CN107082787B - 一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法，包括以下步骤：芳基膦与芳香醛反应制得中间体，所述中间体再在催化剂V2O5或V2O5的配合物催化作用下，经双氧水或过氧化叔丁醇催化氧化，制得目标物。本发明涉及的苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法与已公布的TPO‑L水解法相比具有原料成本低，合成过程经济环保等特点，本发明的苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物适用于制备含膦酰基的大分子酯类光引发剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法，属于精细化学品制备领域。
背景技术
苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物是酰基氧化膦系列光引发的重要结构单元，近期有专利采用2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸制备基于环氧化合物的磷酰基长波吸收光引发剂(CN103333202B、CN104059170B)，其中所用的2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸采用将光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸单乙酯(TPO-L)酸催化水解的制备方法。该方法存在的主要问题是：所用TPO-L原料价格高、水解过程生产副产卤代烃不环保，另外从化学反应过程分析，该合成方法不符合当前原子经济合成要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法，相比于已公布的TPO-L水解工艺，本发明工艺符合原子经济特点，生产成本低，有利于工业生产和市场推广。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法，步骤如下：选取芳基膦与芳香醛为反应原料，反应制得中间体；所得的中间体再经催化氧化得到目标物；反应路线如下：
其中所用的催化剂为V2O5或V2O5的配合物；所用的氧化剂为双氧水或过氧化叔丁醇；
反应式中，R1、R2分别独立选自氢、卤素、C1-C3烷基；R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C3烷基、环已基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷基取代的胺基。
当化合物中R1、R2为H，R3、R4、R5为-CH3时，反应原料为苯基膦和2,4,6-三甲基苯甲醛，相应的目标化合物为本发明的代表性合成化合物2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸，结构式如式(II)所示：
一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，具体步骤如下：
(1)在反应釜中加入苯基膦溶液，控制温度滴加2,4,6-三甲基苯甲醛溶液，加完后保温反应；
(2)步骤(1)反应完成后，将反应釜温度降到室温，过滤，用溶剂洗涤、干燥后，得到白色结晶中间体；
(3)将中间体溶解于溶剂中，加入盐酸调节pH到4-6，加入催化剂V2O5或V2O5的配合物，控制温度滴加氧化剂双氧水或过氧化叔丁醇，加完后保温反应到中间体全部反应完全，得到反应混合物；
(4)向反应混和物中加入等体积水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤，过量的氧化剂用亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤；
(5)有机层减压蒸除溶剂后，冷却得固体一；
(6)在釜中加入固体一和重结晶溶剂，重结晶，所得固体二经过滤干燥后，即为目标物纯品。
步骤(1)中：所述苯基膦溶液和2,4,6-三甲基苯甲醛溶液在配制过程中所采用的溶剂优选苯、甲苯、氯苯、二氯甲烷或氯仿，更加优选甲苯或氯苯。所述苯基膦与2,4,6-三甲基苯甲醛的摩尔比优选为1:1-1.05。所述滴加和保温反应控制温度为室温-140℃，优选80-100℃，保温反应时间为0.5-10小时，优选2-3小时。
步骤(2)和步骤(3)中：所述洗涤溶剂优选为苯、甲苯、氯苯、二氯甲烷或氯仿，更加优选甲苯或氯苯，进一步优先选用与步骤(1)中配制苯基膦溶液和2,4,6-三甲基苯甲醛溶液所用相同的溶剂。
步骤(3)中：所述V2O5的配合物优选采用氧化二乙酰丙酮合钒。所述催化剂用量优选为中间体质量的0.1-0.5％；所述氧化剂与中间体的摩尔比优选为2-4:1，更加优选2.2-2.5:1。所述滴加和保温反应控制温度优选为5-10℃。
步骤(6)中：所述重结晶溶剂优选采用乙醇与水混合配制而成，乙醇与水的体积比优选为1:0.4-0.6。
本发明的有益技术效果是：
本发明制备的目标物纯度可达到99.0％以上，总收率以芳基膦计高于85％，与已公布的TPO-L水解法相比具有原料成本低，合成过程经济环保，符合原子经济等特点，结构中的P(O)-OH结构可与环氧基团反应，可用于合成含膦酰基的系列有机膦酸酯化合物。
具体实施方式
本发明提供一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法，目标化合物具有如下式(I)的结构：
其中R1、R2分别独立选自氢、卤素、C1-C3烷基；R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C3烷基、环已基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷基取代的胺基。
其具体制备步骤为：以芳基膦与芳香醛反应，所得的中间体经催化氧化得到相应的目标物，反应路线如下：
其中所用的催化剂为V2O5或V2O5的配合物；所用的氧化剂为双氧水或过氧化叔丁醇。
当化合物中R1、R2为H，R3、R4、R5为-CH3时，反应原料为苯基膦和2,4,6-三甲基苯甲醛，相应的目标化合物为本发明的代表性合成化合物2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸，结构式如式(II)所示：
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的甲苯100mL，控制温度滴加溶有0.11mol 2,4,6-三甲基苯甲醛的甲苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，过滤，用适量甲苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL甲苯，加入少量盐酸调节pH到4-6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.22mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.4)重结晶得纯品，收率86.5％，HPLC测试含量为98.6％。
实施例2
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的氯苯100mL，控制温度滴加溶有0.11mol 2,4,6-三甲基苯甲醛的氯苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，蒸除溶剂过滤，用适量氯苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL氯苯，加入少量盐酸调节pH到6，加入催化剂乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.24mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体。用乙醇/水(V/V＝1/0.6)重结晶得纯品，收率92.3％，HPLC测试含量为99.5％。
实施例3
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的氯苯100mL，控制温度滴加溶有0.15mol 2,4,6-三甲基苯甲醛的氯苯100mL，滴加过程保持反应温度100-120℃，加完后于110℃左右保温反应2小时，降温到室温，蒸除溶剂过滤，用适量氯苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL氯苯，加入少量盐酸调节pH到5，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.05克，控制温度5-10℃滴加0.22mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体。用乙醇/水(V/V＝1/0.5)重结晶得纯品，收率86.5％，HPLC测试含量为99.2％。
实施例4
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的氯苯100mL，控制温度滴加溶有0.15mol 2,4,6-三甲基苯甲醛的氯苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，蒸除溶剂过滤，用适量氯苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL氯苯，加入少量盐酸调节pH到6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.25mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次；分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.5)重结晶得纯品，收率90.6％，HPLC测试含量为99.1％。
实施例5
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的二氯乙烷100mL，控制温度滴加溶有0.12mol2,4,6-三甲基苯甲醛的二氯乙烷100mL，滴加过程保持反应温度35-40℃，加完后于35℃左右保温反应4小时，降温到室温，蒸除溶剂过滤，用适量二氯乙烷洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL二氯乙烷，加入少量盐酸调节pH到6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.25mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.4)重结晶得纯品，收率75.6％，HPLC测试含量为96.8％。
实施例6
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的氯苯100mL，控制温度滴加溶有0.12mol 2,4,6-三甲基苯甲醛的氯苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，蒸除溶剂过滤，用适量氯苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL氯苯，加入少量盐酸调节pH到6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.3mol双氧水的水溶液，溶液的质量百分比浓度为35％，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.6)重结晶得纯品，收率76.0％，HPLC测试含量为97.5％。
实施例7
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的氯苯100mL，控制温度滴加溶有0.12mol 2,4,6-三甲基苯甲醛的氯苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，蒸除溶剂过滤，用适量氯苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL氯苯，加入少量盐酸调节pH到6，加入催化剂V2O5 0.11克，控制温度5-10℃滴加0.22mol双氧水的水溶液，溶液的质量百分比浓度为35％，加完后于5-10℃保温反应8小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次；分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体。用乙醇/水(V/V＝1/0.6)重结晶得纯品，收率68.0％，HPLC测试含量为98.5％。
实施例8
在反应釜中加入含有0.1mol对氯苯基膦的甲苯100mL，控制温度滴加溶有0.11mol2,4,6-三甲基苯甲醛的甲苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，过滤，用适量甲苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL甲苯，加入少量盐酸调节pH到4-6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.22mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.4)重结晶得纯品，收率76.5％，HPLC测试含量为98.4％。
实施例9
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的甲苯100mL，控制温度滴加溶有0.11mol 2,4,6-三乙基苯甲醛的甲苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，过滤，用适量甲苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL甲苯，加入少量盐酸调节pH到4-6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.22mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.4)重结晶得纯品，收率85.6％，HPLC测试含量为99.1％。
实施例10
在反应釜中加入含有0.1mol苯基膦的甲苯100mL，控制温度滴加溶有0.11mol 2,6-二甲氧基苯甲醛的甲苯100mL，滴加过程保持反应温度80-90℃，加完后于85℃左右保温反应2小时，降温到室温，过滤，用适量甲苯洗涤，干燥后，得到白色结晶中间体。将中间体溶解于150mL甲苯，加入少量盐酸调节pH到4-6，加入催化剂氧化二乙酰丙酮合钒0.13克，控制温度5-10℃滴加0.22mol过氧化叔丁醇，加完后于5-10℃保温反应6小时，通过TLC观察到中间体全部反应完全，得到反应混合物。往反应混和物中加150mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤两次，过量的氧化剂用适量亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤两次。分出的有机层减压蒸除溶剂，冷却得固体；用乙醇/水(V/V＝1/0.4)重结晶得纯品，收率88.6％，HPLC测试含量为99.2％。
Claims (9)
1.一种苯甲酰基苯基次膦酸及其衍生物的制备方法，其特征在于步骤如下：选取芳基膦与芳香醛为反应原料，反应制得中间体；所得的中间体再经催化氧化得到目标物；反应路线如下：
其中所用的催化剂为V2O5或V2O5的配合物；所用的氧化剂为双氧水或过氧化叔丁醇；
反应式中，R1、R2分别独立选自氢、卤素、C1-C3烷基；R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C3烷基、环已基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷基取代的胺基。
2.一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)在反应釜中加入苯基膦溶液，控制温度滴加2,4,6-三甲基苯甲醛溶液，加完后保温反应；
(2)步骤(1)反应完成后，将反应釜温度降到室温，过滤，用溶剂洗涤、干燥后，得到白色结晶中间体；
(3)将中间体溶解于溶剂中，加入盐酸调节pH到4-6，加入催化剂V2O5或V2O5的配合物，控制温度滴加氧化剂双氧水或过氧化叔丁醇，加完后保温反应到中间体全部反应完全，得到反应混合物；
(4)向反应混合物中加入等体积水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH到中性，分出水层，用清水洗涤，过量的氧化剂用亚硫酸钠水溶液还原，分出有机层，再用清水洗涤；
(5)有机层减压蒸除溶剂后，冷却得固体一；
(6)在釜中加入固体一和重结晶溶剂，重结晶，所得固体二经过滤干燥后，即为目标物纯品。
3.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(1)中：所述苯基膦溶液和2,4,6-三甲基苯甲醛溶液在配制过程中所采用的溶剂为苯、甲苯、氯苯、二氯甲烷或氯仿。
4.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(1)中：控制苯基膦与2,4,6-三甲基苯甲醛的摩尔比为1:1-1.05。
5.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(1)中：所述滴加和保温反应控制温度为80-100℃，保温反应时间为2-3小时。
6.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(2)和步骤(3)中：所选用的溶剂为苯、甲苯、氯苯、二氯甲烷或氯仿。
7.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(3)中：所述催化剂用量为中间体质量的0.1-0.5％；所述氧化剂与中间体的摩尔比为2-4:1。
8.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(3)中：所述滴加和保温反应控制温度为5-10℃。
9.根据权利要求2所述的一种2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸的制备方法，其特征在于步骤(6)中：所述重结晶溶剂是采用乙醇与水按体积比1:0.4-0.6配制而成。
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