CN107226827A - 一种手性磷芴氧化物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机化学合成领域，为解决手性磷芴氧化物的合成方法不多的问题，本发明提出了一种手性磷芴氧化物的制备方法，以2‑溴代苯基二芳基膦氧化物为原料，与催化剂前体、无机碱、助剂，在反应介质中，惰性气体保护下于100‑140℃下反应2‑24h，通过分离方法分出产物，得到手性磷芴氧化物。本方法对含有不同性质取代基的芳基膦氧化物均具有较好的适应性，可以中等产率获得系列手性磷芴氧化物。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学合成领域，具体涉及一种催化分子内不对称碳-氢键芳基化反应合成手性磷芴氧化物的制备方法
背景技术
磷芴氧化物是一种极其有用的结构单元。作为材料，由其构成的有机π-共轭寡聚物或聚合物在光电材料领域展现出广阔的应用前景。因此，磷芴氧化物的合成方法得到了深入研究，涌现了大量的研究成果。与之形成鲜明对照的是，手性磷芴氧化物的合成方法很少报道。2006年，Widhalm等报道了通过色谱拆分的方式制备了相应的手性磷芴氧化物(Widhalm，M.；Brecker，L.；Mereiter，K.；Tetrahedron：Asymmetry 2006，17，1355.)。而手性磷芴氧化物的催化合成直到2010年才出现，Tanaka等利用铑催化的[2+2+2]环加成反应高立体选择性的合成了手性磷芴氧化物(Fukawa，N.；Osaka，T.；Noguchi，K.；Tanaka，K.Org.Lett.2010，12，1324.)。磷芴氧化物通常采用有机金属试剂的亲核取代反应来制备，但此类反应官能团相容性差。
碳-氢键是一种广泛存在于各类有机化合物的化学键。直接利用碳-氢键选择性地官能团化是有机化学家们长期追求的目标。由于碳-氢键相对稳定，活化反应条件苛刻，对烃类化合物的选择性功能化是此领域长期面临的挑战性难题。随着近年来的深入研究，已经有不少高效的催化体系被开发出来，对特定结构的底物实现了区域选择性和立体选择性的功能化。与其它构筑碳-磷键的方法相比，直接功能化化反应通过金属催化一步实现了碳-氢键活化，生成碳-碳键，避免预先功能化，降低了原料消耗，如能发展成不对称催化反应，更是大大提高了反应效率。
发明内容
为解决手性磷芴氧化物的合成方法不多的问题，本发明提出了一种手性磷芴氧化物的制备方法，本方法对含有不同性质取代基的芳基膦氧化物均具有较好的适应性，可以中等产率获得系列手性磷芴氧化物。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种手性磷芴氧化物的制备方法，以2-溴代苯基二芳基膦氧化物为原料，与催化剂前体、无机碱、助剂，在反应介质中，惰性气体保护下于100-140℃下反应2-24h，通过分离方法分出产物，得到手性磷芴氧化物。反应式如下所示：
手性磷芴氧化物的结构式如(I)所示：
所述的2-溴代苯基二芳基膦氧化物，即磷原子上含有两个相同的芳基取代基；2-溴代苯基二芳基膦氧化物的浓度为0.1-1.0mol/L，结构式如(II)所示：
上式(I)与(II)中：R和R’分别独立选自烷基，烷氧基，芳基，卤素，三氟烷基中一种，作为优选，R和R’分别独立选自甲基，叔丁基，甲氧基，苯基，三氟甲基，氟中一种。
所述的催化剂前体为钯盐与手性含膦配体原位形成的络合物。其中，手性膦配体选自单膦、双膦化合物中一种，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的2～10％。所述钯盐选自氯化钯，乙酸钯，三(二亚苄基丙酮)二钯，三氟乙酸钯中一种，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的1～10％。
作为优选，手性含膦配体选自如下所示结构式中的一种：
所述无机碱选自碳酸钾，碳酸铯、乙酸钾中一种，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的110-300％。
所述助剂选自三甲基乙酸，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的10-50％。
所述反应介质选自甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯中一种。用量为使反应物全部浸入的量。
本发明以易于合成的2-溴代苯基二苯基膦氧化物为原料，经分子内的芳基偶联反应即可高效合成系列手性磷芴氧化物。本方法对含有不同性质取代基的芳基膦氧化物均具有较好的适应性，可以中等产率获得系列手性磷芴氧化物。且产物的ee值可通过重结晶进一步提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：催化剂前体原位形成，操作简单；于一定温度搅拌即可完成反应，粗产品经过快速柱层析除杂后减压浓缩可得纯品，后处理方便。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。
实施例1中原料2-溴代苯基二芳基膦氧化物采用2-溴代苯基二邻甲苯基膦氧化物，通过以下常规方法合成：
向100mL Shlenk瓶中加入2-溴碘苯(10mmol，2.83g)，干燥四氢呋喃30mL，冷却到-40℃，氮气保护下逐滴加入1M异丙基氯化镁-四氢呋喃溶液(10mmol，5mL)得棕红色溶液。此温度下搅拌1小时后，加入三氯化磷(10mmol，0.87mL)，在该温度下继续搅拌1小时，然后自然升温并反应过夜。再次冷却至-40℃，加入邻甲苯基溴化镁(20mmol，20mL)，此温度下搅拌1小时后自然升温并反应过夜。混合物加5％稀盐酸淬灭，有机相于0℃加入30％双氧水氧化，混合物经硅胶柱层析，抽干得白色固体，即2-溴代苯基二邻甲苯基膦氧化物。
1H NMR(400MHz，CDCB)δ7.67(dddd，J＝12.9，5.8，4.8，3.4Hz，2H)，7.48-7.37(m，4H)，7.31(dd，J＝7.5，4.3Hz，2H)，7.26-7.14(m，4H)，2.50(s，6H).
31P NMR(202MHz，CDCl3)δ35.37(s).
13C NMR(101MHz，CDCl3)δ143.45(d，J＝7.9Hz)，135.82(d，J＝9.8Hz)，134.89(d，J＝7.4Hz)，133.63(t，J＝9.5Hz)，133.14(d，J＝2.2Hz)，132.70(s)，132.19-131.79(m)，130.00(s)，128.95(s)，127.24(d，J＝10.8Hz)，126.88(d，J＝4.4Hz)，125.40(d，J＝13.2Hz)，21.92(d，J＝4.1Hz).
实施例1：4-甲基-5-邻甲苯基二苯并磷芴氧化物的合成
向25mL Shlenk瓶中加入2-溴代苯基二邻甲苯基膦氧化物(1mmol，385mg)，乙酸钯(0.1mmol，22.4mg)，(R)-BINAP(0.2mmol，124.5mg)，碳酸钾(1.3mmol，179mg)，三甲基乙酸(0.3mmol，30.6mg)，在氮气保护下加入二甲苯1mL，室温搅拌5分钟，于100℃搅拌12小时。快速柱层析后减压浓缩，得白色固体150mg，产率为49％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.20(dd，J＝13.7，7.6Hz，1H)，7.72(d，J＝7.7Hz，1H)，7.57(t，J＝8.6Hz，2H)，7.48(t，J＝7.6Hz，1H)，7.43-7.32(m，2H)，7.29(t，J＝7.5Hz，2H)，7.04(dd，J＝12.1，6.0Hz，2H)，2.25(s，3H)，1.79(s，3H).
31P NMR(202MHz，CDCl3)δ31.93(s).
13C NMR(101MHz，CDCl3)δ142.53(s)，142.26(d，J＝10.5Hz)，142.11-141.87(m)，141.02(d，J＝11.0Hz)，134.31(d，J＝9.5Hz)，133.55(d，J＝7.9Hz)，133.14(d，J＝2.0Hz)，132.54(s)，132.23(d，J＝2.7Hz)，131.40(t，J＝11.3Hz)，130.83(d，J＝9.8Hz)，130.24(s)，129.33(t，J＝11.0Hz)，128.72(s)，127.74(s)，126.01(d，J＝11.9Hz)，121.31(d，J＝10.0Hz)，118.75(d，J＝10.1Hz)，20.10(d，J＝4.4Hz)，19.42(d，J＝4.6Hz).
65％ee.Enantiomeric excess was determined by HPLC with a Chiralpak ODcolumn(hexanes∶2-propanol＝70∶30，0.5mL/min，254nm)；major enantiomer tr＝12.3min，minor enantiomer tr＝25.9min.
HRMS(ESI)：m/z：[M+H]+calculated for C20H17OP：305.1090，Found：305.1094.
实施例2：2’-甲基-4-甲基-5-邻甲苯基二苯并磷芴氧化物的合成
向25mL Shlenk瓶中加入4-甲基-2-溴代苯基二邻甲苯基膦氧化物(1mmol，399mg)，乙酸钯(0.05mmol，11.2mg)，(S，S)-Me-DuPhos(0.1mmol，30.6mg)，碳酸铯(1.1mmol，358.4mg)，三甲基乙酸(0.5mmol，51mg)，在氮气保护下加入三甲苯5mL，室温搅拌5分钟，置于140℃油浴中搅拌4小时。快速柱层析后减压浓缩，得白色固体162mg，产率为51％。
1H 1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.19(dd，J＝12.6，7.4Hz，1H)，7.61-7.49(m，2H)，7.44(t，J＝8.2Hz，1H)，7.31(ddd，J＝29.0，14.5，7.3Hz，3H)，7.11-6.98(m，3H)，2.35(s，3H)，2.22(s，3H)，1.76(s，3H).
31P NMR(202MHz，CDCl3)δ31.77(s).
13C NMR(101MHz，CDCl3)δ142.79(s)，141.39(dd，J＝21.9，9.2Hz)，140.87(d，J＝8.6Hz)，139.97(s)，133.32(d，J＝9.0Hz)，132.38(s)，131.13(s)，130.37(d，J＝11.0Hz)，129.70(d，J＝9.4Hz)，129.09(d，J＝11.2Hz)，128.24(d，J＝10.0Hz)，124.95(d，J＝11.5Hz)，121.03(d，J＝10.1Hz)，117.58(d，J＝9.8Hz)，20.94(s)，19.08(s)，18.34(s).
75％ee.Enantiomeric excess was determined by HPLC with a Chiralpak ODcolumn (hexanes∶2-propanol＝70∶30，0.5mL/min，254nm)；major enantiomer tr＝10.3min，minor enantiomer tr＝18.5min.
HRMS(ESI)：m/z：[M+H]+calculated for C21H19OP：319.1246，Found：319.1260.
实施例3：2’-甲氧基-4-甲基-5-邻甲苯基二苯并磷芴氧化物的合成
向25mL Shlenk瓶中加入4-甲氧基-2-溴代苯基二邻甲苯基膦氧化物(1mmol，415mg)，三氟乙酸钯(0.04mmol，33.2mg)，(R，Sp)-Josiphos(0.08mmol，47.6mg)，碳酸钾(2.0mmol，276mg)，三甲基乙酸(0.4mmol，40.8mg)，在氮气保护下加入二甲苯4mL，室温搅拌5分钟，置于120℃油浴中搅拌24小时。快速柱层析后减压浓缩，得白色固体217mg，产率为65％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.24(dd，J＝13.4，7.5Hz，1H)，7.62(dd，J＝8.5，3.6Hz，1H)，7.47(dd，J＝7.6，2.7Hz，1H)，7.41-7.26(m，3H)，7.06(dt，J＝11.6，5.7Hz，2H)，7.02-6.92(m，2H)，3.72(s，3H)，2.22(s，3H)，1.79(s，3H).
31P NMR(202MHz，CDCl3)δ31.85(s).
13C NMR(101MHz，CDCl3)δ160.73(d，J＝14.0Hz)，142.60(d，J＝21.9Hz)，141.94(d，J＝9.3Hz)，141.01(d，J＝11.3Hz)，134.95(s)，134.51(d，J＝9.4Hz)，133.61(s)，132.29(d，J＝2.8Hz)，131.45(d，J＝11.3Hz)，130.66(s)，129.69(d，J＝10.0Hz)，128.60(s)，127.63(s)，126.05(d，J＝12.0Hz)，122.58(d，J＝11.8Hz)，119.74(s)，118.01(d，J＝10.3Hz)，113.51(d，J＝11.2Hz)，55.64(s)，20.06(d，J＝4.4Hz)，19.44(d，J＝4.7Hz).
33％ee.Enantiomeric excess was determined by HPLC with a Chiralpak ODcolumn(hexanes∶2-propanol＝70∶30，0.5mL/min，254nm)；major enantiomer tr＝13.2min，minor enantiomer tr＝18.8min.
HRMS(ESI)：m/z：[M+H]+calculated for C21H19O2P：335.1195，Found：335.1212.
实施例4：2’-苯基-4-甲基-5-邻甲苯基二苯并磷芴氧化物的合成
向25mL Shlenk瓶中加入4-苯基-2-溴代苯基二邻甲苯基膦氧化物(1mmol，461mg)，氯化钯(0.01mmol，1.8mg)，(R，R)-DIOP(0.02mmol，9.97mg)，乙酸钾(1.6mmol，157mg)，三甲基乙酸(0.1mmol，10.2mg)，在氮气保护下加入氯苯6mL，室温搅拌5分钟，置于110℃油浴中搅拌12小时。快速柱层析后减压浓缩，得白色固体140mg，产率为37％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.21(dd，J＝13.6，7.5Hz，1H)，7.91(s，1H)，7.64(ddd，J＝15.2，7.5，5.2Hz，2H)，7.58(d，J＝7.3Hz，2H)，7.49(ddd，J＝7.6，3.1，1.3Hz，1H)，7.40(dd，J＝13.9，6.2Hz，3H)，7.37-7.26(m，3H)，7.06(dd，J＝12.2，7.4Hz，2H)，2.27(s，3H)，1.85(s，3H).
31P NMR(202MHz，CDCl3)δ31.74(s).
13C NMR(101MHz，CDCl3)δ146.30(d，J＝2.1Hz)，142.93(s)，142.71(s)，142.41(s)，142.17(d，J＝6.4Hz)，142.05(s)，141.07(d，J＝11.0Hz)，140.17(s)，134.36(d，J＝9.7Hz)，133.55(s)，132.30(d，J＝2.7Hz)，131.51(d，J＝11.4Hz)，131.01(d，J＝9.7Hz)，129.80(d，J＝10.3Hz)，129.00(s)，128.27(d，J＝11.6Hz)，127.30(s)，126.09(d，J＝11.9Hz)，120.06(d，J＝10.2Hz)，118.78(d，J＝10.1Hz)，20.28(d，J＝4.4Hz)，19.49(d，J＝4.7Hz).
28％ee.Enantiomeric excess was determined by HPLC with a Chiralpak ADcolumn (hexanes∶2-propanol＝95∶5，1.0mL/min，254nm)；major enantiomer tr＝31.0min，minor enantiomer tr＝58.8min.
HRMS(ESI)：m/z：[M+H]+calculated for C26H21OP：381.1403，Found：381.1396。
Claims (10)
1.一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，以2-溴代苯基二芳基膦氧化物为原料，与催化剂前体、无机碱、助剂，在反应介质中，惰性气体保护下于100-140℃下反应2-24h，通过分离方法分出产物，得到手性磷芴氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，手性磷芴氧化物的结构式如(I)所示：
式中：R和R’分别独立选自烷基，烷氧基，芳基，卤素，三氟烷基中一种。
3.根据权利要求1所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，2-溴代苯基二芳基膦氧化物的浓度为0.1-1.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，所述的催化剂前体为钯盐与手性含膦配体原位形成的络合物。
5.根据权利要求4所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，所述手性膦配体选自单膦、双膦化合物中一种，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的2～10％。
6.根据权利要求5所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，手性含膦配体选自下述结构式中一种：
7.根据权利要求4所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，所述钯盐选自氯化钯，乙酸钯，三(二亚苄基丙酮)二钯，三氟乙酸钯中一种，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的1～10％。
8.根据权利要求1所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，所述无机碱选自碳酸钾，碳酸铯、乙酸钾中一种，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的110-300％。
9.根据权利要求1所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，所述助剂选自三甲基乙酸，用量为2-溴代苯基二芳基膦氧化物摩尔量的10-50％。
10.根据权利要求1所述的一种手性磷芴氧化物的制备方法，其特征在于，所述反应介质选自甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯中一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710247274.4A CN107226827A (zh) | 2017-04-16 | 2017-04-16 | 一种手性磷芴氧化物的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201710247274.4A CN107226827A (zh) | 2017-04-16 | 2017-04-16 | 一种手性磷芴氧化物的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107226827A true CN107226827A (zh) | 2017-10-03 |
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| CN201710247274.4A Pending CN107226827A (zh) | 2017-04-16 | 2017-04-16 | 一种手性磷芴氧化物的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN107226827A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111647018A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-11 | 杭州师范大学 | 一种磷中心手性化合物的制备方法 |
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2017
- 2017-04-16 CN CN201710247274.4A patent/CN107226827A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YAN LIN等: ""Catalytic Synthesis of Chiral Phosphole Oxides via Desymmetric C–H Arylation of o-Bromoaryl Phosphine Oxides"", 《SYNLETT》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111647018A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-11 | 杭州师范大学 | 一种磷中心手性化合物的制备方法 |
| CN111647018B (zh) * | 2020-06-04 | 2023-04-07 | 杭州师范大学 | 一种磷中心手性化合物的制备方法 |
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