CN103980306A - 一种以含p(o)-oh类化合物制备次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高选择性合成含不同取代官能团的次膦酸酯/亚膦酸酯/磷酸酯类衍生物的方法,其采用碱作为催化剂,以含P(O)-OH类化合物与卤代脂肪烃作为反应底物,反应体系加入了有机溶剂。该方法的优点:催化剂廉价易得;反应条件温和,安全可靠;所得目标产物的选择性接近100%,产率高达90%以上。该方法解决了传统合成次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的反应选择性差、反应步骤繁琐、产率低以及需要用到对环境有害试剂等不足,具有良好的工业应用前景。本发明同时还提供了对应的含不同取代官能团的次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类衍生物。
Description
【技术领域】
本发明涉及有机膦化合物的应用催化合成领域,具体地说涉及一种以含P(O)-OH类化合物制备次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类衍生物的制备方法。
【背景技术】
有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类类化合物是一类重要的有机化合物,该类化合物具有良好的催化活性、光学活性以及生物活性,使得其在生物、医药、光学活性材料以及不对称催化合成等方面有着广泛的应用。但是,在自然界很难找到纯天然的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物,磷元素大多以无机盐的形式存在自然界之中,目前为人们所知的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物大多是通过化学方法合成的。
近年来,随着有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯(尤其是作为有机配体)应用领域的不断拓展,市场需求也随之不断增加,对该类化合物合成技术的开发也愈来愈受到重视。目前文献已报道的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的合成方法主要包括采用四氯化碳、三乙胺等在Atherton-Todd反应条件下催化含P(O)-H键化合物与亲核试剂(醇、酚类化合物等)进行交叉偶联反应或是利用含P(O)-OH类化合物与磺酰氯反应制备出对应的含P(O)-Cl化合物,然后再与亲核试剂(醇、酚类化合物等)进行交叉偶联反应从而制备出对应的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物。但是,这些方法一般都采用对空气敏感的试剂(四氯化碳、磺酰氯等),而且实验步骤繁琐、反应条件苛刻、产率较低以及对环境的污染较大。
迄今为止,有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯的合成存在着原料质量、生产的安全性以及产品的稳定性及纯度等几个方面的难题,合成技术难度大,目前只有美、日等国的几家公司在生产,而我国目前的情况主要是依靠于进口。
针对现有的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯合成工艺的不足,业界正着力于研制由稳定、廉价易得的含P(O)-OH类化合物作为原料的高效、高选择性合成对应的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种由廉价易得的含P(O)-OH类化合物作为原料的高效、高选择性合成对应的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法,以克服现有技术中的上述缺陷。
本发明的一个目的提供一种由廉价易得的含P(O)-OH类化合物与卤代脂肪烃高效、高选择性合成对应的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法,包含下述步骤:取反应量的含P(O)-OH类化合物、卤代脂肪烃、碱和有机溶剂在N2下置于反应器中进行混合;在搅拌下于25~100℃下反应0.5-10小时后,即得对应的有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物。具体反应式如下:
其中,R是选自苄基、4-甲基-苄基、4-氟-苄基、2-溴-苄基、2-甲基萘基、正辛基、甲基、异丙基、丁基、3-苯基-1-丙基、3-甲基-2-丁烯基、3-氯-1-丙基、2-溴-1-乙基或3-溴-1-丙基;
R1是苯基、苯氧基、丁氧基、2-乙基-己基、2-乙基-己氧基;
R2是苯基、苯氧基、丁氧基、2-乙基-己氧基;
X是氯、溴、碘等取代基。
上述合成有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法中,在反应步骤中所述的碱是选自三乙胺、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯或磷酸钾。
上述合成有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法中,含P(O)-OH类化合物是指二苯基磷酸、磷酸二异辛酯、2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯、磷酸二丁酯或磷酸二苯酯。
上述合成有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法中,卤代脂肪烃是指溴化苄、氯化苄、4-甲基溴化苄、4-氟溴化苄、2-溴-溴化苄、2-溴甲基萘、1-溴正辛烷、碘甲烷、2-溴异丙烷、1-溴-正丁烷、3-苯基-1-溴-丙烷、3-甲基-1-溴-2-丁烯、1-溴-3-氯-丙烷、1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷。
上述合成有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法中,有机溶剂指四氢呋喃、乙醚、甲苯、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙腈。
上述合成有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法中,含P(O)-OH类化合物与卤代脂肪烃的摩尔比为1:[1.0~1.1],含P(O)-OH类化合物与碱的摩尔比为1:[1~5]。
本发明所提供由含P(O)-OH类化合物高效、高选择性的合成有机次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类化合物的方法,反应过程温和易控制。在获得较高产率和100%选择性的同时,该方法简单易行,而且所用催化剂廉价易得,制备简单、具有良好的工业应用前景。
【具体实施方式】
下面结合本发明的实施例对本发明做进一步说明:
一、测试与分析
本发明下述实施例中反应产物的结构分析采用Agilent公司生产的配置HP-5MS毛细管色谱柱(30m×0.45mm×0.8μm)的气相-质谱仪联用仪GC/MS(6890N/5973N)以及Bruker公司生产的Bruker Avance-III500核磁共振分析仪。目标产物选择性和产率的分析则采用由Agilent公司生产的配置氢火焰检测器、AB-FFAP毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)的气相色谱仪Agilent GC7820A。
二、实施例
实施例1
将218mg(1.0mmol)的二苯基磷酸、171ul(1.0mmol)的溴化苄与652mg(2.0mmol)碳酸铯在氮气环境下加入Schlenk管里,在氮气环境下加入3.0ml有机溶剂(四氢呋喃、乙醚、甲苯、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈),于100℃下搅拌反应12小时。通过GC检测分析,在乙腈作为反应溶剂的时候,该偶联反应的产率能达到99%的产率。
实施例2
将218mg(1.0mmol)的二苯基磷酸、171ul(1.0mmol)的溴化苄与2.0mmol碱(三乙胺、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、磷酸钾)在氮气环境下加入Schlenk管里,在N2环境下加入3.0ml乙腈,于100℃下搅拌反应12小时。通过GC检测分析,在2.0倍当量的碳酸铯的催化下,该偶联反应能达到99%的产率。
实施例3
将218mg(1.0mmol)的二苯基磷酸、171ul(1.0mmol)的溴化苄与碳酸铯(1.0mmol,1.5mmol,2mmol)在氮气环境下加入Schlenk管里,在氮气环境下加入3.0ml乙腈,于100℃下搅拌反应12小时。通过GC检测分析,在2.0倍当量的碳酸铯的催化下,该偶联反应能达到99%的产率。
实施例5
将218mg(1.0mmol)的二苯基磷酸、171ul(1.0mmol)的溴化苄与652mg(2.0mmol)的碳酸铯在氮气环境下加入Schlenk管里,在氮气环境下加入3.0ml乙腈,于25℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃下搅拌反应12小时。通过GC检测分析,在100℃下,该偶联反应就能达到99%的产率。
实施例6
4-甲基-O-苄基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.85g(10mmol)的4-甲基溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到96%分离产率的的4-甲基-O-苄基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.80-7.86(m,4H;Ar),7.47-7.49(m,2H;Ar),7.41-7.44(m,4H;Ar),7.25(d,J=7.6Hz;2H;Ar),7.14(d,J=8.0Hz;2H;Ar),5.02(d,J=6.8Hz;2H;-OCH2),2.32(s,3H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=138.1(s;Ar),133.3(d,1J(C,P)=7.6Hz;Ar),132.2(d,1J(C,P)=2.4Hz;Ar),131.7(d,1J(C,P)=10.1Hz;Ar),131.4(d,1J(C,P)=136.1Hz;Ar-C-P),129.2(s;Ar),128.5(d,1J(C,P)=13.1Hz;Ar),128.1(s;Ar),66.2(d,1J(C,P)=5.4Hz;-OCH2),21.2(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=33.2.
实施例7
4-氟-O-苄基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.89g(10mmol)的4-氟溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到92%分离产率的的4-氟-O-苄基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.80-7.86(m,4H;Ar),7.49-7.52(m,2H;Ar),7.41-7.45(m,4H;Ar),7.31-7.35(m,2H;Ar),6.99-7.03(m,2H;Ar),5.03(d,J=7.2Hz;2H;-OCH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=162.6(d,1J(C,F)=245.5Hz;Ar-C-F),132.3(d,1J(C,P)=2.8Hz;Ar),132.2(dd,1J(C,P)=3.2Hz,2J(C,F)=3.1Hz;Ar),131.6(d,1J(C,P)=10.2Hz;Ar),131.2(d,1J(C,P)=135.9Hz;Ar-C-P),129.9(d,1J(C,P)=8.3Hz;Ar),128.5(d,1J(C,P)=13.2Hz;Ar),115.4(d,1J(C,P)=21.5Hz;Ar),65.6(d,1J(C,P)=5.4Hz;-OCH2);31PNMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=33.6.
实施例8
2-溴-O-苄基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与2.50g(10mmol)的2-溴-溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到91%分离产率的的2-溴-O-苄基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.84-7.89(m,4H;Ar),7.44-7.52(m,8H;Ar),7.27-7.31(m,1H;Ar),7.13-7.16(m,1H;Ar),5.15(d,J=6.8Hz;2H;-OCH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=135.8(d,1J(C,P)=7.8Hz;Ar),132.7(s;Ar),132.3(d,1J(C,P)=2.7Hz;Ar),131.7(d,1J(C,P)=10.2Hz;Ar),131.2(d,1J(C,P)=136.0Hz;Ar-C-P),129.7(s;Ar),129.4(s;Ar),128.6(d,1J(C,P)=13.1Hz;Ar),127.6(s;Ar),122.7(s;Ar),65.7(d,1J(C,P)=4.0Hz;-OCH2);31PNMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=32.6.
实施例9
2-(萘基)-O-甲基-苄基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与2.21g(10mmol)的2-溴甲基萘在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到84%分离产率的的2-(萘基)-O-甲基-苄基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.76-7.88(m,7H;Ar),7.41-7.48(m,8H;Ar),5.21(d,J=6.8Hz;2H;-OCH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=133.7(d,1J(C,P)=7.4Hz;Ar),133.1(d,1J(C,P)=2.2Hz;Ar),132.3(d,1J(C,P)=2.7Hz;Ar),131.7(d,1J(C,P)=10.1Hz;Ar),131.3(d,1J(C,P)=135.8Hz;Ar-C-P),128.7(s;Ar),128.5(s;Ar),128.4(s;Ar),128.0(s;Ar),127.7(s;Ar),127.0(s;Ar),126.3(s;Ar),126.3(s;Ar),125.6(s;Ar),66.5(d,1J(C,P)=5.4Hz;-OCH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=33.6.
实施例10
O-正辛基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.93g(10mmol)的1-溴正辛烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到93%分离产率的的O-正辛基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.79-7.85(m,4H;Ar),7.49-7.54(m,2H;Ar),7.42-7.47(m,4H;Ar),4.00-4.05(m,2H;OCH2-),1.69-1.76(m,2H;-CH2),1.26-1.41(m,10H;-CH2),0.85-0.89(m,3H;CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.0(d,1J(C,P)=2.7Hz;Ar),131.7(d,1J(C,P)=136.2Hz;Ar),131.6(d,1J(C,P)=10.0Hz;Ar),128.5(d,1J(C,P)=13.0Hz;Ar),65.0(d,1J(C,P)=6.0Hz;OCH2-),31.7(s;-CH2),30.5(d,1J(C,P)=6.7Hz;Ar),29.7(s;-CH2),29.1(d,1J(C,P)=5.1Hz;Ar),25.6(s;-CH2),22.6(s;-CH2),14.1(s;-CH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=32.2.
实施例11
O-甲基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.42g(10mmol)的碘甲烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到94%分离产率的的O-甲基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.79-7.85(m,4H;Ar),7.50-7.55(m,2H;Ar),7.43-7.48(m,4H;Ar),3.77(d,J=7.2Hz,3H;OCH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.2(d,1J(C,P)=2.7Hz;Ar),131.6(d,1J(C,P)=10.0Hz;Ar),130.9(d,1J(C,P)=136.5Hz;Ar-C-P),128.5(d,1J(C,P)=13.1Hz;Ar),51.5(d,1J(C,P)=5.9Hz;OCH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=34.3.
实施例12
O-异丙基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.23g(10mmol)的2-溴异丙烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于120℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到88%分离产率的的O-异丙基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.80-7.85(m,4H;Ar),7.47-7.51(m,2H;Ar),7.40-7.45(m,4H;Ar),4.64-4.70(m,1H;OCH-),1.34(d,J=6.0Hz,3H;CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.3(d,1J(C,P)=137.2Hz;Ar-C-P),131.9(d,1J(C,P)=2.6Hz;Ar),131.5(d,1J(C,P)=10.0Hz;Ar),128.4(d,1J(C,P)=13.0Hz;Ar),70.1(d,1J(C,P)=5.9Hz;OCH-),24.3(d,1J(C,P)=4.1Hz;CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=30.8.
实施例13
O-丁基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.33g(10mmol)的1-溴正丁烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到91%分离产率的的O-丁基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.79-7.84(m,4H;Ar),7.50-7.54(m,2H;Ar),7.42-7.47(m,4H;Ar),4.00-4.06(m,2H;OCH2),1.68-1.75(m,2H,-CH2),1.41-1.47(m,2H;-CH2),0.92(t,J=7.2Hz,3H;CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.0(d,1J(C,P)=2.3Hz;Ar),131.6(d,1J(C,P)=136.4Hz;Ar-C-P),131.6(d,1J(C,P)=10.0Hz;Ar),128.4(d,1J(C,P)=13.0Hz;Ar),64.6(d,1J(C,P)=6.0Hz;OCH2),32.5(d,1J(C,P)=6.6Hz;-CH2),18.9(s;-CH2),13.6(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=32.2.
实施例14
3-苯基-O-丙基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.99g(10mmol)的3-苯基-1-溴丙烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到97%分离产率的的3-苯基-O-丙基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.79-7.84(m,4H;Ar),7.40-7.50(m,6H;Ar),7.23-7.26(m,2H;Ar),7.14-7.17(m,3H;Ar),4.03-4.10(m,2H;OCH2),2.72-2.75(m,2H,-CH2),1.41-1.47(m,2H;-CH2),2.01-2.07m,2H;-CH2);13CNMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=141.1(s;Ar),132.2(d,1J(C,P)=2.7Hz;Ar),131.6(d,1J(C,P)=136.1Hz;Ar-C-P),131.6(d,1J(C,P)=10.1Hz;Ar),128.6(s;Ar),128.5(s;Ar),128.4(s;Ar),126.0(s;Ar),64.2(d,1J(C,P)=5.9Hz;OCH2),32.1(d,1J(C,P)=6.5Hz;-CH2),31.9(s;-CH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=31.4.
实施例15
3-甲基-O-2-丁烯基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.49g(10mmol)的3-甲基-1-溴-2-丁烯在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到86%分离产率的的3-甲基-O-2-丁烯基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.80-7.85(m,4H;Ar),7.42-7.52(m,6H;Ar),5.39-5.43(m,1H;-CH=C(CH3)2),4.54-4.57(m,2H;-OCH2),1.71(s,3H;-CH3),1.59(s,3H,-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=139.1(s;Ar),132.0(d,1J(C,P)=2.8Hz;Ar),131.8(d,1J(C,P)=135.7Hz;Ar-C-P),131.7(d,1J(C,P)=10.0Hz;Ar),128.4(d,1J(C,P)=13.0Hz;-CH=C(CH3)2),119.6(d,1J(C,P)=6.9Hz;-CH=C(CH3)2),61.6(d,1J(C,P)=5.6Hz;OCH2),25.7(s;-CH3),18.0(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=31.6.
实施例16
3-氯-O-丙基-苯基-苯基次膦酸酯的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.57g(10mmol)的1-溴-3-氯丙烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到91%分离产率的的3-氯-O-丙基-苯基-苯基次膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.79-7.84(m,4H;Ar),7.51-7.55(m,2H;Ar),7.43-7.48(m,4H;Ar),4.16-4.21(m,2H;-OCH2),3.40(t,J=6.4Hz,2H;-CH2),2.14-2.20(m,2H;-CH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.1(d,1J(C,P)=2.1Hz;Ar),131.4(d,1J(C,P)=10.1Hz;Ar),131.0(d,1J(C,P)=136.2Hz;Ar-C-P),128.4(d,1J(C,P)=13.1Hz;Ar),61.4(d,1J(C,P)=5.8Hz;-OCH2),40.8(s;-CH2),33.2(d,1J(C,P)=5.4Hz;CH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=33.2.
实施例17
二丁基-苄基-磷酸酯的制备:将2.10g(10mmol)的磷酸二丁酯与1.71g(10mmol)的溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到85%分离产率的的二丁基-苄基-磷酸酯。通过1H、31P以及13CNMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.32-7.41(m,5H;Ar),5.06(d,J=8.4Hz,2H;-OCH2),3.98-4.04(m,4H;-CH2),1.59-1.66(m,4H;-CH2),1.33-1.42(m,4H;-CH2),0.91(t,J=7.2Hz,6H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=136.1(d,1J(C,P)=6.8Hz;Ar),128.5(s;Ar),128.4(s;Ar),127.8(s;Ar),68.9(d,1J(C,P)=5.4Hz;-OCH2),67.5(d,1J(C,P)=6.0Hz;-CH2),32.2(d,1J(C,P)=6.9Hz;-CH2),18.6(s;-CH2),13.6(s;CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=0.39.
实施例18
二异辛基-苄基-磷酸酯的制备:将3.22g(10mmol)的磷酸二异辛酯与1.71g(10mmol)的溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到93%分离产率的的二异辛基-苄基-磷酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.32-7.41(m,5H;Ar),5.07(d,J=8.4Hz,2H;-OCH2),3.89-3.94(m,4H;-OCH2),1.51-1.55(m,2H;-CH),1.26-1.38(m,16H;-CH2),0.85-0.90(m,12H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=136.1(d,1J(C,P)=6.5Hz;Ar),128.5(s;Ar),128.3(s;Ar),127.3(s;Ar),69.6(d,1J(C,P)=6.3Hz;-OCH2),68.9(d,1J(C,P)=5.5Hz;-OCH2),40.0(d,1J(C,P)=7.3Hz;-CH),29.8(s;-CH2),28.8(s;-CH2),23.1(s;-CH2),22.9(s;-CH2),14.0(s;-CH3)10.8(s;CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=0.62.
实施例19
2-乙基己基-2乙基-O-己基-苄基-亚膦酸酯的制备:将3.06g(10mmol)的2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯与1.71g(10mmol)的溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到91%分离产率的的2-乙基己基-2乙基-O-己基-苄基-亚膦酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.31-7.40(m,5H;Ar),5.06(d,J=8.4Hz,2H;-OCH2),3.80-3.94(m,2H,-OCH2),1.68-1.77(m,2H;-CH),1.26-1.49(m,18H;-CH2),0.82-0.88(m,12H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=136.7(d,1J(C,P)=5.8Hz;Ar),128.5(s;Ar),128.2(s;Ar),127.8(s;Ar),67.2(d,1J(C,P)=7.1Hz;-OCH2),66.9(d,1J(C,P)=6.3Hz;-OCH2),40.1(d,1J(C,P)=6.7Hz;-CH),34.0(d,1J(C,P)=3.2Hz;-CH),33.5(d,1J(C,P)=10.3Hz;-CH2),29.9(s;-CH2),29.7(d,1J(C,P)=138.1Hz;P-CH2),28.8(s;-CH2),28.5(s;-CH2),26.7(d,1J(C,P)=9.8Hz;-CH2),23.3(s;-CH2),23.0(s;-CH2),22.8(s;-CH2),14.1(s;-CH3),14.0(s;-CH3)10.9(d,1J(C,P)=1.3Hz;-CH3),10.3(d,1J(C,P)=2.0Hz;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ1=33.24,δ2=33.22.
实施例20
二苯基-苄基-磷酸酯的制备:将2.50g(10mmol)的磷酸二苯酯与1.71g(10mmol)的溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到71%分离产率的的二苯基-苄基-磷酸酯。通过1H、31P以及13CNMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.29-7.36(m,10H;Ar),7.17-7.25(m,5H;Ar),5.25(d,J=8.8Hz,2H;-OCH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=150.5(d,1J(C,P)=7.1Hz;Ar),129.8(s;Ar),128.8(s;Ar),128.6(s;Ar),128.1(s;Ar),127.8(d,1J(C,P)=157.6Hz;Ar),125.4(s;Ar),120.1(d,1J(C,P)=4.8Hz;Ar),70.6(d,1J(C,P)=5.9Hz;-OCH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ1=33.24,δ2=-11.8.
实施例21
二丁基-4-甲基苄基-磷酸酯的制备:将2.10g(10mmol)的磷酸二丁酯与1.85g(10mmol)的4-甲基溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到86%分离产率的的二丁基-4-甲基苄基-磷酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.28(d,J=8.2Hz,2H;Ar),7.17(d,J=7.6Hz,2H;Ar),5.02(d,J=8.0Hz,2H;-CH2),3.98-4.03(m,4H;-OCH2),2.35(s,3H;-CH3),1.58-1.65(m,4H;-CH2),1.35-1.42(m,4H;-CH2),0.91(t,J=7.2Hz,6H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=138.3(s;Ar),133.1(d,1J(C,P)=6.6Hz;Ar),129.2(s;Ar),128.0(s;Ar),69.0(d,1J(C,P)=5.6Hz;-OCH2),67.4(d,1J(C,P)=6.0Hz;-CH2),32.2(d,1J(C,P)=6.9Hz;-CH2),21.2(s;-CH2),18.6(s;-CH3),13.6(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=-0.70.
实施例22
二丁基-4-氟-苄基-磷酸酯的制备:将2.10g(10mmol)的磷酸二丁酯与1.89g(10mmol)的4-氟-溴化苄在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到92%分离产率的的二丁基-4-氟-苄基-磷酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.37-7.40(m,2H;Ar),7.06(t,J=8.0Hz,2H;Ar),5.03(d,J=8.4Hz,2H;-CH2),3.99-4.04(m,4H;-OCH2),1.59-1.66(m,4H;-CH2),1.33-1.43(m,4H;-CH2),0.92(t,J=7.2Hz,6H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=162.7(d,1J(C,F)=245.7Hz;Ar-C-F),132.0(dd,1J(C,P)=6.4Hz,2J(C,F)=6.5Hz;Ar),129.9(d,1J(C,P)=8.3Hz;Ar),115.4(d,1J(C,P)=21.5Hz;Ar),68.2(d,1J(C,P)=5.5Hz;-OCH2),67.5(d,1J(C,P)=6.1Hz;-CH2),32.2(d,1J(C,P)=6.8Hz;-CH2),18.6(s;-CH2),13.5(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=-0.73.
实施例23
二丁基-2-甲基-萘基-磷酸酯的制备:将2.10g(10mmol)的磷酸二丁酯与2.21g(10mmol)的2-溴甲基萘在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到89%分离产率的的二丁基-2-甲基-萘基-磷酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.77-7.84(m,4H;Ar),7.44-7.51(m,3H;Ar),5.22(d,J=7.6Hz,2H;-CH2),4.00-4.05(m,4H;-OCH2),1.58-1.65(m,4H;-CH2),1.31-1.40(m,4H;-CH2),0.88(t,J=7.2Hz,6H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=133.5(d,1J(C,P)=6.6Hz;Ar),133.2(s;Ar),133.1(s;Ar),128.4(s;Ar),128.0(s;Ar),127.7(s;Ar),126.9(s;Ar),126.4(s;Ar),126.3(s;Ar),125.5(s;Ar),69.2(d,1J(C,P)=5.5Hz;-OCH2),67.6(d,1J(C,P)=6.1Hz;-CH2),32.2(d,1J(C,P)=6.8Hz;-CH2),18.6(s;-CH2),13.6(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=-0.59.
实施例24
二丁基-3-苯基-丙基-磷酸酯的制备:将2.10g(10mmol)的磷酸二丁酯与1.99g(10mmol)的3-苯基-1-溴-丙烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到90%分离产率的的二丁基-3-苯基-丙基-磷酸酯。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.26-7.30(m,2H;Ar),7.17-7.19(m,3H;Ar),4.02-4.07(m,6H;-OCH2),2.71-2.74(m,2H;-CH2),1.97-2.04(m,2H;-CH2),1.63-1.70(m,4H;-CH2),1.37-1.46(m,4H,-CH2),0.94(t,J=7.2Hz,6H;-CH3);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=141.0(s;Ar),128.4(s;Ar),128.3(s;Ar),126.0(s;Ar),67.4(d,1J(C,P)=6.1Hz;-OCH2),66.7(d,1J(C,P)=5.9Hz;-OCH2),32.3(d,1J(C,P)=6.8Hz;-CH2),31.9(d,1J(C,P)=7.0Hz;-CH2),31.6(s;-CH2),18.7(s;-CH2),13.6(s;-CH3);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=-0.66.
实施例25
乙烯基-双(二苯基-次膦酸酯)的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与1.88g(10mmol)的1,2-二溴乙烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到82%分离产率的的乙烯基-双(二苯基-次膦酸酯)。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.78-7.83(m,8H;Ar),7.50-7.54(m,4H;Ar),7.39-7.43(m,8H;Ar),4.29(d,J=4.0Hz,6H;-OCH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.3(d,1J(C,P)=2.7Hz;Ar),131.7(d,1J(C,P)=10.2Hz;Ar),131.0(d,1J(C,P)=145.3Hz;Ar-C-P),128.6(d,1J(C,P)=13.2Hz;Ar),63.7(dd,1J(C,P1)=13.1Hz,1J(C,P2)=1.9Hz;-OCH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=32.8.
实施例26
1,3-丙基-双(二苯基-次膦酸酯)的制备:将2.18g(10mmol)的二苯基磷酸与2.02g(10mmol)的1,3-二溴丙烷在氮气环境下加入圆底烧瓶里,在N2环境下加入30ml乙腈和6.52g(20mmol)的碳酸铯,于100℃下搅拌反应12小时。待反应结束后,分离提纯可以得到87%分离产率的的1,3-丙基-双(二苯基-次膦酸酯)。通过1H、31P以及13C NMR鉴定该产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=7.77-7.82(m,8H;Ar),7.47-7.51(m,4H;Ar),7.39-7.43(m,8H;Ar),4.19-4.24(m,4H;OCH2),2.12-2.15(m,2H,-CH2);13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃,TMS):δ=132.2(d,1J(C,P)=2.8Hz;Ar),131.5(d,1J(C,P)=10.1Hz;Ar),131.2(d,1J(C,P)=136.1Hz;Ar-C-P),60.9(d,1J(C,P)=5.7Hz;-OCH2),31.6(t,1J(C,P)=6.7Hz;-CH2);31P NMR(160MHz,CDCl3,25℃):δ=31.8.
由上述实施例可以看出,本发明所采用的利用含P(O)-OH类化合物合成相应的含不同取代官能团的次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类衍生物的方法具有反应条件温和、催化剂廉价易得以及制备简单等优点。此外,该方法还具有底物适用性广、高产率以及高选择性(100%)等优点,提供了一种高效合成含不同取代官能团的次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类衍生物的方法。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种具有结构式(I)的次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类衍生物的制备方法,
其特征在于,包含下述步骤:
取反应量的含P(O)-OH类化合物、卤代脂肪烃、碱和有机溶剂在N2或惰性气体保护下置于反应容器中进行混合,在搅拌下于25~120℃下反应0.5~10小时,即制得相应的含不同取代官能团的次膦酸/亚膦酸/磷酸酯类衍生物;
其中,
R是选自苄基、4-甲基-苄基、4-氟-苄基、2-溴-苄基、2-甲基萘基、正辛基、甲基、异丙基、丁基、3-苯基-1-丙基、3-甲基-2-丁烯基、3-氯-1-丙基、2-溴-1-乙基或3-溴-1-丙基;
R1是苯基、苯氧基、丁氧基、2-乙基-己基、2-乙基-己氧基;
R2是苯基、苯氧基、丁氧基、2-乙基-己氧基。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述含P(O)-OH类化合物是选自二苯基磷酸、磷酸二异辛酯、2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯、磷酸二丁酯或磷酸二苯酯。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述卤代脂肪烃是选自溴化苄、氯化苄、4-甲基溴化苄、4-氟溴化苄、2-溴-溴化苄、2-溴甲基萘、1-溴正辛烷、碘甲烷、2-溴异丙烷、1-溴-正丁烷、3-苯基-1-溴-丙烷、3-甲基-1-溴-2-丁烯、1-溴-3-氯-丙烷、1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂是四氢呋喃、乙醚、甲苯、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙腈。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碱是选自三乙胺、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯或磷酸钾。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述含P(O)-OH类化合物与卤代脂肪烃的摩尔比为1:[1.0~1.1]。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述含P(O)-OH类化合物与碱的摩尔比为1:[1~5]。
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