Способ получения производных монофторметилфосфоновой кислоты

 

Использование: в качестве полупродуктов фосфорорганического синтеза. Сущность изобретения: продукт - диэтиловый эфир монофторметилфосфоновой кислоты CFH2P(0)(OC2H5)2, БФ С5Н12РОзР. выход 92%, т.кип. 89-90°С (20 мм рт.ст.). Диизопропилоаый эфир мо.нофторфосфоновой кислоты СРН2Р(ОХ ОСзН7-изо), БФ СтНюРОзР. выход 93%. Тетрзэтилдиамид монофторметилфосфоновойкислоты CFH2P(0)N(C2H5), БФ Cgl-teFNzOP. выход 87%. т.кип. 91-93°С(1 мм рт.ст.). Реагент 1: CXYF-P(OXR)2. где R-OR1 или N(R1)2, R1 - низший алкил. Условия реакции: резгент 1 подвергают восстановлению электрохимически в диафрагменном электролизе на катоде с высоким перенапряжением водорода в водном растворе электролита при катодной плотности тока 0,04-0,125 А/см и рН раствора 6-1 качестве катода используют свинец, цинк или кадмий. 3 з.п. ф-лы, 4 табл. 3 пр. органическом синтезе (1, 2) и для получения биологически активных соединений (3). Известны следующие способы синтеза эфиров монофторметилфосфоновой кислоты: 1. Взаимодействие диэфира мешлфосфоновой кислоты перхлорилфторидом в присутствии бутиллития (4): 73 с ю io 8 О о со RO V / ч RO СН3 о , .. RO о H-Buit pt / 7 О CH}L1 гсго / ко n;,,i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ, (3

iC) C)

C)

С)

С

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5061129/04 (22) 23.06.92 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Государственный российский научноисследовательский институт органической химии и технологии (72) О.Г,Еремин, Б,И.Мартынов, Ф.M.Ñåìченко, Ю.Д.Смирнов и А.П.Томилов (73) Государстенный российский научно-исследовательский институт органической химии и технологии (56) 1. Соединения фтора. Синтез и применение. / Под ред. Н.Исикава. M.: Мир, 1990, с, 268.

2. G. Michfel Blfckburn, О. Brown, S.J.

Martin, J, of Chemical Research (Synopses), 1985, р. 92.

3. ЕР М 0339161, Al, кл С 07 F 9/65, 1989.

4. G.M,Blacrburn, О. Brown, J.Chem Soc, 1987. N 1, р. 181-195.

5. Е.Gyszkinldz-Trochimowski, Bull. Soc.

Chim. France, 1967, М 11, р, 4289-4290.

6. С. Hall et ai, J Chem. Soc (Perkin Frans

I), 1985, N 2, р, 233-237.

7. А.J.Fry, А,J. Ch Ling-Ling, 1etrahedron

Lett. 1976, Гч1 9, р. 645-648.

Изобретение относится к области фторорганических соединений, конкретно к способу получения и роизводн ых мо. «офторметилфосфоновой кислоты следующего строения 0

lI

CFH2. РЯ

2 где Г =- OR или NR 2;

R — низшие алкилы.

Данные ссединения используются в качестве важных проме <(уточнь«х продуктов в

Яц. „ 2ОООООЗ С

<5и О Р }./40 о/44„ -. 2 г1 3Д4 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДHblX МОНОФТОРМЕТИЛФОСФОНОВОЙ

КИСЛОТЫ (57) Использование: в качестве полупродуктов фосфорорганического синтеза. Сущность изобретения: продукт — диэтиловый эфир монофторме1илфосфоновой кислоты

CFH2P(O)(OC2Hs)2, Б Ф С Н12ГОзР. выход

92",, т.кип. 89-90 С (20 мм рт.ст.). Диизопропиловый эфир монофторфосфоновой кислоты СРН2Р(О)(ОСзН7-изо), ЬФ Ст i«rFOOP, выход 93 . Тетраэтилдиамид монофторметилфосфоновой кислoты

СГН2Р(О)(<<(С2Н5)2)2, БФ C(7H22FN2OP, выход 87О/ „т.кип. 91-93 С(1 мм рт.ст.). Реагент

1: CXYF-P(O){R)2, где К-OR или N(R )2, К низший алкил. Условия реакции: реагент 1 подвергают восстановлен,1

2 раствора 6-1 качестве катода используют свинец, цинк или кадмий, 3 э.п. ф-лы, 4 табл, 3 пр. органи «еcKOI синтезе (1, 2) и для r«ony«e«(« биологически активных соединений (3).

Известны следу«о«дие способы синтеза эфиров монофторметилфосфоновой кислоты:

1. Взаимодействие диэфира 1.<егилфосфоновой кислоты перхлорилфторидом в присутствии бутиллития (4): яо,o . Ro о, ."о,,о и 13О.L<, Ф ГС (7

p — - P

I х

R0 CH RO CH Li РО Гll„ з

2000003 где R — низшие алкилы.

Выход целевого продукта 46 . Недостаток метода — жесткие температурные условия проведения процесса (-70- -100 С) и необходимость применения жидкостной хроматографии для выделения целевого продукта. х.к. отделить его от исходного и побочного продута (дифторметилфосфоната) другим способом нельзя.

2, Взаимодействие натриевой соли диалкилфосфита с фторбромметаном или фторхлорметаном. Выход целевого вещества по этому методу достигает 44 от 50)ь соответственно. Главным недостатком этого способа является малая доступность и высокая токсичность фреонов этого тина.

СН Ш+Мд-Р Сн Р р (cH 3„T) " oR (Nag„) где R — низшие алкилы.

3. Восстановление диэфира фторхлорметилфосфоновой кислоты водородом на никеле Ренея в присутствии триэтиламина.

Этот способ выбран в качестве прототипа.

К его недостаткам можно отнести трудности технологического характера, практически не позволяющие осуществить непрерывность процесса, относительно невысокий выход продукта — 43 („низкая селективность, реакционная смесь содержит до 327, побочного продукта — диэфира метилфосфоновой кислоты, для отделения которого также необходимо применение жидкостной хроматографии: о о . gipr Mi/яр . .-ОР.

Целью настоящего изобретения является разработка простого и технологического метода получения производных монофторметилфосфоновой кислоты с более высоким выходом и селективностью. Кроме того, данный метод позволяет получать новые амиды монофторметилфосфоновой кислоты, литературные данные о которых отсутствуют, Указанная цель достигается при проведении процесса восстановления производных фторхлорметилфосфоновой, фтордихлорметилфосфоновой или фтордибромметилфосфоновой кислоты электрохимическим восстановлением в водном растворе электролита при использовании в качестве электродов материалов, обладающих высоким перенапряжением водорода.

Процесс протекает по схеме:

С7ХУ->Rg C7Hg-PR

I, ! ° где R = OR; или NR 2, R — низшие алкилы;

Х - Н или Вг, С1; 0 - Вг или CI.

Процесс осуществляется в диафрагменном электролизере.

Плотность тока 0,04-0,125 Аlсм (пред10 почтительно 0,100 Аlсм ) и рН 6-10.

Злектролиэ проводят в водном растворе электролита, так и в присутствии сорастворителя: метанол, этанол.

В качестве электролитов используют

15 предпочтительно фосфаты, сульфаты, хлориды щелочных металлов; хлориды тетраалкиламмония, В качестве катода используют предпочтительно свинец, цинк, кадмий. В качестве анода — любой металл, устойчивый

20 в условиях проведения процесса. Температура комнатная.

По предложенному методу производные монофторметилфосфоновой кислоты получают с выходом до 95 .

Чистота и строение полученных веществ подтверждены данными элементного анализа, ЯМР-, Н-, З-спектроскопии, ИКз спектроскопии, ГЖХ. .Известен только один случай электрохи30 мического восстановления в ряду а -галогензамещенных кислот фосфора с заменой галогена на водород. В этом случае процесс восстановления a, a -дибромдиизопропилфосфоната протекает только в неводной

35 среде (ДМСО), на ртутном катоде с более высоким, чем в нашем случае перенапряжением водорода, в присутствии тетраэтиламмония бромистого в качестве электролита и источника протонов (гофмановское расщеп40 neHve) о

II о< 1 СВ„1 р, (сн у =с(сн ), (!c,) сн) i îñiiз

Селективность данного процесса низка — образуется смесь продуктов, состоящая из конечного продукта, продуктов промежуточного восстановления и побочного олефи50 на, образованного из промежуточного карбокатиона. Кроме того, процесс допускает полную замену галогена на водород у атомов углерода, находящегося в а -положении по отношению к фосфору.

Способ иллюстрируется следующими примерами, Пример 1. Получение диэтилового эфира монофторметилфосфоновой кислоты.

2000003

Сгхц-т., )г

Восстановление диэтилового эфира фторхлорметилфосфоновой кислоты осуществляют в диафрагменном электролизе, снабженном мешалкой, термометром, ох- . лаждающей рубашкой и датчиком рН-мет- 5 ра.

В католитную камеру электролизера загружают 128 мл 0,3 н, водного раствора фосфата калия (рН 8), 50 мл этилового спирта, 40,5 г (0,198 моль) фторхлорметилфосфона- 10 та. Анолитную камеру заполняют 40 мл 25$ водного раствора фосфорной кислоты. В качестве катода применяют свинцовый электрод с рабочей поверхностью 115 см. Анодом служит также свинцовый цилиндр. Электро- 15 лиэ тгоком 5А (катодная плотность тока 0,43

А/см ) в течение 3 ч при интенсивном перемешивании содержимого католитной камеры, поддерживая температуру в пределах

20-25 С и корректируя рН. По окончании 20 электролиза иэ католитной камеры сливают полученный раствор и выдерживают в вакууме водоструйного насоса при 40 С. После этого экстрагируют бензолом (4 раза по 50 мл). Экстракт сушат сульфатом магния, от- 25 гоняют растворитель, а остаток перегоняют в вакууме, собирая фракцию 89-90 С мм рт.ст. Получают 31,00 r диэтилмонофторметилфосфоната, Выход по веществу 92,10 от теории. выход по току 11,32 . 30

Пример 2. Получение тетраэтилдиамида монофторметилфосфоновой кислоты.

Восстановление тетраэтилдиамидофтордихлорметилфосфоната проводят в аналогичном электролизе (см. пример 1), 35 загружая в католитную камеру 128 мл 0,5 н водного раствора фосфата калия (рН 9), 50 мл, этилового спирта и 17,97 г (0,0613 моль) исходного вещества. В католит добавлено

2,0 r тетразтиламмония хлористого. Другие 40 условия проведения процесса, включая меФормула изобретения

1. Способ получения производных монофторметилфосфоновой кислоты общей формулы где R - OR или N(R )z;

R — низший алкил. восстановлением производных фторгалогенметилфосфоновой кислоты, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве производных фторгалогенметилфосфоновой кислоты используют <: пели ния формулы тодику выделения вещества, аналогичны условиям примера 1. Получают 12,03 г тетразтилдиамидофторметилфосфоната (т.кип, 91-93 С/1 мм рт.ст.). выход по веществу

87,58 (от теории. Выход по току 13 57o

Спектр Я М Р Р (д . м.д,). 24,2 д (! р-с-F - 55,5

Гц). Спектр ЯМР Н (д, м.д.j; 1,63 дд (2Н,! н-c-F-48,0 гц, 1 н-с-р=4,5 Гц), 2,98 мульт (8Н), 1,00 трип (12Н, I-7,5 Гц), Мо =1,4510, Ого -1.0120.

Найдено, : С 48,85, Н 9,80, и 12,52, F

8,43, P 13,86, О 7,17.

Вычислено, 7,: С 48,21, Н 9,82, и 12 50, F 8.4Q, P 13,84, 0 7,14.

Пример 3. Получение диизопропилового эфира монофторметилфосфоновой кислоты, Восстановление диизопропилфтордибромметилфосфоната осуществляют в аналогичном электролизере (см. пример 1), загружая в католитную камеру 128 мл 0,5 н. водного раствора фосфата калия (рН 8), 50 мл этилового спирта и 20,1 r (0,0610 моль) исходного, вещества. Анодная плотность тока 0,10 А/см2, Другие условия проведения процесса, включая методику выделения вещества, аналогичны условиям примера 1. Получают

9,64 г диизопропилфторметилфосфоната.

Выход по веществу 93,01 от теории, выход по току 24,98 .

Кроме описанных примеров. приводимых в табл. 1, 2 и 3, экспериментальные данные показывают особенности и преимущества (выход) данногр способа получения по сравнению с прототипом (6).

Увеличением времени проведения процесса можно добиться еще большего значения конверсии, но при резком снижении выхода по току. где R имеет укаэанные значения;

Х вЂ” водород, хлор или бром;

У вЂ” хлор или бром, и восстановление проводят злектрохимически в диафрагменном злектролизере на катоде с высоким перенапряжением водорода в водном растворе электролита пои катодной плотности тока 0,04-0.125 Лlсм и рН раствора 6-10.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве материала каторга используют свинец, цинк или кэдмий

2000003

3. Способ по пп, 1 и 2, от л и ч а ю щий с я тем, что в качестве электролита используют фосфвт, сульфат, хлорид щелочного металла или хлорид тетраалкиламмония.

4, Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что процесс ведут в присутствии сорастворителя — метанола или этанола.

Таблица 1

Зависимость конверсии и выхода исходного вещества от рН среды при восстановлении диэтилфторхлорметилфосфоната на свинцовом катоде в течение 2,5 ч (0,10 А/см ) (электролит-фосфат калия, анод-платина) Таблица 2

Зависимость выхода по веществу от материала катода при проведении процесса восстановления диэтилфторхлорметилфосфоната при рН 7 в течение 2,5 ч (электролит-фосфат калия, анод-платина) Мате иал

Выхо по ве еству

N. и име а

Свинец

Цинк

Ка мий

Таблица 3

Зависимость выхода по току от плотности тока при проведении процесса восстановления диэтилфторхлорметилфосфоната при рН 7 в течение 2 ч (свинцовый катод, электролит-фосфат калия, анод-платина) Таблица 4

Зависимость выхода ho веществу от вида электролита при проведении процесса восстановления диэтилфторхлорметилфосфоната при рН 7 в течение 2.5 ч (0,10 Аlсм, свинцовый катод, анод-платина) г

11

12

91.12

86.49

92,30