CN114075244B - 一种双齿亚磷酸酯及其纯化方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双齿亚磷酸酯及其纯化方法和应用。双齿亚磷酸酯的纯化方法包括以下步骤：(1)将待纯化的双齿亚磷酸酯与溶剂I、碱性试剂和N,N‑二甲基甲酰胺进行第一反应，得到混合物；(2)将所述混合物与溶剂II进行第二反应，然后洗涤和干燥。采用该方法对部分降解的粗双齿亚磷酸酯进行提纯，具有优异的提纯效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种双齿亚磷酸酯及其纯化方法和应用。
背景技术
亚磷酸酯在有机合成化工领域有着很重要的用途，而其中双齿亚磷酸酯由于其特殊的电子效应和立体效应，对催化剂催化反应的活性和选择性都有着重要的影响，这使得双齿亚磷酸酯作为配体，广泛应用于烯烃反应，尤其是烯烃氢甲酰化反应、氢酯基化以及氰氢化反应中。
铑膦络合催化体系是应用于烯烃氢甲酰化反应中一种重要的催化体系，其中所用的双齿亚磷酸酯易与铑金属形成螯合物，可有效提高反应的活性和选择性，受到了学术界和工业界的普遍重视，但是由于这种配体稳定性较差、对水和空气都比较敏感，易水解，保存不易，这也成为了困扰双亚磷酸酯配体技术开发的一个难题，又因为双齿亚磷酸酯配体合成相对困难，附加值高，如果仅部分降解就弃之不用是一种重大的浪费。
CN1019396A公开了一种纯化有机基亚磷酸三酯的方法。方法包括(1)利用添加的水和路易斯碱(Lewis base)来处理已溶于一种有机溶剂中基本上由有机基亚磷酸三酯和二酯组成的组合物，以选择性地使有机基亚磷酸二酯转化为有机基亚磷酸单酯的盐，和(2)从所述的盐中分离和回收有机基亚磷酸三酯。但是其存在产物的纯度低的问题，高效液相(HPLC)检测其纯度低于85％。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种双齿亚磷酸酯的纯化方法，采用该方法对部分降解的粗双齿亚磷酸酯进行提纯，具有较好的提纯效果，在优选的情况下，可以将产品的纯度提高到85％以上(HPLC测定)。
本发明第一方面提供了一种双齿亚磷酸酯的纯化方法，包括以下步骤：
(1)将待纯化的双齿亚磷酸酯与溶剂I、碱性试剂和N,N-二甲基甲酰胺进行第一反应，得到混合物；
(2)将所述混合物与溶剂II进行第二反应，然后洗涤和干燥。
在本发明中，双齿亚磷酸酯的结构式为式I所示：
其中，R1-R16各自独立地选自H、C1-C10的烷基、C1-C10的烷氧基、C6-C10的芳基和卤素中的一种或多种；优选地，R1-R16各自独立地选自H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基和己基中的一种或多种；更优选地，R1、R3、R5、R7、R9-R16为H，R2、R4、R6和R8为叔丁基。
根据本发明所述的方法的一些具体实施方式，双齿亚磷酸酯可以为式II所示化合物：
式II，
在本发明中，待纯化的双齿亚磷酸酯是指已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯。待纯化的双齿亚磷酸酯的纯度优选为18-70重量％，其纯度采用HPLC检测。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，溶剂I的用量为2～3mL。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述溶剂I选自醚类溶剂，优选2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃、1,4-二氧六环和二氯甲烷中的一种或多种。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述溶剂I中水含量为100ppm以下，优选为20～40ppm。以溶液I为四氢呋喃为例，脱除溶剂I中水分的方法可以但不限于在四氢呋喃中加入少量钠丝进行回流反应12小时，去除其中的微量水，然后进行蒸馏，收集四氢呋喃馏分，将精制的四氢呋喃试剂移入储存罐中保存，采用卡尔费休试剂检测水含量。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，碱性试剂的用量为0.1～0.3mL。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述碱性试剂为吡啶和/或三乙胺。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，N,N-二甲基甲酰胺与碱性试剂的摩尔比为0.03～0.04:1。在溶剂I和碱性试剂的存在下，加入少量的N,N-二甲基甲酰胺，可以显著增加双齿亚磷酸酯的提纯及纯化效果。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述第一反应的条件包括：温度为0～50℃，时间为1～3小时。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述第二反应的条件包括：温度为0～40℃，时间为15-40分钟。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述脱溶剂的方法可以为减压蒸除。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述溶剂II为乙腈和异丁醇的混合物。优选地采用乙腈和异丁醇的混合物时可以更好地去除杂质，减少产物的损失。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，相对于每mL的乙腈，异丁醇的含量为0.25～0.37mL。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，乙腈的用量为2～3mL。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，优选地，在步骤(1)之后，且步骤(2)之前，该方法还包括：将所述混合物进行脱溶剂。所述脱溶剂的方法可以为减压蒸馏。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，优选地，在所述第二反应之后，且洗涤之前，该方法还包括进行过滤，然后将滤饼进行洗涤。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述洗涤所用的溶剂为含有去离子水的异丙醇溶液。洗涤溶剂中优选含有少量的去离子水可以去除少量的盐杂质，从而进一步提高双齿亚磷酸酯的纯度和纯化效果。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，在洗涤剂中，去离子水的含量为3～8重量％。例如3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，所述干燥以能够除去水分为目的，优选地，干燥的条件可以包括但不限于：温度为80～120℃，时间为2～8小时。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，在步骤(2)之后，所述方法还包括进行重结晶。优选地，所述重结晶是在乙腈和甲苯的混合物中进行。在乙腈和甲苯的混合物中进行重结晶可以有效地溶解杂质，得到纯度高的产物。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，乙腈和甲苯的体积比为3:1～1.8。
根据本发明所述的方法的一些实施方式，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，乙腈和甲苯的用量为1.8～2.3mL。
根据本发明所述的方法的具体实施方式，一种双齿亚磷酸酯的纯化方法，包括以下步骤：
(1)在N2保护条件下，在待纯化的双齿亚磷酸酯(已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体)中，加入溶剂I、碱性试剂和N,N-二甲基甲酰胺，搅拌反应，得到混合物；
(2)将混合物中的溶剂减压蒸除后，加入溶剂II，搅拌反应后，依次进行过滤、洗涤和干燥。
优选地，在N2气氛中，将步骤(2)得到的产物采用乙腈和甲苯的混合物进行溶解重结晶。
本发明第二方面提供了由上述的方法制备得到的双齿亚磷酸酯。
本发明第三方面提供了上述的双齿亚磷酸酯在烯烃反应中的应用。
本发明的提纯方法简单高效，在优选的情况下，可以将双齿亚磷酸酯的纯度提高到85％以上(HPLC测定)，可以用于连续工业方法中，而且使用过的乙腈试剂可以回收后继续使用，减轻了环保压力，降低了成本。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
在以下实施例中，HPLC购自Agilent公司，型号为1200。
【实施例1】
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)、2mL的三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.03：1)后，0℃下搅拌反应1小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有40mL乙腈和10mL异丁醇的混合溶剂，10℃下搅拌反应15min，过滤，使用含5重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物15.48g，HPLC测定其纯度为88.2％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体11.71g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为99.2％。
【实施例2】
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入45mL的四氢呋喃(水含量为20ppm)，4mL的吡啶和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与吡啶的摩尔比为0.03：1)后，18℃下搅拌反应1.5小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有50mL乙腈和12.5mL异丁醇的混合溶剂，18℃下搅拌反应40min，过滤，使用含5重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物15.19g，HPLC测定其纯度为87.4％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈25mL和甲苯15mL重结晶，得到白色晶体11.64g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为99.5％。
【实施例3】
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入60mL的1,4-二氧六环(水含量为40ppm)，6mL的吡啶和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与吡啶的摩尔比为0.04：1)后，50℃下搅拌反应3小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有60mL乙腈和22mL异丁醇的混合溶剂，0℃下搅拌反应20min，过滤，使用含5重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物15.94g，HPLC测定其纯度为90.1％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈31mL和甲苯15mL重结晶，得到白色晶体11.58g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为99.1％。
【实施例4】
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入50mL的二氯甲烷(水含量为40ppm)，5.5mL的三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.04：1)后，40℃下搅拌反应2.5小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有50mL乙腈和15mL异丁醇的混合溶剂，40℃下搅拌反应25min，过滤，使用含3重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物15.01g，HPLC测定其纯度为89.2％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体11.62g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为99.3％。
【实施例5】
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)，5mL三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.04：1)后，50℃下搅拌反应3小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有45mL乙腈和15mL异丁醇的混合溶剂，18℃下搅拌反应20min，过滤，使用含8重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物15.27g，HPLC测定其纯度为88.9％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈25mL和甲苯15mL重结晶，得到白色晶体11.65g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为99.0％。
【实施例6】
按照实施例1的方法，不同的是，溶剂II仅加入乙腈，即：
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)，2mL的三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.03：1)后，0℃下搅拌反应1小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入50mL的乙腈，10℃下搅拌反应15min，过滤，含5重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物15.76g，HPLC测定其纯度为79.8％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体10.21g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为98.5％。
【实施例7】
按照实施例1的方法，不同的是，洗涤溶剂为纯的异丙醇，即：
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)，2mL的三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.03：1)后，0℃下搅拌反应1小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有40mL乙腈和10mL异丁醇的混合溶剂，10℃下搅拌反应15min，过滤，异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物14.52g，HPLC测定其纯度为85.4％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体9.84g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为99.0％。
【对比例1】
按照实施例1的方法，不同的是，不加入N,N-二甲基甲酰胺，即：
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)和2mL的三乙胺后，0℃下搅拌反应1小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有40mL乙腈和10mL异丁醇的混合溶剂，10℃下搅拌反应15min，过滤，使用含5重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物13.24g，HPLC测定其纯度为77.1％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体8.32g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为98.4％。
【对比例2】
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)不加入溶剂II，即：
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)，2mL的三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.03：1)后，0℃下搅拌反应1小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，使用含5重量％去离子水的异丙醇溶液洗涤滤饼两次，100℃下干燥4小时后得到产物16.43g，HPLC测定其纯度为76.2％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体10.34g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为98.6％。
【对比例3】
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)不洗涤，即：
在N2保护条件下，将20g已经部分降解的粗双齿亚磷酸酯配体(式II结构式所示化合物，采用HPLC检测含量约65重量％)移至洁净的三口烧瓶中，加入40mL的2-甲基四氢呋喃(水含量为40ppm)，2mL的三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺与三乙胺的摩尔比为0.03：1)后，0℃下搅拌反应1小时，停止反应后，将溶液中的溶剂减压蒸除后，加入含有40mL乙腈和10mL异丁醇的混合溶剂，10℃下搅拌反应15min，过滤，滤饼在100℃下干燥4小时后得到产物15.71g，HPLC测定其纯度为82.6％。
将所得的产物移入带有导气管和冷凝器的三口烧瓶中，通N2后，加入乙腈27mL和甲苯9mL重结晶，得到白色晶体10.59g，经过核磁分析确认结构为目标产物，HPLC测定其纯度为98.8％。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种双齿亚磷酸酯的纯化方法，包括以下步骤：
(1)将待纯化的双齿亚磷酸酯与溶剂I、碱性试剂和N,N-二甲基甲酰胺进行第一反应，得到混合物；
(2)将所述混合物与溶剂II进行第二反应，然后洗涤和干燥；
所述溶剂I中水含量为100ppm以下；
所述溶剂II为乙腈和异丁醇的混合物；
所述洗涤所用的溶剂为含有去离子水的异丙醇溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，溶剂I的用量为2～3mL；和/或，
所述溶剂I选自醚类溶剂和二氯甲烷；和/或，
所述溶剂I中水含量为20～40ppm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述醚类溶剂选自2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃和1,4-二氧六环中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，碱性试剂的用量为0.1～0.3mL；和/或，
所述碱性试剂为吡啶和/或三乙胺。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，N,N-二甲基甲酰胺与碱性试剂的摩尔比为0.03～0.04:1。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一反应的条件包括：温度为0～50℃，时间为1～3小时；和/或
所述第二反应的条件包括：温度为0～40℃，时间为15～40分钟。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，相对于每mL的乙腈，异丁醇的含量为0.25～0.37mL。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，乙腈的用量为2～3mL。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，去离子水的含量为3～8重量％。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)之后，所述方法还包括进行重结晶。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述重结晶是在乙腈和甲苯的混合物中进行。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，乙腈和甲苯的体积比为3:1～1.8。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，相对于每g的待纯化的双齿亚磷酸酯，乙腈和甲苯的混合物的用量为1.8～2.3mL。
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