CN1529708A - 次膦酸鏻化合物及其制备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了新颖的次膦酸鏻化合物及其制备方法。鏻盐是可用作极性溶剂的离子液体。这种新颖的次膦酸鏻化合物具有通式(I)，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是氢或烃基，包括未取代的或取代的烃基；Y1是O或S；Y2是O或S。

Description

次膦酸鏻化合物及其制备
发明领域
次膦酸鏻(Phosphonium Phosphinate)化合物及其制备。
发明背景
低熔点的或液态鏻盐可以用作被称为“离子液体”的极性溶剂。由于很多因素，离子液体为化学反应的传统有机溶剂提供了有吸引力的可能替代品。在工业应用上，离子液体的低蒸汽压是一个很重要的特点。它们基本是不挥发的，这可以避免用传统有机溶剂通常会碰到的许多污染问题。由于离子液体经常是由配位能力差的离子构成的，因此，它们有可能形成极性大但配位能力弱的溶剂。而且，许多这类溶剂是与传统有机溶剂不混溶的，因此为两相体系提供了一种非水性的极性溶剂。由于它们独特的溶剂特征，它们可以用来在相同的相中引入不寻常的溶剂组合。关于离子液体这些特性和用途的最新综述刊登在Thomas Welton所著题为《室温离子液体，合成和催化用溶剂》一文中。(Chem.Rev.1999，99，2071-2083)
离子液体为溶剂提供了较宽的液体范围和高度的热稳定性。但是，为了增加化学家们对溶剂的选择性仍有必要研制新颖的具有独特的物理和化学性质的离子液体。
发明概述
本发明提出了新颖的次膦酸鏻化合物及其制备方法。次膦酸鏻化合物可以包含较广范围的鏻阳离子和较广范围的次膦酸根以及二硫代次膦酸根阴离子。
新颖的次膦酸鏻具有通式(I)：
通式I
其中：
R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是氢原子或烃基，条件是R1到R4中不超过两个以及R5和R6中不超过一个是氢；
Y1是O或S；和
Y2是O或S。
优选从R1到R6都是烃基。
在另一方面，本发明提出了一种制备上述通式(I)的次膦酸鏻化合物的方法，其中i)与ii)反应：
i)式(II)的化合物：
通式II
其中R1到R4定义同上，
且X-是一个离去基团，
ii)式(IV)的化合物
通式IV
其中，R5、R6、Y1和Y2的定义同通式(I)中的定义，且
Mk+是H+或“K”价的金属阳离子。优选的是，如果MK+是H+且X-是除了OH-之外的离去基团，则反应在碱的存在下进行。如果X-是OH-且MK+是H+，则不需要碱的存在。如果MK+是“K”价的金属阳离子，则X-是除了OH-之外的离去基团。
因此，在一个实例中，通式(I)的化合物可以通过下列物质的反应制备：
i)式(II)的化合物：
Figure A0280745000061
通式II
其中R1到R4的定义同上文中通式(I)的定义，且
X-是一个离去基团，如羟基(OH-)、醋酸根、硫酸根或卤离子，优选氯离子、溴离子或碘离子，
与
ii)式(III)的化合物
Figure A0280745000062
通式III
其中R5、R6、Y1和Y2的定义同上文中通式(I)的定义，且
当式(II)的X-是除了OH-之外的任意离去基团时，与
iii)一种碱，如碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐。
在另一个实例中，通式(I)的化合物也可以通过将上述的式(II)化合物与ii)式(IV)化合物反应制得：
Figure A0280745000063
通式IV
其中R5、R6、Y1和Y2的定义同上文中通式(I)的定义，且
MK+是铵或K价的金属。能与阴离子形成水溶性盐的任意金属都是合适的，比如，碱金属，优选Na+或K+。
本发明在另一方面指出，通式(I)化合物可以用作离子溶剂。
附图简单说明
概括描述本发明的情况后，以下将参考附图描述优选实例，其中：
图1是双(2，4，4’-三甲基-戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻的热重分析结果。
图2是二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的热重分析结果。
图3是双环-己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的31P核磁共振谱。
图4是双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的热重分析(TGA)结果。
图5是二异丁基二硫代次膦酸三己基-(十四烷基)鏻的31P核磁共振谱。
图6是二异丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻的热重分析结果。
优选实例说明
本发明涉及上述通式(I)的化合物，其中：R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是氢或烃基；Y1是O或S；Y2是O或S。R1到R6的基团也可能有取代基，或包含杂原子，只要取代基或杂原子不影响本发明化合物的制备，而且对化合物的所需性质没有不利影响即可。可以接受的取代基包括烷氧基、烷硫基、乙酰基和羟基，可以接受的杂原子包括氧和硫。取代基可能增加本发明化合物的成本，因为该类化合物经常用作溶剂，它们的使用量较大，其成本成为一个重要的因素。因此，考虑在该类化合物的大部分结构中不存在取代基。
R1、R2、R3、R4、R5和R6优选分别是1到30个碳原子的烷基、3到7个碳原子的环烷基、2到30个碳原子的链烯基、2到30个碳原子的炔基、6到18个碳原子的芳基或芳烷基。
超过18个碳原子的烷基，特别是超过20个碳原子的烷基可能增加成本。由于成本是溶剂制造中的一个重要因素，因此考虑在实际应用中，烷基一般不超过20个碳原子。所以，更优选的通式(I)的化合物中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是5到20个碳原子的烷基。比如，R1、R2、R3、R4、R5和R6可以是正丁基、异丁基、正戊基、环戊基、异戊基、正己基、环己基、(2，4，4’-三甲基)戊基、环辛基、十四烷基等，虽然优选R1到R4中至少有一个基团的碳原子数较多，如14或更多。很多情况下，希望R1到R4基团不是相同的。在很多应用中，希望R1到R4中至少一个基团比R1到R4中其他基团含有明显多的碳原子数。R1到R4基团不同的化合物被称为不对称的。
在很多应用中，优选Y1和Y2都是O。比如，在使用如Pd(OAc)2等某些金属催化剂的化学反应中，优选Y1和Y2都是O，因为次膦酸根阴离子中存在的硫会干扰催化剂的作用。硫代次膦酸鏻化合物可以在不含金属催化剂的化学反应中作溶剂。
优选的通式(I)化合物中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是芳基或取代芳基。比如，R1、R2、R3、R4、R5和R6中一个或多个基团是苯基、苯乙基、甲苄基或萘基。
在一些应用中，通式(I)化合物优选疏水的或“水不混溶的”。术语“水不混溶的”是指当化合物与水混合时形成两相体系，但不排除溶解于水的离子液体，也不排除将溶解水的离子液体，只要形成两相体系即可。因此，优选碳原子总数大，等于或大于20，特别是大于25或26的化合物，或者优选至少含有一个芳基的化合物，因为它们是更疏水的。水不混溶性是次膦酸鏻的理想性质，不仅因为它使该化合物能够应用于具有水相的两相反应，而且因为它有助于在按照特定方法制备得到次膦酸鏻后使之提纯和分离。对于R1到R6中碳原子总数的上限没有严格规定。但是，总数不大可能超过50。
在许多应用中，在室温下是液体的物质是很有价值的。因此优选的化合物是那些选择特殊的R1到R6基团，来得到在室温下为液体的化合物。选择特殊的R1到R6基团，使化合物具有特定的熔点和水不混溶度是本领域技术人员能够完成的，虽然需要进行一些常规实验。比如，鏻阳离子或次膦酸根阴离子的烃基R1到R6不对称度和支化是熔点的重要决定因素：当不对称度和支化增加时，熔点倾向于降低。支化可以发生在α或ω碳原子或任意中间碳原子上。增加R1到R6烃基中的碳原子总数倾向于提高熔点，虽然这种影响会多少被不对称和支化所抵消。比如，鏻阳离子中R1到R4是四个癸基的化合物的性质不同于具有三个十一烷基和一个庚基的化合物的性质，虽然两种阳离子的碳原子总数都是40。
一些应用中，通式(I)化合物特别优选具有手性，因为它们进一步为化学反应提供了一个手性环境。实例包括了这样一种化合物，其中R1到R6中一个基团是2，4，4’-三甲基戊基的对映体，它具有一个手性原子。
优选的通式(I)化合物的实例包括：
R1、R2和R3各自是正己基且R4是正十四烷基和
R5和R6是2，4，4’-三甲基戊基且Y1和Y2是O；或
R5和R6是异丁基且Y1和Y2是O；或
R5和R6是环己基且Y1和Y2是O；或
R5和R6是异丁基且Y1和Y2是S。
本发明还提出了制备通式(I)的次膦酸鏻化合物的方法。总的来说，次膦酸鏻可以通过将式(II)的鏻盐与1)式(III)的次膦酸和碱，或2)式(IV)的次膦酸盐反应制得。或者，次膦酸鏻可以通过将式(II)的氢氧化鏻与次膦酸反应制得。反应温度不是关键，但是升高温度可以使反应容易进行，温度可以高达约100℃，优选在45到70℃范围内。较高温度有利于相分离。
如果次膦酸鏻与水不混溶，可以通过在搅拌或其他混合方式下，先将式(II)的鏻盐与式(III)的次膦酸和水混合，然后加入碱来制得。再继续搅拌混合物。停止搅拌后，反应混合物会分成含有次膦酸鏻产物的有机相和水相。水相可以被滗出，然后可以用水清洗有机相，除去反应形成的盐副产物(如氯化钠)。如果需要，可以采用如真空汽提的方法从有机相中除去残留水。
在上述方法的变方法中，首先将鏻盐和水混合在一起，然后加入氢氧化钠，最后加入次膦酸。停止混合后，反应混合物会分成水相和有机相，有机相可再按照上述方法作进一步处理。
通式(I)的与水不混溶的次膦酸鏻也可以通过将式(II)的鏻盐与式(IV)的次膦酸盐和水搅拌混合制得。再继续搅拌混合，如一小时。停止混合后，反应混合物会分成水相层和有机相层。水相层可以被滗出，用水多次清洗有机相层，除去残留的[M+][X-]K。如果需要，可以采用如真空汽提的方法除去有机相层中溶解的水。
另一种优选方法可以用来制备与水混溶或不混溶的次膦酸鏻。通式(I)的次膦酸鏻通过将式(II)中X-是OH-的氢氧化鏻与式(III)的次膦酸反应制得的，生成次膦酸鏻和水。由这种酸碱反应产生的水可以通过如真空汽提的方法除去。由于采用这种方法制得的次膦酸鏻不必用水洗去盐，所以这个方法可以用于制备与水混溶或不混溶的次膦酸鏻。这种方法优选用来制备碳原子总数小约为7到10的次膦酸鏻。
要注意的是，通式(I)的化合物中可以含有多达R1到R6的6个烃基。通式(I)化合物的特定性质取决于这6个基团。因此通过对这些基团的选择，可以微调本发明化合物的性质。因此化合物可以被设计成在特定温度下为液体和水不混溶的。改变R1到R6基团中的一个或多个，可以改变这些性质。因此与已知的、仅有两个可变基团的基于二烷基咪唑鎓阳离子的离子液体相比，这种具有6个基团的结构更有优势。
本发明大部分化合物的密度小于1。因此，它们在与水形成两相体系时形成上层。在这一点上，它们不同于已知的基于二烷基咪唑鎓阳离子的离子液体，后一种离子液体的密度往往会大于1，因此在与水形成两相体系时形成下层。
本发明的次膦酸鏻盐类可以用作极性溶剂。在一个优选实例中，本发明的次膦酸鏻用作如Michael加成反应、芳基偶联反应、Deils-Alder反应、烷基化反应、二相催化反应、Heck反应、氢化反应的化学反应或如脂肪酶反应等酶反应中的极性溶剂。
在以下实施例中(参见实施例5和6)，说明本发明的次膦酸鏻是用于经由溴苯或碘苯均偶联(homo-coupling)的联苯合成反应的合适溶剂。联芳基在有机合成化学中很重要，它们有许多工业和制药方面的应用。比如制造液晶常依赖于联芳基结构的合成。在天然产物中，联酚霉素(biophenomycin)和五加前胡素(steganacin)中具有这种联芳基分子结构。因此，降低它们的生产成本是很重要的。联芳基的Ullman合成通常需要高温条件(200℃)，还需要等摩尔量的铜。使用钯催化剂和如本发明的次膦酸鏻这种合适的离子溶剂，就可以避免使用化学计量的金属和高温。
在实施例8中，证明了次膦酸鏻适于用作钯催化的羰基化反应的溶剂。芳基-X衍生物的钯催化羰基化反应构成为了合成如酰胺和酯等各种芳香羧酸衍生物的C-C偶联的有效方法。形成为中间产物的芳基钯在容易插入CO后，在醇、水和胺的亲核作用下分别生成酸、酯和酰胺。这个反应可以使用芳基卤及一氧化碳和亲核试剂在催化量的钯化合物的存在下进行。也可以使用其他由Co和Ni形成的金属催化剂作为催化剂。
从以下根据本发明的一些实施例和一些对比实施例中可以看出，不同反应中所选用的溶剂不同，收率也有差别。在许多实施例中，本发明的次膦酸鏻给出了很好或最好的结果。因此它们给出了一种有价值的合成方法。
实施例
实施例1：双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻
按照以下方法制备双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在5升的夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.880摩尔氯化三己基(十四烷基)鏻
(1003克含有97.2％氯化三己基(十四烷基)鏻的CYPHOS 3653)
1.875摩尔双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸
(625克含有87％双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸的CYANEX 272)
和1369克水。
将混合物加热到54℃后，在约32分钟内加入25％氢氧化钠水溶液(82.3克97％氢氧化钠(2摩尔)，236.8克水)。将两相在55℃再搅拌半小时。
停止搅拌让反应混合物分成两相体系，包含一个上层有机相和一个下层水相(两相分离需要约2分钟)。滗出下层水相，每次用约1300克蒸馏水将上层有机相清洗三次，每次清洗都在55℃下搅拌一小时。每清洗一次，体相分层所需的时间就增加一些，分别是2分钟，30分钟，最后一次清洗时，体相分离只要8分钟，但使有机相层完全变清需要22小时。
清洗和分层后，对有机相层进行真空汽提以除去溶解的水分。在125℃、4毫米汞柱压力下真空汽提后，除去约230克水(13.2重量％)。最终得到的有机相层完全透明。
结果
分析水相中的氯离子含量(参见表1)。第一次滗出除去82.9％的氯离子。第一、第二和第三次清洗又分别除去12.0％、1.7％和0.2％的氯离子，总量为96.7％。
对双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻样品作热重分析，发现其最高至约300℃是热稳定的(参见图1)。这分析还表明产物中可能含有4％到6％的水分。
                               表1
     双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻的制备
双(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸(CYANEX 272)   87.0％R″2P(O)OH   R ″＝双2，4，4’-三甲基戊基
CYPHOS 3653   97.2％R3R′PCl   R＝正丁基R′＝正十四烷基
  2.1％R3PCl
  0.2％HCl
                                                        氯离子含量％Cl
  重量(克)   摩尔数   ％Cl     氯摩尔数     除去量
CYANEX 272   625   1.875     0.000
CYPHOS 3653   1003   1.880     1.946
97％氢氧化钠   82.3   1.996     0.000
水   1605
第一次滗出   1404   4.0720     1.613     82.9
第二次滗出   1283   0.6450     0.233     12.0
第三次滗出   1305   0.0873     0.032     1.7
第四次滗出   1303   0.0096     0.004     0.2
总量     1.882     96.7
实施例2：二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻
按照以下方法制备二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在5升的夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
2.004摩尔氯化三己基(十四烷基)鏻
(1069克CYPHOS 3653)
2.004摩尔二异丁基次膦酸
(390.8克91.3％的二异丁基次膦酸)和
1114克水。
将混合物加热到55℃后，在30分钟内加入25％的氢氧化钠水溶液(87.7克97％氢氧化钠(2摩尔)，240克水)。在55℃下将两相再搅拌1小时。
停止搅拌，让反应混合物分成两相体系，包含一个上层有机相和一个下层水相(分层需要约2分钟)。滗出下层水相，每次用约1300克蒸馏水清洗上层有机相，在55℃下搅拌1小时，共清洗三次。每次清洗后，体相分离所需要的时间都有所增加。清洗后，有机相和水相最初混浊的，但放置过夜后变透明。
清洗并完全分层后，用真空汽提方法除去有机相层中溶解的水分。在135℃、4毫米汞柱压力下真空汽提后除去约13.4重量％的水。最终制得的有机相层完全透明。
结果
分析滗出的水相中的氯离子含量(参见表2)。第一次滗出除去了63.7％的氯离子。第一、第二和第三次清洗分别再除去5.3％、0.3％和0.2％的氯离子，总量为69.5％。
二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻样品的热重分析表明该样品最高至约300℃都是热稳定的(参见图2)。分析还表明产物中可能含有4％到6％的水分。
                               表2
        二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的制备
二异丁基次膦酸   91.3％R″2P(O)OH     R″＝异丁基
CYPHOS 3653   97.2％R3R′PCl     R＝正丁基R′＝正十四烷基
  2.1％R3PCl
  0.2％HCl
                                                          氯离子含量％Cl
  重量(克)   摩尔数   ％Cl   氯摩尔数   除去量
R″2P(O)OH   390.8   2.004   0.000
CYPHOS 3653   1069   2.004   2.074
97％氢氧化钠   87.7   2.127   0.000
水   1354
第一次滗出   1245   3.7610   1.321   63.7
第二次滗出   1278   0.3051   0.110   5.3
第三次滗出   1270   0.0174   0.006   0.3
第四次滗出   1300   0.0090   0.003   0.2
总量   1.440   69.5
实施例3：双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻
按照以下方法制备双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.907摩尔氯化三己基(十四烷基)鏻
(1017克CYPHOS 3653)
1.909摩尔双环己基次膦酸盐
(349克双环己基次膦酸盐(2.417摩尔))和
1200克水。
将混合物加热到55℃，在30分钟内加入25％氢氧化钠水溶液(83.4克氢氧化钠(2.022摩尔)，210克水)。在55℃下将两相再搅拌1小时。
停止搅拌后，让反应混合物分成两相体系，包含一个上层有机相和一个下层水相(相分离需要约4分钟)。滗出下层水相后，用1300克蒸馏水搅拌清洗上层有机相，共清洗三次。
清洗和分层后，用真空汽提方法除去有机相层中溶解的水分。在138℃、4毫米汞柱压力下真空汽提后除去约210克水(14重量％的水)。最终制得的有机相层完全透明。
结果
分析滗出的水相中的氯离子含量。第一次滗出除去82.2％的氯离子，第一、第二和第三次清洗分别再除去14.7％、1.7％和0.2％的氯离子，总量为98.8％(参见表3)。
用31P核磁共振分析有机相层样品(图3)。核磁共振谱示出两个特征信号：鏻阳离子的+33.46ppm信号和次膦酸根阴离子的+31.2741ppm信号，与反应产物双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻一致。
对双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻样品进行热重分析，发现它最高至约300℃是热稳定的(参见图4)。这分析还表明产物中可能含有7％到8％的水分。
                                  表3
                  双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的制备
  双环己基次膦酸     98.0％R″2P(O)OH     R″＝环己基
  CYPHOS 3653     97.2％R3R′PCl     R＝正丁基R′＝正十四烷基
    2.1％R3PCl
    0.2％HCl
                                                          氯离子含量％Cl
  重量(克)   摩尔数     ％Cl    氯摩尔数     除去量
  R″2P(O)OH   439   1.909    0.000
  CYPHOS 3653   1017   1.907    1.973
  97％氢氧化钠   83.4   2.022    0.000
  水   1200
  第一次滗出   1249     4.6040    1.622     82.2
  第二次滗出   1344     0.7650    0.290     14.7
  第三次滗出   1300     0.0898    0.033     1.7
  第四次滗出   1310     0.0090    0.003     0.2
  总量    1.948     98.8
                          表4
               从次膦酸鏻R3R′PR″P(O)O中汽提出的水
    R″     除去的水％   温度(℃)   压力(毫米汞柱)
    2，4，4’-三甲基戊基     13.2   125   4
    异丁基     13.4   135   4
    环己基     14.0   138   4
实施例4：二异丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻
按照以下方法制备二异丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.91摩尔氯化三己基(十四烷基)鏻
(1019克CYPHOS 3653)
1.99摩尔二异丁基二硫代次膦酸钠(925克AEROPHINE 3418A，50％的二异丁基二硫代次膦酸钠水溶液)和
1500克水。
将混合物加热到50℃搅拌30分钟。停止搅拌后，让反应混合物分成两相体系，包含一个上层有机相和一个下层水相(相分离需要约4分钟)。滗出下层水相，在50℃下、用1400克蒸馏水清洗搅拌上层有机相，共清洗三次。
然后在125℃、1.2毫米汞柱压力下对有机相层进行真空汽提。只除去25克水。最终制得的有机相层完全透明。
结果
最终产物在室温下是液体。氯离子含量是0.0099％。
31p核磁共振谱中出现两个特征信号：+33.37ppm，鏻阳离子；和+65.81ppm，二硫代次膦酸根阴离子(图5)。
对二异丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻样品进行热重分析，发现它最高至约270℃是热稳定的(参见图6)。这分析也表明产物中含有约0.5％的水。
实施例5：在各种鏻离子液体中使用Pd(OAc)2，经由溴苯均偶联的联苯合成
在这组实验中，溴苯的均偶联是在各种鏻离子液体中进行的。反应过程是：
Figure A0280745000161
R＝H、烷基、醚在以下实验中，在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.0克溴苯
2.0克异丙醇
1.5克K2CO3
0.03克Pd(OAc)2
将试剂在鏻离子液体溶剂中120℃下加热16小时，鏻离子液体溶剂选自：双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
癸酸三己基(十四烷基)鏻；
双-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
三氟酰胺(triflamide)三己基(十四烷基)鏻；和
三氟化(triflate)三己基(十四烷基)鏻。
待反应混合物冷却后，将其倒入50毫升水中，用石油醚(45℃到60℃)萃取反应混合物。离子液体形成可以回收的中间层。用水、盐水清洗石油醚层，然后浓缩。蒸馏残余物制得所需的联芳基化合物。
计算使用不同溶剂获得的联苯总收率并列在表5中。选用不同的溶剂，联苯的收率有明显的差别。但是，用次膦酸鏻化合物作为溶剂的两个实验中获得的收率明显高于用三氟酰胺鏻或三氟化鏻作溶剂的对比实验的数据，这证明本发明化合物适用于使用Pd(OAc)2的、经由溴苯均偶联的联苯合成。对于所有溶剂，都没有优化反应条件，所以预计反应总收率可进一步提高。
                           表5
各种鏻离子液体中使用Pd(OAc)2的经由溴苯均偶联的联苯合成
  实验号 离子液体   收率％
  1 双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻   61
  2 癸酸三己基(十四烷基)鏻   100
  3 双-(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻   52
  4 三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻   26
  5 三氟化三己基(十四烷基)鏻   9
实施例6：各种离子液体中用Pd(OAc)2作催化剂的经由碘苯均偶联的联苯合成
以下反应类似于实施例5中的反应，但是用碘苯作为原料。
在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.0克碘苯
1.5克异丙醇
1.5克K2CO3
0.03克Pd(OAc)2
将试剂在鏻离子液体溶剂中120℃加热18小时，鏻离子液体溶剂选自：
氯化三己基(十四烷基)鏻；
三氟化三己基(十四烷基)鏻；
三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；
双-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
癸酸三己基(十四烷基)鏻；
四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻；和
六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻。
计算用不同溶剂获得的联苯总收率并列在表6中。选择不同的溶剂，联苯收率有明显差别。用氯化三己基(十四烷基)鏻作溶剂时，由于氯离子会影响Pd(OAc)2催化剂，所以联苯收率特别低。用本发明次膦酸鏻化合物作溶剂时，反应后收率很高，约为100％。这些结果证明次膦酸鏻化合物不会影响Pd(OAc)2催化剂，因此是用Pd(OAc)2作催化剂化的经由碘苯均偶联的联苯合成的合适溶剂。
                                表6
              各种离子液体中用Pd(OAc)2催化剂的碘苯均偶联
  实验号 离子液体     转化％
  1 氯化三己基(十四烷基)鏻     13
  2 三氟化三己基(十四烷基)鏻     100
  3 三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻     72
  4 双-(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻     78
  5 双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     100
  6 二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     100
  7 癸酸三己基(十四烷基)鏻     100
  8 四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻     56
  9 六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻     50
实施例7：各种离子液体中用Pd(OAc)2催化剂的碘苯和丙烯酸甲酯的Heck偶联
在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.0克碘苯
0.86克丙烯酸甲酯
2.0克K2CO3
0.05克Pd(OAc)2
将反应混合物在2.0克鏻离子液体溶剂中80℃加热14小时，鏻离子液体溶剂选自：
氯化三己基(十四烷基)鏻；
三氟化三己基(十四烷基)鏻；
三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；
双-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
癸酸三己基(十四烷基)鏻；
四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻；和
六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻。
总收率列在表7中。选择不同的溶剂，反应的收率有明显差别。用本发明的三种次膦酸鏻溶剂，可以获得约100％的收率，从而证明次膦酸鏻化合物是Heck偶联反应的合适溶剂。
用丙烯酸乙酯代替丙烯酸甲酯进行了一系列相似的实验。这些实验的结果列在表8中。总的来说，碘苯和丙烯酸乙酯的Heck偶联的收率低于碘苯和丙烯酸甲酯偶联的收率。但是，从这些实验中可知，本发明次膦酸鏻化合物是Heck偶联反应的合适溶剂。
                              表7
     各种离子液体中Pd(OAc)2催化的碘苯和丙烯酸甲酯的Heck偶联
  实验号 离子液体     收率％
  1 氯化三己基(十四烷基)鏻     82
  2 三氟化三己基(十四烷基)鏻     92
  3 三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻     62
  4 双-(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻     100
  5 双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     100
  6 二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     100
  7 癸酸三己基(十四烷基)鏻     100
  8 四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻     60
  9 六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻     82
                           表8
各种离子液体中用Pd(OAc)2催化剂的碘苯和丙烯酸乙酯的Heck偶联
  实验号 离子液体     转化％
  1 氯化三己基(十四烷基)鏻     42
  2 三氟化三己基(十四烷基)鏻     78
  3 三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻     52
  4 双-(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻     84
  5 双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     10
  6 二异丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     86
  7 癸酸三己基(十四烷基)鏻     87
  8 四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻     35
  9 六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻     76
实施例8：各种离子液体中用Pd(OAc)2催化剂的碘苯的羰基化
总的反应过程如下：
R＝H、烷基
Nu＝亲核试剂，比如OH、OR或NHR
在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：1.0克碘苯，3当量的三乙胺，6当量的乙醇，催化量的Pd(OAc)2和2.0克鏻离子液体。反应混合物在120℃、5巴CO分压下加热14小时。14小时后，将反应混合物降至室温，并将全部反应混合物倒入水中。用石油醚(3×30毫升)萃取反应混合物，用水清洗有机相，真空浓缩，减压蒸馏。苯甲酸乙酯产物可以按接近定量的收率回收。
这些实验中使用的鏻离子液体溶剂选自：
氯化三己基(十四烷基)鏻；
三氟化三己基(十四烷基)鏻；
三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；
双-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
癸酸三己基(十四烷基)鏻；和
六氟磷酸丁基甲基咪唑鎓(bmin)。
如表9中所示，完全消耗初始碘苯后，所有离子液体都给出收率接近定量值的所需产物。使用癸酸三己基(十四烷基)鏻时，制得的产物混合物中包含50％的癸酸酯和50％的乙酯；显然癸酸根阴离子作为亲核试剂与中间产物Ar-Pd-CO-X反应。
这些实验证明本发明的次膦酸鏻化合物特别适于钯催化的芳基卤的羰基化。
                                  表9
               各种离子液体中Pd(OAc)2催化的碘苯的羰基化
  实验号 离子液体     收率％
  1 氯化三己基(十四烷基)鏻     100
  2 三己基(十四烷基)鏻三氟化     97
  3 三己基(十四烷基)鏻三氟酰胺     100
  4 双-(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻     100
  5 癸酸三己基(十四烷基)鏻     50+50
  6 六氟磷酸丁基甲基咪唑鎓     78
实施例9：各种离子液体中用Pd(OAc)2催化剂的经由溴吡啶均偶联的联吡啶合成
在夹套搅拌反应器中一边搅拌一边加入：
1.0克溴吡啶
2.0克异丙醇
1.5克K2CO3
0.03克Pd(OAc)2
将反应混合物在鏻离子液体溶剂中120℃加热36小时，鏻离子液体溶剂选自：
三氟化三己基(十四烷基)鏻；
三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；
双-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；和
癸酸三己基(十四烷基)鏻。
计算使用各种溶剂获得的联吡啶总收率并列在表10中。选择不同的溶剂，联吡啶的收率有明显差别。使用本发明的次膦酸鏻催化剂作溶剂，获得了较好的收率，从而证明这些化合物适用于各种离子液体中用Pd(OAc)2催化剂的经由溴吡啶均偶联的联吡啶合成。
                             表10
   各种鏻离子液体中Pd(OAc)2催化的经由溴吡啶均偶联的联吡啶合成
  实验号 离子液体     收率％
  1 双环己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻     52
  2 癸酸三己基(十四烷基)鏻     100
  3 双-(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻     52
  4 三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻     43
  5 三氟化三己基(十四烷基)鏻     36

Claims (20)

1.一种通式(I)的化合物，
通式I
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是氢原子或烃基，条件是R1到R4中不超过两个和R5和R6中不超过一个基团是氢；
Y1是O或S；和
Y2是O或S。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4、R5和R6分别是1到30个碳原子的烷基、3到7个碳原子的环烷基、2到30个碳原子的链烯基、2到30个碳原子的炔基、6到18个碳原子的芳基或芳烷基。
3.如权利要求2所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4分别是5到20个碳原子的烷基。
4.如权利要求3所述的化合物，其中R1、R2和R3分别是正己基且R4是正十四烷基。
5.如权利要求1到4中任一项所述的化合物，其中R5和R6分别是1到30个碳原子的烷基、2到30个碳原子的链烯基、2到30个碳原子的炔基、6到18个碳原子的芳基或芳烷基。
6.如权利要求5所述的化合物，其中R5和R6分别是5到20个碳原子的烷基。
7.如权利要求1所述的化合物，其中R5和R6是2，4，4’-三甲基戊基且Y1和Y2是O。
8.如权利要求1所述的化合物，其中R5和R6是异丁基且Y1和Y2是O。
9.如权利要求1所述的化合物，其中R5和R6是环己基且Y1和Y2是O。
10.如权利要求1所述的化合物，其中R5和R6是异丁基且Y1和Y2是S。
11.如权利要求1到10中任一项所述的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6中碳原子总数是25或更多。
12.如权利要求1到11中任一项所述的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6中碳原子总数是40或更多。
13.如权利要求1到12中任一项所述的化合物，其特征在于，所述化合物与水不混溶。
14.如权利要求1到9中任一项所述的化合物，其中Y1和Y2都是O。
15.如权利要求1到6和10中任一项所述的化合物，其中Y1和Y2都是S。
16.一种制备如权利要求1中所述通式(I)的次膦酸鏻化合物的方法，其特征在于i)与ii)反应：
i)式(II)的化合物，其中R1到R4如权利要求1所定义，且X-是离去基团，
通式II
ii)式(IV)的化合物：
Figure A028074500003C2
通式IV
其中R5、R6、Y1和Y2如权利要求1所定义，且MK+是H+或“K”价的金属阳离子。
17.如权利要求16所述方法，其中MK+是H+且X-是OH-。
18.如权利要求16所述方法，其中MK+是H+且X-是除了OH-之外的离去基团，且反应是在碱的存在下进行的。
19.如权利要求16所述方法，其中MK+是“K”价的金属阳离子且X-是除了OH-之外的离去基团。
20.权利要求1-15任一项所述化合物作为溶剂的应用。
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