CN111732605B - 一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，将叠氮磷酸酯类化合物、壳聚糖负载铜催化剂、碱和脂肪醇依次加入反应溶剂中，在40～80℃下反应3～24h，过滤整个反应体系，用环己烷溶剂洗涤，回收壳聚糖负载铜催化剂，将滤液在减压状态下浓缩，残留物用柱层析色谱分离纯化得到目标产物。本发明所述方法简单易行，方便高效，可适用于不同类型的底物，成功制备出相应的目标化合物。所述负载型催化剂用量低，且可回收使用，重复使用五次之后，仍然保持较高的催化活性，反应结束后易于分离，无金属残留，是一种新型的催化合成方法，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及多相催化和精细有机化工领域，具体涉及一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法。
背景技术
磷酸酯类化合物是磷酸分子中的羟基的氢原子部分或者全部被烷基、芳基等取代后的产物。磷酸酯结构中的取代基R1、R2、R3可以是相同的，也可以是不同的烷基或芳基，还可以是烷基与芳基的不同组合。当磷酸分子中的羟基的氢原子被至少两种不完全相同的基团取代时，即为磷酸混酯。
磷酸混酯类化合物是一类非常重要的有机骨架，广泛存在于天然产物中，在表面活性剂(J.Li,et.al.Journal of Colloid and Interface Science,2017,486,67)、阻燃剂(S.V.Levchik,et.al.Polymer International,2005,54,981)及生物医药(D.Kim,et.al.Chemistry of Materials,2010,22,247)等方面表现出良好的性质，已经在工业上得到越来越多的应用，研究其合成方法具有非常重要的社会意义和经济意义。
目前已报道的磷酸酯类化合物的合成方法中，通常是通过P(O)-H、P(O)-Cl、P(O)-OH等化合物与亲核试剂(醇、酚、胺等)进行偶联反应制得(F.R.Atherto,et.al.Journal ofthe Chemical Society,1945,382；B.R.Sculimbrene,Journal of the AmericanChemical Society,2001,123,10125；D.S.Panmand,et.al.Tetrahedron Letters,2014,55,5898；B.Xiong,et.al.ACS Catalysis,2015,5,537；G.Keglevich,et.al.Organic&Biomolecular Chemistry,2012,10,2011)。但是在这些转化过程中，一些所需试剂存在腐蚀性强、稳定性差、难以制备、价格昂贵等缺点。除此之外，这些反应还往往存在需要额外加入添加剂、反应条件苛刻、底物适用性有限、反应活性低以及污染环境等局限性。
最近，焦林郁和张泽等人开发了均相催化体系，使用叠氮磷酸二苯酯和脂肪醇作为反应物，成功实现了磷酸混酯的催化合成(焦林郁，张泽等，一种铜催化的磷酸混酯类化合物的合成方法，CN201910595417.X，发明专利；L.-Y.Jiao,Z.Zhang,et.al.J.Catal.2019,379,39)。该方法也存在局限性，在均相反应体系中，铜催化剂无法回收，容易造成产物中的重金属残留，在一定程度上会限制其规模化应用。因此，开发一种经济、高效、简单、绿色的磷酸混酯类化合物的合成工艺具有非常重要的意义。
发明内容
为了改进现有技术中的问题，本发明的目的是在于提供了一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，简单易行，方便高效。催化剂具有出很高的催化活性，用量低，易于回收，且可重复使用，产物无金属残留，并且催化合成方法适合大规模生产。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，将叠氮磷酸酯类化合物、壳聚糖负载铜催化剂、碱和脂肪醇加入溶剂中，得到混合物，然后将混合物在40～80℃下反应3～24h，得到磷酸混酯类化合物；其中，叠氮磷酸酯类化合物与壳聚糖负载铜催化剂的物质的量比为1：(0.02～0.2)。
本发明进一步的改进在于，叠氮磷酸酯类化合物为叠氮磷酸二苯酯、叠氮磷酸双(2-乙基-苯基)酯、叠氮磷酸双(2-异丙基-苯基)酯或叠氮磷酸双(3-甲氧基-苯基)酯。
本发明进一步的改进在于，壳聚糖负载铜催化剂为壳聚糖负载单质铜粉、壳聚糖负载氯化亚铜、壳聚糖负载碘化亚铜、壳聚糖负载氯化铜、壳聚糖负载氟化铜、壳聚糖负载氧化铜、壳聚糖负载硫酸铜或壳聚糖负载醋酸铜。
本发明进一步的改进在于，碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
本发明进一步的改进在于，脂肪醇为甲醇、正丙醇、正戊醇、异戊醇、环己醇、环己甲醇或丙酮缩甘油。
本发明进一步的改进在于，溶剂为环己烷或二氯甲烷。
本发明进一步的改进在于，混合物中叠氮磷酸酯类化合物的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L。
本发明进一步的改进在于，叠氮磷酸酯类化合物与碱的物质的量比为1：(0.2～1)。
本发明进一步的改进在于，叠氮磷酸酯类化合物和脂肪醇的物质的量比为1：(2～10)。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明以壳聚糖负载铜为催化剂，以叠氮磷酸酯为反应底物，以常见的脂肪醇为反应试剂，在温和条件下实现底物的亲核取代，制备出含有不同取代基的芳基/烷基磷酸混酯类化合物。该催化合成的反应机理为：壳聚糖负载铜催化剂为反应物的接触提供了场所，同时扮演了Lewis酸的角色，首先催化剂和叠氮磷酸酯中P＝O双键中的O原子发生配位，使得P＝O基团的电子云密度向O原子偏移，造成P原子电子云密度降低，在碱性条件下，脂肪醇中烷氧基作为亲核试剂，可以进攻P原子，取代叠氮基团，生成相应的磷酸混酯类化合物。该催化合成方法简单易行，方便高效，原料来源丰富，成本较低，有利于该方法在实际生产中的应用；该方法仅使用较低的催化剂用量，即可实现较高的转化率和较高的目标化合物的分离产率；该方法反应条件温和，在40～80℃温度下进行反应，简便易操作；该方法应用性广，可适用于各种不同类型的底物，高效制备出相应的磷酸混酯类化合物。该催化合成反体系为多相体系，壳聚糖负载铜催化剂在反应结束后可以通过简单的过滤进行回收；该壳聚糖负载氯化亚铜催化剂可以实现回收并能重复利用；通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱技术(XPS)、电感耦合等离子光谱(ICP)等手段对壳聚糖负载氯化亚铜催化剂的形貌、官能团、组成、元素价态和含量等进行了一系列表征，证明了催化剂在该反应体系中具有很好的稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的实施例1中壳聚糖负载氯化亚铜(CS@CuCl)催化剂的XPS图谱，其中(a)为新制备的CS@CuCl催化剂；(b)为催化反应之后回收的CS@CuCl催化剂。
图2为本发明的实施例1中CS@CuCl催化剂的SEM图谱，其中(a)为新制备的CS@CuCl催化剂；(b)为催化反应之后回收的CS@CuCl催化剂。
图3为本发明的实施例1中CS@CuCl催化剂的XRD图谱，其中(a)为壳聚糖，(b)为新制备的CS@CuCl催化剂；(c)为催化反应之后回收的CS@CuCl催化剂。
图4为本发明的实施例1中CS@CuCl催化剂的FT-IR图谱，其中a为新制备的CS@CuCl催化剂；b为催化反应之后回收的CS@CuCl催化剂。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的说明，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
本发明将叠氮磷酸二苯酯(DPPA)及其衍生物为反应底物，壳聚糖负载铜为催化剂，脂肪醇为亲核试剂，在碱的辅助作用下进行亲核取代，进而制备出磷酸混酯目标化合物。具体过程为：
将叠氮磷酸酯类化合物、壳聚糖负载铜催化剂、碱和脂肪醇依次加入溶剂中，得到混合物，在40～80℃下反应3～24h，过滤整个反应体系，用环己烷溶剂洗涤，回收壳聚糖负载铜催化剂，将滤液在减压状态下浓缩，残留物经柱层析色谱分离纯化得到目标产物。
在壳聚糖负载铜(CS@Cu)催化剂的作用下，DPPA或其衍生物和脂肪醇，分别吸附于催化剂表面，催化剂中的铜原子作为活性中心，扮演者Lewis酸的作用，首先和P＝O双键中的O原子发生配位，形成复合金属配合物，使得P＝O基团的电子云密度向O原子偏移，造成P原子电子云密度降低，在碱性条件下，脂肪醇中烷氧基作为亲核试剂，从背面进攻P原子，发生亲核取代反应，生成目标产物。应结束后，通过简单的过滤，即可回收壳聚糖负载铜催化剂。其化学反应方程式为：
其中，叠氮磷酸酯类化合物为叠氮磷酸二苯酯(DPPA)、叠氮磷酸双(2-乙基-苯基)酯、叠氮磷酸双(2-异丙基-苯基)酯或叠氮磷酸双(3-甲氧基-苯基)酯。
脂肪醇为甲醇、正丙醇、正戊醇、异戊醇、环己醇、环己甲醇或丙酮缩甘油。
壳聚糖负载铜催化剂(CS@Cu)为壳聚糖负载单质铜粉(CS@Cu powder)、壳聚糖负载氯化亚铜(CS@CuCl)、壳聚糖负载碘化亚铜(CS@CuI)、壳聚糖负载氯化铜(CS@CuCl2)、壳聚糖负载氟化铜(CS@CuF2)、壳聚糖负载氧化铜(CS@CuO)、壳聚糖负载硫酸铜(CS@CuSO4)或壳聚糖负载醋酸铜(CS@Cu(OAc)2)，其中更优选为壳聚糖负载氯化亚铜(CS@CuCl)。
溶剂为环己烷或二氯甲烷；混合物中叠氮磷酸酯类化合物的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L。
碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
叠氮磷酸酯类化合物和脂肪醇的物质的量比为1：(2～10)，叠氮磷酸酯类化合物与壳聚糖负载铜催化剂的物质的量比为1：(0.02～0.2)，叠氮磷酸酯类化合物与碱的物质的量比为1：(0.2～1)。
本发明具有如下优点：(1)该催化合成方法简单易行，方便高效，原料来源丰富，成本较低，如叠氮磷酸二苯酯、壳聚糖、氯化亚铜、脂肪醇等，有利于该方法在实际生产中的应用；(2)该方法仅使用较低的催化剂用量，即可实现较高的转化率和较高的目标化合物的分离产率；(3)该方法反应条件温和，以脂肪醇为溶剂，在40～80℃温度下进行反应，简便易操作；(4)该方法应用性广，可适用于各种不同类型的底物，高效制备出相应的目标化合物。(5)该催化合成反应为多相体系，壳聚糖负载铜催化剂在反应结束后可以通过简单的过滤进行回收；(6)该壳聚糖负载氯化亚铜催化剂可以实现回收并能重复利用，以DPPA和甲醇为原料制备化合物磷酸甲酯二苯酯为例，在反应结束后，通过过滤回收壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)，直接用于下一轮反应，循环使用五次，叠氮磷酸酯反应物的转化率分别为96％，92％，85％，82％和77％，目标化合物的分离产率分别为90％，87％，82％，80％和71％，证明了催化剂具有较好的循环使用性，五次之后仍然具有很好的催化活性；(7)通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱技术(XPS)、电感耦合等离子光谱(ICP)等手段对壳聚糖负载氯化亚铜催化剂的形貌、官能团、组成、元素价态和含量等进行了一系列表征，证明了催化剂在该反应体系中具有很好的稳定性；
催化剂在使用前后其形貌和官能团种类没有明显变化，均包含Cu2+与Cu+两种价态的铜物种，其离子个数之比为Cu2+：Cu+＝0.16～0.18：1；催化剂中铜元素的质量分数为8.24～9.46％。
本发明中壳聚糖负载单质铜粉(CS@Cu powder)、壳聚糖负载氯化亚铜(CS@CuCl)、壳聚糖负载碘化亚铜(CS@CuI)、壳聚糖负载氯化铜(CS@CuCl2)、壳聚糖负载氟化铜(CS@CuF2)、壳聚糖负载氧化铜(CS@CuO)、壳聚糖负载硫酸铜(CS@CuSO4)、壳聚糖负载醋酸铜(CS@Cu(OAc)2)依照文献(C.Shen,et.al.Green Chemistry,2014,16,3007)所述方法制备。
下面为具体实施例。
实施例1
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收，得到回收的催化剂。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离，目标化合物分离产率为90％。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝0.96(t,J＝7.2Hz,3H),1.70–1.79(m,2H),4.20–4.28(m,2H),7.18–7.28(m,4H),7.33–7.39(m,6H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝9.96,23.6(d,J＝7.0Hz),70.9(d,J＝7.0Hz),120.0(d,J＝5.0Hz),125.3,129.8,150.6(d,J＝7.0Hz)ppm。
如图1中XPS图谱所示，使用前后的CS@CuCl催化剂中均包含Cu2+与Cu+两种价态的铜物种，通过在934.0eV(Cu 2p3/2)和953.2eV(Cu 2p1/2)结合能处对二价Cu2+物种进行标记，位于943.4eV和963.2eV的强卫星峰也表明了该物种的存在；另外，在932.1eV(Cu 2p3/2)和951.6eV(Cu 2p1/2)对一价Cu+物种的结合能进行标记，分峰拟合结果显示，两个铜物种的离子个数之比为Cu2+：Cu+＝0.16～0.18：1。
由图2中SEM图谱可知，使用后的CS@CuCl催化剂颜色变浅，形貌变得更加光滑。
由图3中XRD图谱可知，由于铜物种与壳聚糖中的-NH2基团以离子形式结合，因此其元素的信号并没有表现得很明显，此外，负载氯化亚铜之后的壳聚糖XRD与壳聚糖本身相比，铜物种的引入使得其结晶度明显下降。
由图4中FT-IR图谱可以看出，使用后的CS@CuCl催化剂官能团几乎没有变化，参与反应之后的催化剂在3100cm-1左右的强峰表明有部分叠氮官能团被催化剂所包裹。
CS@CuCl催化剂的ICP数据见表1。
表1 CS@CuCl催化剂的ICP数据
由表1中ICP数据可知，使用前后的CS@CuCl催化剂中铜元素的质量分数为8.24～9.46％。
实施例2
将实施例1中回收的壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)第二次使用，重复实施例1中的催化反应，顺利合成目标化合物，分离产率为87％。
实施例3
将实施例1中回收的壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)第三次使用，重复实施例1中的催化反应，顺利合成目标化合物，分离产率为82％。
实施例4
将实施例1中回收的壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)第四次使用，重复实施例1中的催化反应，顺利合成目标化合物，分离产率为80％。
实施例5
将实施例1中回收的壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)第五次使用，重复实施例1中的催化反应，顺利合成目标化合物，分离产率为71％。
从实施例1-5中可以看出，以DPPA和正丙醇为原料制备化合物磷酸正丙酯二苯酯为例，在反应结束后，通过过滤回收壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)，直接用于下一轮反应，循环使用五次，DPPA的转化率分别为96％，92％，85％，82％和77％，目标化合物的分离产率分别为90％，87％，82％，80％和71％，证明了催化剂具有较好的循环使用性，五次之后仍然具有很好的催化活性。
实施例6
磷酸甲酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、氢氧化钠(NaOH)和甲醇(MeOH)加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.2mol/L，DPPA与MeOH的物质的量比为1：5；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与NaOH的物质的量比为1：0.2；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至40℃，18h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝3.89(dd,J＝11.6Hz,J＝1.6Hz,3H),7.15(dd,J＝8.0Hz,J＝7.8Hz,2H),7.22(d,J＝8.0Hz,4H),7.30(dd,J＝8.0Hz,J＝7.8Hz,4H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝55.5(d,J＝6.0Hz),120.0(d,J＝4.0Hz),125.5(d,J＝1.0Hz),129.9,150.5(d,J＝7.1Hz)ppm。
实施例7
磷酸正戊酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸氢钠(NaHCO3)和正戊醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入二氯甲烷(DCM)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.5mol/L，DPPA与正戊醇的物质的量比为1：2；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.2；DPPA与NaHCO3的物质的量比为1：1；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至60℃，20h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝0.89(t,J＝7.2Hz,3H),1.24–1.40(m,4H),1.66–1.74(m,2H),4.23–4.28(m,2H),7.14–7.20(m,2H),7.22–7.26(m,4H),7.31–7.36(m,4H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝13.9,22.1,27.4,29.9(d,J＝7.0Hz),69.5(d,J＝6.0Hz),120.1(d,J＝4.0Hz),125.3(d,J＝1.0Hz),129.8,150.6(d,J＝7.0Hz)ppm。
实施例8
磷酸3-甲基丁酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸钠(Na2CO3)和异戊醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与异戊醇的物质的量比为1：3；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至60℃，20h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝0.88–0.95(m,6H),1.59–1.64(m,2H),1.69–1.77(m,1H),4.28–4.34(m,2H),7.18–7.22(m,2H),7.23–7.28(m,4H),7.34–7.39(m,4H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝22.3,24.4,38.8(d,J＝6.0Hz),67.9(d,J＝6.0Hz),120.1(d,J＝4.0Hz),125.3(d,J＝2.0Hz),129.8,150.6(d,J＝7.0Hz)ppm。
实施例9
磷酸环己酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸钠(Na2CO3)和环己醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与环己醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.02；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.8；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝1.24–1.39(m,3H),1.49–1.63(m,3H),1.70–1.77(m,2H),1.86–1.97(m,2H),4.62–4.67(m,1H),7.17–7.30(m,6H),7.33–7.42(m,4H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝23.4,25.0,33.2(d,J＝5.0Hz),79.5,120.2(d,J＝5.0Hz),125.2,129.8(d,J＝17Hz),150.7(d,J＝8.0Hz)ppm。
实施例10
磷酸环己基甲酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、氢氧化钠(NaOH)和环己基甲醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与环己基甲醇的物质的量比为1：5；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.2；DPPA与NaOH的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，3h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝0.94–0.99(m,2H),1.01–1.28(m,4H),1.65–1.82(m,5H),4.05–4.08(m,2H),7.18–7.40(m,10H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝25.5,26.2,29.0,38.3,74.3(d,J＝7.0Hz),120.1(d,J＝6.0Hz),125.3(d,J＝2.0Hz),129.8,150.6(d,J＝7.0Hz)ppm。
实施例11
磷酸(2,2-二甲基-1,3-二氧五环-4-)甲酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸钠(Na2CO3)和丙酮缩甘油加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入二氯甲烷(DCM)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与丙酮缩甘油的物质的量比为1：2；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至40℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝1.36(s,3H),1.41(s,3H),3.80–3.83(m,1H),4.04(t,J＝7.2Hz,1H),4.19–4.28(m,2H),4.32–4.36(m,1H),7.19–7.28(m,6H),7.34–7.38(m,4H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝25.2,26.7,66.0,68.6(d,J＝6.0Hz),73.8(d,J＝8.0Hz),110.0,120.1(d,J＝5.0Hz),125.5,129.9,150.4(d,J＝7.0Hz)ppm。
实施例12
磷酸甲酯双(2-乙基-苯基)酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸双(2-乙基-苯基)酯(0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、氢氧化钠(NaOH)和甲醇(MeOH)加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与MeOH的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与NaOH的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，16h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝1.22(t,J＝7.6Hz,6H),2.71(q,J＝7.6Hz,4H),4.01(d,J＝10.4Hz,3H),7.17(dd,J＝7.4Hz,J＝7.4Hz,2H),7.22(ddd,J＝7.4Hz,J＝7.4Hz,J＝1.9Hz,2H),7.27(d,J＝7.2Hz,2H),7.39(d,J＝7.8Hz,2H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝14.2,23.1,55.4(d,J＝7.0Hz),119.7,125.5,127.1,135.1(d,J＝6.0Hz),148.7(d,J＝7.0Hz)ppm。
实施例13
磷酸甲酯双(2-异丙基-苯基)酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸双(2-异丙基-苯基)酯(0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸钠(Na2CO3)和甲醇(MeOH)加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入二氯甲烷(DCM)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与MeOH的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，12h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝1.21(dd,J＝6.0Hz,J＝6.0Hz,12H),3.26–3.33(m,2H),3.99(d,J＝10.4Hz,3H),7.16–7.20(m,4H),7.29–7.32(m,2H),7.36–7.38(m,2H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝22.9(d,J＝12Hz),16.8,55.5(d,J＝7.0Hz),119.7(d,J＝2.0Hz),125.6,126.9(d,J＝1.0Hz),126.9,139.4(d,J＝7.0Hz),148.1(d,J＝8.0Hz)ppm。
实施例14
磷酸甲酯双(3-甲氧基-苯基)酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸双(3-甲氧基-苯基)酯(0.5mmol)、壳聚糖负载氯化亚铜催化剂(CS@CuCl)、碳酸氢钠(NaHCO3)和甲醇(MeOH)加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与MeOH的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuCl的物质的量比为1：0.1；DPPA与NaHCO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
所得化合物的物理性质及表征数据如下：
无色油状物；1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ＝3.80(s,3H),3.83(s,3H),4.00(dd,J＝10.4Hz,J＝6.0Hz,3H),6.77–6.81(m,4H),6.88(dd,J＝7.2Hz,J＝6.4Hz,2H),7.24–7.31(m,2H)ppm；13C NMR(101MHz,CDCl3,298K):δ＝55.4,55.4,106.1(d,J＝4.0Hz),111.3,112.1,130.2,151.4(d,J＝6.0Hz),160.8ppm。
实施例15
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载单质铜粉催化剂(CS@Cu powder)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@Cu powder的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
实施例16
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载碘化亚铜催化剂(CS@CuI)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuI的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
实施例17
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氯化铜催化剂(CS@CuCl2)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuCl2的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
实施例18
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氟化铜催化剂(CS@CuF2)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuF2的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
实施例19
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载氧化铜催化剂(CS@CuO)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuO的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
实施例20
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载硫酸铜催化剂(CS@CuSO4)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@CuSO4的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
实施例21
磷酸正丙酯二苯酯的合成：依次称(量)取叠氮磷酸二苯酯(DPPA，0.5mmol)、壳聚糖负载醋酸铜催化剂(CS@Cu(OAc)2)、碳酸钠(Na2CO3)和正丙醇加入到带有磁子的25mL反应管中，再加入环己烷(cyclohexane)作为溶剂，DPPA在溶剂中的浓度为0.25mol/L，DPPA与正丙醇的物质的量比为1：10；DPPA与CS@Cu(OAc)2的物质的量比为1：0.1；DPPA与Na2CO3的物质的量比为1：0.5；室温条件下混合均匀，然后缓慢加热至80℃，24h后停止反应，冷却至室温。将混合物过滤，滤得的固体颗粒用正己烷洗涤并回收。滤液用稀盐酸中和，用乙酸乙酯萃取三次，有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，用柱层析色谱分离，以300～400目的硅胶作为固定相，以乙酸乙酯和石油醚作为混合洗脱剂对产品进行纯化分离。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来讲，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应当属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书范围之内的。
Claims (6)
1.一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，其特征在于，将叠氮磷酸酯类化合物、壳聚糖负载铜催化剂、碱和脂肪醇加入溶剂中，得到混合物，然后将混合物在40～80℃下反应3～24h，得到磷酸混酯类化合物；其中，叠氮磷酸酯类化合物与壳聚糖负载铜催化剂的物质的量比为1：(0.02～0.2)；
叠氮磷酸酯类化合物为叠氮磷酸二苯酯、叠氮磷酸双(2-乙基-苯基)酯、叠氮磷酸双(2-异丙基-苯基)酯或叠氮磷酸双(3-甲氧基-苯基)酯；
壳聚糖负载铜催化剂为壳聚糖负载单质铜粉、壳聚糖负载氯化亚铜、壳聚糖负载碘化亚铜、壳聚糖负载氯化铜、壳聚糖负载氟化铜、壳聚糖负载氧化铜、壳聚糖负载硫酸铜或壳聚糖负载醋酸铜；
混合物中叠氮磷酸酯类化合物的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，其特征在于，碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，其特征在于，脂肪醇为甲醇、正丙醇、正戊醇、异戊醇、环己醇、环己甲醇或丙酮缩甘油。
4.根据权利要求1所述的一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，其特征在于，溶剂为环己烷或二氯甲烷。
5.根据权利要求1所述的一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，其特征在于，叠氮磷酸酯类化合物与碱的物质的量比为1：(0.2～1)。
6.根据权利要求1所述的一种壳聚糖负载铜催化合成磷酸混酯类化合物的方法，其特征在于，叠氮磷酸酯类化合物和脂肪醇的物质的量比为1：(2～10)。
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| GR01 | Patent grant | ||
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