Файл: Хардин, А. П. Химия четырехфтористой серы.pdf

Активность различных кетостерондов в реакции с четырех­ фтористой серой зависит от положения и характера карбониль­ ной группы. Фторирование проводится избытком SF/L в присут­ ствии катализатора, которым обычно является фтористый во­ дород.

Наиболее реакционноспособной' является кетогруппа в третьей позиции. Фторирование холестан-3-она четырехфторнстой серой, содержащей 20 мол% фтористого водорода, в сре­ де метиленхлорида дает 3,3-дифторхолестан (I) с 78% выхо­ дом [20]. Из 5а-андростан-3,17-днона, 5а-прегнан-3,20-дпона и 5р-прегнан-3,20-диона получается смесь дифторитетрафтор-

74

СНз С!= 0

76

производных, соответственно II, III, IV н V, VI, VII [19]. В смесях преобладают дифторкетоны, содержащие фтор в поло­ жении 3, с молярными соотношениями соответственно 3:1, 7 : 1 и 4 : 1.

В отличие от легко фторируемой 3-кетогруппы насыщен­ ных стероидов фторирование сопряженной кетогруппы 3-кето- стероидов, имеющих а, ß-ненасыщенность, практически не идет. Обработка андрост-4-ен-3,17-диона, прогестерона и ан- дроста-1,4-диен-3,17-диона четырехфтористой серой приводит к получению соответственно 17,17-дифторандрост-4-ен-3-она

О

II

н3 с-с-

78

3-кетогруппой, на что указывает низкий выход указанных дифторкетонов. Однако она легче вступает в реакцию, чем кар­ бонильная группа в позиции 11. Фторирование 5сс-андрост-1- ен-3,11,17-триона приводит к замещению только 17-кетогруп- пы (продукт XI) [20]. В 11,20-диоиах преобладает замещение

20-кетогруппы. Прегн-4-енДІ 1,20-трион, 5р-прегнан-11,20-ди- он и ацетат 3ß-OKCH-5ß-npeniai-i-l 1,20-диона при взаимодейст­ вии с четырехфтористой серой образуют соответственно 20,20- дифторпрегн-4-ен-3,11-дион (XII), 20,20-дифтор^-прегнан- 11-он (XIII) и ацетат 3ß-OKcii-20,20-AHc[iTop-5ß-nperHaH-l 1-она

(XIV).

О

II

ного присутствия 6-кето- и 17-кето- или 6-кето- и 20-кетогрупп в первую очередь фторируется 6-кетогруппа. Так, обработка диацетата 3ß,17a-ÄHOKCH-5a^TopnperHaH-6,20-ÄHOHa четырех­ фтористой серой, содержащей 11 мол% фтористого водорода, приводит к образованию лишь диацетата 3ß,17a-ÄH0KCH-5a 6,6-трифторпрегнан-20-она (XVII). Вторая кетогруппа частич­

но замещается при более высоких концентрациях фтористого водорода. Ацетат 3ß-OKCH-5a^Topaina,pocTaH-6,17-nnoHa и аце­ тат 3ß-oKCH-5a^TopnperHaH-6,20-ÄHOHa в этом случае дают

7 9

соответственно смеси ацетата Зр-окси-5а,6,6-трифторандро- стан-17-она (XVIII) с ацетатом Зр-оікси-5а,6,6,17,17-пента- фторандростана (XIX) и ацетата Зр-окси-5а,6,6-трифторпрег- нан-20-она (XX) с ацетатом Зр-оксн-5а,6,6,20,20-пентафтор- прегнана (XXI).

Сравнение условий фторирования карбонильных групп стероидов, находящихся у различных атомов углерода сте­ роидного скелета, а также выходов фторированных продук­ тов позволяет расположить эти группы в порядке убывания Vреакционной способности в следующий ряд [20, 22, 24]: 3-ке­

то > 6 -кето> 17-кето > 20-кето-11-кетостероида > 20-кето-11- дезоксистероида> сопряженная 3-кето- > 11-кето-.

Альдегидные группы стероидов проявляют еще более вы­ сокую активность при взаимодействии с четырехфтористой се­ рой. Так, 6 -формильная группа фторируется при пониженной температуре и меньшей концентрации фтористого водорода. Ацетат 17,20,20,21-бис (метилендиокси) -6-формил-Зр-окси-5а- прегнан- 11 -она превращается в 6 -дифторметилыюе производ­ ное (XXII) [21].

Исследование фторирования кетостероидов четырехфтори­ стой серой, содержащей различные концентрации фтористого водорода, показало, что для успешного проведения реакции необходимо присутствие значительного количествалкатализатора. Замещение кислорода на фтор в отсутствие катализато­ ра не происходит даже при обработке стероидов, содержащих 6 -формил-или 3-кетогруппы [19, 20].

Реакция SF4 и холестан-3-она при 40° в хлороформе, содер­ жащем 0,75% этанола, дает 32% выход 3,3-дифторхолестана [19]. При фторировании холестан-3-она избытком четырех­ фтористой серы, содержащей 2 2 мол% фтористого водорода, при 10° приводит к получению фторированного продукта с вы­ ходом 78% [20]. Такие количества фтористого водорода зна­ чительно превышают применяемые обычно количества ката­ лизаторов.

Несмотря на то, что фтористый водород является весьма слабой кислотой Льюиса, он дает наилучшие результаты при фторировании кетостероидов. Применение в качестве катали­ затора более сильной кислоты Льюиса, например, трехфтори-

. стого бора, не приводит к значительному увеличению выхода фторпроизводных, в то же время заметно увеличивая смоло­ образование [19, 20].

Фторирование стероидов проводится следующим образом: 0,0024—0,0035 моля стероида, 20 мл хлороформа или метилен-

80

хлорида и 0,042 моля воды охлаждается в автоклаве до — 78° и добавляется 0,43 моля четырехфтористой серы. Смесь пере­ мешивается около 16 часов при комнатной температуре. Ле­ тучие продукты выпускаются, содержимое автоклава разбав­ ляется применяемым растворителем, промывается избытком водного раствора углекислого калия, высушивается над суль­ фатом натрия, фильтруется через делит и выпаривается досу­ ха. Очистка продуктов проводится перекристаллизацией из ацетона или, иногда, хроматографией на окиси алюминия.

Выходы и свойства продуктов приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

П р и м е ч а н и е : а — катализатор — трехфтористый бор.

д) Механизм замещения карбонильного кислорода фтором

Механизм реакции четырехфтористой серы с карбониль­ ными соединениями специально не исследовался. Предложен­ ные варианты схем взаимодействия основываются на данных о влиянии различных факторов на процесс замещения.