CN116947921A - 一种制备联烯基磷酸酯化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备联烯基磷酸酯化合物的方法。具体地是在过渡金属催化下，以烯炔与亚磷酸酯为原料一步构建联烯基磷酸酯化合物化合物。本发明使用的方法，试剂廉价易得，操作简单、底物适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备联烯基磷酸酯化合物的方法。
背景技术
有机膦化合物是非常重要的一类有机化合物，其在有机功能材料、农药、医药和有机小分子催化等领域都有广泛的应用前景(参考文献[1]Kalek,M.；Johansson,T.；Jezowska,M.；Stawinski,J.Org.Lett.2010,12,4702–4704.)。而联烯化合物拥有独特的累积二烯官能团结构，可以用于不同大小碳环，杂环化合物的合成(参考文献[2]M.Kalek,J.Stawinski,Adv.Synth.Catal.2011,353,1741–1755.)。因此合成含有联烯基骨架结构的磷酸酯具有十分重要的研究意义。现有的有机膦化合物合成方法存在能耗高、污染大、选择性差、对设备腐蚀性强等问题。本成果使用更稳定的磷酸酯作为底物与烯炔反应，开发出一种独特的联烯基磷酸酯化合物制备方法。该方法具有反应条件温和，选择性好，原子经济性好等优势。
发明内容
本发明的目的在于提供联烯基磷酸酯化合物的方法。
具体操作步骤如下：
氮气保护条件下，在反应器中加入催化剂、配体和溶剂，然后加入乙烯基苯基乙炔(1)和亚磷酸酯(2)，于20℃–100℃，优选40℃下反应5–24小时(优选18-22小时)；反应结束后，分离得到联烯基磷酸酯化合物(3)。
催化剂为双(三苯基膦)氯化镍、双(1，5-环辛二烯)镍、四三苯基膦钯和碘化亚铜的一种或两种，优选双(1，5-环辛二烯)镍；配体为三苯基膦、三环己基膦、联吡啶、1,1'-联萘-2,2'-双二苯膦、双(2-二苯基膦苯基)醚和4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽中的一种或两种，优选4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽。溶剂为1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上，优选四氢呋喃；溶剂的用量为每毫摩尔原料2用溶剂5-50毫升，优选5-15毫升。
本发明使用的方法，试剂廉价易得，操作简单、底物适用范围广。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，通过以下实例进行说明。
实施例1：
氮气条件下，于反应体系中加入双(1，5-环辛二烯)镍(5mol％，相对于原料2a)、4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽(5mol％，相对于原料2a)和四氢呋喃(1mL),再加入乙烯基苯基乙炔(1a，0.30mmol)和亚磷酸二甲酯(2a，0.20mmol)，40℃下反应20小时，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3a)，收率为84％。
化合物3a的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3a，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.53(d,J＝8.1Hz,2H),7.36–7.29(m,2H),7.28–7.20(m,1H),5.73(dq,J＝14.7,7.4Hz,1H),3.77(d,J＝11.2Hz,6H),1.86(t,J＝7.2Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.7(d,J＝4.3Hz),132.2(d,J＝8.7Hz),128.7,127.7,127.6(d,J＝6.0Hz),95.8(d,J＝190.8Hz),89.7(d,J＝15.2Hz),53.27(d,J＝6.2Hz),53.19(d,J＝6.2Hz),13.2(d,J＝6.9Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3)δ18.79.HRMScalculated for C12H15O3PNa[M+Na]+261.0651,found 261.0664.
实施例2：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1b和2a的加入量分别是0.30mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3b)，收率为82％。
化合物3b的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3b，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.42(d,J＝7.9Hz,2H),7.14(d,J＝8.0Hz,2H),5.71(dq,J＝12.6,7.3Hz,1H),3.77(d,J＝11.3Hz,6H),2.33(s,3H),1.85(t,J＝7.3Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.4(d,J＝4.4Hz),137.5,129.4,129.0(d,J＝8.6Hz),127.5(d,J＝6.0Hz),95.5(d,J＝189.7Hz),89.5(d,J＝15.1Hz),53.2(d,J＝6.1Hz),53.1(d,J＝6.1Hz),21.13,13.18(d,J＝6.9Hz)；31P NMR(162MHz,CDCl3):δ19.09.HRMS calculated for C13H18O3P[M+H]+253.0988,found 253.0994.
实施例3：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1c和2a的加入量分别是0.30mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3c)，收率为90％。
化合物3c的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：化合物3c，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.42(d,J＝8.1Hz,2H),6.83(d,J＝8.7Hz,2H),5.67(dq,J＝12.5,7.3Hz,1H),3.76(s,3H),3.73(d,J＝11.3Hz,6H),1.82(t,J＝7.3Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.0(d,J＝4.4Hz),159.2,128.8(d,J＝6.1Hz),124.1(d,J＝8.8Hz),114.1,95.2(d,J＝189.5Hz),89.6(d,J＝15.2Hz),55.3,53.2(d,J＝6.0Hz),53.1(d,J＝6.2Hz),13.3(d,J＝6.9Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3):δ19.18.HRMS calculated for C13H18O4P[M+H]+269.0937,found 269.0944.
实施例4：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1d和2a的加入量分别是0.40mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3d)，收率为83％。
化合物3d的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3d，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.44(d,J＝8.0Hz,2H),7.16(d,J＝8.0Hz,2H),5.71(dq,J＝12.4,7.3Hz,1H),3.77(d,J＝11.3Hz,6H),2.62(q,J＝7.6Hz,2H),1.85(t,J＝7.3Hz,3H),1.21(t,J＝7.6Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.4(d,J＝4.4Hz),143.9,129.3(d,J＝8.6Hz),128.2,127.5(d,J＝5.9Hz),95.6(d,J＝189.5Hz),89.5(d,J＝15.1Hz),53.2(d,J＝6.1Hz),53.1(d,J＝6.1Hz),28.5,15.5,13.2(d,J＝6.9Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3):δ19.09.HRMS calculated for C14H20O3P[M+H]+267.1145,found 267.1147.
实施例5：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1e和2a的加入量分别是0.30mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3e)，收率为96％。
化合物3e的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3e，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.65–7.55(m,6H),7.43(t,J＝7.7Hz,2H),7.37–7.32(m,1H),5.78(dq,J＝12.5,7.3Hz,1H),3.81(d,J＝11.3Hz,6H),1.89(t,J＝7.3Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.7(d,J＝4.2Hz),140.6,140.5,131.1(d,J＝8.7Hz),128.8,128.0(d,J＝5.9Hz),127.4,127.3,127.0,95.5(d,J＝189.8Hz),89.8(d,J＝15.0Hz),53.2,13.2(d,J＝6.8Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3):δ18.80.HRMS calculatedfor C18H20O3P[M+H]+315.1145,found 315.1160.
实施例6：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1f和2a的加入量分别是0.30mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3f)，收率为76％。
化合物3f的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3f，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.49–7.36(m,4H),5.73(dq,J＝12.3,7.3Hz,1H),3.76(d,J＝11.3Hz,6H),1.86(t,J＝7.2Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.5(d,J＝4.1Hz),131.8,131.3(d,J＝9.0Hz),129.3(d,J＝6.0Hz),121.8,95.2(d,J＝192.2Hz),90.2(d,J＝15.1Hz),53.4(d,J＝6.1Hz),53.3(d,J＝6.3Hz),13.1(d,J＝6.8Hz).31PNMR(162MHz,CDCl3)δ18.12.HRMS calculated for C12H15O3PBr[M+H]+316.9937,found 316.9942.
实施例7：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1g和2a的加入量分别是0.35mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3g)，收率为44％。
化合物3g的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3g，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.66(d,J＝8.2Hz,2H),7.57(d,J＝8.3Hz,2H),5.80(dq,J＝12.2,7.4Hz,1H),3.79(d,J＝11.3Hz,6H),1.89(t,J＝7.4Hz,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ212.3(d,J＝2.0Hz),136.2(d,J＝9.3Hz),129.7(d,J＝32.1Hz),128.0(d,J＝5.9Hz),126.6(q,236.9Hz),125.7(q,J＝3.8Hz),95.4(d,J＝193.0Hz),90.4(d,J＝14.7Hz),53.4(d,J＝6.2Hz),53.3(d,J＝6.3Hz),13.1(d,J＝6.8Hz).31PNMR(162MHz,CDCl3):δ17.75.19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-62.65.HRMScalculated for C13H15F3O3P[M+H]+307.0705,found 307.0708.
实施例8：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1h和2a的加入量分别是0.30mmol和0.20mmol，反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3h)，收率为60％。
化合物3h的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3h，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.32(d,J＝8.2Hz,2H),6.63(d,J＝8.5Hz,2H),5.67(dq,J＝12.5,7.3Hz,1H),3.75(d,J＝11.3Hz,6H),1.83(t,J＝7.3Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ210.7(d,J＝4.6Hz),146.2,128.8(d,J＝6.2Hz),121.6(d,J＝8.8Hz),115.3,95.5(d,J＝189.4Hz),89.5(d,J＝15.4Hz),53.3(d,J＝6.2Hz),53.2(d,J＝6.2Hz),13.5(d,J＝7.0Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3):δ19.59.HRMS calculated forC12H17NO3P[M+H]+254.0941,found 254.0942.
实施例9：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1a和2b的加入量分别是0.40mmol和0.20mmol，催化剂双(1，5-环辛二烯)镍(10mol％，相对于原料2a)、配体4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽(20mol％，相对于原料2a)。反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3i)，收率为75％。但2b需要用含有碱性的碳酸锂(与2b的摩尔比是1:1)除去2b中含有的微量酸。具体除酸方法：在THF作为溶剂的条件下，溶剂的用量为每毫摩尔原料2b用溶剂10毫升，加入碳酸锂和底物2b，搅拌过夜(12小时)，过滤，除去碳酸锂，旋转蒸发除去溶剂即可。
化合物3i的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3i，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(d,J＝7.7Hz,2H),7.32(t,J＝7.6Hz,2H),7.25(t,J＝7.9Hz,1H),5.70(dq,J＝12.3,7.3Hz,1H),4.27–4.00(m,4H),1.85(t,J＝7.1Hz,3H),1.30(t,J＝7.1Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ211.5(d,J＝4.3Hz),132.5(d,J＝8.8Hz),128.7,127.8(d,J＝5.9Hz),127.6,97.0(d,J＝190.1Hz),89.5(d,J＝15.1Hz),62.8(d,J＝5.9Hz),62.7(d,J＝5.9Hz),16.4(d,J＝6.7Hz),13.2(d,J＝6.7Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3)δ16.02.HRMS calculated for C14H20O3P[M+H]+267.1145,found 267.1146.
实施例10：
其操作过程和条件与实施例1相同，不同之处见上述反应式，其中1a和2b的加入量分别是0.35mmol和0.20mmol，催化剂双(1，5-环辛二烯)镍(20mol％，相对于原料2a)、4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽(20mol％，相对于原料2a)反应结束后，柱层析分离得到联烯基磷酸酯化合物(3j)，收率为75％。但2c需要用碳酸锂处理(方法(过程和条件)与实施例9相同)
化合物3j的结构经核磁及高分辨质谱确认，数据如下：
化合物3j，无色透明液体。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.56(d,J＝7.4Hz,2H),7.32(t,J＝7.6Hz,2H),7.23(t,J＝7.3Hz,1H),5.68(dq,J＝12.2,7.3Hz,1H),4.73(dhept,J＝7.6,6.1Hz,2H),1.85(t,J＝7.1Hz,3H),1.34(t,J＝5.5Hz,6H),1.24(t,J＝6.6Hz,6H).13C NMR(175MHz,CDCl3)δ211.5(d,J＝4.5Hz),133.0(d,J＝8.4Hz),128.5,127.9(d,J＝5.7Hz),127.4,98.3(d,J＝191.1Hz),89.3(d,J＝15.2Hz),71.4(d,J＝6.2Hz),24.3(t,J＝3.8Hz),24.2(t,J＝3.9Hz),23.8(t,J＝5.7Hz),23.7(t,J＝5.6Hz),13.2(d,J＝6.9Hz).31PNMR(162MHz,CDCl3)δ13.83.HRMS calculated for C16H24O3P[M+H]+295.1458,found295.1468.
对比例1：
操作过程同实施例9，与实施例9不同之处在于：2b没有经过碱预处理，则体系中没有3i生成。
对比例2：
操作过程同实施例10，与实施例10不同之处在于：2c没有经过碱预处理，则体系中没有3j生成。
对比例3：
操作过程同实施例1，与实施例1不同之处在于：体系中不加入催化剂，则体系中没有3a生成。
对比例4：
操作过程同实施例1，与实施例1不同之处在于：体系中不加入配体，则体系中没有3a生成。
Claims (7)
1.一种制备联烯基磷酸酯化合物的方法，其特征在于：
乙烯基苯基乙炔(1)和亚磷酸酯(2)反应生成联烯基磷酸酯化合物(3，联烯基磷酸酯化合物3的结构式中“·”表示碳原子)，反应式如下：
其中R选自氢、甲基、甲氧基、乙基、苯基、溴、三氟甲基和氨基中的一种或两种以上，其于乙烯基苯基乙炔(1)中的个数为1个、2个、3个、4个或5个，优选1个或2个；
R’选自甲基、乙基、异丙基中的一种或两种以上，亚磷酸酯(2)和联烯基磷酸酯化合物(3)中的二个取代基R’可以相同或不同，优选相同。
2.按照权利要求1所述的制备联烯基磷酸酯化合物的方法，其特征在于：
过程如下：在氮气或惰性气体(如氩气)中的一种或二种以上保护条件下，将催化剂、配体、溶剂、乙烯基苯基乙炔(1)和亚磷酸酯(2)混合，于20℃–100℃(优选25℃-50℃)下反应5–22小时(优选18-22小时)；反应结束后，分离得联烯基磷酸酯(3)。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
催化剂为双(三苯基膦)氯化镍、双(1，5-环辛二烯)镍、四三苯基膦钯和碘化亚铜中的一种或两种以上，优选双(1，5-环辛二烯)镍；
配体为三苯基膦、三环己基膦、联吡啶、1,1'-联萘-2,2'-双二苯膦、双(2-二苯基膦苯基)醚和4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽中的一种或两种以上，优选4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽；
催化剂和配体的摩尔比例为1:1–1:5，优选为1:1-1:2。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
溶剂为1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上，优选四氢呋喃；溶剂的用量为每毫摩尔亚磷酸酯(2)用溶剂5-30毫升，优选5-15毫升。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
亚磷酸酯(2)与催化剂的摩尔比例为5:1-100:1，优选20:1-30:1。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
乙烯基苯基乙炔(1)和亚磷酸酯(2)的摩尔比例为1:1-10:1，优选1.5-2.5:1。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
除亚磷酸二甲酯底物外的亚磷酸酯(2)在使用前需要经过除酸过程，具体除酸方法：在THF作为溶剂的条件下，溶剂的用量为每毫摩尔亚磷酸酯(2)用溶剂5-50毫升(优选5:10-15毫升)，加入碳酸锂和亚磷酸酯(2)，碳酸锂和亚磷酸酯(2)的摩尔比为1:1-10:1，优选1:1-3:1，搅拌12-15小时(优选12-13小时)，过滤，除去碳酸锂，旋转蒸发除去溶剂即可。
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