ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2019, том 89, № 8, с. 1305-1308

ПИСЬМА

В РЕДАКЦИЮ

УДК 542.91:547.466.2:547.241

ДВОЙНАЯ РЕАКЦИЯ АРБУЗОВА.

СИНТЕЗ БИС(ω-ЦИАНОАЛКИЛ)ФОСФИНОВЫХ

КИСЛОТ

Институт физиологически активных веществ Российской академии наук,

Северный проезд 1, Черноголовка, 142432 Россия

*e-mail: rvalery@dio.ru

Поступило в Редакцию 7 марта 2019 г.

После доработки 7 марта 2019 г.

Принято к печати 21 марта 2019 г.

Предложен общий метод синтеза симметричных бис(ω-цианоалкил)фосфиновых кислот из гипофос-

фита аммония. Взаимодействие генерируемого in situ бис(триметилсилил)гипофосфита с молекулой

ω-бромалкилнитрила по типу реакции Арбузова и последующее силилирование гидрофосфорильного

интермедиата приводит к образованию бис(триметилсилил)фосфонита. Последний взаимодействует со

второй молекулой ω-галогеналкилнитрила по типу реакции Арбузова с образованием второй фосфор-

углеродной связи.

Ключевые слова: двойная реакция Арбузова, гипофосфит аммония, бис(триметилсилил)гипофосфит,

ω-галогеналкилнитрилы, бис(ω-цианоалкил)фосфиновые кислоты

DOI: 10.1134/S0044460X19080225

Ранее нами была описана реакция двойного по-

форилирования в одном реакционном сосуде, что

следовательного взаимодействия силиловых эфи-

позволило осуществить синтез различных диал-

ров трехвалентного фосфора, генерируемых из

килфосфиновых кислот симметричного строения,

гипофосфитов in situ, по схеме реакции Арбузова

в том числе функционально-замещенных фос-

с двумя молекулами галогеналканов, которая при-

финовых кислот, содержащих различные фосфо-

водит к последовательному формированию двух

рильные или аминокарбоновые функции [1, 4-6].

фосфор-углеродных связей и образованию диал-

Не описанные на данный момент симметричные

килфосфиновых кислот симметричного строения

фосфиновые кислоты, содержащие нитрильную

[1]. Введение в реакцию α,ω-диэлектрофилов по-

функцию, представляют интерес для проведения

зволило осуществить однореакторный синтез 5- и

дальнейших превращений с построением гетеро-

6-членных циклических фосфиновых кислот [2].

циклических или фосфорильных фрагментов.

Использование более широкого ряда диэлектро-

Целью данной работы является синтез

филов в кипящем мезитилене позволило получить

бис(ω-цианоалкил)фосфиновых кислот 1 из гипо-

4-членные, а также 7- и 8-членные циклические

фосфита аммония 2 и соответствующих ω-галоге-

фосфиновые кислоты [3]; данное взаимодействие

налкилнитрилов 3 в соответствии со схемой 1.

получило название двойной реакции Арбузова.

Эффективность протекания реакции обусловлена

Двойная реакция Арбузова, как было предло-

совмещением процессов образования двух фос-

жено нами ранее [1, 2], представляет собой пяти-

форилирующих агентов и двух процессов фос-

стадийный процесс, включающий генерирование

1305

1306

РАГУЛИН и др..

Схема 1.

A = (CH₂)_n, n = 2-4; o-CH₂C₆H₄; X = Br, Cl.

in situ бис(триметилсилил)гипофосфита 4 (схема 1),

ствующего ω-галогеналкилнитрила кипятили при

первого фосфорилирующего агента, а также гене-

перемешивании в течение ~7-8 ч. После охлаж-

рирование in situ бис(триметилсилил)фосфонита

дения в токе аргона до комнатной температуры

5 в качестве второго фосфорилирующего агента.

к реакционной смеси при охлаждении медленно

Продукт первого фосфорилирования представ-

по каплям добавляли 12 мл водного спирта (5:1).

ляет собой гидрофосфорильный интермедиат 6,

Образовавшийся кристаллический продукт выде-

силилирование которого в реакционных условиях

ляли и перекристаллизовывали из концентриро-

приводит к образованию реакционного фосфони-

ванного водного раствора. Таким образом, были

та 5, способного вступить во взаимодействие со

выделены фосфиновые кислоты 1в и 1г. Если кри-

второй молекулой электрофила 3 по типу реакции

сталлический продукт после алкоголиза не обра-

Арбузова [1, 2]. В результате второго фосфорили-

зуется, реакционную массу упаривали в вакууме,

рования образуется силилфосфинат 7, алкоголиз

остаток дважды соупаривали с водой и выделяли

которого приводит к образованию симметричной

кислоты 1а и 1б из концентрированного водного

фосфиновой кислоты 1 (схема 1). Положительным

раствора. Полученные соединения представляли

результатом исследуемой реакции является отсут-

собой белые кристаллические вещества в виде ги-

ствие продуктов взаимодействия генерируемых in

дратов с нечеткой точкой плавления (с разложением).

situ силиловых эфиров трехвалентного фосфора 4,

Бис(2-цианоэтил)фосфиновая кислота (1а).

5 и полуэфира 6 с нитрильной функцией ω-галоге-

Выход 67%, т. пл. 102-107°С (вспенивание с по-

налкилнитрилов 3 и интермедиатов 5-7 в условиях

следующим отвердением),

244-249°С (разл.).

реакции.

Cпектр ЯМР ¹H (D₂О), δ, м. д.: 2.02 д. т (4Н, СН₂,

Таким образом, введение в двойную реакцию

³J_HH = 7.3, ²J_РH = 12.8 Гц), 2.66 д. т (4Н, СН₂,

Арбузова ω-галогеналкилнитрилов в качестве

³J_HH = 7.3, ³J_РH = 13.4 Гц). Cпектр ЯМР ¹³С (D₂О),

электрофильной компоненты позволяет получать

δ_С, м. д.: 10.76 д (²J_РС = 2.9 Гц), 24.74 д (¹J_РС =

симметричные бис(ω-цианоалкил)фосфиновые

92.1 Гц), 121.04 д (³J_РС = 13.6 Гц). Cпектр ЯМР ³¹Р

кислоты.

(D₂О): δ_Р 43.82 м. д. Масс-спектр, m/z: 173.1 [M +

Общая методика синтеза симметричных

H⁺] (вычислено для C₆H₉N₂O₂P: 172.1). Найдено,

бис(ω-цианоалкил)фосфиновых кислот. Смесь

%: С 37.68, 37.54; Н 6.08, 6.14; N 15.03, 14.90.

0.02 моль гипофосфита аммония, 0.04 моль гек-

C₆H₉N₂O₂P·H₂O. Вычислено,%: C 37.90; H 5.83; N

саметилдисилазана и

0.04-0.45 моль соответ-

14.73.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 8 2019

ДВОЙНАЯ РЕАКЦИЯ АРБУЗОВА

1307

Бис(3-цианопропил)фосфиновая кислота

Спектры ЯМР ¹H, ³¹P и ¹³С снимали на Фурье-

(1б). Выход 53%, т. пл. 98-105°С (вспенивание с

спектрометре Bruker DPX-200. Температуры плав-

последующим отвердением), 254-261°С (разл.).

ления определяли в блоке в открытом капилляре.

Cпектр ЯМР ¹H (D₂О), δ, м. д.: 1.80-2.20 м (8Н,

Хроматографический анализ проводили на LC/

СН₂), 2.61 т (4H, СН₂, ³J_HH = 6.4 Гц). Cпектр ЯМР

MSD системе Agilent 1100 серии с DAD, ELSD и

³¹Р (D₂О), δ, м. д.: 53.15. Cпектр ЯМР ¹³С (D₂О),

одноквадрупольным масс-селективным детекто-

δ_С, м. д.: 17.58 д (³J_РС = 19.9 Гц), 17.73 д и 27.10

ром с ионизацией электроспреем.

д (¹J_РС = 91.4 Гц), 120.99 (СN). Cпектр ЯМР ³¹Р

(D₂О): δ_Р 53.15 м. д. Масс-спектр, m/z: 201.2 [M +

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

H⁺] (вычислено для C₈H₁₃N₂O₂P: 200.2). Найдено,

%: С 43.87, 44.10; Н 7.05, 7.11; N 14.07, 13.98.

Работа выполнена в рамках государственного

C₈H₁₃N₂O₂P·H₂O. Вычислено, %: C 44.04; H 6.93;

задания Института физиологически активных

N 14.04.

веществ РАН на 2019 год при частичной финан-

совой поддержке Программы Президиума РАН №

Бис(4-цианобутил)фосфиновая кислота (1в).

Выход 64%, т. пл. 103-109°С (вспенивание с после-

14, Российского фонда фундаментальных иссле-

дующим отвердением), 263-269°С (разл.). Cпектр

дований (гранты №№ 18-03-00959, 18-03-01123)

ЯМР ¹H (D₂О), δ, м. д.: 1.47-1.88 м (12Н, СН₂),

и Российского научного фонда (грант № 19-13-

2.46 т (4H, СН₂, ³J_HH = 6.4 Гц). Cпектр ЯМР ¹³С

00294, хроматографический, спектральный и

(D₂О), δ_С, м. д.: 16.43 д и 20.84 д (²J_РС = 3.9 Гц),

элементный анализ).

25.92 д (³J_РС = 16.4 Гц), 27.36 д (¹J_РС 90.08 Гц),

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

122.06 (СN). Cпектр ЯМР ³¹Р (D₂О): δ_Р 58.62 м. д.

Масс-спектр, m/z: 229.2 [M + H⁺] (вычислено для

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

C₁₀H₁₇N₂O₂P: 228.2). Найдено, %: С 48.60, 48.52;

интересов.

Н 8.02, 7.86; N 11.23, 11.10. C₁₀H₁₇N₂O₂P·H₂O.

Вычислено, %: C 48.78; H 7.78; N 11.38.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бис(о-цианобензил)фосфиновая

кислота

(1г). Выход 92%, т. пл. 188-193°С (вспенивание

1. Рагулин В.В., Цветков Е.Н. // Изв. АН СССР. Сер.

с последующим отвердением), 267-274°С (разл.).

хим. 1988. № 11. С. 2652; Ragulin V.V., Tsvetkov E.N. //

Cпектр ЯМР ¹H (D₂О), δ, м. д.: 3.01 д (4Н, СН₂,

Russ. Chem. Bull. 1988. Vol. 37. N 11. P. 2393. doi

²J_РH = 16.1 Гц), 7.18-7.38 м (4Н, СН), 7.43-7.65

10.1007/BF00959918

м (4Н, СН). Cпектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м. д.:

2. Рагулин В.В., Курдюмова Н.Р., Цветков Е.Н. // ЖОХ.

2.94 д (4Н, СН₂, ²J_РH = 16.1 Гц), 7.23-7.75 м (8Н,

1994. Т. 64. Вып. 3. С. 419.

СН). Cпектр ЯМР ¹³С (ДМСО-d₆), δ_С, м. д.: 38.08

3. Montchamp J.-L., Feng T.F., Frost J.W. // J. Org. Chem.

д (¹J_РС = 81.5 Гц), 111.93 д (⁴J_РС = 5.9 Гц), 118.40

1995. Vol. 60. N 19. P. 6076. doi 10.1021/jo00124a018

д (⁴J_РС = 1.5 Гц), 125.94 д (⁴J_РС = 2.2 Гц), 130.56

4. Курдюмова Н.Р., Рагулин В.В., Цветков Е.Н. // ЖОХ.

д (³J_РС = 4.1 Гц), 132.33 (2С), 140.72 д (³J_РС =

1996. Т. 66. Вып. 8. С. 1402.

7.4 Гц). Cпектр ЯМР ³¹Р (D₂О): δ_Р 33.14 м. д. Cпектр

5. Kurdyumova N.R., Ragulin V.V., Tsvetkov E.N. //

ЯМР ³¹Р (ДМСО-d₆): δ_Р 22.61 м. д. Найдено, %:

Mendeleev Commun. 1997. N 2. P. 69. doi 10.1070/

С 60.86, 61.01; Н 5.12, 5.16; N 9.03, 9.08; P 10.03,

MC1997v007n02ABEH000721

10.11. C₁₆H₁₃N₂O₂P. Вычислено, %: C 61.15; H

6. Курдюмова Н.Р., Рагулин В.В., Цветков Е.Н. // ЖОХ.

4.81; N 8.91; P 9.86.

1999. Т. 69. Вып. 7. С. 1122.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 8 2019

1308

РАГУЛИН и др..

Double Arbuzov Reaction. Synthesis

of Bis(ω-cyanoalkyl)phosphinic Acids

V. V. Ragulin*

Institute of Physiologically Active Substances of the Russian Academy of Sciences,

Severnyi Proyezd 1, Chernogolovka, 142432 Russia

*e-mail: rvalery@dio.ru

Received March 7, 2019; revised March 7, 2019; accepted March 21, 2019

A general method for the synthesis of symmetrical bis(ω-cyanoalkyl)phosphinic acids from ammonium hy-

pophosphite was proposed. The reaction of bis(trimethylsilyl)hypophosphite generated in situ with the ω-bro-

moalkylnitrile molecule according to the Arbuzov reaction and the subsequent silylation of the hydrophos-

phoryl intermediate leads to the formation of bis(trimethylsilyl)phosphonite. The latter reacts with the second

ω-haloalkylnitrile molecule by the Arbuzov reaction with the formation of the second phosphorus-carbon bond.

Keywords: double Arbuzov reaction, ammonium hypophosphite, bis(trimethylsilyl)hypophosphite, ω-haloge-

noalkylnitriles, bis(ω-cyanoalkyl)phosphinic acids

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 89 № 8 2019