CN116804029A - 一种次级膦氧化物的氟化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种次级膦氧化物的氟化方法,具体实施方式为:以次级膦氧化物为原料,硫酰氟作为氟化试剂,在碱和溶剂的作用下,反应制得氟膦酸酯化合物;本发明使用简单易得的次级膦氧化物作为原料,廉价且稳定的硫酰氟作为氟化试剂,在溶剂和碱的作用下高效促进相应氟膦酸酯产物的生成。反应温和、快速、操作简单、反应过程中无需任何纯化过程,为合成氟膦酸酯化合物提供了一种便捷的新方法。底物适用性广,对敏感基团耐受性高,能以极好的收率得到相对应的氟膦酸酯化合物。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域,具体涉及一种次级膦氧化物的氟化方法。
背景技术
含有P-F键的有机磷化合物是重要的化学骨架,由于其出色的生物化学特性,被广泛用于生物抑制剂、反应中间体和机械探针。例如,氟磷酸二异丙酯(DFP)作为神经反应物的模拟物可以有效地抑制乙酰胆碱酯酶的活性。此外,4 5’-氟单磷酸酯(NMPF)可以作为酶反应的机械探针。基于此类化合物如此广泛的用途,它的合成引起了化学家们广泛的关注。
迄今为止,次级膦氧化物的氟化通常是通过亲核氟化和亲电氟化两种途径。然而,亲核氟化策略还需要额外添加氧化剂。近年来,使用提前制备的氟化试剂来构建氟膦酸酯化合物的策略也有报道。尽管这些方法表现出了良好的反应性和官能团耐受性,但却受限于复杂的反应体系和氟化试剂冗杂的制备过程。因此,开发一种经济高效的氟化方法来构建氟膦酸酯化合物是很有必要的。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种次级膦氧化物的氟化方法。本发明采用次级膦氧化物作为原料,廉价的硫酰氟作为氟化试剂,在溶剂和碱作用下,生成氟膦酸酯化合物。
具体的技术方案如下:
一种次级膦氧化物的氟化方法,包括如下步骤:
以式(I)所示的次级膦氧化物为原料,加入碱和溶剂,反应器用橡胶塞密封,减压抽出空气后通过气球通入如式(Ⅱ)所示的硫酰氟气体,于40~80℃下反应8~24 h,反应液经过后处理,制得(Ⅲ)所示的氟膦酸酯化合物;所述的碱为碳酸铯(Cs2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、磷酸钾(K3PO4)、叔丁醇钠(t-BuOK)、碳酸氢钾(KHCO3)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、三乙胺(Et3N)或二异丙基乙胺(DIPEA);所述溶剂为水、二氧六环、1,2-二氯乙烷、甲苯、N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺;
式(I)中R1为芳香基、烷基或烷氧基,R2为芳香基、烷基或烷氧基。
进一步地,溶剂的体积用量与式(I)所示的次级膦氧化物的物质的量计为10~20mL/mmol。
进一步地,碱与式(I)所示的次级膦氧化物的物质的量之比为2~3:1。
优选地,反应温度为40~60 ℃,反应时间为8-20h。
进一步地,反应液后处理的方式为:反应结束后,反应液通过柱色谱纯化分离。
本发明的有益效果在于:
1)本发明使用廉价且丰富的硫酰氟作为氟化试剂,高效快捷的发生氟化反应,反应过程中无需任何纯化,以高收率、高官能团容忍性生成氟膦酸酯产物;
2)本发明只需要在碱和溶剂作用下发生反应,不需要额外添加氧化剂,反应条件简单温和;
3)良好的收率和简单的操作使得此方法可应用于后期衍生化过程,适合大规模制备。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1:二苯基膦酰氟的制备
在一个25mLSchlenk反应器中加入磁子,依次加入二苯基膦氧(R1=R2=C6H5)60.6mg(0.3 mmol),三乙胺60.0mg(0.6mmol,2.0 equiv.),3.0mL1,2-二氯乙烷,反应器通过橡胶塞密封,减压抽出空气然后用气球鼓入硫酰氟气体,40 ℃条件下搅拌24.0h;反应结束后,反应液通过柱色谱纯化,即可得到二苯基膦酰氟(式Ⅲ-1)54.8mg,收率83%。
核磁共振氢谱:(400 MHz, CDCl3) δ 7.90 – 7.78 (m, 4H), 7.61 (td,J= 7.3,1.5 Hz, 2H), 7.50 (td,J= 7.8, 3.9 Hz, 4H)。
核磁共振碳谱:(101 MHz, CDCl3) δ 133.45 (d,J= 2.9 Hz), 131.44 (dd,J=11.3, 2.5 Hz), 128.89 (d,J= 13.8 Hz), 128.69 (dd,J= 141.3, 22.2 Hz)。
核磁共振氟谱:(377 MHz, CDCl3) δ -75.15 (d,J= 1019.6 Hz)。
核磁共振磷谱:(162 MHz, CDCl3) δ 40.99 (d,J= 1019.9 Hz)。
质谱:HRMS(EI-TOF) calcd for C12H10FOP: 220.0453; Found:220.0451。
(Ⅲ-1)。
实施例2:二([1,1'-联苯]-4-基)氟化磷的制备
在一个25 mLSchlenk反应器中加入磁子,依次加入二([1,1'-联苯]-4-基)氧化膦(R1=R2=C12H9)106.2mg (0.3 mmol),三乙胺90.0 mg(0.9mmol,3.0 equiv.),3.0mL1,2-二氯乙烷。反应器通过橡胶塞密封,减压抽出空气然后用气球鼓入硫酰氟气体,40℃条件下搅拌20.0 h;反应结束后,反应液通过柱色谱纯化,即可得到二([1,1'-联苯]-4-基)氟化磷(式Ⅲ-2)88.2mg,收率79%。
核磁共振氢谱:(400 MHz, Chloroform-d) δ 7.96 (dd, J = 12.8, 8.2 Hz,4H), 7.77 (dd, J = 8.2, 3.4 Hz, 4H), 7.66 – 7.60 (m, 4H), 7.53 – 7.41 (m,6H)。
核磁共振碳谱: (101 MHz, Chloroform-d) δ 146.28 (d, J = 2.8 Hz),139.58 , 132.02 (dd, J = 11.9, 1.7 Hz), 129.07 , 128.51 , 127.65 , 127.51 ,127.36。
核磁共振氟谱:(377 MHz, Chloroform-d) δ -74.27 (d, J = 1018.7 Hz)。
核磁共振磷谱:(162 MHz, Chloroform-d) δ 41.19 (d, J = 1018.1 Hz)。
质谱:HRMS(EI-TOF) calcd for C24H18FOP: 372.1079; Found:372.1078。
(Ⅲ-2)。
实施例3:双(4-氟苯基)氟化膦的制备
在一个25 mLSchlenk反应器中加入磁子,依次加入对双(4-氟苯基)氧化膦(R1=R2=C6H4F)47.6mg (0.2 mmol),DBU 60.0mg(0.4mmol,2.0equiv.),2.0mL 1,2-二氯乙烷,反应器通过橡胶塞密封,减压抽出空气然后用气球通入硫酰氟气体,60℃条件下搅拌12 h;反应结束后,反应液通过柱色谱纯化,即可得到双(4-氟苯基)氟化膦(式Ⅲ-3)28.16mg,收率55%。
核磁共振氢谱:(400 MHz, Chloroform-d) δ 7.91 – 7.80 (m, 4H), 7.24 (td,J = 8.6, 2.7 Hz, 4H)。
核磁共振碳谱: (101 MHz, Chloroform-d) δ 165.96 (dd, J = 256.3, 3.6Hz), 134.20 (ddd, J = 12.8, 9.3, 1.8 Hz), 124.56 (ddd, J = 146.9, 23.5, 3.5Hz), 116.55 (dd, J = 21.7, 15.6 Hz)。
核磁共振氟谱:(377 MHz, Chloroform-d) δ -72.97 (d, J = 1018.7 Hz), -103.19。
核磁共振磷谱:(162 MHz, Chloroform-d) δ 38.96 (d, J = 1019.3 Hz)。
质谱:HRMS (EI-TOF) calcd for C12H8F3OP: 256.0265; Found:256.0261。
(Ⅲ-3)。
实施例4:丁苯基膦酸氟化物的制备
在一个25 mL Schlenk反应器中加入磁子,依次加入丁基苯基氧化膦(式Ⅰ-4,R1=C6H5,R2=C4H9)54.6mg (0.3 mmol),三乙胺60.6mg(0.6mmol,2.0equiv.),6.0mL 1,2-二氯乙烷,反应器通过橡胶塞密封,减压抽出空气然后用气球鼓入硫酰氟气体,50℃条件下搅拌16h;反应结束后,反应液通过柱色谱纯化,即可得到丁苯基膦酸氟化物(式Ⅲ-4)46.8mg,收率78%。
核磁共振氢谱:(400 MHz, Chloroform-d) δ 7.81 (dd, J = 12.3, 7.3 Hz,2H), 7.64 (t, J = 7.3 Hz, 1H), 7.53 (td, J = 7.6, 3.7 Hz, 2H), 2.07 (dqd, J =15.8, 9.1, 8.4, 5.3 Hz, 2H), 1.69 – 1.55 (m, 2H), 1.42 (q, J = 7.3 Hz, 2H),0.90 (t, J = 7.3 Hz, 3H)。
核磁共振碳谱: (101 MHz, Chloroform-d) δ 133.42 (d, J = 2.6 Hz),131.07 (dd, J = 11.0, 1.7 Hz), 128.88 (d, J = 13.5 Hz), 128.53 (dd, J =130.4, 19.3 Hz), 28.57 (dd, J = 96.0, 17.3 Hz), 23.63 (d, J = 16.1 Hz), 23.38(d, J = 3.9 Hz), 13.47。
核磁共振氟谱:(377 MHz, Chloroform-d) δ -75.57 (d, J = 1021.2 Hz)。
核磁共振磷谱:(162 MHz, Chloroform-d) δ 55.61 (d, J = 1020.7 Hz)。
质谱:HRMS (EI-TOF) calcd for C10H14FOP: 200.0766; Found:200.0762。
(Ⅲ-4)。
实施例5:氟化苯基膦酸乙酯的制备
在一个25 mL Schlenk反应器中加入磁子,依次加入苯基膦酸乙酯(式Ⅰ-5,R1=C6H5, R2=C2H5O)39.1mg (0.23 mmol),二异丙基乙胺53.5mg(0.46mmol,2.0equiv.),3.0mL1,2-二氯乙烷,反应器通过橡胶塞密封,减压抽出空气然后用气球鼓入硫酰氟气体,50℃条件下搅拌14.0 h;反应结束后,反应液通过柱色谱纯化,即可得到氟化苯基膦酸乙酯(式Ⅲ-5)25.08mg,收率58%。
核磁共振氢谱:(400 MHz, Chloroform-d) δ 7.86 (dd, J = 14.4, 7.3 Hz,2H), 7.64 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.52 (q, J = 7.5 Hz, 2H), 4.35 (ddp, J = 10.5,7.1, 3.2 Hz, 2H), 1.42 (t, J = 7.1 Hz, 3H)。
核磁共振碳谱:(101 MHz, Chloroform-d) δ 133.66 (d, J = 3.2 Hz), 131.73(d, J = 10.9 Hz), 128.75 (d, J = 16.3 Hz), 124.72 (dd, J = 201.5, 30.2 Hz),63.87 (d, J = 6.3 Hz), 16.30 (d, J = 5.9 Hz)。
核磁共振氟谱:(377 MHz, Chloroform-d) δ -64.06 (d, J = 1041.9 Hz)。
核磁共振磷谱:(162 MHz, Chloroform-d) δ 17.07 (d, J = 1042.1 Hz)。
质谱:HRMS(EI-TOF) calcd for C8H10FO2P: 188.0402; Found:188.0439。
(Ⅲ-5)。
对比实施例6:二苯基膦酰氟的制备
在一个25mLSchlenk反应器中加入磁子,依次加入二苯基膦氧(R1=R2=C6H5)60.6mg(0.3 mmol),三乙胺150.1mg(0.15mmol,5.0 equiv.),3.0mL 1,2-二氯乙烷,反应器通过橡胶塞密封,减压抽出空气然后用气球鼓入硫酰氟气体,40 ℃条件下搅拌24.0h;反应结束后,反应液通过柱色谱纯化,即可得到二苯基膦酰氟(式Ⅲ-1)19.8 mg,收率30%。与实施示例1相比,碱的用量超出限定范围后,产品收率大幅下降,本申请限定的范围不是任意的。
Claims (6)
1.一种次级膦氧化物的氟化方法,其特征在于包括如下步骤:
以式(I)所示的次级膦氧化物为原料,加入碱和溶剂,反应器用橡胶塞密封,减压抽出空气后通过气球通入如式(Ⅱ)所示的硫酰氟气体,于40~80℃下反应8~24 h,反应液经过后处理,制得(Ⅲ)所示的氟膦酸酯化合物;所述的碱为碳酸铯、碳酸钾、磷酸钾、叔丁醇钠、碳酸氢钾、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、三乙胺或二异丙基乙胺;所述溶剂为水、二氧六环、1,2-二氯乙烷、甲苯、N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺;
式(I)中R1为芳香基、烷基或烷氧基,R2为芳香基、烷基或烷氧基。
2.如权利要求1所述的一种次级膦氧化物的氟化方法,其特征在于溶剂的体积用量与式(I)所示的次级膦氧化物的物质的量计为10~20mL/mmol。
3.如权利要求1所述的一种次级膦氧化物的氟化方法,其特征在于碱与式(I)所示的次级膦氧化物的物质的量之比为2~3:1。
4.如权利要求1所述的一种次级膦氧化物的氟化方法,其特征在于反应温度为40~60℃。
5.如权利要求4所述的一种次级膦氧化物的氟化方法,其特征在于反应时间为8-20h。
6.如权利要求1所述的一种次级膦氧化物的氟化方法,其特征在于反应液后处理的方式为:反应结束后,反应液通过柱色谱纯化分离。
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