Способ получения @ -меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатов Советский патент 1982 года по МПК C07F9/40 

Изобретение относится к способу получения d-меркаптоалкилфосфонатов и фосфинатов общей формулы Rb/R р - с , О SH где R низший алкил R - метил; Rn -этил, фенил или шл -(CHQ)--; Rj- фенил, алкоксил «, которые могут быть использованы в к честве полупродуктов для синтеза фи зиологически активных веществ, присадок к смазочным маслам, компонентов уретановых зластомеров, гермети ков, отвердителей резин, а также в качестве пестицидов. Известен способ получения каптоалкилфосфонатов, заключающийся во взаимодействии oL-кетофосфонатов-с сероводородом и водородом в -присутствии катализатора при 120-130С и давлении 100 атм 1 . Однако выход целевых соединений составляет менее 10%. Кроме того, процесс проходит в жестких условиях, требуется применение сложного катализатора и высокого давления, исходные dL-кетофосфонаты трудно доступны и способ позволяет получать лишь cL-меркаптоэтил-(бензил) фосфонаты. Известен также способ получения ct -меркаптоциклоапкилфосфонатов при взаимодействии циклоалкантионов с триалкилфосфитами при нагревании 4- кратиог(Э избытка триалкилфосфита с тиокетоном в толуоле при температуре кипения в течение 20. ч 2. Однако с хорошим выходом Д89%) удается получить только О,О-диизопропил- ({1-меркапто) - циклогексан (циклопеитан) -фосфонаты. С другими алкилфосфитами ..38 образуется сложная смесь продуктов и выход d-меркаптопроизводньгх не пр вышает 30%. Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения aL-меркаптоалкилфосфона тов металлированием фосфонатов бутил литием при в среде тетрагидроф рана с последующей обработкой порошком серы и разложением реакционной массы водой З. Однако выход целевого продукта не превышает 80% и способ предусматривает использование легко гидролизующегося и воспламеняющегося, на воздухе бутиллития. Кроме того, способ многостадиен и может быть осуществлен только при . Цель изобретения-получение d,-Mep каптоалкилфосфонатов или фосфинатов общей формулы I по простой технологи и расширение ассортимента целевых пр дуктов . Поставленная цель достигается способом получет1ия oi -меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатов общей формулы I О SH где R - алкил R -- метил; этил, фенил или , кенил-(СНг -, фенил, алкоксил взаимодействием тиокетонов общей фop мулы S, где R и R2 имеют указанные значения, с натриевыми солями диалкилфосфористой или алкилфос фонистой кислот формулы при (-70)-(+20)с, в среде инертного органического растворителя с последу ющей обработкой образующихся натриевых солей минеральной кислотой. Кроме того, процесс целесообразно |55 вести в среде бензола или диэтилового эфира, а обработку натриевых солей соляной кислотой. (1) 64 Производные трехкоординационного фосфора с тиокетонами реагируют неоднозначно и проявляют сродство как к углероду (карбофильные реакции), так и к атому серы (тиофильные реакции) тиокарбонильиой группы. Известна принципиальная возможность присоединения натриевых солей неполных эфиров тиофосфористой кислоты по тиокарбонильной группе сероуглерода. В этой реакции образуются соединения с Р-С связью - производные фосфоноксантогеновой кислоты. Однако этим способом невозможно получение d, -меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатов Диалкилфосфиты и триалкилфосфиты с тиофосгеном Г51 и тиобензофеноном Гб1 образуют соединения с Р-S--C связью. Тиобензофенон с натриевыми солями кислот P(III) реагируют также с образованием продуктов с Р-S-C связью 7. ,Все реакции производных трехкоординационного фосфора с тиокетонами являются тиофильными, т. е. протекают через нуклеофильную атаку фосфора по атому серы 8. Предлагаемый способ основан на карбофильной реакции между солями неполных эфиров кислот фосфора (III) и неактивйрованными тиокетонами, приводящей к образованию Р-С связи. Способ осуществляют следующим образом. К натриевой соли неполных эфиров фосфористой или фосфонистой кислоты добавляют эквимольное количество тиокетона. Смесь перемешивают при (-70)(+20) С в течение 1-2 ч, затем добавляют воду. Образовавшееся натриевое производное oL-меркаптоалкилфосфонатот или фосфинатов при этом переходит в водную фазу. Для выделения целевых соединений водный раствор подкисляют соляной кислотой до рН 2-3 и экстраги руют хлороформом. Целевые продукты очищают обычными приемами, например фракционированием. Операции проводят в токе сухого инертного газа. Оптимальными условиями осуществления предлагаемого способа являются: а) использование эквимольных количеств исходнь1х реагентов, так как применение избытка того или иного реагента затрудняет очистку целевых соединений; б) проведение реакции в небольшом количестве органического растворителя.

способного растворять исходные реагенты;

в) осуществление снособа при (-70)(+20)°С, так как ншке 7р°С реакция протекает с незначительным выходом, а выше 20°С происходит частичная тримеризация тиокетонов, что снижает выход.

Строение cL-меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатов формулы I подтверж дено данньми элементного анализа, молекулярной рефракции. Ж- ЯМР (н и )-спектроскопии и встречным синтезом. Соединения формулы I титруются как одноосновные кислоты, найденный эквивалент соответствует теоретически вычисленному. В ИК-спектрах имеются полосы поглощения (-) , с.м|) : 960-990, 1030-100 (РОС), 1160-1170 (POAIk), I243-I250 (), 1505, 1600 3070 (бензольное ядро) и 2515-2570 (SH). Отнесение колебаний V(SH) подтверждается дейтерированием образцов при эуом происходит смещение полосы поглощения SH группы в область 18381872 см- . I

В ЯМР Р-спектрах соединений формулы I химические сдвиги ядер Р расположены ниже (-24)-(-28) м.д., что соответствует фосфатной струк-/ туре, либо - 40-41 м.д., что является характерным для алкилфенилфосфинатов.

Наличие сульфигидрильной группы подтверждается реакцией ацилирования. При взаимодействии натриевых солей соединений общей формулы J с хлористым ацетилом образуются cL-ацетилтиоалкильные производные фосфонатов или фосфинатов с выходом 80-98%.

Пример 1. Получение диизопропилового эфира -меркапто- eL-метилбензилфосфоновой кислоты.

В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и трубкой для подачи газа, помещают 100 мл абсолютного эфира и 2,77 г (0,12 гатом) натрия. При перемещивании прибавляют по каплям 20 г (0,12 г-моль) диизопропилфосфористой кислоты, поддерживая температуру реакционной смеси в пределах 5-20°С. К образовавшейся натриевой соли диизопропилфосфористой кислоты при перемешивании прибавляют по каплям 16,39 г (0,12 гмоль) тиоацетофенона в 50 мл абсолютного эфира, при (-60)-(-70)С. После

прибавления всего раствора тиоацетофенона реакционную смесь вьщерживают при -60 С в течение 10 мин, а затем медленно в течение 40 мин температуру поднимают до , после чего добавляют 70 мл воды. Органический слой отделяют и отбрасывают. Для удаления примесей водный раствор эксрагируют хлороформом (3x50 мл), хлороформенные вытяжки отбрасывают. Водный раствор подкисляют 1 н.соляной кислотой До рН 2-3, выделившийся диизопропиловый эфир cL-меркапто- d-метилбензилфосфоновой кислоты экстрагируют (4x50 мл) хлороформом. Хлороформенные экстракты промывают 50 м воды и сушат безводным сульфатом магния. Растворитель удаляют в вакууме, остаток выдерживают в вакууме в течение 2 ч при и 0,05 мм рт.ст. Получают 30,8 г (85%) целевого соединения, п 1,5090; 1,1053; ,8,58; MRp, ,73. Чистоту контролируют методом ТСХ.

Элементный анализ:

Вычислено, %: С 55,62; Н 7,62; Р 10,33.

С-;4Н22,ОзР5

Найдено, %: С 55,10; .Н 7,69; Р 10,08.

ЯМР ( ) 24 м.д.

Пример 2. Получение диэтилового эфира cL-меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты.

К натриевой соли диэтилфосфористой кислоты, полученной из 2,76 г (0,12 г-атом) натрия и 16,56 г (0,12 г-моль) диэтилфосфита в 100 мл аюсолютного эфира, при энергичном перемешивании прибавляют по каплям 13,68 г (0,12 г-моль) тиоциклогексанона в 25 мл эфира. Реакция протекает экзотермично. После прибавления тиокетона реакционную массу перемешивают в течение 1,5-2 ч. Затем добавляют 50-70 мл воды, а органический слой отделяют. Для удаления примесей водный раствор экстрагируют хлороформом (3x50 мл), эфирную и хлороформенные вытяжки отбрасывают. Водный раствор подкисляют соляной кислотой до рН 23, выделившийся диэтиловый эфир d,-меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты многократно экстрагируют хлороформом. Хлороформенный экстракт промывают водой и сушат безводным сульфатом магния. После удаления растворителя остаток фракционируют в вакууме. Получают 27,5 г (91%) целевого соеди78нения, т. кип. 86-8УС (0,03 мм рт.с nSp 1,4870; dX 1,1223; MR.,,..... 64, .. Элементный анализ: Вычислено, 7,: С 47,62; Н 8,33; Р 12,30. C tjilri O PS Найдено, %: С 48,07; Н 8,50; Р 12,22. ЯМР cAj.p 27 м.д. Пример 3. Получение диизопропилового эфира oL-меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты. К натриевой соли диизопропилфосфористой кислоты, полученной из 2,76 (0,12 г-атом) натрия и 20 г (0,12 гмоль) диизопропилфосфита в 100 мл беэводного бензола, при перемешивани прибавляют по каплям 13,68 г (0,12 г моль) тиоциклогексанона в 25 мл бензола. После окончания прибавления ре акционную массу перемешивают в тече ние 1,5-2 ч, а затем добавляют 5070 мл воды и органический слой отделяют. Для удаления примесей водный раствор экстрагируют хлороформом (Зх X 50 мл), бензольную и хлороформенные вытяжки отбрасывают. Водный раст вор подкисляют соляной кислотой до рН 2-3, выделившийся диизопропиловый ot -меркаптоциклогексилфосфонодой кислоты многократно экстрагируют хлороформом. Хлороформенный экстракт промы вают водой и сушат безводным сульфатом магния. Растворитель упаривают в вакууме, остаток фракционируют. Получают 30 г 90%) целевого соединения т. кип. 103-104 С (0,05 мм рт. ст.); ,4810; d 1,0756; МКи,д,.74,0 ЯЪ%о..сл,97. Элементный анализ: Вычислено, %; с 51,43; Н 8,93; Р 11,07. QlHigOsPS Найдено, %: С 51,40; Н 8,96; Р 11,05 ЯМР 26 м.д. Пример 4. Получение дипропи лового эфира о1-меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты. В условиях примера 3 из натриевой соли дипропилфосфористой кислоты, приготовленной из 2,77 г (0,12 гатом) натрия и 20 г (0,12 г-моль) дипропилфосфита и 13,68 г (0,12 гмоль) тиоциклогексанона получают 30 г (89%) целевого со единения, т. кип, (в ммрт.ст.) l,4860;d °l,087 MRi:,,a-,73,90; MRcj,,73,97. 6 Элементный анализ: Вычислено, %: С 51,43; Н 8,93; Р 11,07. C f Hf jOjPS С 51,30; Н 8,85; Найдено, %: Р 11,16. ЯМР сЛ2,1р28 м.д. Пример 5. Получение этилового эфира d.-меркаптоциклогексилфенилфосфиновой кислоты. К натриевой соли этилового эфира фенилфосфонистой кислотны, полученной из 1,2 г (0,052 г-атом) натрия и 8,9 г (0,052 г-моль этилового эфира фенилфосфонистой кислоты в 50 мл абсолютного эфира, при перемешивании прибавляют по каплям 6 г (0,052 гмоль) тиоциклогексанона. Реакционную массу перемешивают 2 ч, затем добавляют 50 мл воды, органический слой отделяют и отбрасывают. Водный раствор дважды экстрагируют хлороформом и бензолом (по 50 мл). Бензольные и хлороформные вытяжки отбрасывают, Водный раствор подкисляют 1 н.раствором соляной кислоты до рН 2-3, выделившийся этиловый эфир oL -меркаптоциклогексилфенилфосфиновой кислоты экстрагируют хлороформом (4x50 мл) Хлороформенные экстракты промывают водой и сушат безводным сульфатом магния. Растворитель упаривают в вакууме, остаток выдерживают в вакууме 2 ч при 20с и 0,05 мм рт.ст. Получают 13 г (87%) целевого соединения в виде густой стеклообразной жидкости, п 1,5240. Элементный анализ: Вычислено, %: С 59,15; Н 7,39; Р 11.92. . Найдено, %: С 59,20; Н 7,40; Р 11,10. ЯМР м.д. Чистот-у контроли- руют методом тонкослойной хроматографии. Пример 6. Получение этилового эфира -меркаптовторичнобутилфеНИЛФОСФИНОВОЙ кислоты. в условиях примера 5 из натриевой соли этилового эфира фенилфосфонистой кислоты, приготовленной из 0,94 г (0,04 г-атом) натрия и 7 г (0,04 гмоль) этилового эфира фенилфосфонистой кислоты и 3,62 г (0,04 г-моль) метилэтилкетона, получают 9,5 г (90%) целевого соединения в виде густой неперегоняющейся жидкости, П 1,5185,