CN115125552A - 叔膦化合物的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叔膦化合物的合成方法，包括如下步骤：在纳米α‑Fe2O3的作用下，将膦氧化物与还原剂混合电解，使膦氧化物还原，制备叔膦化合物；其中，还原剂选自糠醛及烷基或芳基取代的糠醛中的至少一种。上述叔膦化合物的合成方法能够减少废料产生、原子经济性高且条件温和、安全性高。

Description

叔膦化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，特别是涉及一种叔膦化合物的合成方法。
背景技术
叔膦化合物涉及各种广泛应用的化学反应，例如Wittig反应，即酮或醛官能团向烯键的转化；用于从醇官能团立体专一性制备C-O、C-N、C-S或C-C键的Mitsunobu反应；Staudinger反应，即从叠氮化物向游离酰胺的转化；用于将醇立体专一性转化成卤化物的Apple反应；用作均相催化的配体参与金属催化的反应，如Heck和Suzuki偶联反应等。
目前叔膦化合物的合成主要是通过膦氧化合物还原，已有的还原方法分为直接还原法和间接还原法两类，其中直接还原法常用的还原剂有：氢化铝试剂、硅烷试剂、高活性低价金属试剂以及高还原性叔膦试剂；间接还原法是通过草酰氯活化三级膦氧化物得到中间体二氯三级膦类化合物再进行还原，其还原方法主要有：金属氢化物还原、金属单质还原、有机金属试剂还原、电化学还原、硫醇还原、氢气还原以及汉斯酯还原等。
虽然已有的还原方法可以得到相应的三级膦化合物，但是上述还原方法要么反应危险性高，操作难度大，要么产生大量废料，造成极大浪费。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够减少废料产生、原子经济性高且条件温和、安全性高的叔膦化合物的合成方法。
一种叔膦化合物的合成方法，包括如下步骤：
在纳米α-Fe2O3的作用下，将膦氧化物与还原剂混合电解，使膦氧化物还原，制备叔膦化合物；
其中，所述还原剂选自糠醛及烷基或芳基取代的糠醛中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述还原剂选自糠醛、苯并呋喃-2-甲醛及5-甲基呋喃醛中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述膦氧化物为单膦氧化物，所述膦氧化物的结构通式为
Figure 935914DEST_PATH_IMAGE002
；或者，
所述膦氧化物为双膦氧化物，所述膦氧化物的结构通式为
Figure 166039DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 960819DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，R1为取代或未取代的芳基，R2和R3各自独立地选自烷基、环烷基及取代或未取代的芳基中的一种。
在其中一个实施例中，R1为苯基、C1~C6的烷基取代的苯基、C1~C6的烷氧基取代的苯基或C1~C6的烷氧基取代的联萘基；R2和R3各自独立地为C1~C6的烷基、C3~C6的环烷基、苯基、C1~C6的烷氧基取代的苯基或C1~C6的烷基取代的苯基。
在其中一个实施例中，所述膦氧化物中的磷原子与所述还原剂的摩尔比为1:（1.05~1.5）。
在其中一个实施例中，所述膦氧化物中的磷原子与所述纳米α-Fe2O3的摩尔比为1:（0.01~0.05）。
在其中一个实施例中，电解过程中的工艺参数满足以下条件中的至少一个：
（1）电解过程采用恒定电流的方式，电流为3mA~5mA；
（2）电解的时间为10h~20h，电解的温度为10℃~30℃。
在其中一个实施例中，电解过程中所用的电解质满足以下条件中的至少一个：
（1）所述电解质选自四正丁基溴化铵、四正丁基碘化铵、四正丁基六氟磷酸盐及四正丁基四氟硼酸盐中的至少一种；
（2）所述电解质的浓度为0.1mol/L~0.5mol/L。
在其中一个实施例中，在电解的步骤之后，还包括：将反应后的体系与水混合，然后用第一有机溶剂萃取，所得第一有机相依次除水、除所述第一有机溶剂、重结晶，得到纯化后的叔膦化合物。
在其中一个实施例中，还包括：将重结晶过程中的滤液用碱性水溶液萃取，然后调节水相pH为2~3，用第二有机溶剂萃取，所得第二有机相依次除水、除所述第二有机溶剂、蒸馏，以回收所述还原剂的氧化产物。
上述叔膦化合物的合成方法采用电化学方法催化还原，使用催化量的纳米α-Fe2O3作为氧原子转移试剂，纳米α-Fe2O3的空穴能够捕获膦氧化物，大大降低了还原半反应的活化能，使得反应能够顺利进行，阳极上发生糠醛或取代的糠醛失电子氧化得到糠酸或取代的糠酸的反应，阴极上发生膦氧化物得电子还原为三价叔膦的反应，相较于可消耗阳极材料的方案减少了金属废料的生成，更利于放大生产，且过程中生产的副产物糠酸或取代的糠酸也是一种重要的工业原料，具有极高的原子经济性。另外，反应过程中所使用的原料都有较高的稳定性，反应条件温和，无需在惰性气体保护下反应，安全且易于操作。
附图说明
图1为实施例1所制备的化合物1的氢核磁谱图；
图2为实施例1所制备的化合物1的磷核磁谱图；
图3为实施例2所制备的化合物2的氢核磁谱图；
图4为实施例2所制备的化合物2的磷核磁谱图；
图5为实施例3所制备的化合物3的氢核磁谱图；
图6为实施例3所制备的化合物3的磷核磁谱图；
图7为实施例4所制备的化合物4的氢核磁谱图；
图8为实施例4所制备的化合物4的磷核磁谱图；
图9为实施例5所制备的化合物5的氢核磁谱图；
图10为实施例5所制备的化合物5的磷核磁谱图；
图11为实施例6所制备的化合物6的氢核磁谱图；
图12为实施例6所制备的化合物6的磷核磁谱图；
图13为实施例7所制备的化合物7的氢核磁谱图；
图14为实施例7所制备的化合物7的磷核磁谱图；
图15为实施例8所制备的化合物8的氢核磁谱图；
图16为实施例8所制备的化合物8的磷核磁谱图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
术语“烷基”是指包含伯（正）碳原子、或仲碳原子、或叔碳原子、或季碳原子、或其组合的饱和烃。包含该术语的短语，例如，“C1~C6烷基”是指包含1~6个碳原子的烷基，每次出现时，可以互相独立地为C1烷基、C2烷基、C3烷基、C4烷基、C5烷基或C6烷基。合适的实例包括但不限于：甲基(Me、-CH3)、乙基(Et、-CH2CH3)、1-丙基(n-Pr、n-丙基、-CH2CH2CH3)、2-丙基(i-Pr、i-丙基、-CH(CH3)2)、1-丁基(n-Bu、n-丁基、-CH2CH2CH2CH3)、2-甲基-1-丙基(i-Bu、i-丁基、-CH2CH(CH3)2)、2-丁基(s-Bu、s-丁基、-CH(CH3)CH2CH3)、2-甲基-2-丙基(t-Bu、t-丁基、-C(CH3)3)、1-戊基(n-戊基、-CH2CH2CH2CH2CH3)、2-戊基(-CH(CH3)CH2CH2CH3)、3-戊基(-CH(CH2CH3)2)、2-甲基-2-丁基(-C(CH3)2CH2CH3)、3-甲基-2-丁基(-CH(CH3)CH(CH3)2)、3-甲基-1-丁基(-CH2CH2CH(CH3)2)、2-甲基-1-丁基(-CH2CH(CH3)CH2CH3)、1-己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH3)、2-己基(-CH(CH3)CH2CH2CH2CH3)、3-己基(-CH(CH2CH3)(CH2CH2CH3))、2-甲基-2-戊基(-C(CH3)2CH2CH2CH3)、3-甲基-2-戊基(-CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3)、4-甲基-2-戊基(-CH(CH3)CH2CH(CH3)2)、3-甲基-3-戊基(-C(CH3)(CH2CH3)2)、2-甲基-3-戊基(-CH(CH2CH3)CH(CH3)2)、2,3-二甲基-2-丁基(-C(CH3)2CH(CH3)2)、3,3-二甲基-2-丁基(-CH(CH3)C(CH3)3等。
术语“环烷基”是指包含环碳原子的非芳香族烃，可以为单环烷基、或螺环烷基、或桥环烷基。包含该术语的短语，例如，“C3~C6环烷基”是指包含3~6个碳原子的环烷基，每次出现时，可以互相独立地为C3环烷基、C4环烷基、C5环烷基或C6环烷基。合适的实例包括但不限于：环丙基、环丁基、环戊基、环己基。另外，“环烷基”还可含有一个或多个双键，含有双键的环烷基的代表性实例包括环戊烯基、环己烯基、环己二烯基和环丁二烯基。
术语“烷氧基”是指具有-O-烷基的基团，即如上所定义的烷基经由氧原子连接至母核结构。包含该术语的短语，例如，“C1~C6烷氧基”是指烷基部分包含1~6个碳原子，每次出现时，可以互相独立地为C1烷氧基、C4烷氧基、C5烷氧基或C6烷氧基。合适的实例包括但不限于：甲氧基(-O-CH3或-OMe)、乙氧基(-O-CH2CH3或-OEt)和叔丁氧基(-O-C(CH3)3或-OtBu)。
如背景技术所述，传统的膦氧化合物还原制备叔膦化合物的反应大多存在以下问题：大多数反应需要高活性的金属试剂，不符合经济环保的要求且有一定危险性，操作难度高。此外非金属还原的方法也存在不足，例如，使用高活性硅烷作为还原剂的反应虽然无金属的参与，但是有些反应易燃易爆，并且产生有毒的SiH4气体或是生成大量硅盐，对反应纯化形成挑战；高还原性叔膦如三正丁基膦活性较高，空气中易燃，反应需严格控制无氧，危险系数高；硫醇作为还原剂避免了金属的参与，同时反应条件温和，但是硫醇的恶臭气味使反应的操作十分困难；氢气还原反应条件苛刻，一般需要高温高压；电化学还原需要预先用草酰氯进行活化，反应时阳极材料使用的是可消耗的Al、Zn、Mg等活泼金属，既不利于放大生产，又会产生大量金属废料；汉斯酯还原需要预先用草酰氯进行活化，并且使用了过量的汉斯酯和有机碱，造成了极大的浪费。
基于此，本发明提供了一种能够减少废料产生、原子经济性高且条件温和、操作简单、安全性高的叔膦化合物的合成方法。
具体地，一实施方式的叔膦化合物的合成方法，包括如下步骤：
在纳米α-Fe2O3的作用下，将膦氧化物与还原剂混合电解，使膦氧化物还原，制备叔膦化合物；
其中，还原剂选自糠醛及烷基或芳基取代的糠醛中的至少一种。
在一些实施例中，膦氧化物为单膦氧化物，膦氧化物的结构通式为
Figure DEST_PATH_IMAGE007_26A
；
或者，膦氧化物为双膦氧化物，膦氧化物的结构通式为
Figure 545120DEST_PATH_IMAGE008
或
Figure DEST_PATH_IMAGE009_24A
；
其中，R1为取代或未取代的芳基，R2和R3各自独立地选自烷基、环烷基及取代或未取代的芳基中的一种。
在一些实施例中，R1为苯基、C1~C6的烷基取代的苯基、C1~C6的烷氧基取代的苯基或C1~C6的烷氧基取代的联萘基。R2和R3各自独立地为C1~C6的烷基、C3~C6的环烷基、苯基、C1~C6的烷氧基取代的苯基或C1~C6的烷基取代的苯基。
在一些实施例中，R1为甲氧基取代的苯基、苯基或甲氧基取代的联萘基。R2和R3各 自独立地为
Figure DEST_PATH_IMAGE011_24A
。
在一个具体的示例中，膦氧化物为
Figure DEST_PATH_IMAGE013_24A
。
在另一个具体的示例中，膦氧化物为
Figure DEST_PATH_IMAGE015_21A
。
在一些实施例中，膦氧化物中的磷原子与还原剂的摩尔比为1:（1.05~1.5）。在一个具体的示例中，膦氧化物中的磷原子与还原剂的摩尔比为1:1.05、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35、1:1.4、1:1.45、1:1.5或这些取值中任意两者所组成的范围。
在一些实施例中，还原剂选自糠醛、苯并呋喃-2-甲醛及5-甲基呋喃醛中的至少一种。可以理解，还原剂不限于此，还可以为其他烷基或芳基取代的糠醛。
在一些实施例中，膦氧化物中的磷原子与纳米α-Fe2O3的摩尔比为1:（0.01~0.05）。在一个具体的示例中，膦氧化物中的磷原子与纳米α-Fe2O3的摩尔比为1:0.01、1:0.015、1:0.02、1:0.025、1:0.03、1:0.035、1:0.04、1:0.045、1:0.05或这些取值中任意两者所组成的范围。纳米α-Fe2O3的空穴能够捕获膦氧化物，大大降低了还原半反应的活化能，使得反应能够顺利进行。
在一些实施例中，纳米α-Fe2O3的粒径为50nm~100nm。具体可根据文献Nano Lett.11, 2119–2125 (2011)的方法制备得到。
在一些实施例中，电解过程中，采用恒定电流的方式，电流为3mA~5mA。在一个具体的示例中，电流为3mA、3.5mA、4mA、4.5mA、5mA或这些取值中任意两者所组成的范围。由于在本实施方式的反应中不涉及选择性的问题，因此采用恒定电流的方式电解。由于随着反应推进，电解池中可发生反应的底物浓度减小，因恒电流实验中电源电势是不断增加的，这使得反应转化率会更高。
在一些实施例中，电解的时间为10h~20h。在一个具体的示例中，电解的时间为10h、12h、15h、18h、20h或这些取值中任意两者所组成的范围。
在一些实施例中，电解的温度为10℃~30℃。
在一些实施例中，电解过程中所用的电解质可以为本领域常用的电解质。在其中一个实施例中，电解质选自四正丁基溴化铵、四正丁基碘化铵、四正丁基六氟磷酸盐及四正丁基四氟硼酸盐中的至少一种。加入电解质能够增加电解液的导电性，减小体系电阻。
在一些实施例中，电解质的浓度为0.1mol/L~0.5mol/L。在一个具体的示例中，电解质的浓度为0.1mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.35mol/L、0.4mol/L、0.45mol/L、0.5mol/L或这些取值中任意两者所组成的范围。
在一些实施例中，电解过程中所用的溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及乙腈中的至少一种。
在一个具体的示例中，电解过程中的阴极材料为铜电极，阳极材料为镍电极。
在一些实施例中，在电解的步骤之后，还包括提纯的步骤，具体地，提纯的步骤包括：将反应后的体系与水混合，然后用第一有机溶剂萃取，所得第一有机相依次干燥、过滤、除溶剂、重结晶，得到纯化后的叔膦化合物。
在其中一个实施例中，第一有机溶剂为二氯甲烷。可以理解，第一有机溶剂还可以为其他不与水互溶的有机溶剂。
在其中一个实施例中，用无水硫酸钠干燥除水。
在其中一个实施例中，重结晶过程中所用的试剂选自甲醇、乙醇及异丙醇中的至少一种。
在一些实施例中，还包括回收还原剂的氧化产物的步骤。具体地，回收的步骤包括：将重结晶过程中的滤液用碱性水溶液萃取，然后调节水相pH为2~3，用第二有机溶剂萃取，所得第二有机相依次干燥、过滤、除溶剂、蒸馏，以回收还原剂的氧化产物。
在其中一个实施例中，碱性水溶液为氢氧化钠水溶液。氢氧化钠与所用的原料还原剂的摩尔比为2:（1.05~1.5）。在一个具体的示例中，氢氧化钠与所用的原料还原剂的摩尔比为2:1.05、2:1.1、2:1.15、2:1.2、2:1.25、2:1.3、2:1.35、2:1.4、2:1.45、2:1.5或这些取值中任意两者所组成的范围。
在其中一个实施例中，第二有机溶剂为二氯甲烷。可以理解，第二有机溶剂还可以为其他不与水互溶的有机溶剂。
在其中一个实施例中，用无水硫酸钠干燥除水。
通过上述步骤实现了副产物的回收，减少了浪费，原子经济性高。
以单膦氧化物为例，上述叔膦化合物的合成反应式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE017_19A
其中，R1、R2及R3如前所述，R4为氢、烷基或芳基。
上述叔膦化合物的合成至少具有以下优点：
（1）上述叔膦化合物的合成方法采用电化学方法催化还原，使用催化量的纳米α-Fe2O3作为氧原子转移试剂，纳米α-Fe2O3的空穴能够捕获膦氧化物，大大降低了还原半反应的活化能，使得反应能够顺利进行，阳极上发生糠醛或取代的糠醛失电子氧化得到糠酸或取代的糠酸的反应，阴极上发生膦氧化物得电子还原为三价叔膦的反应，在两个电极上都能得到有用的产物。相较于可消耗阳极材料的方案减少了金属废料的生成，更利于放大生产，且过程中生产的副产物糠酸或取代的糠酸也是一种重要的工业原料，具有极高的原子经济性。
（2）上述叔膦化合物的合成方法反应过程中所使用的原料都有较高的稳定性，反应条件温和，无需在惰性气体保护下反应，安全且易于操作。
（3）上述叔膦化合物的合成方法无需使用草酰氯等试剂进行预先活化，简化了操作步骤。
为了使本发明的目的以及优点更加清楚，以下结合具体实施例对本发明的叔膦化合物的合成及其效果做进一步详细的说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不得用以限定本发明。以下实施例如未特殊说明，则不包括除不可避免的杂质外的其他组分。实施例中采用药物和仪器如非特别说明，均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件，例如文献、书本中所述的条件或者生产厂家推荐的方法实现。
以下实施例和对比例中的电化学工作站所用的阴极材料为铜电极，阳极材料为镍电极。
以下实施例和对比例中所用的纳米α-Fe2O3的粒径为50nm~100nm，根据文献NanoLett. 11, 2119–2125 (2011)的方法自制得到。
实施例1~实施例3
实施例1~实施例3的叔膦化合物的合成反应式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE019_22A
实施例1~实施例3的叔膦化合物的合成过程具体如下：
实施例1：将结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE021_13A
的氧化物1 (0.60g,1.0mmol)、糠醛(0.20g,2.1mmol)、纳米α-Fe2O3 (0.0048g,0.03mmol)和四正丁基溴 化铵(0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的恒定 电流进行电解，室温反应20h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取 三次，每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过 甲醇析晶，得白色粉末的化合物1(0.55g,产率97%)，结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE023_14A
。
化合物1的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图1和图2所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
收集多次甲醇析晶过程中产生过滤后的母液（总原料为0.21mol糠醛），收集后加入2mol/L的NaOH水溶液（0.4mol NaOH）萃取，水相用3mol/L的盐酸调节pH为2，再用二氯甲烷（DCM）萃取三次，每次二氯甲烷用量100mL，合并有机相，用无水Na2SO4干燥、过滤，滤液旋干后得到粗品，在（5mmHg，80℃）条件下减压蒸馏精制，得到糠酸（17g,产率72%）。
所回收的糠酸的检测数据具体如下：
HNMR(400MHz,DMSO):δ7.90(dd,J=1.64,0.76Hz,1H),7.22(dd,J=3.48,0.76Hz,1H),6.64(dd,J=3.44,1.72Hz,1H)。
实施例2：将结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE025_18A
的氧 化物2(0.73g,1.0mmol)、糠醛(0.20g,2.1mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0048g,0.03mmol)和四正丁 基溴化铵(0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的 恒定电流进行电解，室温反应20h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行 萃取三次，每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品 通过甲醇析晶，得白色粉末的化合物2(0.63g,产率90%)，结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE027_11A
。
化合物2的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图3和图4所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例3：将结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE029_11A
的氧化物3 (0.72g,1.0mmol)、糠醛(0.20g,2.1mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0048g,0.03mmol)和四正丁基溴 化铵(0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的恒定 电流进行电解，室温反应20h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取 三次，每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过 甲醇析晶，得白色粉末的化合物3(0.66g,产率96%)，结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE031_13A
。
化合物3的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图5和图6所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例4~实施例6
实施例4~实施例6的叔膦化合物的合成反应式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE033_18A
实施例4~实施例6的叔膦化合物的合成过程具体如下：
实施例4：将结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE035_17A
的氧化物4(0.48g, 1.0mmol)、糠醛(0.20g,2.1mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0048g,0.03mmol)和四正丁基溴化铵 (0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的恒定电流 进行电解，室温反应20h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取三次， 每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过甲醇 析晶，得白色粉末的化合物4(0.43g,产率96%)，结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE037_16A
。
化合物4的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图7和图8所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例5：将结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE039_18A
的氧化物5(0.61g, 1.0mmol)、糠醛(0.20g,2.1mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0048g,0.03mmol)和四正丁基溴化铵 (0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的恒定电流 进行电解，室温反应20h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取三次， 每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过甲醇 析晶，得白色粉末的化合物5(0.55g,产率95%)，结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE041_19A
。
化合物5的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图9和图10所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例6：将结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE043_20A
的氧化物6 (1.2g,1.0mmol)、糠醛(0.20g,2.1mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0048g,0.03mmol)和四正丁基溴化 铵(0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入溶剂DMF10mL，充分搅拌10min后通入3mA的恒定电 流进行电解，室温反应20h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取三 次，每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过甲 醇析晶，得白色粉末的化合物6(1.0g,产率86%)，结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE045_17A
。
化合物6的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图11和图12所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例7
本实施例的叔膦化合物的合成反应式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE047_17A
本实施例的叔膦化合物的合成过程具体如下：
将三苯基氧膦(0.28g,1.0mmol)、糠醛(0.10g,1.05mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0024g,0.015mmol)和四正丁基溴化铵(0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的恒定电流进行电解，室温反应10h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取三次，每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过甲醇析晶，得白色粉末的三苯基膦(0.25g,产率95%)，记为化合物7。
实施例7所合成的三苯基膦的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图13和图14所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例8
本实施例的叔膦化合物的合成反应式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE049_16A
本实施例的叔膦化合物的合成过程具体如下：
将氧化物8(0.48g,1.0mmol)、糠醛(0.10g,1.05mmol)、纳米α-Fe2O3(0.0024g,0.015mmol)和四正丁基溴化铵(0.32g,1.0mmol)加入电解池中，加入10mL溶剂DMF，充分搅拌10min后通入3mA的恒定电流进行电解，室温反应10h。反应结束后将反应液倒入20mL水中，使用二氯甲烷进行萃取三次，每次二氯甲烷用量20mL，合并有机相，依次用无水Na2SO4干燥、过滤、浓缩。粗产品通过甲醇析晶，得白色粉末的化合物8(0.44g,产率98%)。
化合物8的氢核磁谱图和磷核磁谱图分别如图15和图16所示，所用的氘代试剂为CDCl3。
实施例9
本实施例的叔膦化合物的合成过程与实施例1相似，区别在于，用苯并呋喃-2-甲醛替换实施例1中的糠醛。
本实施例所得到的化合物1的质量为0.49g，产率为86%。
实施例10
本实施例的叔膦化合物的合成过程与实施例1相似，区别在于，用5-甲基呋喃醛替换实施例1中的糠醛。
本实施例所得到的化合物1的质量为0.47g，产率为83%。
实施例11
本实施例的叔膦化合物的合成过程与实施例1相似，区别在于，电解过程中采用恒定电压方式，电压为4.8V。
本实施例所得到的化合物1的质量为0.35g，产率为62%。
对比例1
对比例1的叔膦化合物的合成过程与实施例1相似，区别在于，用TiO2替换实施例1中的纳米α-Fe2O3。
在实际过程中，用TiO2替换纳米α-Fe2O3，膦氧化物不反应，无法得到化合物1。
对比例2
对比例2的叔膦化合物的合成过程与实施例1相似，区别在于，用苯甲醛替换实施例1中的糠醛。
对比例2所制备的化合物1的质量为0.22g，产率为39%。由于该对比例所制备的化合物1的产率较低，一方面，反应原料的转化率较低，原子经济性较差，另一方面，原料残留较多，所得到的产物无法通过重结晶的方式提纯，得到纯净产品。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。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。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种叔膦化合物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
在纳米α-Fe2O3的作用下，将膦氧化物与还原剂混合电解，使膦氧化物还原，制备叔膦化合物；
其中，所述还原剂选自糠醛及烷基或芳基取代的糠醛中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，所述还原剂选自糠醛、苯并呋喃-2-甲醛及5-甲基呋喃醛中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，所述膦氧化物为单膦氧 化物，所述膦氧化物的结构通式为
Figure DEST_PATH_IMAGE002_54A
；或者，
所述膦氧化物为双膦氧化物，所述膦氧化物的结构通式为
Figure DEST_PATH_IMAGE004_51A
或
Figure DEST_PATH_IMAGE006_42A
；
其中，R1为取代或未取代的芳基，R2和R3各自独立地选自烷基、环烷基及取代或未取代的芳基中的一种。
4.根据权利要求3所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，R1为苯基、C1~C6的烷基取代的苯基、C1~C6的烷氧基取代的苯基或C1~C6的烷氧基取代的联萘基；R2和R3各自独立地为C1~C6的烷基、C3~C6的环烷基、苯基、C1~C6的烷氧基取代的苯基或C1~C6的烷基取代的苯基。
5.根据权利要求1~4任一项所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，所述膦氧化物中的磷原子与所述还原剂的摩尔比为1:（1.05~1.5）。
6.根据权利要求1所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，所述膦氧化物中的磷原子与所述纳米α-Fe2O3的摩尔比为1:（0.01~0.05）。
7.根据权利要求1~4及6任一项所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，电解过程中的工艺参数满足以下条件中的至少一个：
（1）电解过程采用恒定电流的方式，电流为3mA~5mA；
（2）电解的时间为10h~20h，电解的温度为10℃~30℃。
8.根据权利要求1~4及6任一项所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，电解过程中所用的电解质满足以下条件中的至少一个：
（1）所述电解质选自四正丁基溴化铵、四正丁基碘化铵、四正丁基六氟磷酸盐及四正丁基四氟硼酸盐中的至少一种；
（2）所述电解质的浓度为0.1mol/L~0.5mol/L。
9.根据权利要求1~4及6任一项所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，在电解的步骤之后，还包括：将反应后的体系与水混合，然后用第一有机溶剂萃取，所得第一有机相依次除水、除所述第一有机溶剂、重结晶，得到纯化后的叔膦化合物。
10.根据权利要求9所述的叔膦化合物的合成方法，其特征在于，还包括：将重结晶过程中的滤液用碱性水溶液萃取，然后调节水相pH为2~3，用第二有机溶剂萃取，所得第二有机相依次除水、除所述第二有机溶剂、蒸馏，以回收所述还原剂的氧化产物。
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朱琴: "三苯基氧膦电化学还原法合成三苯基膦的研究", 《上海师范大学硕士学位论文》 *

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