Catalytic phosphonylation of C=X electrophiles

• Published in: Доповіді НАН України
• Date: 2020
• Main Authors: Kolodiazhna, O.O., Gryshkun, E.V., Kolodiazhna, A.O., Sheiko, S.Yu., Kolodiazhnyi, O.I.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2020
• Subjects: Хімія
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174275
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Catalytic phosphonylation of C=X electrophiles / O.O. Kolodiazhna, E.V. Gryshkun, A.O. Kolodiazhna, S.Yu. Sheiko, O.I. Kolodiazhnyi // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 12. — С. 75-84. — Бібліогр.: 12 назв. — англ.

A method for the catalytic phosphonylation of C = X electrophiles has been developed. Pyridinium perchlorate is an effective catalyst for the phosphonylation reaction of trialkyl phosphites with various electrophiles C = X (X = O, S, N). The reaction leads to the formation of corresponding α-substituted phosphonates in high yields. The reaction leading to the formation of bisphosphonates represents the highest interest. It was found that the nucleo philic attack of triethyl phosphite on the electron-deficient carbon of the C = X group leads to the formation of beta ine, which reacts with pyridinium perchlorate to form alkoxyphosphonium perchlorate and pyridine. Quasiphosphonium salt is unstable and decomposes to form phosphonate, alkene, and perchloric acid, which reacts with pyridine to regenerate pyridinium perchlorate. The intermediate formed from the pyridinium halide decomposes to form alkyl halide. The general strategy of the proposed method for introducing phosphonate groups into a polyprenyl mole cule consisted in the sequential treatment of hydroxyl-containing a compound with the Swern reagent with the con version of the C—OH group into a carbonyl one. Subsequent phosphonylation of the carbonyl-containing interme diate with the reagent (EtO)₃P/[PyH] + ClO⁴⁻ leads to the formation of hydroxyalkylbisphosphonate. The synthe sized prenyl bisphosphonates have a pronounced biological activity. These include, for example, enolpyruvylshikimate-3- phosphate synthase (EPSP), farnesyl protein transferase (FPTase), as well as HIV protease, which are of interest as potential biologically active substances. Розроблено метод каталітичного фосфонілювання електрофілів С = Х. Реакція призводить до утворення відповідних α-заміщених фосфонатів з високими виходами. Особливий інтерес становить реакція з утворенням бісфосфонатів. Встановлено, що нуклеофільна атака триетилфосфіту на електронодефіцитний вуглець групи C = X спричиняє утворення бетаїну, який реагує з перхлоратом піридинію з утворенням перхлорату алкоксифосфонію і піридину. Квазіфосфонієва сіль нестабільна і розкладається з утворенням фосфонату, алкену і хлорної кислоти, яка реагує з піридином, регенеруючи перхлорат піридинію. Інтермедіат, що утворюється з галогеніду піридинію, розкладається з утворенням галоїдного алкілу. Загальна стратегія пропонованого методу введення фосфонатних груп у молекулу поліпренолів полягала в послідовній обробці гідроксилвмісної сполуки реагентом Шверна з перетворенням С–ОН групи в карбо нільну; подальше фосфонілювання карбонілвмісного интермедіату реагентом (EtO)₃P/[PyH] + ClO⁴⁻ призводить до утворення гідроксибісфосфонату. Синтезовані бісфосфонати мають виражену біологічну активність. До них, наприклад, належать синтаза енолпірувілшикімат-3-фосфату (EPSP), фарнезол-протеїнтрансфераза (FPTase), а також ВІД-протеаза. Таким чином, нами розроблений порівняно простий метод синтезу α-гідроксибісфосфонатів — похідних терпенів, які становлять інтерес як потенційні біологічно активні речовини.