CN109096331A - 一种制备邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效、高选择性合成含不同取代官能团的邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物的方法，其采用水作为催化剂，以含P(O)‑H键的二芳基磷氧类化合物与4,4‑二甲氧基‑2,5‑环己二烯‑1‑酮类化合物作为反应底物，反应体系加入了有机溶剂。该方法的优点：催化剂廉价易得；底物适用性高；反应条件温和，安全可靠；所得目标产物的产率高达90%以上。该方法解决了传统合成有邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物的反应选择性差、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邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物。
Description
技术领域
本发明涉及含磷酰基取代酚类化合物的应用催化合成领域，具体地说涉及一种以二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法。
背景技术
含磷酰基取代酚类化合物是有机合成中的重要中间体。它们在药学结构物质、聚合物的中间体、光电材料、阻燃阻聚、润滑剂以及催化剂的制备等方面有着广泛应用。同时，在各种不同配位的含磷有机化合物中，一、二及六配位化合物的研究是最新才开始的工作，它们作为有机合成砌块尚未成熟。目前磷酰化试剂主要局限于三、四、五配位磷化合物，特别是三四配位磷化合物在合成有时着广泛的应用。
三配位或五配位磷试剂应用于有机合成时，最终大都转化成四配位磷化合物，特别是含有高健能磷酰基（P=O）的四配位磷化合物。三、四配位磷酰化试剂在反应过程中，往往又以五配位磷化合物作为中间体或过渡态，正是由于这种不同配位数化合物之间的相互转化，才使有机磷试剂在有机合成中得以广泛应用，成为有机磷化学，特别是有机合成化学的重要组成部分。
目前文献已报道的制备含磷酰基取代酚类化合物的方法主要包括：（1）交叉偶联反应：利用含P(O)-H键类化合物与邻卤苯酚进行交叉偶联反应，体系中需要加入碱与过渡金属；（2）P-O至P-C重排反应：采用P(O)-H类化合物在四氯化碳、三乙胺等试剂存在的条件下与酚进行Atherton-Todd反应，进而将制得的有机膦酸酯在LDA（二异丙基氨基锂）或n-BuLi等有机碱的诱导下实现对应的P-O至P-C重排反应，从而制得含磷酰基取代的酚类化合物；（3）1,4-加成反应：利用含P(O)-H键类化合物和苯醌在水的催化条件下实现高效的1,4-加成反应；但是，上述方法一般都采用过渡金属催化剂及空气敏感型试剂（四氯化碳、LDA、n-BuLi等），而且还存在着实验步骤繁琐、催化剂昂贵且难以回收利用、反应条件苛刻、底物适用性较差、产率较低以及对环境的污染较大等缺陷。
迄今为止，含磷酰基取代酚类化合物的高效合成存在着原料质量、生产的安全性（四氯化碳、三氯化磷、五氯化磷、磷酰氯以及LDA等化合物具有较强的腐蚀性）以及产品的稳定性及纯度等几个方面的难题，合成技术难度较大，目前只有美、日等国的几家公司在生产，而我国高端有机磷酸酯产品目前的情况主要是依靠于进口。
针对现有的含磷酰基取代酚类化合物合成工艺的不足，业界正着力于研制由稳定、廉价易得的二芳基磷氧类化合物作为原料的高效、高选择性合成对应的有机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二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法，以克服现有技术中的上述缺陷。
本发明包含下述实验步骤：取反应量的二芳基磷氧类化合物、4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物、催化剂和有机溶剂在氮气条件下置于反应容器中进行混合，在搅拌下于25~120 oC下反应12小时，即制得相应的邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物。具体反应式如下：
（I）
其中，
R是甲基、乙基、丙基、异丙基；
R2是氯、烯丙基；
Ar是苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、3,5-二甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-三氟甲基苯基、1-萘基、2-萘基。
上述由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法中，二芳基磷氧类化合物是选自二苯基磷氧、双（3-甲基苯基）磷氧、双（4-甲基苯基）磷氧、双（3,5-二甲基苯基）磷氧、双（4-甲氧基苯基）磷氧、双（4-三氟甲基-苯基）磷氧、双（1-萘基）磷氧、双（2-萘基）磷氧。
上述由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法中，所述4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物是选自4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、4,-甲氧基-4-乙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4丙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-异丙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、2,2-二甲氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、2-甲氧基-2-乙氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、2-甲氧基-2-异丙氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、4,4-二甲氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-乙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-丙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-异丙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮。
上述由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法中，所述有机溶剂是选自二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、乙腈、甲醇、二氧六环、甲苯、N, N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
上述由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法中，所述催化剂是选自苯甲酸、甲酸、乙酸、对甲苯磺酸、水杨酸、甲烷二磺酸、水中的一种或多种。
上述由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备含磷酰基取代酚类化合物的方法中，所述二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物的摩尔比为1：[1.0~2.0]；所述含二芳基磷氧类化合物与催化剂的摩尔比为1：[0.01~0.5]。
本发明所提供由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效、高选择性的合成含磷酰基取代酚类化合物的方法，反应过程温和易控制。在获得较高产率和选择性的同时，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-III 500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 GC 7820A 。
二、实施例
实施例1
将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.005 mmol的催化剂(苯甲酸、甲酸、乙酸、对甲苯磺酸、水杨酸、甲烷二磺酸、水)与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。通过GC检测分析，在水作为催化剂时，上述加成反应的产率为79%。
实施例2
将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、水 (0.005 mmol, 0.025 mmol, 0.05 mmol, 0.1 mmol, 0.25 mmol)与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。通过GC检测分析，在水的用量为0.05 mmol时，上述加成反应的产率为94%。
实施例3
将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、0.5~1.0 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。通过GC检测分析，在4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮的用量为0.75 mmol时，上述加成反应的产率为94%。
实施例4
将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL有机溶剂（二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、乙腈、甲醇、二氧六环、甲苯、N, N-二甲基甲酰胺）在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。通过GC检测分析，在甲苯作为反应溶剂时，上述加成反应的产率为94%。
实施例5
将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于25~120 oC搅拌反应12小时。通过GC检测分析，在100 oC下，上述加成反应的产率为94%。
实施例6
（5-乙氧基-2-羟基苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、126 mg (0.75 mmol)的4,-甲氧基-4-乙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为83%。
实施例7
（5-丙氧基-2-羟基苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、136.5 mg (0.75 mmol)的4,-甲氧基-4-丙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为79%。
实施例8
（5-异丙氧基-2-羟基苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、136.5 mg (0.75 mmol)的4,-甲氧基-4-异丙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为86%。
实施例9
（5-烯丙基-2-羟基-3-甲氧基苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、145.5 mg (0.75 mmol)的2,2-二甲氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、0.05mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为88%。
实施例10
（5-烯丙基-2-羟基-3-乙氧基苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、156 mg (0.75 mmol)的2-甲氧基-2-乙氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、0.05mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为83%。
实施例11
（5-烯丙基-2-羟基-3-异丙氧基苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、166.5 mg (0.75 mmol)的2-甲氧基-2-异丙氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为87%。
实施例12
（5-甲氧基-2-羟基-3-氯苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、141 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为69%。
实施例13
（5-乙氧基-2-羟基-3-氯苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、151.5 mg (0.75 mmol)的4-甲氧基-4-乙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为59%。
实施例14
（5-丙氧基-2-羟基-3-氯苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、162 mg (0.75 mmol)的4-甲氧基-4-丙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为63%。
实施例15
（5-异丙氧基-2-羟基-3-氯苯基）二苯基磷氧的制备：将101 mg (0.5 mmol) 的二苯基磷氧、162 mg (0.75 mmol)的4-甲氧基-4-异丙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为55%。
实施例16
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（4-甲基苯基）磷氧的制备：将115 mg (0.5 mmol) 的二（4-甲基苯基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为93%。
实施例17
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（3-甲基苯基）磷氧的制备：将115 mg (0.5 mmol) 的二（3-甲基苯基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为85%。
实施例18
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（3,5-二甲基苯基）磷氧的制备：将129 mg (0.5 mmol) 的二（3,5-甲基苯基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为87%。
实施例19
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（4-甲氧基苯基）磷氧的制备：将131 mg (0.5 mmol) 的二（4-甲氧基苯基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为78%。
实施例20
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（4-三氟甲基苯基）磷氧的制备：将169 mg (0.5 mmol) 的二（4-三氟甲基苯基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0 mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为69%。
实施例21
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（1-萘基）磷氧的制备：将151 mg (0.5 mmol) 的二（1-萘基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为64%。
实施例22
（2-羟基-5-甲氧基苯基）二（2-萘基）磷氧的制备：将151 mg (0.5 mmol) 的二（2-萘基）磷氧、115.5 mg (0.75 mmol)的4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、0.05 mmol水与1.0mL甲苯在氮气环境下加入Schlenk管里，于100 oC搅拌反应12小时。待反应结束后，经过柱层析色谱分离提纯，分离产率为72%。
由上述实施例可以看出，本发明所采用的利用二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效、高选择性的合成含磷酰基取代酚类化合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等优点，提供了一种高效合成含不同取代官能团的含磷酰基取代酚类化合物的方法。
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)
1.一种由二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物高效加成反应制备具有结构式（I）的邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物的制备方法，如下：
（I）
其特征在于，包含下述步骤：
取反应量的二芳基磷氧类化合物、4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物、催化剂和有机溶剂在氮气条件下置于反应容器中进行混合，在搅拌下于25~120 oC下反应12小时，即制得相应的邻二芳基磷酰基取代酚类衍生物；
其中，
R是甲基、乙基、丙基、异丙基；
R2是氯、烯丙基；
Ar是苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、3,5-二甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-三氟甲基苯基、1-萘基、2-萘基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二芳基磷氧类化合物是选自二苯基磷氧、双（3-甲基苯基）磷氧、双（4-甲基苯基）磷氧、双（3,5-二甲基苯基）磷氧、双（4-甲氧基苯基）磷氧、双（4-三氟甲基-苯基）磷氧、双（1-萘基）磷氧、双（2-萘基）磷氧。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物是选自4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮、4,-甲氧基-4-乙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4丙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-异丙氧基-2,5-环己二烯-1-酮、2,2-二甲氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、2-甲氧基-2-乙氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、2-甲氧基-2-异丙氧基-4-烯丙基-3,5-环己二烯-1-酮、4,4-二甲氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-乙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-丙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮、4-甲氧基-4-异丙氧基-2-氯-2,5-环己二烯-1-酮。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂是二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、乙腈、甲醇、二氧六环、甲苯、N, N-二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂是选自苯甲酸、甲酸、乙酸、对甲苯磺酸、水杨酸、甲烷二磺酸、水。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二芳基磷氧类化合物与4,4-二甲氧基-2,5-环己二烯-1-酮类化合物的摩尔比为1：[1.0~2.0]。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二芳基磷氧类化合物与催化剂的摩尔比为1：[0.01~0.5]。
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