НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

УДК 547.241+547.76./.79+547.87’89

ІВАНОВ

Володимир Валерійович

СИНТЕЗ ФОСФОРОВМІСНИХ КОНДЕНСОВАНИХ ГЕТЕРОЦИКЛІЧНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ ФУНКЦІОНАЛІЗОВАНИХ 1,3-АЗОЛІВ

02.00.08 – хімія елементоорганічних сполук

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі хімії фосфорорганічних 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, професор Кальченко Віталій Іванович, Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ.

кандидат хімічних наук, Шевченко Ігор Веніамінович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ, старший науковий співробітник.

Провідна установа:

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка.

Захист дисертації відбудеться 20 червня 2002р. о 10 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 (044) 573-26-43.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту органічної хімії НАН України.

Автореферат розісланий 14 травня 2002р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор хімічних наук, професор _________________ Фещенко Н.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтенсивний розвиток в останнє десятиріччя хімії фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем, в яких фосфоровмісний гетероцикл анелований з п’ятичленними гетероциклами, обумовлений успіхами в розробці нових підходів до їх синтезу. Один з таких перспективних підходів полягає у застосуванні реакції прямого фосфорилювання галогенідами фосфору (III) функціоналізованих похідних п’ятичленних гетероароматичних сполук. Цей метод дозволяє в одну стадію синтезувати конденсовані гетероциклічні сполуки, які містять двокоординований атом фосфору чи тривалентний атом фосфору зі зв’язком Р—Hal. Останні є ключовими сполуками в хімії фосфоровмісних гетероциклів та надають можливість синтезувати на їх основі різноманітні похідні як три-, так і п’ятивалентного фосфору.

Анелування фосфоровмісних гетероциклів до імідазолу та інших 1,3-азолів методом прямого С-фосфорилювання їх ядер до останнього часу не було описано. Враховуючи високу біологічну активність конденсованих імідазолів, а також важливу роль, яку відіграє фосфор у біологічних процесах, можна вважати, що синтез фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних сполук, які містять ядра 1,3-азолів, матиме не тільки теоретичне, але й практичне значення.

Мета і задачі дослідження. Дисертаційна робота присвячена синтезу нових типів фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем на основі 1,3-азолів взаємодією їх функціоналізованих похідних з галогенідами три- і п’ятивалентного фосфору, а також вивченню хімічних властивостей отриманих фосфоровмісних гетероциклічних сполук.

Для досягнення поставленої мети потрібно було розв’язати наступні задачі:

1. Дослідити взаємодію 2-(1Н-імідазол-1-іл)- та 2-(1Н-1,2,4-триазол-1-іл)анілінів з хлорангідридами карбонових і фосфорорганічних кислот та розробити препаративні методи синтезу N-ацильних похідних азоліланілінів як базових об’єктів дослідження.

2. Знайти умови гетероциклізацій азоліланілінів та їх N-ацильних похідних під дією галогенідів три- та п’ятивалентного фосфору з анелуванням як одного, так і послідовно двох фосфоровмісних гетероциклів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у рамках бюджетної теми відділу хімії фосфорорганічних сполук (№№ держреєстрації 0101U000687 та 0198U000312).

Наукова новизна. Вперше проведено фосфорилювання галогенідами три- і п’ятивалентного фосфору функціоналізованих похідних імідазолу і 1,2,4-триазолу. Взаємодією 2-(1Н-імідазол-1-іл)аніліну з дихлорангідридом метилтіофосфонової кислоти отримана похідна раніше невідомої фосфоровмісної конденсованої гетероциклічної системи – 4,5-дигідробензо[е]імідазо[2,1-с][1,4,2]діазафосфініну. Виявлено, що на відміну від хлорангідридів фосфорорганічних кислот, які реагують з 2-(1Н-імідазол-1-іл)анілінами селективно по аміногрупі, взаємодія хлорангідридів карбонових кислот може проходити за двома напрямками з утворенням як продуктів ацилювання аміногрупи, так і 1-[2-(арилкарбоксамідо)-1-етеніл]-1H-бензімідазолів – продуктів раніше невідомої рециклізації. Визначені фактори, які впливають на співвідношення двох напрямків реакції ацилювання, з урахуванням яких розроблено препаративні методи синтезу N-ацильних похідних 2-(1Н-імідазол-1-іл)- і 2-(1Н-1,2,4-триазол-1-іл)анілінів, а також 1-[2-(арилкарбоксамідо)-1-етеніл]-1H-бензімідазолів.

Синтезовані похідні чотирьох нових фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем, які мають імідазольний та 1,2,4-триазольний цикли, анеловані як з 1,4,2-діазафосфініновим циклом, в тому числі і з вузловим атомом фосфору, так і з 1,5,2-діазафосфепіновим циклом.

Знайдено, що тривалентний атом фосфору в 5-ароїлпохідних 4,5-дигідробензо[е]імідазо[2,1-с][1,4,2]діазафосфініну і 4,5-дигідробензо[е][1,2,4]триазоло[5,1-c][1,4,2]діазафосфініну характеризується низькою нуклеофільністю, що проявляється, зокрема, в їх повільній взаємодії з сіркою. Виявлено, що вищезазначені похідні реагують з вторинними амінами в присутності сірки з розкриттям діазафосфінінового циклу і утворенням мезо-фосфорильованих 1,3-азолів.

Апробація роботи. Результати роботи були представлені і доповідались на національних і міжнародних конференціях:

1. Міжнародна конференція “Хімія азотовмісних гетероциклів” (ХАГ – 2000, м. Харків, 2000 р.);

2. Перша Всеросійська конференція з хімії гетероциклів, присвячена пам’яті А.М. Коста (м. Суздаль, Росія, 2000 р.);

3. 15-а Міжнародна конференція з хімії фосфору (ICPC 15, м. Сендаі, Японія, 2001 р.);

4. 18-ий Міжнародний конгрес з гетероциклічної хімії (м. Йокогама, Японія, 2001 р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 3 статті та тези 4 доповідей на конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 104 сторінках і складається з вступу, трьох розділів, висновків, списку літератури, що містить 81 найменування. В роботі є 21 таблиця та 14 малюнків.

У першому розділі узагальнені та систематизовані літературні дані з хімії фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем, які мають п’ятичленні азото-, сірко- і кисеньвмісні гетероцикли. Результати власних досліджень автора викладені в другому і третьому розділах.

У другому розділі описана взаємодія хлорангідридів карбонових та фосфорорганічних кислот, а також інших ацилюючих агентів з 2-(азол-1-іл)анілінами. Вивчено вплив природи ацилюючого агента та умов проведення реакції на хемоселективність ацилювання. Розглянуто рециклізацію 2-(імідазол-1-іл)анілінів під дією ароїлхлоридів, яка дозволяє синтезувати функціоналізовані похідні бензімідазолу.

У третьому розділі подані результати вивчення фосфорилювання галогенідами тривалентного фосфору 1-(2-арилкарбоксамідофеніл)-1H-імідазолів і 1Н-1,2,4-триазолів. Описано синтез і хімічні властивості похідних раніше невідомих фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем, які мають імідазольний і 1,2,4-триазольний цикли.

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

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Взаємодія 2-(1H-азол-1-іл)анілінів з хлорангідридами карбонових і фосфорорганічних кислот. Рециклізація імідазольного циклу.

На початковому етапі дослідження вивчено взаємодію 2-(1Н-імідазол-1-іл)- та 2-(1Н-1,2,4-триазол-1-іл)анілінів з хлорангідридами карбонових та фосфорорганічних кислот та розроблено препаративні методи синтезу N-ацильних похідних цих азоліланілінів як базових об’єктів дослідження.

Знайдено, що взаємодія 2-(1Н-імідазол-1-іл)-5-трифторометиланіліну 1а з хлорангідридами карбонових кислот з одного боку, фосфорорганічних кислот – з іншого – має різну хемоселективність. Так, реакція сполуки 1а з дифенілхлорофосфіном в присутності елементарної сірки приводить до утворення аміду тіофосфінової кислоти 2, тоді як взаємодія імідазоліланіліну 1а з хлорангідридами карбонових кислот в аналогічних умовах приводить до утворення 1-[2-арилкарбоксамідо-1-етеніл]-1H-бензімідазолів 3а-е – продуктів раніше невідомої рециклізації. Знайдена реакція рециклізації поширена також на інші імідазоліланіліни 1б-г. Виявлено, що цьому перетворенню сприяє наявність електроноакцепторної групи у пара-положенні до азольного залишку.

Знайдено, що реакція рециклізації імідазоліланіліну 1а проходить через стадію утворення ацилімідазолійових солей. Сіль 4а виділена в індивідуальному стані при строгому температурному контролі реакції та охарактеризована спектром ЯМР 1Н.

Сполуки 4а-г при нагріванні в ацетонітрилі рециклізуються, очевидно, внаслідок внутрішньомолекулярної атаки аміногрупою положення 2 імідазольного циклу.

Продукти рециклізації у формі гідрохлоридів малорозчинні в ацетонітрилі, тому їх легко виділити з реакційної суміші. Як правило, бензімідазоли утворюються у формі Z-ізомерів. Однак у декількох випадках (1а: 4-(t-Bu)C6H4COCl – 50%, 2-ClC6H4COCl – 10%) також виділені термодинамічно більш стабільні Е-ізомери бензімідазолів 3, які, можливо, утворюються в результаті перебігу наступної ізомеризації в присутності хлороводню. Крім того, виділені продукти ацилювання аміногрупи — аміди 5. Їх утворення може бути пояснено або неселективністю взаємодії хлорангідриду з імідазоліланілінами 1а, або ацилюючою здатністю проміжних ацилімідазолійових солей.

Рециклізація проходить навіть у випадку сполуки 1г, яка має в положенні 2 імідазольного циклу метильну групу. Однак анілін 6, який містить 1,2,4-триазольний залишок, в цих умовах, ймовірно, внаслідок більшої лабільністі проміжної солі азолію, рециклізації не зазнає і з високими виходами утворює аміди 7а-в.

При проведенні реакції в піридині при температурі нижчій за 0 С нам вдалось змінити хемоселективність ацилювання імідазоліланілінів 1а-г ароїлхлоридами, звівши до мінімуму процес рециклізації. Цим методом з високими виходами отримані аміди 5а-г.

Таким чином, визначені умови ацилювання 2-(1Н-імідазол-1-іл)анілінів 1а-г ароїлхлоридами, які дозволяють направлено синтезувати як продукти рециклізації імідазольного циклу, так і продукти ацилювання аміногрупи. Слід зазначити, що такі агенти ацилювання, як ізоціанати, ангідриди, імідоїлхлориди та піразоліди, не викликають розкриття імідазольного циклу.

Синтез фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем на основі 2-(1H-імідазол-1-іл)- і 2-(1H-1,2,4-триазол-1-іл)анілінів та їх N-ацильних похідних.

Оскільки хлорангідриди фосфорорганічних кислот не спричиняють рециклізацію 2-(1Н-імідазол-1-іл)анілінів, нам вдалося провести селективне фосфорилювання сполуки 1а дихлорангідридом метилтіофосфонової кислоти. В результаті реакції, яка в основному середовищі реалізується за участю двох реакційних центрів, синтезована похідна раніше невідомої гетероциклічної системи – 4,5-дигідробензо[e]імідазо[2,1-c][1,4,2]діазафосфініну 8. Анелування фосфоровмісного гетероциклу підтверджено спектрами ЯМР 1Н і 31Р, а також методом мас-спектрометрії.

Розповсюдити подібну гетероциклізацію на N-ацильні похідні 2-(1Н-імідазол-1-іл)анілінів не вдалось. Останні реагують з дихлорангідридами кислот фосфору (V) з утворенням складних сумішей продуктів. Однак знайдено, що аміди 5 і 7, які мають відповідно імідазольний і 1,2,4-триазольний фрагменти, реагують з трибромідом фосфору в основному середовищі з утворенням похідних 4л3-4,5-дигідробензо[e]імідазо[2,1-c][1,4,2]діазафосфініну 9 і 4л3-4,5-дигідробензо[e][1,2,4]триазоло[5,1-c][1,4,2]діазафосфініну 10, відповідно.

Структура однієї з сполук 13 (R = CF3, NR`2 = N(CH2CH2)2O) доведена за допомогою рентгеноструктурного дослідження її монокристалу. Отримані дані свідчать про 2-заміщення імідазольного циклу. Діазафосфініновий цикл неплоский: атоми С1, N2, C4, C5 і N3 приблизно знаходяться в одній площині, тоді як атом фосфору відхиляється від цієї площини на 0.58 A. Діедральний кут між відповідними площинами становить 25о.

Взаємодія амідів 5 і 7 з дибромофенілфосфіном в присутності основ приводить до отримання циклічних сполук 15, 16, які були окиснені елементарною сіркою до відповідних похідних п’ятивалентного фосфору 17, 18.

Реакція з дибромофенілфосфіном відбувається повільніше, ніж з трибромідом фосфору, що дозволило оцінити відносну реакційну здатність субстратів. Зокрема, якщо гетероциклізація імідазолів 5а (R = H) і 5в (R = CF3) проходить у середовищі піридину при 20 ?С за 12 і 8 годин відповідно, то для завершення фосфорилювання триазолу 7 основності піридину недостатньо, і необхідно додавати в реакційну суміш триетиламін. Таким чином, на основі отриманих експериментальних даних досліджені функціоналізовані 1,3-азоли за зростанням реакційної здатності можна розташувати в ряд: 7 << 5а < 5в.

Встановлено, що діазафосфініновий цикл в похідних тривалентного фосфору 11, 12 та 15 розкривається під дією вторинних амінів, але реакція не доходить до кінця, і між вихідними сполуками і сполуками 19 встановлюється рівновага, що показано за допомогою спектроскопії ЯМР 31Р. Додавання елементарної сірки в реакційну суміш зміщує рівновагу в бік утворення сполук 20 з розкритим діазафосфініновим циклом. Швидке приєднання сірки пояснюється підвищенням нуклеофільності атома фосфору в сполуках 19, з якими переважно і взаємодіє сірка, незважаючи на їх невеликі рівноважні концентрації в суміші. Підвищенню виходів сполук 20 сприяє наявність трифторометильної групи в молекулі вихідних сполук, що, ймовірно, підвищує електрофільність атома фосфору в гетероциклічній системі 4,5-дигідробензо[e]імідазо[2,1-c][1,4,2]діазафосфініну.

Лужний гідроліз сполуки 20 (X = N, R` = NR2`` = N(CH2CH2)2O) протікає зі збереженням зв’язку Р—С і розщепленням карбоксамідного зв’язку, що дозволяє синтезувати похідну амінофосфонової кислоти 21. Діазафосфініновий цикл у похідних п’ятивалентного фосфору 13, 14, 17 є стійким до нуклеофільної атаки не тільки вторинних амінів, але і такого сильного нуклеофіла як гідразин. Гідразиноліз сполуки 13 (R` = N(CH2CH2)2O) приводить до отримання 5-незаміщеної похідної 4,5-дигідробензо[e]імідазо[2,1-c][1,4,2]діазафосфініну 22.

Знайдено, що при введенні в ароїльний залишок аміду типу 5 електронодонорних замісників стає можливим залучення бензольного кільця цього фрагмента у внутрішньомолекулярну гетероциклізацію. В результаті реакції аміду 3,5-диметоксибензойної кислоти 5д з трибромідом фосфору на першій стадії йде анелування фосфоровмісного гетероциклу до ядра імідазолу з утворенням сполуки 23, що підтверджено синтезом похідної 24.

Тривале нагрівання сполуки 23 (20 год., 85 ?С) у піридині в присутності триетиламіну приводить до утворення похідної нової гетероциклічної системи з вузловим атомом фосфору 25, яку окиснено елементарною сіркою до сполуки 26. В спектрі ЯМР 1Н цієї сполуки характерним є нееквівалентність двох метоксильних груп ароматичного кільця, що служить одним з основних доказів утворення азафосфольного циклу.

Будова сполуки 26 підтверджена також методом спектроскопії ЯМР 31Р і мас-спектрометрії. Сполука 26 – безбарвна високоплавка кристалічна речовина, важкорозчинна в звичайних органічних розчинниках, легко гідролізується навіть слідовою кількістю вологи.

Введення в бензольне кільце більш електронодонорної диметиламіногрупи приводить до втрати селективності фосфорилювання аміду 5е бромідами фосфору (III), що є наслідком вирівнювання реакційних здатностей імідазольного і бензольного кілець. Реакція аміду 5е з дибромофенілфосфіном протікає одночасно за напрямками А і Б з утворенням бензазафосфолу 27 і бензоімідазодіазафосфініну 28 у співвідношенні 0.7 : 1.

Знайдено, що з менш активним фосфорилюючим агентом – трихлоридом фосфору – амід 5е реагує в м’яких умовах селективно з утворенням сполуки 29, будова якої підтверджена синтезом похідної 30. Для проведення внутрішньомолекулярної гетероциклізації сполуки 29 застосовано нуклеофільний каталіз йодид-йоном при нагріванні в основному середовищі. Приєднанням сірки до пентациклічної сполуки 31 отримана похідна п’ятивалентного фосфору 32. Будова останньої підтверджена спектрами ЯМР 1Н і 31Р, а також за допомогою мас-спектрометрії. Сполука 32, як і аналогічна сполука 26, є високоплавкою кристалічною речовиною, яка важкорозчинна у звичайних органічних розчинниках і легко гідролізується слідовою кількістю вологи.

Таким чином продемонстровано, що гетероциклізації функціоналізованих похідних імідазолу і 1,2,4-триазолу під дією галогенідів фосфору селективно проходять через заміщення в мезо-положенні гетероциклів. У зв’язку з цим цікаво було вивчити фосфорилювання 2-заміщених похідних імідазолу.

Знайдено, що амід 5г, який має в положенні 2 імідазольного циклу метильну групу, легко фосфорилюється дибромофенілфосфіном по амідній та метильній групах з анелуванням 1,5,2-діазафосфепінового циклу і утворенням похідної раніше невідомої гетероциклічної системи 33. Остання окиснена сіркою до сполуки 34.

Сполука 34 – стійка на повітрі безбарвна кристалічна речовина. Її структура підтверджена спектрами ЯМР 1Н і 31Р, а також методом мас-спектрометрії.

ВИСНОВКИ

1. Взаємодія 2-(1Н-імідазол-1-іл)анілінів з хлорангідридами карбонових кислот, в залежності від природи останніх та умов проведення реакції, приводить як до продуктів ацилювання аміногрупи, так і до 1-[2-(арилкарбоксамідо)-1-етеніл]-1H-бензімідазолів – продуктів раніше невідомої рециклізації. Більш “м’які” ацилюючі агенти (ізоціанати, ангідриди карбонових кислот, піразоліди, імідоїлхлориди) та хлорангідриди фосфорорганічних кислот рециклізацію не викликають.

2. Реакція 2-(1Н-імідазол-1-іл)-5-трифторометиланіліну з дихлорангідридом метилтіофосфонової кислоти в основному середовищі здійснюється за участю аміногрупи і положення 2 імідазольного циклу з утворенням похідної раніше невідомої гетроциклічної системи – 4,5-дигідробензо[е]імідазо[2,1-с][1,4,2]-діазафосфініну.

3. Взаємодія N-ацильних похідних 2-(1Н-імідазол-1-іл)-, 2-(1Н-імідазол-1-іл)-5-трифторометил- і 2-(1Н-1,2,4-триазол-1-іл)анілінів з галогенідами тривалентного фосфору в основному середовищі протікає по атому азоту карбоксамідної групи і мезо-положенню азольного циклу з утворенням похідних 4,5-дигідробензо[е]імідазо[2,1-с][1,4,2]-діазафосфініну та 4,5-дигідробензо[е][1,2,4]триазоло[5,1-c][1,4,2]-діазафосфініну, відповідно.

4. Реакція тригалогенідів фосфору з N-ацильних похідних 2-(1Н-імідазол-1-іл)трифторометиланіліну, утворених бензойними кислотами з електронодонорними замісниками, перебігає з утворенням послідовно двох С—Р зв’язків похідних нової фосфоровмісної конденсованої гетероциклічної системи з вузловим атомом фосфору –бензо[3,4][1,2]азафосфоло[1,2-а]бензо[е]імідазо[2,1-с][1,4,2]діазафосфі-ніну.

5. Тривалентний атом фосфору в похідних 4,5-дигідробензо[е]імідазо[2,1-с][1,4,2]діазафосфініну і 4,5-дигідробензо[е][1,2,4]триазоло[5,1-c]-[1,4,2]діазафосфініну характеризується низькою нуклеофільністю. При дії на ці сполуки вторинних амінів у присутності сірки відбувається розкриття фосфоровмісного циклу з утворенням фосфорильованих 1,3-азолів. Гідразиноліз похідних п’ятивалентного фосфору протікає з відщепленням ароїльного залишку і збереженням діазафосфінінового циклу.

6. Взаємодія N-ацильної похідної 2-(2-метил-1Н-імідазол-1-іл)аніліну з PhPBr2 в основному середовищі здійснюється шляхом заміщення в метильній групі і приводить до анелування 1,5,2-діазафосфепінового циклу з утворенням похідної раніше невідомої гетероциклічної системи – бензо[е]імідазо[2,1-с][1,5,2]діазафосфепіну.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

1. Ivanov V.V., Yurchenko A.A., Chernega A.N., Pinchuk A.M., Tolmachev A.A. Synthesis and Properties of 4,5-Dihydrobenzo[e]imidazo[2,1-c][1,4,2]-diazaphosphinine Derivatives. // Heteroatom Chemistry. – 2002. – Vol. 13. – № 1. – P. 84-92.

2. Zarudnitskii E.V., Ivanov V.V., Yurchenko A.A., Pinchuk A.M., Tolmachev A.A. C-Phosphorylation of 1,2,4-Triazoles with Phosphorus(III) Halides. Synthesis of 4,5-Dihydrobenzo[e][1,2,4]triazolo[5,1-c][1,4,2]diazaphosphinine Derivatives. // Heteroatom Chemistry. – 2002. – Vol. 13. – № 2. – P. 146-152.

3. Иванов В.В., Юрченко А.А., Пинчук А.М., Толмачев А.А. Новая конденсированная гетероциклическая система c узловым атомом фосфора. // ХГС. – 2002. – № 3. – С. 385-389.

4. Іванов В.В., Юрченко О.О., Пінчук О.М. Синтез та властивості 4-фосфаімідазо[1,2-а]хіноксаліну. // Міжнародна конференція “Хімія азотовмісних гетероциклів” (ХАГ – 2000). Тези доповідей. – Харків. – 2000. – С. 85.

5. Иванов В.В., Юрченко А.А., Толмачев А.А., Пинчук А.М. Новая перегруппировка имидазола. // Первая Всероссийская конференция по химии гетероциклов, посвященная памяти А.Н. Коста. Тезисы докладов. – Суздаль. – 2000. – С. 41.

6. Pinchuk A.M., Pushechnikov A.O., Zarudnitskii E.V., Ivanov V.V., Tolmachev A.A. C-Phosphorylation of Azoles in Synthesis of Novel Fused Phosphorus-containing Heterocycles. // XV-th International Conference on Phosphorus Chemistry (ICPC 15). Abstract Book. – Sendai, Japan. – 2001. – P. 83.

7. Tolmachev A.A., Ivanov V.V., Yurchenko A.A., Pinchuk A.M. A Novel Imidazole Ring Transformation. // 18th International Congress of Heterocyclic Chemistry. Abstract book. – Pacifico Yokohama, Japan. – 2001. – P. 598.

АНОТАЦІЯ

Іванов В.В. Синтез фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем на основі функціоналізованих 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, 2002.

Вперше проведено пряме фосфорилювання в ядро функціоналізованих похідних 1,3-азолів. Синтезовані похідні чотирьох нових фосфоровмісних конденсованих гетероциклічних систем, які мають імідазольний та 1,2,4-триазольний цикли, анеловані як з 1,4,2-діазафосфініновим циклом, в тому числі і з вузловим атомом фосфору, так і з 1,5,2-діазафосфепіновим циклом. Вивчені хімічні властивості отриманих сполук. Знайдено нову рециклізацію імідазолів, яка дозволяє синтезувати функціональнозаміщені бензімідазоли.

Ключові слова: імідазоли, 1,2,4-триазоли, рециклізація, галогеніди фосфору, фосфорилювання, фосфоровмісні конденсовані гетероциклічні системи.

ANNOTATION

Ivanov V.V. Synthesis of Phosphorus-containing Fused Heterocycles Outgoing from Functionalized 1,3-Azoles. – Manuscript.

Thesis for a Candidate of Sciences (Chemistry) degree. Speciality 02.00.08 – Chemistry of Organometallic and Organometalloidal Compounds. – Institute of Organic Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002.

Direct phosphorylation of nuclei of functionalized 1,3-azoles was accomplished to yield derivatives of four novel phosphorus-containing fused heterocycles, which incorporate imidazole and 1,2,4-triazole rings annelated with both 1,4,2-diazaphosphinine (also including a bridge-head phosphorus atom) and 1,5,2-diazaphosphepine rings. Chemical properties of the compounds synthesized were studied. Previously unknown imidazole ring transformation was found and proposed for synthesis of functionalized benzimidazoles.

Key words: imidazoles, 1,2,4-triazoles, ring transformation, phosphorus halides, phosphorylation, phosphorus-containing fused heterocycles.

АННОТАЦИЯ

Иванов В.В. Синтез фосфорсодержащих конденсированных гетероциклических систем на основе функционализированных 1,3-азолов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.08 – химия элементорганических соединений. – Институт органической химии Национальной Академии Наук Украины.

Диссертация посвящена синтезу новых типов фосфорсодержащих конденсированных гетероциклических систем на основе 1,3-азолов путем прямого взаимодействия их функционализированных производных с галогенидами трех- и пятивалентного фосфора, а также изучению химических свойств полученных фосфорсодержащих гетероциклических соединений.

Взаимодействием 2-(1Н-имидазол-1-ил)анилина с дихлорангидридом метилтиофосфоновой кислоты получено производное новой гетероциклической системы – 4,5-дигидробензо[е]имидазо[2,1-с][1,4,2]диазафосфинина.

Обнаружено, что 2-(1Н-имидазол-1-ил)анилины взаимодействуют с хлорангидридами карбоновых кислот по двум направлениям с образованием как продуктов ацилирования аминогруппы, так и 1-[2-(арилкарбоксамидо)-1-этенил]-1H-бензимидазолов – продуктов ранее неизвестной рециклизации, при этом выходы продуктов рециклизации достигают 77 %. Продукты ацилирования аминогруппы получены с высокими выходами при проведении ацилирования в пиридине при температуре ниже 0 оС.

N-Ацильные производные 2-(1Н-имидазол-1-ил)анилинов гладко фосфорилируются галогенидами трехвалентного фосфора в присутствии органических оснований с образованием производных 4л3-4,5-дигидробензо[e]имидазо[2,1-c][1,4,2]диазафосфинина. Найдено, что атом брома или хлора у атома фосфора синтезированных соединений легко может быть замещен на аминогруппу при действии вторичного амина. Роль нуклеофила может выполнять также атом углерода в бензоильном остатке боковой цепи при достаточной активации его электронодонорными заместителями. В результате внутримолекулярной гетероциклизации получены производные новой гетероциклической системы с узловым атомом фосфора – бензо[3,4][1,2]азафосфоло[1,2-а]бензо[е]имидазо[2,1-с][1,4,2]диазафосфинина.

Найдено, что атом фосфора в гетероциклической системе 4л3-4,5-дигидробензо[e]имидазо[2,1-c][1,4,2]диазафосфинина характеризуется низкой нуклеофильностью, что проявляется, в частности, при взаимодействии с серой. Для проведения последней реакции необходимо длительное нагревание в основной среде. В то же время, реакция с серой в присутствии в реакционной смеси вторичных аминов, таких как морфолин и пиперидин, проходит быстро, но приводит к раскрытию диазафосфининового цикла с образованием 2-фосфорилированных имидазолов.

Показано, что аналогично функционализированным имидазолам в реакцию с галогенидами трехвалентного фосфора вступают N-ацильные производные 2-(1Н-1,2,4-триазол-1-ил)анилинов. В результате получены производные новой гетероциклической системы – 4л3-4,5-дигидробензо[е][1,2,4]триазоло[5,1-c][1,4,2]диазафосфинина. Химические свойства синтезированных соединений аналогичны свойствам производных 4л3-4,5-дигидробензо[e]имидазо[2,1-c][1,4,2]диазафосфинина.

Взаимодействие N-ацильного производного 2-(2-метил-1Н-имидазол-1-ил)анилина с дибромфенилфосфином в основной среде проходит как по амидной группе, так и по метильной группе в имидазольном кольце с образованием производного новой гетероциклической системы – бензо[е]имидазо[2,1-с][1,5,2]диазафосфепина.

Предложенные подходы и разработанные методы имеют теоретическое и практическое значение.

Ключевые слова: имидазолы, 1,2,4-триазолы, рециклизация, галогениды фосфора, фосфорилирование, фосфорсодержащие конденсированные гетероциклические системы.