CC BY
0
Научная статья
УДК 546.87+547.29+548.312.5
DOI: 10.14529/chem240206
НОВЫЕ ОРГАНОСУЛЬФОНАТЫ АЛКИЛТРИФЕНИЛФОСФОНИЯ
М.Э. СахаутдиноваД.Р. Байгильдина, М.О. Мородецких, О.А. Сажин, А.А. Якшимбаев
Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия я milenkasakhatdinova@gmail. ru
Аннотация. Реакцией эквимолярных количеств бромидов алкилтрифенилфосфония с органо-сульфоновыми кислотами в воде с выходом до 90 % получены органосульфонаты алкилтрифенилфосфония [PhsPCeHn-cyc/oHOSi^CFs] (1), [PhsPC^CNHOSi^CFs] (2), [PhsPCeHn-cyc/oHOSi^CeHsC^b-2,4] (3), [Ph3PCH2CeH4(OH-2)][OSO2CeH3Me2-2,5] (4), [Ph3P(CH2)4Br][OSO2CeH3Me2-2,5] (5). Строение комплексов 1-5 установлено элементным анализом и методом ИК-спектроскопии.
Ключевые слова: бромид алкилтрифенилфосфония, органосульфоновая кислота, аренсульфо-нат алкилтрифенилфосфония, синтез
Для цитирования: Новые органосульфонаты алкилтрифенилфосфония / М.Э. Сахаутдинова, Д.Р. Байгильдина, М.О. Мородецких и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2024. Т. 16, № 2. С. 64-67. DOI: 10.14529/chem240206
Original article
DOI: 10.14529/chem240205
NEW ALKYLTRIPHENYLPHOSPHONIUM ORGANOSULFONATES
M.E. SakhautdinovaD.R. Baygildina, M.O. Morodetskikh, O.A. Sazhin, A.A. Yakshimbayev
South Ural State University, Chelyabinsk, Russia ^ milenkasakhatdinova@gmail. ru
Abstract. The reaction of equimolar amounts of alkyltriphenylphosphonium bromides with organo-sulfonic acids in water yielded ionic alkyltriphenylphosphonium organosulfonates [Ph3PC6Hn-cyclo] [OSO2CF3] (1), [Ph3PCH2CN] [OSO2CF3] (2), [Ph3PC6H11-cyclo][OSO2C6H3(NO2)2-2,4] (3), [Ph3PCH2C6H4(OH-2)][OSO2C6H3Me2-2,5] (4), [Ph3P(CH2)4Br][OSO2C6H3Me2-2,5] (5). The structure of complexes 1-5 was determined by elemental analysis and IR spectroscopy.
Keywords: alkyltriphenylphosphonium bromide, organosulfonic acid, alkyltriphenylphosphonium organosulfonate, synthesis
For citation: Sakhautdinova M.E., Baygildina D.R., Morodetskikh M.O., Sazhin O.A., Yakshimbayev A.A. New alkyltriphenylphosphonium organosulfonates. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chem. 2024;16(2):64-67. (In Russ.) DOI: 10.14529/chem2402056
Введение
Известно, что фосфорорганические соединения широко используются в технической [1, 2] и синтетической химии [3-6]. Следует отметить огромное значение солей фосфония в создании новых материалов, каталитических систем, ионных жидкостей, проявляющих уникальные свойства [7-9].
Наиболее распространенным способом синтеза фосфониевых солей является кватернизация соответствующего фосфина в результате реакции с электрофилом или кислотой Бренсте-да [10-13]. Иной способ получения основан на реакции пентафенилфосфора с кислотами [14-17]. Однако данные методики имеют определенные недостатки, особенно в первом случае: длительность, жесткие условия и сравнительно невысокие выходы целевого продукта. Таким образом,
© Сахаутдинова М.Э., Байгильдина Д.Р., Мородецких М.О., Сажин О.А., Якшимбаев А.А., 2024.
Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry.
2024, vol. 16, no. 2, pp. 64-67
Сахаутдинова М.Э., Байгильдина Д.Р., Мородецких М.О. и др.
Новые органосульфонаты алкилтрифенилфосфония
разработка новых простых методик получения солей фосфония, содержащих разнообразные функциональные группы, является актуальным направлением современной органической химии. В работах [18-23] было описано получение ряда аренсульфонатов тетраорганилфосфония из галоге-нидов тетраорганилфосфония и аренсульфоновых кислот. Достоинствами данного одностадийного способа являются мягкие условия проведения эксперимента и высокие выходы комплексов.
В настоящей работе представлен синтез новых ионных органосульфонатов алкилтрифенилфосфония, строение которых установлено элементным анализом и методом ИК-спектроскопии.
Экспериментальная часть
В работе использовали бромиды алкитрифенилфосфония и органосульфоновые кислоты производства фирмы Alfa Aesar. Соединения 1-5 синтезировали по методике, описанной в [18].
Гидрат трифторметансульфоната циклогексилтрифенилфосфония (1), ИК-спектр (v, см-1): 3445, 3061, 2949, 2895, 2864, 1441, 1263, 1223, 1159, 1109, 1030, 997, 750, 723, 714, 694, 638, 571, 544, 544, 517, 419. Найдено, %: C 58,41; Н 5,65. C25H28F3O4PS. Вычислено, %: С 58,59; Н 5,47.
Гидрат трифторметансульфоната (циано)трифенилфосфония (2), ИК-спектр (v, см1): 3474, 3067, 2878, 2257, 1589, 1439, 1398, 1283, 1256, 1227, 1192, 1159, 1032, 997, 837, 743, 723, 689, 632, 575, 550, 503, 494, 444. Найдено, %: С 53,39; Н 4,00. C21Hj9NF3O4PS. Вычислено, %: С 53,73; Н 4,05.
2.4-Динитробензолсульфонат циклогексилтрифенилфосфония (3), ИК-спектр (v, см-1): 3094, 3063, 2938, 2897, 2860, 1587, 1543, 1485, 1437, 1350, 1250, 1229, 1111, 1063, 1028, 997, 918, 889, 851, 833, 746, 719, 692, 664, 636, 544, 519, 469, 417. Найдено, %: С 60,58; Н 4,97. C30H29N2O7PS. Вычислено, %: С 60,81; Н 4,90.
2.5-Диметилбензолсульфонат (2-гидроксибензил)трифенилфосфония (4), ИК-спектр (v, см-1): 3387, 2941, 2887, 1506, 1435, 1317, 1281, 1253, 1161, 1113, 997, 870, 743, 723, 691, 638, 559, 521, 490, 447. Найдено, %: C 71,41; Н 5,75. C33H31O4PS. Вычислено, %: С 71,48; Н 5,60.
2,5-Диметилбензолсульфонат бромбутилтрифенилфосфония (5), ИК-спектр (v, см1): 3005, 2886, 2864, 2793, 1587, 1485, 1437, 1335, 1308, 1279, 1242, 1231, 1194, 1159, 1144, 1132, 1111, 1026, 997, 984, 918, 876, 808, 768, 754, 737, 721, 691, 567, 528, 496, 457. Найдено, %: C 55,06; Н 4,95. C22H23BrO3PS. Вычислено, %: С 55,23; Н 4,81.
Элементный анализ выполнен на элементном анализаторе Carlo Erba CHNS-O EA 1108. Температуры плавления измерены на синхронном термоанализаторе Netzsch 449C Jupiter.
ИК-спектры соединений 1-5 записывали на ИК-Фурье спектрометре Shimadzu IR Affinity-1S в таблетке KBr в области 4000-400 см-1.
Обсуждение результатов
Мы нашли, что прибавление к прозрачному горячему водному раствору бромида алкилтри-фенилфосфония водного раствора соответствующей органосульфоновой кислоты приводит к образованию комплексов 1-5 с выходом до 90 %, которые после концентрации раствора и высушивания представляли собой устойчивые на воздухе бесцветные прозрачные кристаллы органо-сульфонатов алкилтрифенилфосфония, хорошо растворимые в хлороформе, этаноле, аренах, тет-рагидрофуране и плохо - в воде при комнатной температуре.
[Ph3PR]Br + HOSO2R' ^ [Ph3PR][OSO2R'] + HBr
Температура плавления и выход комплексов [Ph3PR][OSO2R']
№ R R' Т. пл. (°С) Выход, (%)
1 cyclo-CeH11 CF3 192 88
2 CH2CN CF3 160 90
3 cyclo-C6H11 C6H3(NÜ2)2-2,4 208 89
4 CH^H^OH^) C6H3Me2-2,5 241 85
5 (CH2)4Br C6H3Me2-2,5 200 84
Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2024. Т. 16, № 2. С. 64-67
Химия элементоорганических соединений Organometallic chemistry
В ИК-спектрах комплексов 1-5 наблюдаются полосы поглощения средней интенсивности при 3067-3005 см"1, отвечающие валентным колебаниям связей CA-H. Валентным колебаниям метиле-новых групп соответствуют полосы при 2949-2793 см-1, деформационным колебаниям -при ~1485 см-1. Полосы поглощения высокой интенсивности при 1441-1437 и 1159-1111 см 1 отвечают асимметричным и симметричным валентным колебаниям сульфонатной группы SO3. Валентным колебаниям связей CAr-S и CAr-P отвечают полосы сильной интенсивности при 517-550 и 754-746 см-1 соответственно [24]. В структурах комплексов 1 и 2 присутствуют гидратные молекулы воды, валентным колебаниям гидроксильные групп которых соответствуют широкие полосы при 3445 и 3472 см-1. Кроме того, в спектре 5 присутствует интенсивная узкая полоса при 567 см-1, соответствующая колебанию С-Br в бромбутильной группе. В спектре соединения 3 асимметричным колебаниям NO2-групп соответствует интенсивная полоса поглощения при 1543 см-1, симметричным колебаниям - при 1350 см-1. Полоса при 2257 см-1 в спектре комплекса 2 относится к валентным колебаний C=N группы. На присутствие СБ3-групп в комплексах 1 и 2 указывает наличие в их ИК-спектрах полос при 1223 и 1227 см-1, характеризующих колебания С-F [25].
Выводы
Взаимодействие бромидов алкилтрифенилфосфония с органосульфоновыми кислотами в воде приводит к синтезу органосульфонатов алкилтрифенилфосфония, строение которых подтверждено элементным анализом и данными ИК-спектров.
Список источников
1. Hartley F.R. The Chemistry of Organophosphorus Compounds. V. 3. Phosphonium Salts, Ylides and Phosphoranes / F.R. Hartley. John Wiley & Sons, Ltd., 1983. 458 p.
2. Luiz J.F., Spikes H. // Tribology Letters. 2020. V. 68. P. 75. DOI: 10.1007/s11249-020-01315-8.
3.Moritz R., Wagner M., Schollmeyer D. et al. // Chem. Eur. J. 2015. V. 21. P. 9119. DOI: 10.1002/chem.201406370
4. Werner T. // Adv. Synth. Catal. 2009. V. 351. P. 1469. DOI: 10.1002/adsc.200900211.
5. Cordovilla C, Bartolome C., Martinez-Ilarduya J.M. et al. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 3040. DOI: 10.1021/acscatal.5b00448.
6. Chong C.C., Hirao H., Kinjo R. // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 127. P. 192. DOI: 10.1002/ange.201408760.
7. Zhu Ch.-L., Zhang F.-G., Meng W. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. P. 5869. DOI: 10.1002/anie.201100283.
8. Cassity C.G., Mirjafari A., Mobarrez N. et al. // Chem. Commun. 2013. V. 49, no. 69. P. 7590. DOI: 10.1039/c3cc44118k.
9. Canac Y., Duhayon C., Chauvin R. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. P. 6313. DOI: 10.1002/anie.200701490
10. Sodano F., Rolando B., Spyrakis F. et al. // ChemMedChem. 2018. V. 13. P. 1238. DOI: 10.1002/cmdc.201800088.
11. Mironov V.F., Nemtarev A.V., Tsepaeva O.V. et al. // Molecules. 2021. V. 26. P. 6350. DOI: 10.3390/molecules26216350.
12. Khasiyatullina N.R., Gubaidullin A.T., Shinkareva A.M. et al. // Russ. Chem. Bull., Int. Ed. 2020. V. 69. P. 2140. DOI: 10.1007/s11172-020-3012-3.
13. Romanov S., Aksunova A., Bakhtiyarova Y. et al. // J. Organomet. Chem. 2020. V. 910. P. 121130. DOI: 10.1016/j.jorganchem.2020.121130.
14. Шарутин В.В., Сенчурин В.С., Шарутина О.К. и др. // Журн. общей химии. 2009. Т. 79. С. 80. DOI: 10.1134/S1070363209010125.
15. Шарутин В.В., Шарутина О.К., Рыбакова А.В. и др. // Журн. общей химии. 2018. Т. 88, № 8. С. 1308. DOI: 10.1134/S0044460X18080139.
16. Шарутин В.В., Мукушева Н., Уржумова А.В. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2018. Т. 10, № 2. С. 48. DOI: 10.14529/chem180206.
17. Шарутин В.В., Шарутина О.К., Губанова Ю.О. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62, № 2. С. 4. DOI: 10.6060/ivkkt.20196202.5823.
Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry.
2024, vol. 16, no. 2, pp. 64-67
Сахаутдинова М.Э., Байгильдина Д.Р., Мородецких М.О. и др.
Новые органосульфонаты алкилтрифенилфосфония
18. Шарутин В.В., Шарутина О.К., Механошина Е.С. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2022. Т. 14, № 2. С. 41. DOI: 10.14529/chem220205.
19. Шарутин В.В., Шарутина О.К., Механошина Е.С. // Журн. общ. химии. 2022. Т. 92, № 6. С. 885. DOI: 10.31857/S0044460X22060087.
20. Шарутин В.В., Шарутина О.К., Механошина Е.С. // Журн. структ. химии. 2022. Т. 63, № 10. С. 99532. DOI: 10.26902/JSC_id99532.
21. Механошина Е.С. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2023. Т. 15, № 1. С. 31. DOI: 10.14529/chem230103
22. Механошина Е.С. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2023. Т. 15, № 2. С. 55. DOI: 10.14529/chem230204
23. Шарутин В.В., Шарутина О.К., Механошина Е.С. // Журн. структ. химии. 2022. Т. 63, № 10. С. 99532. DOI: 10.26902/JSC_id99532.
24. Тарасевич Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений. М.: МГУ, 2012. 54 с.
25. Васильев А.В., Гриненко Е.В., Щукин А.О. и др. Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений: учебное пособие. СПб.: СПбГЛТА, 2007. 54 с.
Сахаутдинова Милена Эмилевна - студент, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия. E-mail: [email protected]
Байгильдина Диана Руслановна - студент, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия. E-mail: [email protected]
Мородецких Максим Олегович - студент, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия. E-mail: [email protected]
Сажин Олег Алексеевич - студент, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия. E-mail: [email protected]
Якшимбаев Асылхан Адельхамович - студент, Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия. E-mail: [email protected]
Статья поступила в редакцию 27 декабря 2023 г. The article was submitted 27December 2023.
Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». 2024. Т. 16, № 2. С. 64-67
