CN105669746A - 一种二芳基磷酸酯类化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种下式(III)所示二芳基磷酸酯类化合物的合成方法，所述方法包括：在有机溶剂中，于催化剂、邻菲罗啉、酸性促进剂和助剂存在下，下式(I)化合物和下式(II)化合物发生反应，反应结束后经后处理，从而得到所述式(III)化合物，其中，R1、R2各自独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或硝基；X为卤素。所述方法采用通过新型的双组分催化剂、邻菲罗啉、酸性促进剂和助剂以及有机溶剂组成的综合反应体系，从而可以高产物得到目的产物，具有良好的科研价值和工业化生产应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种磷酸酯类化合物的合成方法，更具体地涉及一种二芳基磷酸酯类化合物的合成方法，属于有机化学合成领域。
背景技术
现如今，有机磷酸酯类化合物在生物化学、药物化学以及农业化学等领域均发挥了重要的作用，因而受到了人们的普遍关注与重视。其中，比较重要的是，磷酸酯类化合物常常作为合成前体中的关键结构单元，其可用于多种构型转换或功能修饰反应之中。
因此，许多的科学家们在研发磷酸酯类化合物的新型合成工艺中付出了大量的心血，并且还不断吸引更多的人投入到研究工作之中。
据现有记载，目前已经公开发表了多种有关磷酸酯类化合物的合成工艺，例如：
HanLi-Biao等(“RetentionofConfigurationontheOxidativeAdditionofP-HBondtoPlatinum(0)Complexes:TheFirstStraightforwardSynthesisofEnantiomericallyPureP-ChiralAlkenylphosphinatesviaPalladium-CatalyzedStereospecificHydrophosphinylationofAlkynes”,J.Am.Chem.Soc.,2002,124,3842–3843)报道了一种钯催化的、炔类化合参与的烯基磷酸酯类化合物的制备方法，其反应式如下：
HanLi-Biao等(“EfficientandSelectiveNickel-CatalyzedAdditionofH-P(O)andH-SBondstoAlkynes”,J.Am.Chem.Soc.,2004,126,5080-5081)报道了一种镍催化的炔烃的选择性加成反应方法，其反应式如下：
HanLi-Biao等(“Palladium-CatalyzedHydrophosphorylationofAlkynesWiaOxidativeAdditionofHP(O)(OR)2”,J.Am.Chem.Soc.,1996,118,1571-1572)报道了一种炔类化合物与HP(O)(OR)2的氧化加成反应，其反应式如下：
如上所述，现有技术中公开了多种磷酸酯类化合物的合成方法。然而，这些方法却受限于使用原料的限制、且反应的选择性以及收率均不够高，这些问题使得温和、高效合成工艺的开发成为必然。
本发明人在总结各类合成文献的过程中，结合助催化化学的相关知识，通过实验的探索与论证，进而提出了一种磷酸酯类化合物的合成方法，该种方法通过对各类试剂的优化选择与特定组合，而成功实现了磷酸酯类化合物的高收率制备，具有反应温和、快速的优点，具备良好的工业应用前景。
发明内容
为了克服上述所指出的诸多缺陷以及寻求新型的磷酸酯类化合物的合成方法，本发明人进行了深入的研究和探索，在付出了足够的创造性劳动后，从而完成了本发明。
具体而言，本发明的技术方案和内容涉及一种下式(III)所示二芳基磷酸酯类化合物的合成方法，所述方法包括：在有机溶剂中，于催化剂、邻菲罗啉、酸性促进剂和助剂存在下，下式(I)化合物和下式(II)化合物发生反应，反应结束后经后处理，从而得到所述式(III)化合物，
其中，R1、R2各自独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或硝基；
X为卤素。
在本发明的所述合成方法中，所述C1-C6烷基的含义是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基，非限定性地例如可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基或正己基等。
在本发明的所述合成方法中，所述C1-C6烷氧基的含义是指具有上述含义的C1-C6烷基与氧原子相连后得到的基团。
在本发明的所述合成方法中，所述卤素为卤族元素，例如可为F、Cl、Br或I。
在本发明的所述合成方法中，所述催化剂为摩尔比为1:4的钌化合物与乙酸锆的混合物，其中所述钌化合物为三苯基膦氯化钌、羟基氯化钌或四羰基二氯化二钌，最优选为三苯基膦氯化钌。
在本发明的所述合成方法中，所述酸性促进剂为乙酸、乙二酸、三氟乙酸、柠檬酸或水杨酸中的任意一种，最优选为三氟乙酸。
在本发明的所述合成方法中，所述助剂为草酸铌或五氯化铌，最优选为五氯化铌。
在本发明的所述合成方法中，所述有机溶剂为质量比为5:1的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)与1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐的混合物。
该有机溶剂可通过将1质量份的1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐加入到5质量份的DMF中，然后充分搅拌、混合即得。
其中，所述有机溶剂的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行合适的选择与确定，例如其用量大小以方便反应进行和后处理即可，在此不再进行详细描述。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与式(II)化合物的摩尔比为1:1.2-1.8，例如可为1:1.2、1:1.4、1:1.6或1:1.8。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与催化剂的摩尔比为1:0.08-0.12，即所述式(I)化合物的摩尔用量与构成所述催化剂的钌化合物与乙酸锆的总摩尔用量的比为1:0.08-0.12，例如可为1:0.08、1:0.1或1:0.12。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与邻菲罗啉的摩尔比为1:0.1-0.15，例如可为1:0.1、1:0.12、1:0.14或1:0.15。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与酸性促进剂的摩尔比为1:0.2-0.26，例如可为1:0.2、1:0.22、1:0.24或1:0.26。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与助剂的摩尔比为1:0.04-0.06，例如可为1:0.04、1:0.05或1:0.06。
在本发明的所述合成方法中，反应温度为70-90℃，例如可为70℃、80℃或90℃。
在本发明的所述合成方法中，反应时间为6-10小时，例如可为6小时、8小时或10小时。
在本发明的所述合成方法中，反应结束后的后处理具体如下：反应结束后，将反应液过滤得滤液，将滤液用饱和碳酸氢钠水溶液充分洗涤2-3次，再加入氯仿充分萃取2-3次，合并有机相，无水硫酸钠干燥、减压浓缩，所得残留物过硅胶柱色谱，以等体积比的二氯甲烷和石油醚的混合液进行洗脱，收集洗脱液，减压浓缩除去溶剂，从而得到所述式(III)化合物。
综上所述，本发明提供了一种二芳基磷酸酯类化合物的合成方法，该方法采用通过新型的双组分催化剂、邻菲罗啉、酸性促进剂和助剂以及有机溶剂组成的综合反应体系，从而可以高产物得到目的产物，具有良好的科研价值和工业化生产应用前景。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1
在室温下，向适量有机溶剂(为质量比为5:1的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)与1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、120mmol上式(II)化合物、8mmol催化剂(为1.6mmol三苯基膦氯化钌与6.4mmol乙酸锆的混合物)、10mmol邻菲罗啉、20mmol酸性促进剂三氟乙酸和4mmol助剂五氯化铌，然后搅拌升温至70℃，并在该温度下搅拌反应10小时；
反应结束后，将反应液过滤得滤液，将滤液用饱和碳酸氢钠水溶液充分洗涤2-3次，再加入氯仿充分萃取2-3次，合并有机相，无水硫酸钠干燥、减压浓缩，所得残留物过硅胶柱色谱，以等体积比的二氯甲烷和石油醚的混合液进行洗脱，收集洗脱液，减压浓缩除去溶剂，从而得到上式(III)化合物产率为97.9％。
1HNMR(CDCl3,400MHz):δ7.58(d,J＝24.4Hz,1H),7.35-7.38(m,3H),7.22-7.25(m,2H),7.11-7.13(m,2H),6.96-6.99(m,2H),3.73(d,J＝10.8Hz,6H)。
实施例2
在室温下，向适量有机溶剂(为质量比为5:1的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)与1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、150mmol上式(II)化合物、10mmol催化剂(为2mmol三苯基膦氯化钌与8mmol乙酸锆的混合物)、12mmol邻菲罗啉、23mmol酸性促进剂三氟乙酸和5mmol助剂五氯化铌，然后搅拌升温至80℃，并在该温度下搅拌反应8小时；
反应结束后，将反应液过滤得滤液，将滤液用饱和碳酸氢钠水溶液充分洗涤2-3次，再加入氯仿充分萃取2-3次，合并有机相，无水硫酸钠干燥、减压浓缩，所得残留物过硅胶柱色谱，以等体积比的二氯甲烷和石油醚的混合液进行洗脱，收集洗脱液，减压浓缩除去溶剂，从而得到上式(III)化合物产率为97.7％。
1HNMR(CDCl3,400MHz):δ8.00-8.02(m,2H),7.67(d,J＝24.0Hz,1H),7.38-7.39(m,3H),7.19-7.24(m,4H),3.78(d,J＝11.2Hz,6H)。
实施例3
在室温下，向适量有机溶剂(为质量比为5:1的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)与1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、180mmol上式(II)化合物、12mmol催化剂(为2.4mmol三苯基膦氯化钌与9.6mmol乙酸锆的混合物)、15mmol邻菲罗啉、26mmol酸性促进剂三氟乙酸和6mmol助剂五氯化铌，然后搅拌升温至90℃，并在该温度下搅拌反应6小时；
反应结束后，将反应液过滤得滤液，将滤液用饱和碳酸氢钠水溶液充分洗涤2-3次，再加入氯仿充分萃取2-3次，合并有机相，无水硫酸钠干燥、减压浓缩，所得残留物过硅胶柱色谱，以等体积比的二氯甲烷和石油醚的混合液进行洗脱，收集洗脱液，减压浓缩除去溶剂，从而得到上式(III)化合物产率为98.0％。
1HNMR(CDCl3,400MHz):δ7.62(d,J＝24.8Hz,1H),7.15-7.19(m,7H),7.08(d,J＝7.2Hz,2H),3.74(d,J＝10.8Hz,6H),2.38(s,3H)。
实施例4
在室温下，向适量有机溶剂(为质量比为5:1的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)与1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐的混合物)中，加入100mmol上式(I)化合物、130mmol上式(II)化合物、10mmol催化剂(为2mmol三苯基膦氯化钌与8mmol乙酸锆的混合物)、14mmol邻菲罗啉、25mmol酸性促进剂三氟乙酸和4mmol助剂五氯化铌，然后搅拌升温至75℃，并在该温度下搅拌反应9小时；
反应结束后，将反应液过滤得滤液，将滤液用饱和碳酸氢钠水溶液充分洗涤2-3次，再加入氯仿充分萃取2-3次，合并有机相，无水硫酸钠干燥、减压浓缩，所得残留物过硅胶柱色谱，以等体积比的二氯甲烷和石油醚的混合液进行洗脱，收集洗脱液，减压浓缩除去溶剂，从而得到上式(III)化合物产率为97.6％。
1HNMR(CDCl3,400MHz):δ7.64(d,J＝24.8Hz,1H),7.28-7.31(m,1H),7.17-7.21(m,3H),7.08-7.10(m,2H),6.88-6.90(m,1H),6.81-6.84(m,2H),3.77(s,3H),3.75(d,J＝11.2Hz,6H)。
实施例5-20
实施例5-8：除将催化剂中的三苯基膦氯化钌替换为羟基氯化钌外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例5-8。
实施例9-12：除将催化剂中的三苯基膦氯化钌替换为四羰基二氯化二钌外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例9-12。
实施例13-16：除将催化剂替换为用量为原来两种组分总用量之和的单一组分三苯基膦氯化钌外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例13-16。
实施例17-20：除将催化剂替换为用量为原来两种组分总用量之和的单一组分乙酸锆外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例17-20。
结果见下表1。
表1
由此可见，在所有的钌化合物中，三苯基膦氯化钌具有最好的催化效果，而羟基氯化钌或四羰基二氯化二钌均导致产率有明显降低。还可以看出，当单独使用三苯基膦氯化钌或乙酸锆时，产率有着更为显著的降低，甚至乙酸锆无法得到产物。这证明了只有同时使用三苯基膦氯化钌与乙酸锆的混合物作为催化剂，两者之间才能发挥意想不到的协同催化效果，从而取得优异的产物产率。
实施例21-40
实施例21-24：除将酸性促进剂三氟乙酸替换为乙酸外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例21-24。
实施例25-28：除将酸性促进剂三氟乙酸替换为乙二酸外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例25-28。
实施例29-32：除将酸性促进剂三氟乙酸替换为柠檬酸外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例29-32。
实施例33-36：除将酸性促进剂三氟乙酸替换为水杨酸外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例33-36。
实施例37-40：除将酸性促进剂三氟乙酸予以省略外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例37-40。
结果见下表2。
表2
由此可见，在所有的酸性促进剂中，三氟乙酸具有最好的效果，即便是与其非常类似的乙酸，其产率也有显著的降低。而当不使用任何酸性促进剂时，产物产率有着有急剧的降低。这证明了使用三氟乙酸的重要性和必要性，以及非显而易见性。
实施例41-48
实施例41-44：除将助剂五氯化铌替换为草酸铌外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例41-44。
实施例45-48：除将助剂五氯化铌予以省略外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例45-48。
结果见下表3。
表3
由此可将，当使用草酸铌时，产率有显著降低，甚至与不使用任何助剂时的产率相差不多，这证明草酸铌并未起到任何促进效果。但五氯化铌却产生了意想不到的促进改善作用，从而极大地提高了产物产率。
实施例49-52
除将邻菲罗啉省略外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例49-52，结果发现产物产率为92.4-93.1％。由此可见，邻菲罗啉的存在，能够显著提高产物的产率。
实施例53-56
除将有机溶剂由DMF(N,N-二甲基甲酰胺)与1,2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐的混合物替换为单一组分DMF外，其它操作均不变，从而重复实施了实施例1-4，顺次得到实施例53-56，结果发现产物产率为90.1-90.8％。
由此可见，当使用该双组分有机溶剂时，能够显著提高产物产率，发挥了最佳的溶剂效果。
综上所述，本发明提供了一种二芳基磷酸酯类化合物的合成方法，该方法采用通过新型的双组分催化剂、邻菲罗啉、酸性促进剂和助剂以及有机溶剂组成的综合反应体系，从而可以高产物得到目的产物，具有良好的科研价值和工业化生产应用前景。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种下式(III)所示二芳基磷酸酯类化合物的合成方法，所述方法包括：在有机溶剂中，于催化剂、邻菲罗啉、酸性促进剂和助剂存在下，下式(I)化合物和下式(II)化合物发生反应，反应结束后经后处理，从而得到所述式(III)化合物，
其中，R1、R2各自独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或硝基；
X为卤素。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述催化剂为摩尔比为1:4的钌化合物与乙酸锆的混合物，其中所述钌化合物为三苯基膦氯化钌、羟基氯化钌或四羰基二氯化二钌，最优选为三苯基膦氯化钌。
3.如权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于：所述酸性促进剂为乙酸、乙二酸、三氟乙酸、柠檬酸或水杨酸中的任意一种，最优选为三氟乙酸。
4.如权利要求1-3任一项所述的合成方法，其特征在于：所述助剂为草酸铌或五氯化铌，最优选为五氯化铌。
5.如权利要求1-4任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与式(II)化合物的摩尔比为1:1.2-1.8。
6.如权利要求1-5任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与催化剂的摩尔比为1:0.08-0.12。
7.如权利要求1-6任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与邻菲罗啉的摩尔比为1:0.1-0.15。
8.如权利要求1-7任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与酸性促进剂的摩尔比为1:0.2-0.26。
9.如权利要求1-8任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与助剂的摩尔比为1:0.04-0.06。
10.如权利要求1-9任一项所述的合成方法，其特征在于：反应温度为70-90℃；反应时间为6-10小时。
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| CN113101976A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-13 | 安徽中天石化股份有限公司 | 一种合成磷酸酯的高效催化剂 |
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