Способ стабилизации комплексов триарилфосфитов с галоидами - SU999976A3
Код документа: SU999976A3
Описание
(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ КОМПЛЕКСОВ ТРИАРИЛФОСФИТОВ С ГАЛОИДАМИ
1
Изобретение относится к химии .фод орорганйческих соединений, а именно к способу стабилизации комп- лексов триарилфосфитов с галоидами общей формулы
UJ
Р Х,
где z - водород, галоид, низший алкил или низшая алкоксигруппа;
X - хлор или бром,
которые являются активными галоидирующими агентами и могут найти.при . менение для ; получения антибиотиков - соединений 3-галоид-З-цефема.
Известен способ получения трифеноксидигалоидфосфоранов , имеющих эмпирическую формулу, идентичную формуле стабилизируемых соединений описываемого изобретения, путем пропускания хлора или брома в охлаждаемйй льдом трифенилфосфит, либо в раствор трифенилфосфита в органическом растворителе l.
ТрифеноксидиГалоидфосфораны получают известным способом в термодина- мически стабильной форме.
Целью изобретения является разра-ботка способа стабилизации комплексов триарилфосфитов с галоидами.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу стабитшзации комплексов триарилфосфитов с
галоидами общей формулы
fO
(I)
Р-х«
где Z - водород, галоид, низший ал15 кил или низшая алкоксигруппа;
X - хлор или бром,
заключающемуся в том, что указанные комплексы, представляющие собой кине20 тически контролируемые продукты реакции эквимольных количеств триарилфосфита общей формулы
2S
где Z имеет указанные значения, с хлором или бромом в среде безводноJO
го ароматического или галоидсодержащего углеводородного растворителя, подвергают взаимодействию с пиридином или галоидкомплексующим агентом, выбранным из группы - треххлористый , алюминий, четыреххлористое олово/ пятихлористый фосфор или бром, причем , когда X представляет собой хлор, галоидкомплексующий агент не является бромом, взятым в количестве 10 - 200 мол.% при температуре -70 О С.
Предлагаемый способ позволяет стабилизировать комплексы триарилфосфитов с галоидами общей формулы (I) и использовать их в реакции галоидирования.
Если комплекс триарилфосфита с галоидом, полученный по кинетически контролируемой реакции триарилфосфи-, та и хлора или брома, выдерживают в растворе, то он превращается или изомеризуется в соответствующее термодинамически стабильное соединение с различньоми скоростями, зависящими от природы триарилфосфита, галогена, растворителя и температуры раствора. Кроме того, экспериментальные данные показывают, что в присутствии галоидводородной кислоты или избытка триарилфосфита скорость превращения кинетического продукта в термодинамически стабильный может увеличиваться .
При использовании спектроскопии р ядерного магнитного резонанса найдено/что время полупревращения кинетически контролируемого продукта, полученного взаимодействием трифег
нилфосфита с хлором в среде хлористого метилена, при комнатной температуре составляет около 8 ч. В тех . же условиях для кинетического комплекса трифенилфосфита с бромом время
0 полупревращения составляет около 39 ч.
Наблюдаемое времяполупревращения (скорость преврёодения) для любого описанного кинет 1ческого комплекса
5 может изменяться под действием растворителя , избытка триарилфосфита и галоидводородной кислоты (НХ). Так, например, если растворитель для получения кинетического комплекса тщательно не высушен, то будет наблюдаться меньшее время полупревращения. Галоидводородная кислота, образующаяся при взаимодействии кинетичес- . кого комплекса с влагой, имеющейся в растворителе, увеличивает скорость превращения комплекса в его стабильную форму.
В табл.1 представлены некоторые свойства кинетического продукта и соответствующего ему термодинамически стабильного продукта реакции трифенилфосфита и хлора.
Кинетический продукт
Термодинамический продукт
Р ЯМР ()-3,7 м.д
Время полупревращения 8 ч при комнатной температуре в хлористом
метилене
ИК-спектр (.) : 1120-1190 (ос) 1070 (ос), 990 (ос), 640 (ср.), ,625 (ср.), 580 (ел.), 510 (с), 465 (сл)
Гидролизуется с образованием НС и (PkO)jPO
Взаимодействует с Н-бутанолом с образованием HCf, И-бутилхлорид а и (PiJD)-PO
9
П.римечание. Относительно Р в НзРО4; (+) указывает на сдвиг
в область высоких полей, (-) указывает на сдвиг в область низких полей;
. ос - очень си71ьный, с - , ср. - средний, ел. - слабый,
Термин кинетически контролируемый лее) продуктам, по отношению к пропродукт используется в химии для дукту, который образуется быстрее, реакций, приводящих к двум (или бо- 65 независимо от его термодинамической
Р ЯМР (СН,СС2)+22,7 м.д
Стабилен при комнатной температуре
ИК-спектр (CH(. ) 1130-1210 (ос 1035 (с), 1010 (ос), 980 (ос), 625 (осл), 590 (ср.), 505 (с), 460 (с)
Гидролизуется с образованием ECt, (PLO),PCe и др.
Взаимодействует с Vt -бутанолом с образованием HCf , фенола, и-бутилхлорида и (PLO) - (BHOJjj-POCb , где а,б,Ь 0,1,2 или 3 и а+64-в 3 стабильности. Если такую реакцию прекращают задолго до достижения термодинамического.равновесия продуктов , то говорят, что реакция контролируется кинематически, поскольку может присутствовать значительн&е количество продукта, который образуется с большей скоростью. В не которых случаях, включая взаимодействие триарилфосфитов с хлором или бромом в инертных органических растворителях , скорость образования кинетического продукта и скорость установления термодинамического равновесия находятся в таком соотисяиени что возможно получение кинетически контролируемого продукта и его использование до того, как сколь-нибудь значительное количество этого кинетически контролируемого соединения изомеризуется в термодинамически стабильный продукт. Для того, чтобы добиться максимальных выхода и стабильности кинетически контролируемого продукта, условия реакции выбирают таким образом, чтобы свести к минимуму возможность установления термодинамического равновесия первоначаль ного продукта реакции. В этом случае наиболее просто условия для кинети- , ческого контроля достигаютсякак за счет понижения температуры реакции, .так и температуры смеси,после обра .зования в ней кинетического продукта , а также за счет уменьшения време ни, в течение, которого устанавливает ся термодинамическое равновесие,нап ример,путем использования кинетичес I кого продукта в последующей реакции вскоре после его получения. Обычно реагенты - триарилфосфит и хлор или бром, смешивсшт в практи чески безводном инертном органическом растворителе при температуре ни же . Хотя кинетически контролируемые продукты образуются при более высоких температурах, такие условия способствуют более быстрой изомеризации в термодинамически стабильные продукты. Минимальная температура реакций определяется температурой застывания растворителя, используемого в реакции. Наиболее предпочтительными являютсятемпературы взаимодействия в интервале -70 - , Обнаружено, что сам трнарилфосфит взаимодействует в некоторой степени со своим кинетическим комплексом с хлором или бромом, что эффективно увеличивает скорость превращения ки нетического продукта в термодинамически стабильный продукт. Поэтому . предпочтительно, но не обязательно, поддерживать в реакционной смеси из ток галогена в процессе образования кинетического комплекса. Практическ это может быть достигнуто посредством добавления триарилфосфита к рас вору эквивалентного количества галогена или путем добавления галогена и триарилфосфита одновременно в среду инертного органического растворителя при температуре реакции. Совместное добавление реагентов произ- водят с такой скоростью, чтобы в реакционной смеси имелось характерное окрашивание от галогена до. тех пор, пока последняя капля триарилфосфита не обесцветит реакционную смесь. Избыток галогена может быть удален при использовании акцепторов галогена , как например ацетиленовых или олефиновых. соединений, включая aлkёны , диены, циклоалкены. или бициклоалкены . Предпочтительными акцепторами галогена являются алкены например этилен, пропилен,бутилен или амилен. . Стабилизация кинетически контролируемых продуктов достигается посредством смешивания триарилфосфита с хлором или бромом в среде инертного органического растворителя со стабилизирующим количеством пиридина или галоидкомплексующего агента. Термин галоидкомплексующие агенты , используемый в описании изобретения, относится к соединениям, для которых известно, что ониассоциируются с ионами галогенов в безводных условиях, образуя более сложные анионы. Известная группа таких соединений - это галогениды метгиллов - кислоты Льюиса, такие как четыреххлористое олово или треххлористый алюминий. Кроме того, пятихлористый фосфор является удобным галоидкомплексующим агентом, так как он ассоциируется например, с С, образуя анион РСС , Кинетически контролируемый продукт, полученный из триарилфосфита и брома, кроме стабилизации упомянутьлми стабилизирующими агентами, может быть стабилизирован посредством добавления избытка брома к раствору продукта. Молекулярный бром-является комплексующим агентом, так как он может взаимодействовать с Вг, образуя Предпочтительно в предлагаемом способе стабилизации кинетически контролируемых продуктов использовать пиридин, так как он может служить в качестве акцептора галоидоводррода в последующих реакциях галокдирования с использованием стабилизированного реагента. Термин стабилизирующее количество , используемый в описании изобретения, означает такое количество пиридина или галоидкомплексующего агента, которое будет подавлять или понижать скорость превращения описанных кинетических комплексов.триарилфосфитов с галоидами в соответствующие термодинамически стабильные продукты. Количество пиридина или галоидкомплексующего агента, ис пользуемого в предлагаемом способе, зависит от желаемой степени стабили зации. Даже относительно малое количество , т.е. менее, чем 10 мол.% (0,1 моль стабилизирующего агента на моль кинетического продукта) ста билизирующего агента, добавленного к раствору одного из упомянутых кинетических продуктов, может привести к значительному увеличению полупери да превращения кинетического продук та. Обычно используют приблизительн 10 - 100 мол.% (1 эквивалент) стабилизирующего агента. Кинетические комплексы триарилфосфитов с галоида ми, обработанные в растворе примерн эквивалентными количествами пиридина или галоидкомплексующего агента, заметно не превращеиотся в соответстЦ вующие термодинамически ; стабильные продукты даже спустя продолжительный период времени. Пиридин является более эффективным стабилизирующим агентом по сравнению с галоидкомплексующими агентами, так как для достижения любой заданной степени стабилизации требуется меньшее ко личество пиридина. Например, установлено , что 15-20 мол.% пиридина достаточно для стабилизации кинетического комплекса трифенилфосфита с хлором в целях его длительного хранения . На практике предлагаемый способ может осуществляться различными путями . Например, можно сначала приго товить кинетически контролируемый продукт по описанным методикам и за .тем стабилизировать их добавлением к раствору необходимого количества пиридина или галоидкомплексующего агента. В другом варианте пиридин или галоидкомплексующий агент может быть добавлен до образования кинетического продукта или вместе с триарилфосфитом , галогеном, или с инерт ным органическим растворителем, в котором должен быть приготовлен кинетический продукт. Преимущество последнего способа заключается в том, что стабилизирующий агент присутствует в реакционной смеси в процессе образования кинетически контролируемого продукта, не давая возможности превратиться последнему в соответствующий термодина 4ически стабильный продукт. Таким образом, образуется стабилизированный раствор комплексатриарилфосфита с галоидом содержащий незначительное количество (или не содержащий вовсе) соответствующего термодинамически стабильного продукта. Более того, поскольку кинетически контролируемые продукты стабилизируются в момент их образова ния, можно проводить их синтез при более высоких температурах без существенного превращения в термодинамически стабильные продукты Кинетически контролируемые продукты взаимодействия триарилфосфитг формулы где Z имеет указанные значения, и хлора или брома в безводном инертном органическом растворителе являк )тся активными галоидирующими агентами и могут в относительно мягких условиях галоидировать многие субстраты с высокой селективностью и выходом. Кинетические комплексы триарилфосфитов с галоидами, стабилизированные в соответствии с предлагаемым cпocoбoм могут быть использованы при получении известных 3-галоид-цефемных антибиотиков обще формулы PgCOA/H соон в которой X является хлором или бромом %СО представляет собой ацильную группу, полученную из карбоновой кислоты, исходя из соответствующих 3-окси-цефемных соединений. Реакцию проводят в инертном органическом растворителе и обычно осуществляют при температуре ниже , предпочтительно О С, исполь зуя около 10 мол.% избытка стабилизированного галоидирующего соединения и пиридина, который может присутствовать как стабилизатор галоидирующего агента. Для предотвращения нежелательных побочных реакций С-4 функцию карбоновой кислоты 3-оксицефема (исходное вещество) защищают одной из общепринятых защитных групп для кислотной функции. За ходом галоидирования можно следить с помощью тонкослойной хроматографии. Полученные соединения 3-галоидцефема могут быть выделены и очищены с использованием общепринятых лабораторных методик, включающих хроматографию , кристаллизацию и перекристаллизацию , фильтрацию и растирание в порошок. Удёшение защитной группы С-4 карбоновой кислоты и згидитных групп (если они имеются) на С-7 ациламиногруппе приводит к биологически активным соединениям 3-галоидцефема. В другом варианте 7-ациламино-З-окси-3-цефемы взаимодействуют приблизительно с двумя эквивалентами галоидирующего соединения, стабилизированного в соответствии с предлаг мым способом, в инеотном органичес ком растворителе в присутствии пири дина с образованием соответствующи 3-галоид-3-цефем-иминогалогенидов общей формулы С-Ы tr п I JU которой X, R и RQ имеют указанн значения, Иминогалргениды при обра ботке 5-10-кратным избытком спирта или диола дают 7-алшно-З-галоид-З-цефемные соединения общей формулы НХ H,W VP/X coon которые могут быть ацилированы с последующим отщеплением эфирной тру пы по обычным методикам с тем, что получить известные соединения З-галоид-3-цефема . Необходимо отметить также, что имйногалогениды других цефалоспоринов и пенициллинов можно получить и соответствующих 7-(или 6)-ациламино производных, используя стабилизированные галоидйрующие соединения в присутствии основания. Добавленный реагент Контроль (без доба А. Избыток нее Б. 100 мол.% брома В. 200 мол.% пиридина .Г. 2. Стабилизация киПример нетического комплекса трифенилфосфи та с хлором. А. Хлор и 20,0 г трифенилфосфита одновременно добавляют к 100 мл хло ристого метилена при -15 - , поддерживая слабое окрашивание от хлора во время совместного добавлен После нагревания раствора продукта до комнатной температуры его исследуют методом РЯМР. В начале в спектре ЯМР аликвоты раствора продукта наблк)дается наличие. одного Добавленный реагент ( без добавки Контроль 10 мол.% пиридина 50 мол.% пиридина 100 мол.% пиридина 100 мол.% пиридина 5 О мол.% пиридина, из ток ней 100 мол.% PCf-r 100 мол.% AECP-j 100 :мол. % SnCPi Пример 1. Стабилизация кинетического комплекса трифенилфосфита с бромом. А. К раствору 1,6 г брома в 30 мл хлористого метилена при добавляют раствор 3,1 г трифенилфосфита в 5 мл хлористого метилена. После . нагревания полученной смеси до комнатной температуры ее исследуют мето дом Р ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Первоначально спектр ЯМР показывает наличие одного основного компонента, дающего сигнал при -3,7 м.д. относительно резонансного сигнала Р фосфорной кислоты. Интенсивность этого сигнала уменьшается во времени, в то время как сигналпри 22,4 м.д. увеличивается по интенсивности . Из данных Р ЯМР для первоначального продукта найдено время полупревращения, равное приблизительно 39 ч. Б. Избыток брома - 100 мол.%. К раствору 1,6 г брома в 30 мл хлористого метилена при добавляют 1,55 г трифенилфосфита в 5 мл хлористого метилена. Данные ЯМР пЬказывают , что образующийся кинетический продукт стабилизируется в результате наличия избытка брома. Конверсия в соответствующий термодинамически стабильный продукт не отмечается в течение 9ч. . Ниже представлены результаты нескольких экспериментов, относящихся к стабилизации кинетического комплекса трифенилфосфита с бромом. . . Время полупревращения, ч 39Продукт стабилен Продукт стабилен компонента с сигналом при -3,7 м.д. относительно резонансного сигнала р фосфорной кислоты. .Интенсивность этого сигнала уменьшается во времени, в то время как интенсивность нового сигнала при 22,7 м.д. увеличивается. Из данных Р ЯМР найдено, что время полупревращения первоначаль 1ого продукта составляет около 8ч. Ниже представлены результаты нескольких экспериментов,, относящихся к стабилизации кинетического комплекса трифенилфосфита с хлором. Время полупревращения, ч Продукт стабилен Продукт стабилен 1 Пример 3. Стабилизация комплекса трифенилфосфита с хлором 1,1,2-трихлорэтане. . К 50 мл 1,1,2-трихлорэтана прибавляют газообразный хлор при Полученный раствор тщательно растирают с трифенилфосфитом для получен бесцветного целевого продукта. Требуется примерно 9,4.г трифенилфосфи та.. Трифенилфосфит прибавляют медленно , чтобы сохранить температуру не выше . Отбирают две аликват ные части по 2,5 мл каждая. К одной части прибавляют 400 мкл пиридина. .Эти образцы анализируют с помощью ЯМР. Результаты показан ниже. Отношение К/Т Время, ч Пиридин 2,5/1 1 Нет 4,4/1 1 Да 0/1 15 Нет 3,9/1 15 Да К - высота пика для кинетических видов (+4,7-5,7 м.д.) Т - высота пика для термодинамических видов (-22,1 М.Д.). Пример 4. Стабилизация ком- Плекса трифенилфосфита с хлором в бензоле. Повторяют способ, описанный в примере.3, используя бензол вместо 1, 1,2-трихлорэтана. Трифенилфосфитдихлорид частично не раст.ворим в бензоле и при прибавлении сухого пиридина к одному аликвотному количеству осаждается значительное количество по объему солянокислого пиридиния. Вьщеляют образец как обработанный пиридином, так и не обработанный пиридином. Для того, чтобы растворить реакционную смесь в достаточной степени дяя ЯМР кинетических исследований, прибавляют метиленхлорид . Обработанный пиридином образец дает более сложную смесь.фосфорных соединений, однако смесь является стабильной. Необработанный образец показывает ожидаемое разложение. Физико-химическая характеристика кинетических комплексов триарилфосфитов с га(лоидами представлена в табл.2. Таблица 2
Реферат
Формула
