Изобретение относится к области синтеза фосфорорганических соединений, которые могут представить интерес в качестве биологически активных веществ.
Предложен способ получения фосфорорганических соединений общей формулы
где R1 - замещенный или незамещенный алкил, имеющий 1-4 атома углерода; замещенный или незамещенный арил;
R2 - замещенный алкил, арил или алкенил, содержащий один или несколько атомов галогена или нитрогрупп;
R3 и R1 - одинаковые или разные алкилы, содержащие 1-4 атома углерода;
М - атом двухвалентного металла II или IV группы периодической системы.
Способ заключается в том, что фосфорорганическую соль металла общей формулы
Предложен способ получения фосфорорганических соединений общей формулы
где R1, R2 и М имеют вышеуказанные значения, подвергают взаимодействию с O,O-диалкил-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфатом. Процесс проводят при температуре от -10 до 120°С, предпочтительно в среде инертного растворителя, например воды, спирта, бензола, лигроина и других.
Вместо принятых исходных соединений можно применять вещества, являющиеся полупродуктами их синтеза, в частности триалкилфосфит, галогенид металла и хлораль.
В том случае, когда R3 и R4 равны соответвенно R1 и R2, a R2 представляет β,β-дихлорвинил, вместо соли фосфорорганической кислоты можно применять соответствующую кислоту и галогенид металла, являющиеся промежуточными продуктами для синтеза указанной выше органической соли.
Пример 1. 73,5 г CaCl2·2H2O растворяют в 200 мл 50%-ного водного раствора метилового спирта и к раствору по каплям добавляют при энергичном перемешивании и температуре 70-75°С 221 г O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата. Реакционную смесь перемешивают 12 час при той же температуре. Во время реакции в холодной ловушке собирают 98% от теоретического количества хлористого метила. По окончании реакции смесь охлаждают до комнатной температуры и фильтрованием из нее выделяют белые кристаллы. Эти кристаллы перекристаллизовывают из воды и получают иглообразные кристаллы белого цвета с выходом 79,3%; т. пл. 140-158°С. При определении С, Н, Cl, Са и исследовании инфракрасного спектра установлено наличие кальциевой соли О-метил-О-(β,β-дихлорвинил) -фосфорной кислоты. При анализе методом Карла Фишера установлено, что продукт содержит 2 моль кристаллизационной воды. Обычным аналитическим методом не обнаружено свободного ионизированного хлора.
48,8 г полученной таким образом кальциевой соли О-метил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, содержащей 2 моль кристаллизационной воды, суспендируют в 250 мл гексана и к суспензии добавляют 44,2 г O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата, представляющего собой бесцветную жидкость, кипящую при 65°С (1 мм рт.ст.), после чего суспензию нагревают с обратным холодильником при энергичном перемешивании. Во время реакции воду, содержащуюся в кальциевой соли О-метил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, удаляют перегонкой в виде азеотропной смеси. Спустя 4 час отгоняют при пониженном давлении н-гексан и полученную бесцветную очень вязкую жидкость переносят в чашку. Через 8 час при периодическом перемешивании при комнатной температуре получают твердое вещество белого цвета. Этот продукт растворяют в этиловом эфире, к раствору добавляют н-гексан и получают в виде нижнего слоя бесцветное вязкое масло. Такую обработку повторяют дважды, полученное бесцветное масло помещают в колбу и обрабатывают в вакууме (1 мм рт.ст.) при 65°С (летучего продукта не обнаружено). Затем продукт снова помещают в чашку; выдерживают при периодическом перемешивании в течение 5 час и получают кристаллы белого цвета с т. пл. 64-67°С при выходе, равном 94%. Точка плавления смеси его с исходной О-метил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислотой 45°С, что говорит о четкой депрессии температуры плавления.
При анализе С, Н, Са, Cl и исследовании инфракрасного спектра установлено, что это вещество представляет собой сложную кальциевую соль О-метил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил) -фосфата.
Вычислено, %: С 18,81; Н 2,48; Р 13,86; Cl 31,73; Са 4,48.
Найдено, %: С 18,83; Н 2,50; Р 13,79; Cl 31,71; Са 4,49.
Исходный O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфат очень хорошо растворим в нефтяных погонах (например, в н-пентане, н-гексане, н-гептане, лигроине, керосине) и других органических растворителях, как в этиловом эфире, ацетоне, метаноле, этаноле, пропаноле-1 и -2, хлористом метилене, хлороформе, четыреххлористом углероде, бензоле, толуоле, ксилоле и т.д. Полученный фосфорорганический комплекс, также очень хорошо растворим в этих органических растворителях, но не в нефтяных погонах.
Когда комплексное соединение обрабатывают кипящим н-гексаном, наблюдается экстракция всего содержащегося в нем вещества. Если комплексное соединение предварительно смешивают еще с 1 моль O,O-диметил-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфата, получается очень вязкая шламообразная смесь. При обработке этой смеси гексаном экстрагируется избыток O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата. Этот факт показывает, что комплексное соединение не является просто смесью, а представляет собою определенный продукт реакции обоих исходных веществ.
Кальциевая соль О-метил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, являющаяся одним из исходных веществ, растворима в метаноле, этаноле, пропаноле-1 и -2, но не в бензоле, толуоле, ксилоле, этиловом эфире, хлористом метилене, хлороформе, четыреххлористом углероде и нефтяных погонах. Однако образующийся комплекс очень хорошо растворим в этих органических растворителях, за исключением нефтяных погонов. Это также доказывает, что комплексное соединение не состоит исключительно из смеси обоих исходных веществ.
Синтезированное комплексное соединение растворимо в воде в количестве 4 вес. %. Если воду в растворе выпарить при комнатной температуре (28°С) в вакууме, то получается в остатке вязкое бесцветное масло, которое через некоторое время кристаллизуется. Оно и является комплексным соединением. Маслянистый продукт и(или) продукт реакций обоих исходных веществ кристаллизуется при энергичном перемешивании в воде с образованием призм, плавящихся при 64-67°С. Рентгеновский анализ этого комплексного соединения дает рентгенограмму, отличающуюся от рентгенограммы для О-метил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата кальция. Если водный раствор комплексного соединения перегоняют с паром, то отгоняют бесцветное масло. Это масло идентифицировано как O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфат по инфракрасному спектру, показателю преломления (
1,4539, по литературным данным 1,4541) и т. кип. 65°С при 1 мм рт.ст.
Полученный фосфат соответствует теоретическому количеству химической структуры полученного комплекса. Таким образом, O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфат в соединении, соответствующем изобретению, участвует в образовании комплекса, хотя связь его не очень прочная.
Ниже приведены данные по инфракрасному спектру поглощения.
Из этих данных следует, что полоса поглощения Р=O кальциевой соли смещена к длинным волнам в направлении обычного положения Р-О (1050-1100 см-1). При наличии 2 моль кристаллизационной воды характер Р=O проявляется сильнее, чем Р-О, однако и в этом случае поглощение все еще смещено в сторону Р-О по сравнению с органическим фосфатом как таковым.
Пример 2. 88,4 г О,О-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата охлаждают до -10°С и медленно небольшими порциями добавляют в течение 30 мин при энергичном перемешивании 11,1 г безводного хлористого кальция в виде порошка. Во время добавления этой соли температуру поддерживают равной -8°С даже при условии, что протекает экзотермическая реакция. После окончания реакции масса нагревается самопроизвольно до комнатной температуры. После перемешивания в течение 8 час эту массу фильтруют и удаляют небольшое количество непрореагировавшего хлористого кальция. Фильтрат в виде бесцветной вязкой жидкости растворяют в бензоле. После добавления к раствору н-гексана образуется бесцветное вязкое масло (нижний слой), которое отделяют с помощью делительной воронки.
Такую обработку повторяют еще два раза и полученное бесцветное вязкое масло помещают в чашку. После шестичасовой выдержки в холодильнике при периодическом перемешивании получают кристаллы белого цвета с т. пл. 63-67°С, выход 97%. Кристаллы не содержат свободного хлора, как установлено обычным аналитическим методом. Инфракрасный спектр вещества идентичен спектру сложной кальциевой соли О-метил-О- (β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты и О,О-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата, полученных, как указано в примере 1.
Смесь этого продукта с веществом, описанным в примере 1, обладает той же температурой плавления.
Такую же реакцию проводят с применением метилового спирта, этилового спирта, н-гексана, петролейного эфира, лигроина, хлороформа, четыреххлористого углерода, бензола, толуола, ксилола, этилового эфира, тетрагидрофурана, этилацетата и воды и получают такие же результаты.
Пример 3. В реакционную колбу, содержащую 250 мл безводного бензола, загружают 49,6 г триметилфосфита и 11,1 г безводного хлористого кальция в виде порошка; эту смесь охлаждают при перемешивании до температуры 0°С. К смеси добавляют в течение 45 мин по каплям 59 г хлораля, поддерживая температуру в пределах от 0 до 2°С, хотя протекает экзотермическая реакция. После окончания реакции реакционной смеси дают возможность нагреться до комнатной температуры. После перемешивания смеси при этой температуре в течение 8 час целевой продукт выделяют при удалении бензола в вакууме и получают бесцветную вязкую жидкость. Продукт очищают, как описано в примере 1, этиловым эфиром и н-гексаном. Полученный продукт представляет собой бесцветное вязкое масло, которое помещают в чашку и выдерживают при комнатной температуре и периодическом перемешивании. Выход конечного продукта в виде кристаллов белого цвета с т.пл. 63-67°С составляет 85%, в пересчете на триметилфосфит. При смешении вещества с продуктом, описанным в примере 1, температура плавления не понижается.
Пример 4. 59,4 г кальциевой соли О-метил-О-(α,β,β,β-тетрахлорэтил)-фосфорной кислоты, полученной при реакции О,О-диметил-О-(α,β,β,β-тетрахлорэтил)-фосфата и хлористого кальция, а также 44,2 г О,О-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата нагревают с обратным холодильником в 100 мл этилового спирта в течение 3 час. После окончания реакции спирт удаляют при атмосферном давлении, а затем в вакууме и получают целевой продукт в виде бесцветного очень вязкого масла. Продукт растворяют в этиловом эфире и добавляют н-гексан для осаждения продукта. Такую обработку повторяют еще два раза и получают бесцветное очень вязкое масло, которое обрабатывают в вакууме при 60°С для удаления небольшого количества остаточного растворителя. Продукт невозможно перегонять и потому показатель преломления его не определен. При анализе инфракрасного спектра и определения С, Н, Са и Cl продукт идентифицируют как сложную кальциевую соль О-метил-O-(α,β,β,β- тетрахлорэтил)-фосфорной кислоты и O,O диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата.
Пример 5. 57,4 г кальциевой соли О-фенил-О-β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, полученной при реакции О-метил-O-фенил-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфата с хлористым кальцием, и 44,2 г 0,0-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата нагревают с обратным холодильником в 200 мл тетрагидрофурана в течение 4 час. После удаления из реакционной смеси тетрагидрофурана получают твердое вещество коричневого цвета. Его растворяют в этиловом эфире и после добавления к раствору н-гексана образуется нижний слой масла, который после отделения обрабатывают еще два раза этиловым эфиром и н-гексаном. Затем это масло нагревают в вакууме при температуре 65°С для удаления растворителя и выдерживают при комнатной температуре. Полученное твердое вещество имеет т. пл. 65°С. Выход 85% от теоретического.
Таким образом, получают сложную кальциевую соль О-фенил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты и О,О-диметил-О-(β,β-дихлорвинил) -фосфата.
Пример 6. 64,5 г кальциевой соли О-(n-хлорфенил)-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, полученной при реакции О-этил-О-(n-хлорфенил)-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата с хлористым кальцием, и 44,2 г O,O-диметил-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата нагревают с обратным холодильником в 200 мл четыреххлористого углерода 6 час. Продукт, полученный из реакционной смеси после удаления четыреххлористого углерода, растворяют в этиловом эфире и обрабатывают н-гексаном для осаждения. Отделившееся масло обрабатывают еще два раза этиловым эфиром и н-гексаном, как описано выше. Полученный продукт обрабатывают в вакууме (0,5 мм рт.ст.) при 60°С для полного удаления растворителя. Выход достигает 91% от теоретического. Это соединение нельзя было перегнать даже в вакууме (0,05 мм рт.ст.) Таким путем получают сложную соль О-(n-хлорфенил)-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты и O,O-диметил-О- (β,β-дихлорвинил) -фосфата.
Пример 7. 65 г магниевой соли бис-О-(n-нитрофенил) -О-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоты, полученной при реакции О-метил-О-(n-нитрофенил)-О-(β,β-дихлорвинил)-фосфата с безводным хлористым магнием, и 44,2 г О,O-диэтил-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфата напревают с обратным холодильникам в 200 мл этилового спирта в течение 12 час. После удаления-растворителя остаточное масло растворяют в этиловом эфире и осаждают при добавлении н-гексана. Этот способ очистки повторили еще два раза. Полученный продукт представляет собой очень вязкое масло желтоватого цвета и после выдержки при комнатной температуре, а затем при температуре 0°С не твердеет.
Таким путем получают сложную магниевую соль О-(n-нитрофенил)-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфорной кислоту и O,O-диэтил-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфата.
1. Способ получения фосфорорганических соединений общей формулы
где R1 - замещенный или незамещенный алкил, имеющий 1-4 атома углерода; замещенный или незамещенный арил;
R2 - замещенный алкил, арил или алкенил, содержащий один или несколько атомов галогена или нитрогрупп;
R3 и R4 - одинаковые или разные алкилы, содержащие I-4 атома углерода;
М - атом двухвалентного металла II или IV группы периодической системы, отличающийся тем, что металлическую соль фосфорорганической кислоты общей формулы
где R1, R2 и М имеют вышеуказанные значения, подвергают взаимодействию с O,O-диалкил-O-(β,β-дихлорвинил)-фосфатом при температуре от -10 до 120°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут в среде инертного растворителя.
