Способ получения -меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатов

(51)М. Кл. С 07 г 9/40 еЪаударетеаювй камвтет СССР ав делам нзааретений н атхрыткЯ(72) Авторы изобретения М. Г. Зимин, А. Р. Бурилов и А. Н. Пудовик Казанский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И, Ульяно(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ-МЕРКАПТОАЛКИЛФОСФОНАТОВ ИЛИ ФОСФИНАТОВ 15 глКо а К 0 ЯН 10 Изобретение относится к способуполучения -меркаптоалкилфосфонатови фосфинатов общей формулы где Й - низший алкил С 1-С,Й - метил;1Й/ - этил, фенил или В, и В-алкерил -(СН)-,Й у - фенил, алкоксил С,1-Скоторые могут быть использованы в качестве полупродуктов для синтеза физиологически активных веществ, присадок к смазочным маслам, компонентов уретановых эластомеров, герметиков, отвердителей резин, а также вкачестве пестицидов.Известен способ получения ,-мер-.калтоалкилфосфонатов, заключающийся 2во взаимодействии Ы.-кетофосфонатов с сероводородом и водородом в присутствии катализатора при 120-130 оС и давлении 100 атм 13 .Однако выход целевых соединений составляет менее 107.,Кроме того, процесс проходит в жестких условиях, требуется применение сложного катализатора и высокого давления, исходные с-кетофосфонаты трудно доступны и способ позволяет получать лишь д. -меркаптоэтил-(бенэил)фосфонаты.Известен также способ получения 3," -меркаптоциклоалкилфосфонатов при взаимодействии циклоалкантионов с триалкилфосфитами при нагревании 4 кратного избытка триалкилфосфита с тиокетоном в толуоле при температуре кипения в течение 20, ч 123.Однако с хорошим выходом (893) удается получить только 0,0-дииэопропил - 18;меркапто) циклогексан(циклопецтан) -фосфонаты. С другими апкилфосфитами3 89956образуется сложная смесь продуктови выход с-меркаптопроизводных не превышает 30 Е,Наиболее близким к изобретениютехническим решением является способ получения 3 -меркаптоалкилфосфонатов металлированием фосфонатов бутиллитием при -78 оС в среде тетрагидрофу-,рана с последующей обработкой порошком серы и разложением реакционноймассы водой (31,Однако выход целевого продукта непревышает 807 и способ предусматривает использование легко гидролизующегося и воспламеняющегося. на воздухе бутиллития.Кроме того, способ многостадиени может быть осуществлен только при-78 фС.Цель изобретения-получение -меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатовобщей формулы 1 по простой технологиии расширение ассортимента целевых продуктов,Поставленная цель достигается 25способом получения с, -меркаптоалкилфосфонатов или Фосфинатов общей формулы 1 Ъ К.Р(;ККО 30 Оптимальными условиями осуществления предлагаемого способа являются;а) использование эквимольных количеств исходных реагентов, так как применение избытка того или иного реагента затрудняет очистку целевых соединений;б) проведение реакции в небольшом количестве органического растворителя,где К - алкил С-С 3.К,1 " метил;К- этил, фенил или Ки Р-алк е нил- (СН)- ,К Ь - Фенил, алкоксил С -С 2,взаимодействием тиокетонов общей фор-,мулы КК С = Б, где К и К 2 имеютуказанные значения, с натриевыми солями диалкипфосфористой или алкилфос"45фонистой кислот формулы ОКР-ОИаЬ50при (-70) - (+20) фС, в среде инертногоорганического растворителя с последующей обработкой образующихся натриевых солей минеральной кислотой,Кроме того, процесс целесообразно 55вести в среде бензола или диэтиловогоэфира, а обработку натриевых солей -соляной кислотой,6 4Производные трехкоординационногофосфора с тиокетонами реагируют неоднозначно и проявляют сродство как куглероду (карбофильные реакции), таки к атому серы (тиофильные реакции)тиокарбанильной группы.Известна принципиальная возможность присоединения натриевых солейнепОлных эфиров тиофосфористой кислоты по тиокарбонильной группе сероуглерода. В этой реакции образуютсясоединения с Р-С связью - производные Фосфоноксантогеновой кислоты Однако этим способом невозможно получение 4, -меркаптоалкилфосфонатов илифосфинатов 43.Диалкилфосфиты и триалкилфосфиты стиофосгеном Г 51 и тиобензофеноном Г 63образуют соединения с Р-Я-С связью.Тиобензофенон с натриевыми солямикислот Р(111) реагируют также с образованием продуктов с Р 5-С связью 73,Все реакции производных трехкоординационного фосфора с тиокетонамиявляются тиофильными, т. е. протекают через нуклеофильную атаку фосфорапо атому серы 8 1.Предлагаемый способ основан накарбофильной реакции между соляминеполных эфиров кислот Фосфора (111)и неактивированными тиокетонами, приводящей к образованию Р-С связи.Способ осуществляют следующим образом.К натриевой соли неполных эфировфосфористой или фосфонистой кислотыдобавляют эквимольное количество тиокетона. Смесь перемешивают при (-70) -(+20)0 С в течение 1-2 ч, затем добавляют воду Образовавшееся натриевоепроизводное -меркаптоалкилфосфонатогили Фосфинатов при этом переходит вводную фазу, Для выделения целевыхсоединений водный раствор подкисляютсоляной кислотой до рН 2-3 и экстрагируют хлороформом. Целевые продуктыочищают обычными приемами, напримерфракционированием. Операции проводятв токе сухого инертного газа,5способного растворять исходные реагты;в) осуществление способа при (-7(+20)0 С, так как ниже 70 оС реакцияпротекает с незначительным выходом,а выше 20 фС происходит частичная трмеризация тиокетонов, что снижает вход,Строение -меркаптоалкилфосфонатов или фосфинатов формулы 1 подтведено данными элементного анализа,молекулярной рефракции, ИК-, ЯМР ( Ни Р)-спектроскопии и встречным ситезом. Соединения формулы 1 титруются как одноосновные кислоты, найденный эквивалент соответствует теоретчески вычисленному. В ИК-спектрахимеются полосы поглощения (, см960-990, 1030-00 (РОС), 1160-1170(БН). Отнесение колебаний 4(БН) потверждается дейтерированием образцоФпри этом происходит смещение полосыпоглощения Я 1 группы в область 18381872 см-",899566 6ен- прибавления всего раствора тиоацетофенона реакционную смесь выдерживают0) при -60С в течение 10 мин, а затем медленно в течение 40 мин температуру поднимают до 0 С, после чегои- добавляют 70 мл воды. Органическийы- слой отделяют и отбрасывают, Дляудаления примесей водный раствор экст.рагируют хлороформом (Зх 50 мл), хлоржроформенные вытяжки отбрасывают. Водный раствор подкисляют 1 н,солянойкислотой до рН 2-3, выделившийсян- циизопропиловый эфир-меркапто- с 1, --метилбензилфосфоновой кислоты экст 5 рагируют (4 х 50 мл) хлороформом. Хлои- роформенные экстракты промывают 50 млводы и сушат безводным сульфатом магния, Растворитель удаляют в вакууме,остаток выдерживают в вакууме в теО, 20 чение 2 ч при 20 С и 0,05 мм рт.ст.ОПолучают 30,8 г (857) целевого сод- единения, й 1,5090; Й 4 1,1053;в, МК) ,- 81,58; МКАД , 1,73, Чистотуконтролируют методом ТСХ,25 Элементный анализ:Вычислено, 7: С 55,62; Н 7,62;Р 10,33.В ЯМРР-спектрах соединенийформулы 1 химические сдвиги ядер "Ррасположены ниже (-24)-(-28) м,д., 30что соответствует фосфатной струк-,туре, либо - 40-41 м.д., что является характерным для алкилфенилфосфинатов.Наличие сульфигидрильной группыподтверждается реакцией ацилирования. При взаимодействии натриевых солей соединений общей формулы 1 с хлористым ацетилом образуются с 1,-ацетилтиоалкильные производные фосфонатов 40или фосфинатов с выходом 80-983.П р и м е р 1. Получение диизопропилового эфира д.-меркапто- -метилбензилфосфоновой кислоты,В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и трубкой для подачи газа, помещают 100 млабсолютного эфира и 2,77 г (0,12 гатом) натрия. При перемешивании прибавляют по каплям 20 г (0,12 г-моль)диизопропилфосфористой кислоты, поддерживая температуру реакционнойсмеси в пределах 5-20 оС, К образовавшейся натриевой соли диизопропилфосфористой кислоты при перемешиванииприбавляют по каплям 6,39 г (0,12 гмоль) тиоацетофенона в 50 мл абсолютного эфира, при ( - 60) в (-70)фС, После С 4 Н 2 О РЯНаицено, 7. С 55,10 Н 7,69,Р 10,08.ЯМР (0,1 ) 24 м.д.П р и м е р 2. Получение диэтилового эфира с 1. -меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты,К натриевой соли диэтилфосфористой кислоты, полученной из 2,76 г(0,12 г-моль) диэтилфосфита в 100 млаюсолютного эфира, при энергичномперемешивании прибавляют по каплям13,68 г (0,12 г-моль) тиоциклогексанона в 25 мл эфира, Реакция протекаетэкзотермично. После прибавления тиокетона реакционную массу перемешиваютв течение 1,5-2 ч, Затем добавляют50-70 мл воды, а органический слойотделяют. Для удаления примесей водный раствор экстрагируют хлороформом(Зх 50 мл), эфирную и хлороформенныевытяжки отбрасывают, Водный растворподкисляют соляной кислотой до рН 23, выделившийся диэтиловый эфир -меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты многократно экстрагируют хлороформом. Хлороформенный экстракт промывают водой и сушат безводным сульфатоммагния. После удаления растворителяостаток фракционируют в вакууме. Получают 27,5 г (913) целевого соеди7 899566нения, т. кил, 6-8 о С (О, 03 мм рт. ст)ЛО 1,4870; с 1, 1,1223; МРР 11 64,56;1 Яр, 64,73,Элементный анализ:Вычислено, %: С 47,62; Н 8,33;Р 12,30. С НОРЯНайдено, %: С 51,30; Н 8,85;Р 11,16.ЯИР Ф р 28 м. д.П р и м е р 5. Получение этилового эфира 6. -меркаптоциклогексилфенилфосфиновой кислоты,К натриевой соли этилового эфирафенилфосфонистой кислоты, полученнойиз 1, 2 г (О, 052 г-атом) натрия и8,9 г (0,052 г-моль этилового эфирафенилфосфонистой кислоты в 50 мл абсолютного эфира, при перемешиванииприбавляют по каплям 6 г (0,052 гмоль) тиоциклогексанона, Реакционнуюмассу перемешивают 2 ч, затем добавляют 50 мл воды, органический слойотделяют и отбрасывают. Водный раствор дважды экстрагируют хлороформоми бензолом (по 50 мл). Бензольныеи хлороформные вытяжки отбрасывают.Водный раствор подкисляют 1 н.раствором соляной кислоты до рН 2-3, выделившийся этиловый эфир о. -меркаптоциклогексилфенилфосфиновой кислотыэкстрагируют хлороформом (4 х 50 мл)Хлороформенные экстракты промывают1водой и сушат безводным сульфатоммагния, Растворитель упаривают в вакууме, остаток выдерживают в вакууме2 ч при 20 С и 0,05 мм рт,ст,Получают 13 г (87%) целевого соединения в виде густой стеклообразнойжидкости, и о 1,5240.Элементный анализ:Вычислено, %: С 59,15; Н 7,39; С 1011 103 РЯНайдено, %: С 48,07; Н 8,50;Р 12,22,ЯМР Ф 27 м.д. 10П р и м е р 3. Получение диизопропилового эфира-меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты,К натриевой соли диизопропилфосфористой кислоты, полученной из 2,76 г 1(0,12 г-атом) натрия и 20 г (0,12 гмоль) диизопропилфосита в 100 млбезводного бензола, при перемешиванииприбавляют по каплям 13,68 г (0,12 гмоль) тиоциклогексанона в 25 мл бензола. После окончания прибавления реакционную массу перемешивают в течение 1,5-2 ч, а зятем добавляют 50 О мл воды и органический слой отделяют. Для удаления примесей водный рраствор экстрагируют хлороформом (Зхх 50 мл), бензольную и хлороформенные вытяжки отбрасывают. Водный раствор подкисляют соляной кислотой дор 1 2-3, выделившийся диизопропиловыйс -меркаптоциклогексилфосфонодой кислоты многократно экстрагируют хлороформом. Хлороформенный экстракт промывают водой и сушат безводным сульфатом магния. Растворитель упариваютИв вакууме, остаток фракционируют. Получают 30 г (90%) целевого соединения,т. кип. 103-104 оС (0,05 мм рт. ст,);п 1,4810; Й1, 0756; Мйрк,Й 74,06Элементный анализ:Вычислено, %: С 51,43; Н 8,93;Р 11,07. 40 Р 11,92.СНОРЯНайдено, %: С 59,20; Н 7,40;Р 11,10.Я 1 Р Оур 40 м д Чистоту контроли-Руют методом тонкослойной хроматографии,П р и м е р 6. Получение этилового эфира с-меркаптовторичнобутилфенилфосфиновой кислоты,50ыВ условиях примера 5 из натриевоисоли этилового эфира фенилфосфонистойкислоты, приготовленной из 0,94 г(0,04 г-атом) натрия и 7 г (0,04 г моль), этилового эфира фенилфосфонистой кислоты и 3,62 г (0,04 г.-моль) 1метилэтилкетона, получают 9,5 г (90%)целевого соединения в виде густойнеперегоняющейся жидкости, и 1 1,5185.0 Найдено, %: С 51,40; Н 8,96;Р 11,05ЯМР с,р 26 м.д.П р и м е р 4. Получение дипропи лового эфира д. -меркаптоциклогексилфосфоновой кислоты.В условиях примера 3 из натриевой соли дипропилфосфористой кислоты, приготовленной из 2,77 г (0,12 гатом) натрияи 20 г (0,12 г-моль) ди" пропилфосфита и 13,68 г (0,12 гмоль) тиоциклогексанона получают 30 г 1(89%) целевого соединения, т. кип, 165- 166 С ( 6 мм рт. ст. ); п 1,4860; д, 1,088 8Элементный анализ:Вычислено, %: С 51,43; Н 8,93;Р 11,07.9Элементный анализ:Вычислено, Е: С 55,81; Н 7,36;Р 2,02. 899566 10где Й и Йимеют указанные значения,в среде инертного органического растворителя при (-70) -(+20) С с последуС 1 Ну ОР ющей обработкой образующихся натриеНайдено, 7.: С 56,О; Н 7,48; вых солей минеральной кислотой.Р 11,90. 2. Способ по и, , о т л и ч а юЯМР б 141 м,д, щ и й с я тем, что, в качестве оргаИзобретение обеспечивает повышение нического растворителя используютвыхода целевых продуктов не менее чем бензол или диэтиловый эфир,на 107. по сравнению с известным спо- О 3, Способ по пп. 1 и 2, о т л исобом и позволяет осуществлять процесс ч а ю щ и й с я тем, что в качествев одну стадию, а проведение реакции минеральной кислоты используют солякак при низкой температуре (-70 ОС) ную кислоту.Эаналогично известному способу так ипри комнатной температуре 120 С) зна3Источники информации,чительно упрощает процесс. принятые во внимание при экспертизеКроме того, предлагаемый способобладает большей универсальностью и 1, Патент США28796285Фпозволяет получать как -1, -меркаптоал- кл. С 07 Е 9/02, опублик. 1955.килфосфонаты, так и первые представи Отели б,-меркаптофосфинатов, что расширяет ассортимент целевых продуктов,2. 5.,1. Опес 1 а, Х . Каиаяе, 1 еп 1 сМ-Зо 5 Ыйа. Синтезы 1 - (алкилтио) и (1-меркапто)циклоалканфосфоновых: эфиров при реакции циклаалкантионов с триалкилфосфитами. - 1. ого. СЬе" 1978, 43, р. 1980. Формула изобретения. Способ получения ,-меркаптоалкилфосфонатов или Фосфинатов общей формулы 1 Заказ 12053/30 Тираж 389 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1.13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3. М. Му 1 о 1 асху 1 с, Я, где)ялса 1 с,А.,СЬейекуцЖа, Л. Еа 1 огЬ 1 Присоеди 5 кение элементарной серы к фосфонат 1 3Кному карбаниону и его применение дляР - С" синтеза фосфорилсероорганических соеЩ"ВОР динений. Синтезы ароматических кето-.нов. - 3. огд. СЬев., 1979, 44,О Я 1 р, 2976.где К - алкил С - С,35К, - метил,4. Заявка Франции Р 1197647,кл. С 07 Е 9/02, 1959.иэтил фенлл) К, и Й алкенил-1 СН )5, Патент США В 2931755,ккл. С 07 Е 9/02, 1960,- фенил, алкоксил С,1- С,отлич ающийся тм чМ 1 еСап 1, Реакция тиобензофенонацелью упрощения процесса и расширенияассортимента целевых продуктов, тиоке- с триалкил- и триарилфосфита Р УЬ где ир 3709имеют указанные значения, подвергают7. Авторское свидетельство СССРвзаимодействию с натриевыми солями В 566845 . С 07 Е /кислот фосфора формулы 8 К И 1(, А. ОЬп, К. Иа 1 алага, А. ОЬпо, Тиофильйаные Реакции тиокарбонильных соединенийР-ойа, ффУ. ,Харап СЬеа". 1978, 32,РО р 74.Составитель М. КазанковаРедактор Г. Кацалап Техред И, Гайду Корректор С Шекмар