Способ получения 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3-2-оксазафосфолидин-4-ионов

Изобретение относится к химии фосфорорганичсских соединений, а именно к способу получения замещенных 1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов, которые являются новыми по структуре фосфорсодержащими гетероциклическими соединениями. Описывается способ получения 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов формулы

где R=C₂H₅, C₄H₉, i-С₃Н₇, заключающийся во взаимодействии хлористого водорода с 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инами при температуре 0-5°С в среде обезвоженного диэтилового эфира в течение 15-25 мин при эквимольном соотношении реагентов с получением соответствующих гидрохлоридов 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов и последующем их термолизе при температуре 73-95°С в течение 1-1,5 ч. Технический результат - предложены новые фосфорсодержащие гетероциклические соединения, которые могут служить исходными в получении биологически активных соединений для нужд медицины и сельского хозяйства.

 

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к новому способу получения замещенных 1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов общей формулы

где R=C₂H₅, C₄H₉, i-C₃H₇,

которые являются новыми по структуре фосфорсодержащими гетероциклическими соединениями и могут служить исходными в получении биологически активных соединений для нужд медицины и сельского хозяйства.

Известен метод взаимодействия амида α-оксиизомасляной кислоты с треххлористым фосфором в среде диоксана и температуре 90-95°С. В результате был получен 2-хлор-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-он. Выход продукта составлял 35% [Р.К.Валетдинов, Е.В.Кузнецов, И.Е.Бекетова. ЖОХ, 1968, Т.38, с.581].

Сообщалось о том, что разработан метод, заключающийся во взаимодействии изоцианатофосфита с этиловым эфиром бензоилмуравьиной кислоты. Выделили три структурных изомера, один из которых имел строение 1,3,2-оксазафосфолидин-4-она [И.В.Коновалова, Л.А.Бурнаева, Г.С.Темникова, А.Н.Пудовик, ЖОХ, 1976, Т.46, с.1444-1447].

Авторами в патентной и научной литературе веществ, подобных синтезированной структуре, не было найдено. Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового метода синтеза 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов.

Техническим результатом является расширение арсенала химических соединений и получение новых 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов с выходом не менее 90%.

Поставленный технический результат достигается разработкой нового способа получения 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов формулы

где R=C₂H₅, C₄H₉, i-C₃H₇,

заключающегося во взаимодействии хлористого водорода с 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инами при температуре 0-5°С в среде обезвоженного диэтилового эфира в течение 15-25 мин при эквимольном соотношении реагентов с получением соответствующих гидрохлоридов 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов и последующем их термолизе при температуре 73-95°С в течение 1-1,5 ч.

Химическая схема предложенного способа получения 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов:

где R^/=С₂Н₅, С₄Н₉;

R=C₂H₅, C₄H₉, i-С₃Н₇.

При выборе растворителя для проведения реакции взаимодействия хлористого водорода с 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инами нами были учтены следующие требования: создание гомогенной реакционной массы, поддержание необходимого температурного режима и инертность по отношению к реагирующим компонентам. Всем этим требованиям отвечает диэтиловый эфир, в нем хорошо растворимы 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ины есть возможность понижения температуры до 0÷5°С, а также он абсолютно инертен по отношению к реагентам. Следует отметить, что образующиеся в ходе реакции гидрохлориды 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов не растворяются в диэтиловом эфире, что также обуславливает его применение в качестве растворителя. Реакция термолиза полученных гидрохлоридов проводится в отсутствии растворителя.

На стадии гидрохлорирования следует поддерживать температуру 0÷5°С, данная температура способствует росту выхода целевого продукта. При термолизе гидрохлорида 2-оксо-2-этокси-4-этокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина температура составляет 73-75°С, для гидрохлорида 2-оксо-2-изопропокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина 81-84°С и для гидрохлорида 2-оксо-2-бутокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина температура термолиза составляет 90-95°C. Повышение температуры выше указанных может привести к разложению продукта, что оказывает существенное влияние на выход.

2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ин и хлористый водород берутся в эквимольном соотношении, так как избыток хлористого водорода может привести к образованию продуктов осмоления. Способ осуществлялся следующим образом.

На первой стадии с целью синтеза гидрохлорида 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ины растворяли в диэтиловом эфире. Гидрохлорирование проводили при температуре реакционной смеси 0÷5°С и эквимольном соотношении 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолина и хлористого водорода. Синтез осуществляли в течение 15-25 мин. После чего отфильтровывали выпавший гидрохлорид. В вакууме водоструйного насоса из гидрохлоридов 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов удаляли остаток диэтилового эфира.

Второй стадией являлась реакция термолиза гидрохлоридов 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов при температуре (73-95°С) в течение 1-1,5 ч. В результате чего образовывались соответствующий хлористый алкил и 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-он с выходом не менее 90%. Идентификация синтезированных соединений проводилась методами ИК-, масс-спектроскопии. Для лучшего понимания сущности предложенного технического решения приводятся конкретные примеры синтезов.

Пример 1. 2-оксо-2-этокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-он.

В реактор, снабженный барботером и отводной трубкой, загружали 6.02 г (0.027 моля) 2-оксо-2-этокси-4-этокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина, растворенного в 15 г диэтилового эфира, и подавали 0,98 г (0.027 моля) хлористого водорода при температуре реакционной смеси 0÷5°С в течение 18 мин. После чего отфильтровывали выпавший гидрохлорид 2-оксо-2-этокси-4-этокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина. В вакууме водоструйного насоса из гидрохлорида удаляли остаток диэтилового эфира. Выход 95% (6.07 г), t_пл=59-60°C.

Термолиз синтезированного гидрохлорида 2-оксо-2-этокси-4-этокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина, взятого в количестве 6.07 г (0.02 моля), проводили при температуре 73-75°С в течение 1 ч. Выход 2-оксо-2-этокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-она 90% (3.47 г), t_пл=90-92°С. ИК спектр, ν, см^-1: 3440 (NH_вал), 1664 (C=N), 1032 (P-O-C), 1630 (C=O), 1120 (C-O-C), 1344 [С(СН₃)₂]. Масс-спектр (70 эВ), m/z (1, %): 193 (2.9) [M]⁺, 178 (25.6) [M-CH₃], 148 (56.8) [N-С₂Н₅O]⁺.

Пример 2. 2-оксо-2-изопропокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-он

8.12 г (0.03 моля) 2-оксо-2-изопропокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина растворяли в 25 г диэтилового эфира и подавали 1.09 г. (0.3 моля) хлористого водорода при температуре реакционной смеси 2-5°С в течение 20 мин. После чего отфильтровывали выпавший гидрохлорид 2-оксо-2-изопропокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина. В вакууме водоструйного насоса из гидрохлорида удаляли остаток диэтилового эфира. Выход 94% (8.43 г), t_пл=61-63°C.

Термолиз синтезированного гидрохлорида 2-оксо-2-изопропокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина, взятого в количестве 8.2 г (0.03 моля), проводили при температуре 81-84°С в течение 1.5 ч. Выход 2-оксо-2-изопропокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-она 90% (5.89 г), t_пл=93-95°С. ИК спектр, ν, см^-1: 3440 (NH_вал), 1674 (C-N), 1038 (Р-О-С), 1636 (С=O), 1128 (С-О-С), 1340 [С(СН₃)₂]. Масс-спектр (70 эВ), m/z (I, %): 207 (23.01) [М]⁺, 192 (12.6) [М-СН₃]⁺, 164 (16.8) [N-С₃Н₇]⁺, 148 (29.7) [М-С₃Н₇O].

Пример 3. 2-оксо-2-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-он.

7.50 г (0.027 моля) 2-оксо-2-бутокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина растворяли в 25 г диэтилового эфир продували реакционную смесь 0.98 г. (0.027 моля) хлористым водородом при температуре 0÷5°С в течение 25 мин. После чего отфильтровывали выпавший гидрохлорид 2-оксо-2-бутокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина. В вакууме водоструйного насоса из гидрохлорида удаляли остаток диэтилового эфира. Выход 94% (7.84 г), t_пл=65-68°C.

Термолиз синтезированного гидрохлорида 2-оксо-2-бутокси-4-бутокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-ина, взятого в количестве 7.25 г (0.026 моля), проводили при температуре 90-95°С в течение 1.5 ч. Выход 2-оксо-2-изопропокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-она 95% (6.89 г), t_пл=103-105°С. ИК спектр, ν, см^-1: 3444 (NH_вал), 1662 (C=N), 1032 (Р-О-С), 1634 (С=0), 1348 [С(СН₃)₂]. Масс-спектр (70 эВ), m/z (1, %): 221 (3.01) [M]⁺, 206 (32.6) [М-СН₃]⁺, 164 (19.8) [М-С₄Н₉]⁺, 148 (9.7) [М-С₃Н₇О].

Разработанный способ позволяет расширить арсенал фосфорсодержащих соединений гетероциклического строения, а именно 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов из гидрохлоридов 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов путем термического разложения. Достоинством данного метода является его простота технологии, а также возможность получать 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-оны с выходом не менее 90%.

Способ получения 2-оксо-2-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфолидин-4-онов формулы

где R=С₂Н₃, С₄Н₉, i-С₃Н₇,

заключающийся во взаимодействии хлористого водорода с 2-оксо-2-алкокси-4алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инами при температуре 0-5°С в среде обезвоженного диэтилового эфира в течение 15-25 мин при эквимольном соотношении реагентов с получением соответствующих гидрохлоридов 2-оксо-2-алкокси-4-алкокси-5,5-диметил-1,3,2-оксазафосфол-3-инов и последующим их термолизе при температуре 73-95°С в течение 1-1,5 ч.