная природа заместителя в положении 6 имидазо[2,1-b]тиазолов оказывает существенное влияние на активность имидазотиазолов в реакции фосфорилирования, а также на количество гетерильных остатков, которые можно ввести к атому фосфора. Так, при наличии донорной метильной группы фосфорилирование треххлористым фосфором протекает за несколько минут, тогда как в случае фенильного остатка реакция завершается через сутки, а при наличии хлора -- через неделю. Кроме того, в случае метильной группы к атому фосфора возможно ввести три гетерильных остатка, а при других вышеупомянутых заместителях только два.

Имидазо[2,1-b]тиазолы, содержащие трехвалентный атом фосфора, алкилируются мягкими алкилирующими агентами, такими как иодистый метил, по атому фосфора с образованием фосфониевых солей, при избытке алкилирующего агента происходит также алкилирование циклического атома азота с образованием фосфониево-имидазотиазолиевых солей. В тоже время алкилирование жестким алкилирующим агентом -- солью Мейервейна -- протекает исключительно по циклическому атому азота с образованием имидазотиазолиевых солей.

Предложенный подход и разработанные методы фосфорилирования 1,3-азолов галогенидами фосфора (III) имеют теоретическое и препаративное значение.

Ключевые слова: фосфорилирование, галогениды трехвалентного фосфора, 1,3-азолы, оксазолы, тиазолы, 1,3,4-оксадиазолы, 1,3,4-тиадиазолы, 1,2,4-триазолы, тетразолы, имидазо[2,1-b]тиазолы.

Размещено на Allbest.ru