CN102442957B - Lj反应在光延反应中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LJ分子内异构新反应，在光延反应中的应用，应用五卤化磷替代经典的光延反应偶联试剂，可使大部分的光延反应提高收率，降低成本，达到清洁生产工艺的标准。
Description
本发明涉及一种LJ分子内异构新反应，在光延反应中的应用，应用五卤化磷替代经典的光延反应偶联试剂，可使大部分的光延反应提高收率，降低成本，达到清洁生产工艺的标准。
背景技术
2010年7月18日，本发明专利申请人申请了申请号为201010237200.0、名称“LJ异构反应”的发明专利，那一次申请在有关LJ反应的应用方面遗漏了许多内容，这一次是通过再一次专利申请将其补上。光延反应是日本有机化学家光延旺洋在1967年发明的具有重大应用价值的一种有机反应，为此，日本有机合成化学会授予光延旺洋成就奖以表彰他对活化醇羟基参与的立体专一性反应的发现和发展。光延反应的定义是指醇和具有酸性的亲核试剂前体在三烃基膦和偶氮二甲酸酯存在下的氧化还原偶联反应，90％以上的光延反应使用的膦试剂是PPh3；几十年来，光延反应已经得到了广泛的应用，其可以形成多种化学键，例如：C-OC-NC-SC-X和C-C键等，但在该反应后处理时除去未反应膦试剂以及副产物三烃基氧膦和肼二甲酸酯却相当困难，因此大幅增加了“三废”排放量与制备成本。
发明内容
本发明的目的是运用我国独立发展的一种LJ反应，提供五卤化磷作为光延反应的替代偶联试剂，由于不使用三烃基膦和偶氮二甲酸酯，故反应后不副产肼二甲酸酯和三烃基氧膦，而副产的三氯氧磷因其沸点较低，又容易被碱水洗去，所以，比较容易将其从有机反应体系中分离出来，并且可回收利用成为一种副产商品，对光延反应的清洁生产工艺的工业化实施具有重大意义。
LJ反应的一个规律：当无磷双键的四配位磷(膦)或五配位磷(膦)化合物的P原子与至少一个以上的O或S原子成单键时，在酸性条件下，尤其是P原子上连有吸电子基团的同时，由于其具有特别强烈的成双键趋势，这类化合物很不稳定，必然自动裂分为二个以上化合物，见式(1)与式(2)。
在上述式(1)与式(2)中，如果规定abcd基团与P成单键的键能大小顺序为abcd，那么从P上裂分下来的基团总是键能最小的那个d。
由上述规律推导，用五卤化磷作为替代偶联试剂，可进行类同的C-OC-NC-SC-X(卤)键的光延反应，采用五卤化磷试剂，90％以上可以替代DEADPPh3的经典偶联试剂进行光延反应，所以，可有补充的光延反应新定义：
光延反应是指醇或硫醇与具有酸性或碱性的亲核试剂前体在五卤化磷存在下的LJ反应，见式(3)
PX5+R1OHR1SH+H-Nu-(3)
X3P＝OX3P＝S+R1-Nu
式(3)中H-Nu为亲核试剂前体，由于引入了硫醇试剂，并且又引入了碱性的亲核试剂前体，新光延反应的应用范围可扩大1～2倍。
一个经典的新光延反应，包括以下次序的几个步骤：
式(4)中R1表示烷基化合物，Nu表示含有-O--S-、或-HN-、羧基、酰胺基等化合物，或者表示只要H-Nu上的H能与活性Cl-原子生成HCl的所有化合物。
在式(4)反应中如果不添加H-Nu亲核试剂前体，反应如式
(5)所示：
PCl5+HOR1或HSR1-Cl3P＝O或Cl3P＝S+5
R1-S-R1或R1Cl或R1-O-R1
将PCl5过量主要生成卤代化合物，将HOR1或HSR1过量，主要生成醚或硫醚化合物。
采用PCl5作为替代偶联试剂，与经典的光延反应偶联试剂相比较，在试剂制备成本和反应后处理二个方面具有明显的优势，副产物三氯氧磷或三氯硫磷沸点较低，容易共沸蒸馏去除并回收成为副产商品，或者用碱水也容易洗去，尤其是不副产肼二甲酸酯，其对于许多光延反应的技术改进，大幅降低制备成本，进行新的清洁生产工业设计，具有十分重大的应用价值。
6.1高哌嗪的制备
高哌嗪是药物合成的重要中间体，所含的双氮原子能够与许多有机化合物反应，尤其是在化学药物的结构修饰与改造中有着极其重要的作用，但是，目前企业的生产方法，存在着收率低、成本高、“三废”多的缺陷，采用经典的光延反应方法，虽然可提高收率，但由于反应后处理的困难，也不具备工业化生产的优势，使用PCl5作为新光延反应试剂，反应收率大于90％，生产成本与现有工艺相比降低30％以上，并可达到清洁生产工艺的标准。
高哌嗪的制备，包括以下次序的几个步骤：
3化合物不稳定，必然自动裂分，
式(6)实际反应的表现为一步反应生成高哌嗪。
6.2苯甲酸(2-苯基-2-丁基)酯的合成
在0℃和氩气氛下，将五氯化磷(1.5mol)的四氯化碳溶液投入反应瓶中，滴加2-苯基-2-丁基(0.6mol)与苯甲酸(0.6mol)的混合正己烷溶液，保温反应18～26小时，然后，在高真空下尽量共沸蒸出三氯氧磷，再用碱水洗去多余的五氯化磷，分层、蒸馏、结晶、过滤、干燥得产物，含量和收率92％。
6.3乙酸2-苯基-2-苄氧羰氨基丙硫酯的合成。
在-10℃和搅拌下，将五氯化磷(10mol)的CCl4溶液投入反应釜中，保持最慢的速度滴加含有2-苯基-2-苄氧羰氨基丙硫酯(5mol)和硫代乙酸(5mol)的干燥溶液，在室温下继续搅拌反应3～6小时，然后，在高真空下尽量共沸蒸出三氯氧磷，再用碱水洗去多余的五氯化磷，分层、蒸馏、结晶、过滤、干燥得产物，含量和收率大于80％。
6.4广义的光延反应
6.4.130化合物的制备，包括以下次序的几个步骤：
将上式(7)中4季盐看成是光延反应的一种偶联试剂，而把H2O或HOCH2CH3看成是光延反应的醇试剂，可认为式(7)反应是一种广义的光延反应，
30化合物是制备草甘膦除草剂的一个重要的中间体。
6.4.218化合物的制备，包括以下次序的几个步骤：
将上式中5季盐看成是光延反应的一种偶联试剂，而把H2O看成是光延反应的醇试剂，也可认为式(8)反应是一种广义的光延反应；
18化合物是制备草铵膦除草剂的一个重要的中间体。
6.5草甘膦的合成包括以下次序的几个步骤：
式(9)中6为创新化合物，是制备草甘膦的一个重要的中间体。
具体实施方案
实施例1分子配比：N-羟乙基丙二胺∶PCl5＝1∶1～2
在隔绝空气和水的条件下，将30克PCl5与70克CCl4投入反应瓶中，启动搅拌，控制温度在30～60℃，以最慢的速度滴加N-羟乙基丙二胺，滴完后，保温反应20小时左右，然后在高真空下共沸蒸馏尽量蒸出三氯氧磷，加50克二氯乙烷，再用5％的NaOH碱水洗涤多余的PCl5，分层，分去水层，将有机层的溶剂蒸馏，结晶，过滤，干燥，得高哌嗪，含量95％，收率90％。
实施例2苯甲酸(2-苯基-2-丁基)酯的合成
在0℃和氩气氛下，将五氯化磷(1.5mol)的CCl4溶液(30％)投入反应瓶中，滴加2-苯基-2-丁醇(0.6mol)与苯甲酸(0.6mol)的混合正己烷溶液(40％)，保温反应18～26小时，然后，在高真空下尽量共沸蒸出三氯氧磷，再用5％NaOH碱水洗去多余的五氯化磷，分层、蒸馏、结晶、过滤、干燥得产物，含量90％，收率85％。
实施例3乙酸2-苯基-2-苄氧羰氨基丙硫酯的合成
在隔绝空气和水的条件下，又在-10℃和搅拌下，将PCl5(10mol)的CCl4溶液(30％)投入反应釜中，保持最慢的速度滴加含有2-苯基-2-苄氧羰氨基丙硫酯(5mol)和硫代乙酸(5mol)的干燥溶液，在室温下继续搅拌反应3～6小时，然后在高真空下尽量共沸蒸出三氯氧磷，并回收利用，再用5％NaOH碱水洗去多余的五氯化磷，分层，蒸馏，结晶，过滤，干燥得产物，含量92％，收率90％。
实施例4
分子配比：三氯化磷∶亚甲基氨基乙腈∶水＝1∶1∶1～40
在隔绝空气和水的条件下，投入40克三氯化磷和100克正己烷入反应瓶中，启动搅拌，控制温度在0℃以下，缓缓滴加计算量的亚甲基氨基乙腈的磷酸三甲酯饱和溶液，保温反应20小时左右，用气相色谱归一法测试反应休系中三氯化磷含量≤1％时即为反应终点，此时有大量白色固体析出，过滤，母液套用，滤液用DMF溶解，滴加等摩尔的去离子水在搅拌下反应，生成30化合物，收率94％，又添加40倍摩尔的去离子水，迴流18小时，生成草甘膦，收率90％。
实施例5
分子配比：甲基二氯化磷∶丙烯醛＝1∶1
在隔绝空气和水的条件下，投40克甲基二氯化磷和120克正己烷入反应瓶中，启动搅拌，控制温度在20℃以下，缓缓滴加计算量的无水丙烯醛溶液，保温反应8小时左右，用液相色谱归一法测试反应休系中丙烯醛含量≤1％时即为反应终点，缓缓加入4倍摩尔的去离子水和40克甲醇，常温下搅拌反应2小时，蒸去溶剂和多余的水，得18化合物，含量90％，收率90％。
实施例6
分子配比：三氯化磷∶甲醛∶甘氨酸盐酸盐＝1∶2∶1
A、配制20％甘氨酸盐酸盐的磷酸三甲酯溶液40克，投入反应瓶中，启动搅拌，控制温度30～40℃，缓缓加入计算量的多聚甲醛，反应1小时左右，反应液成为清亮透明，此时生成二羟甲基甘氨酸盐酸盐溶液。
将计算量的三氯化磷的正己烷溶液(30％)投入反应瓶中，控制温度10℃以下，滴加上述二羟甲基甘氨酸盐酸盐溶液，保温反应24小时左右，有大量白色固体产生，过滤，干燥，得6创新化合物，含量97％，收率96％。
B、在搅拌下，将50％的甲醇水溶液70克投入6化合物中，升温至迴流，水解反应12小时左右，在真空下尽量蒸去盐酸和水，降温，投50克去离子水，静置，结晶，过滤，干燥，得草甘膦，含量96％，收率90％。
Claims (1)
1.LJ反应在光延反应中的应用，其特征在于所述的光延反应为高哌嗪的制备，包括以下次序的几个步骤：
3化合物不稳定，必然自动裂分，
式(6)实际反应的表现为一步反应生成高哌嗪。
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