Химия и химическая технология. Органическая химия

д.х.н., профессор Казанцев А.В., Емельянова О.В.

Карагандинский государственный университет им.Е.А.Букетова, Карагандинский государственный индустриальный университет, Казахстан

О синтезе и некоторых свойствах карборанилсодержащих

1,3-диоксоланов, циклических фосфитов, сульфитов и боратов

Известно, что диолы при взаимодействии с карбонильными соединениями, галогенидами фосфора и серы, борной кислотой, би- и полифункциональными реагентами образуют циклические эфиры и комплексы различных структурных типов. Данного типа соединения представляют теоретический и практический интерес, находят применение в качестве лекарственных средств широкого спектра действия, гербицидов, инсектицидов, пластификаторов, моющих средств и смазочных материалов.

Одними из наиболее важных методов синтеза циклических эфиров являются реакции конденсации и внутримолекулярной циклизации, широко используемые для получения циклических ацеталей, кеталей, лактонов и ряда других гетероциклических соединений.

В связи с этим нами, в продолжение работ [1,2], исследованы реакции 1,2-бис(оксиметил)-о-карборана с карбонильными соединениями, РВr₃, SOCl₂ и борной кислотой, на основе которых разработаны препаративно удобные методы синтеза ряда карборанилсодержащих 1,3-диоксоланов, циклических фосфитов, сульфитов и боратов, потенциально обладающих биологической активностью.

При этом установлено, что ход и направление конденсации 1,2-бис(оксиметил)-о-карборана с карбонильными соединениями существенно зависит от природы последних, катализатора, растворителя и условий реакций.

Так, нами найдено, что конденсация 1,2-бис(оксиметил)-о-карборана (1) с бензальдегидом в СН₃СООН в присутствии эфирата ВF₃ протекает с небольшой скоростью и приводит лишь к удовлетворительному выходу 1,3-диоксолана (2).

Конденсация диола (1) с бензальдегидом в абсолютном бензоле в присутствии концентрированной НСl и нагревании реакционной смеси до 80-90⁰С с ловушкой Дина-Старка протекает относительно легко и дает диоксолан (2) с выходом 90%:

Взаимодействие диола (1) с п-диметиламинобензальдегидом, диметилформамидом и параформом в указанных выше условиях протекает неоднозначно и приводит к сложным смесям продуктов, содержащим по данным ГЖХ лишь незначительные (5-10%) количества целевых диоксоланов.

Дибутилформаль взаимодействует с диолом (1) лишь при высоких температурах и дает диоксолан (3) с выходом не более 50%:

Важной в препаративном отношении представляется реакция диола (1) с циклогексаноном, легко протекающая как в присутствии эфирата ВF₃, так и при нагревании с ловушкой Дина-Старка в бензоле в присутствии нескольких капель концентрированной НСl и приводящая к диоксолану (4):

Интересной в теоретическом и препаративном отношениях представляется реакция диола (1) с РВr₃, легко протекающая в бензоле в присутствии триэтиламина и приводящая к карборанилсодержащему циклическому бромфосфиту (5):

Интерес в бромфосфиту (5) обусловлен тем, что он обладает высокой реакционной способностью по отношению к нуклеофилам, окислителям и ряду других соединений, может служить доступным синтоном в синтезе разнообразных производных карборанов с потенциальной и выраженной биологической активностью.

Свидетельством тому могут служить нижеприведенные реакции бромфосфита (5) с водой, морфолином, метилатом и ацетатом натрия, приводящие к фосфитам (6-9):

Не менее интересными представляются реакции диола (1) и его дилитиевого алкоголята (10) с хлористым тионилом, приводящие соответственно к 1,2-бис(хлориметил)-о-карборану (11) и циклическому сульфиту (12):

Особого внимания в ряду проведенных исследований заслуживают реакции диола (1) с борной кислотой, направленные на синтез карборанилсодержащих хелатных боратов и изыскание на их основе новых эффективных лекарственных средств для химио- и В-нейтронозахватной терапии рака (В-НЗТ).

Исследования показали, что ход и направление реакций диола (1) с борной кислотой существенно зависят от соотношения взятых в реакцию реагентов, температуры и природы растворителя. При проведении реакций в несмешивающихся растворителях (эфир-вода, бензол-вода и др.) выходы боратов не превышают 10 %. Нагревание реакционных смесей приводит к сложным смесям продуктов, практически не содержащим хелатных боратов. Взаимодействие диола (1) с борной кислотой в водном диоксане при соотношении реагентов 1:1 приводит в основном к гидроксиборату (13):

При соотношении реагентов 2:1 и интенсивном перемешивании реакционной смеси при комнатной температуре – к хелатному ди(о-карборано-1,2-диметил)борату (14):

Наиболее перспективным для В-НЗТ в ряду синтезированных соединений является хелатный борат (14), обладающий выраженной кислотностью, большим содержанием бора, малой токсичностью, растворимостью в воде, высокой биологической и химической стабильностью, бесцветностью и избирательностью к раковым клеткам.

Состав и строение синтезированных соединений подтверждены данными элементного анализа, ИК- и ЯМР^/Н- спектров.

Литература:

1. Казанцев А.В., Горин Е.Г., Московченко М.А., Емельянова О.В. Синтез ди(-о-карборано-1,2-диметил)бората и его азотсодержащих производных для исследования их в борнейтронозахватной терапии рака//Труды Х Юбилейной Международной научно-практической конференции. КарГТУ. Караганда, - 2007. - Вып.1.- с.375-377.

2.Казанцев А.В., Корольков И.В. О синтезе и свойствах карборанилсодержащих циклических фосфитов, сульфитов и боратов.// Материалы международной конференции молодых ученых, студентов и школьников. Х Сатпаевские чтения «Стратегический план 2020; Казахстанский путь к лидерству» Павлодар, - 2010. - Т.9.- с.249-253.