книги из ГПНТБ / Хардин, А. П. Химия четырехфтористой серы

по

111

Фторирование поликарбоновых кислот проводится по ме­ тодике, описанной для алифатических альдегидов и кетонов. Условия реакций приведены в табл. 5.9.

г) Фторирование непредельных кислот

Высокая селективность реакции карбоксильных групп с четырехфтористой серой позволяет осуществлять фторирова­ ние непредельных кислот без разрыва кратных связей. На­ пример, фторирование акриловой и метакриловой кислот при­ водит к получению трифторметилэтилена и метилтрифторметилэтилена [2]:

сн2=снсоон— CH2= CHCF3

СН2= С —СООН— СН2 = С—CF3

СНз СНз

В отличие от реакции четырехфтористой серы с ненасы­ щенными гидроксилсодержащими соединениями фторсодер­ жащие производные непредельных кислот сохраняют структу­ ру исходной кислоты. Реакция четырехфтористой серы с не­ предельными кислотами является удобным методом получения труднодоступных фторсодержащих олефинов и ацетиленов, на основе которых могут быть осуществлены синтезы новых фторсодержащих соединений. Так, реакция ацетилендикарбоновой кислоты с четыр'ехфтористой серой, дающая гексафтор- 2-бутин с высоким выходом, использована для синтеза 2,3- бис(трифторметил)-!,3-бутадиена (XX) по схеме [50]:

112

114

Условия фторирования непредельных кислот и получае­ мые продукты приведены в табл. 5.10.

д) Фторирование аминокислот

В условиях, необходимых для превращения карбоксильных групп в трифторметильные, такие функциональные группы, как галогены, нитрогруппа, алкоксикарбонильные, не реаги­ руют с четырехфтористой серой. Аминогруппы являются до­ статочно реакционноспособными, и в обычных условиях при фторировании аминокислот взаимодействие SF4 с аминогруп­ пами протекает с образованием групп — N= SF2 [42]. Поэто­ му при фторировании аминокислот по карбоксильным груп­ пам необходимо защищать аминогруппу. Этого достигают, проводя реакцию в среде жидкого фтористого водорода. На­ пример, глицин при 120° дает 2,2,2-трифторэтиламин [52]. В аналогичных условиях было проведено фторирование ряда других алифатических аминокислот.

Соответствующие трифторамины образуются со средними выходами (табл. 5.11).

Реакция карбоксильной группы с четырехфтористой серой 'применяется для получения трифтораминокислот. В качестве исходного соединения используют дикарбоновые аминокисло­ ты, защищая одну из карбоксильных групп и аминогруппу от действия четырехфтористой серы. Например, глутаминовую кислоту (XXI) превращают в гндантоии .(XXII) действием цианата калия и затем концентрированной соляной кислоты. Взаимодействие полученного соединения с четырехфтористой серой при 100° приводит к образованию 5-(3,3,3-трифторпро- пил)гидантоина (XXIII), из которого получается б, б, б-три- фторнорвалин (XXIV) кипячением с водным раствором гидро­ окиси бария [53]:

Н О О С - ( С Н 2І2 - С Н - С О О Н - - ~ - н о о с - і с щ -

XXIII

Таблица 5.11

Аналогично из 1-амино-1,2-пропандикарбоновой кислоты получается у , у , у-трифторвалин [53].

.116

В реакции аминокислот с четырехфторнстой серой не про­ исходит обращение или рацемизация. При использовании оп­ тически активных кислот получаются фторамины, сохраняю­ щие оптическую активность [52].

Общая методика синтеза трифтораминов заключается в нагревании смеси 0,4 эквивалента (по карбоксилу), амино­ кислоты, 50 г (2,5 моля) фтористого водорода и 100 г (0,93 мо­ ля) четырехфтористой серы в цилиндре из нержавеющей ста­ ли емкостью 400 мл в течение 8 часов при 120° [52]. В случае фторирования п-аминобензойной кислоты используется боль­ шее количество фтористого водорода (5 молей на 0,1 моля аминокислоты).

е) Фторирование карбоксилсодержащих стероидов [20]

Исследование взаимодействия карбоновых кислот стероид­ ного типа с четырехфтористой серой показывают, что реакция превращения карбоксильной группы в трифторметильную протекает весьма энергично в присутствии фтористого водо­ рода. При этом оптимальной является 20%-ная концентрация фтористого водорода в четырехфтористой сере. Обработка ацетата литохолевой кислоты смесью такого состава в усло­ виях, применяемых для фторирования большинства других кислот .(130°, 6 часов) приводит к полному обугливанию об­ разца. Даже при комнатной температуре взаимодействие приводит к разрушению функциональных групп метохолевой кислоты. В более мягких условиях при разбавлении реакцион­ ной смеси метиленхлоридом из продуктов реакции удается выделить ацетат 24,24,24-трифтор-За-окси-5р-холана (XXV).

Аналогично из холановой кислоты получается 24,24,24- трифтор-5р-холан (XXVI).

Фторангидриды этих кислот (соответственно XXVII и XXVIII) получаются почти с количественным выходом, если фторирование проводится без добавления фтористого водоро­ да.

Применение в качестве растворителя основания Льюиса, например тетраметиленсульфона или тетрагидрофурана, ин­ гибирует замещениё карбонильного кислорода фтором, поэто­ му основным продуктом взаимодействия стероидных кислот с четырехфтористой серой при проведении реакции в таких ра­ створителях являются фторангидриды.

Получение трифторпроизводных указанных кислот дости­ гается при перемешивании смеси 1 г кислоты, 20 мл метилен-

117

хлорида, 0,75 мл воды и 46 г четырехфторнстоі’і серы в авто­ клаве при комнатной температуре. Для получения фторангидридов реакция проводится без добавления воды. Продукты реакции выделяются кристаллизацией и могут быть очищены хроматографически.

ж) Фторирование гетероциклических кислот

Взаимодействие четырехфтористой серы с гетероцикличе­ скими карбоновыми кислотами изучено очень мало. Имеющие­ ся данные указывают на то, что реакции протекают без рас­ крытия цикла.

JI8

Обработка 5-иитрофуран-2-карбоновой кислоты при 120° дает 2-трифторметил-5-нипрофураи с 37%-ным выходом [12]:

02NF^COOH+2SF4~ ( w V ^ ( f + 2SOIj;+HF

5-трифторметилурацил (XXXI) и 5-трифторметилазаура- цил (XXXII) получены при действии четырехфторнстой серы /соответственно на урацил-5-карбоновую кислоту (XXIX) [54] и 6-азаурацпл-5-карбоновую кислоту (XXXI) [55]:

з) Фторирование ангидридов, галогенангидридов и солей карбоновых кислот

Указанные производные карбоновых кислот реагируют с четырехфтористой серой, образуя те же продукты, что и сами

119