一种双膦单氧化物配体的合成方法

专利名称：一种双膦单氧化物配体的合成方法一种双膦单氧化物配体的合成方法技术领域：本发明属于化学催化技术领域，特别涉及一种双膦单氧化物配体的合成方法。背景技术：具有如下结构通式Wr4-Y-P(0)R3114 (Y为二键连接的空间基团)的双膦单氧化物 (BPMO)配体是一类在化学催化、药物研究等领域中拥有广泛用途的有机磷配体[V. V. Grushin， C/ze/w. i ev. 2004， 7似，1629-1662.]。从结构上看，这类配体同时具有软(P)、硬(O) 路易士碱配位原子，是一类重要的弱半双齿配体(Hemilabilebidentateligand)，能够与一 系列不同氧化态的过渡金属形成化学性质较为活泼的金属络合物。这些金属络合物可以高 效地催化完成多种化学转化。例如，铑(Rh)和钯(Pd)与BPMO配体形成的络合物分 别在甲醇羰基化制备醋酸的工艺和烯烃氢甲酰化反应中表现出了优越的催化活性和化学 选择性。除了在化学催化中具有广泛的用途外，BPMO本身在药物研究中也表现出了令人 感兴趣的活性[A. K. Debnath, L. Radigan， S. Jiang, / Oie附.1999, 42, 3203.]。由于 BPMO配体在实际应用中的重要性，有关其合成与应用的研究结果主要出现在专利文献 中，而不是在开放的学术刊物中。目前，有关双膦单氧化物配体的合成方法分为两类 一类是将两种含有不同氧化态的单膦组分，通过化学转化将其偶联在一起而产生，由于偶联步骤是建立在单膦组分的特 殊化学反应上，因此这类合成方法只适用于有限结构类型的双膦单氧化物配体的制备，目前主要用于双磷原子间经1到2个原子连接的双膦单氧化物的合成；另一类是将双膦配体 经选择性地氧化其中一个叔膦原子来实现双膦单氧化物配体的制备，这种方法最大的特点 就是直接简便、适用范围广，可以用于带有不同长度连接基团的双膦单氧化物配体合成， 由于起始原料双膦化合物中，每个叔膦单元在化学性质上相当接近，而且其中一个单元的 氧化对另一个含磷单元的化学性质没有明显的改变，因此这一氧化步骤缺少真正的选择 性，实际的反应过程常常导致多种产物的生成，从而造成收率和选择性较低，以及由此带 来产品分离的困难。尽管最近出现了一些新的氧化方法，但困扰这类方法的选择性问题并 没有得到解决。发明内容本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种方法简单新颖、经济实用、选择性强、 产收率高、应用范围广的双膦单氧化物配体的合成方法。 本发明的技术方案一种双膦单氧化物配体的合成方法，以特丁基烯丙基碳酸酯为原料，合成步骤如下 1)以能够提供孤对电子的杂原子有机碱为催化剂，将特丁基烯丙基碳酸酯与膦氧化物在 有机溶剂中进行縮合反应，反应温度为室温，特丁基烯丙基碳酸酯与膦氧化物的用量摩尔比为1: (l 1.5)，室温下搅拌20 24小时，加水后再搅拌0.5小时，然后用二氯甲烷 萃取反应混合物，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤后脱除溶剂，制得单膦氧化物合成子； 2)在碱性物质作用下，将单膦氧化物合成子与二取代膦混合进行膦氢化反应，单膦氧化 物合成子与二取代膦的用量摩尔比为1: (1 1.5)，在室温和氮气氛下搅拌1 20小时， 加水后再搅拌0.5小时，然后用二氯甲烷萃取反应混合物，萃取液用无水硫酸镁干燥，过 滤后脱除溶剂，制得双膦单氧化物。所述双膦单氧化物配体具有如下结构通式为式中R1、 R2、 R3、 R4为垸基、芳基、烷氧基或芳氧基；R5、 R6为氢、垸基、芳基或 杂环芳基；FG为酯基、酰胺基、酮羰基或硝基。所述杂原子有机碱包括叔胺类的三垸基胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，叔膦类的三 甲基膦、三丁基膦、三苯基膦，硫醚类的二甲硫醚和二苯硫醚；杂原子有机碱与特丁基烯 丙基碳酸酯用量摩尔比为(0.05 1 ): 1。所述膦氧化物为二烷基膦氧化物、二芳基膦氧化物、垸基芳基膦氧化物或次磷酸二酯。所述有机溶剂包括烃类溶剂中的甲苯、苯、石油醚，醚类溶剂中的四氢呋喃、乙醚、 苯甲醚，卤代烃类溶剂中的二氯甲垸、氯仿、1，2 — 二氯乙烷，醇类溶剂中的甲醇、乙醇、 丙醇以及腈类溶剂中的乙腈、苯甲腈。所述碱性物质包括无机碱中的烧碱、纯碱和有机碱中的四丁基氢氧化铵、四乙基氢氧 化铵、特丁醇钾、乙醇钠、甲醇钠；碱与单膦氧化物合成子用量摩尔比为(0.05 1 ): 1。所述二取代膦为二烷基膦、二芳基膦或烷基芳基膦。所述制得的单膦氧化物合成子和双膦单氧化物的提纯方法均采用柱层析法，即用硅胶 作固定相，乙酸乙酯一石油醚按体积比1 : 5组成的混合溶剂作洗脱液，收集液经脱去溶 剂后即可获得高纯度产品。本发明的合成原理用以下化学反应式表示BOCO,O有机碱9 FG■2R':P、RR4碱化学反应式中R1、 R2、 R3、 R4为垸基、芳基、垸氧基或芳氧基；R5、 R6为氢、垸基、 芳基或杂环芳基；FG为酯基、酰胺基、酮羰基或硝基。本发明的优点是本发明所述双膦单氧化物配体的合成方法属于创新技术；具有方法简单、经济实用的特点，可以高效地合成双膦单氧化物，克服了现有方法中双膦直接氧化 法在选择性和收率较低的缺点；本方法所合成的双膦单氧化物配体在空间连接基团上带有 酯基等官能团，属于多功能双膦单氧化物配体，为拓宽这类配体的应用范围提供了条件， 特别适用于固载催化剂催化和核药物等应用领域。具体实施方式以下实施例中所用的原料特丁基烯丙基碳酸酯，采用已知合成方法制备(参见J. Q. Feng， X. Lu， Te/ra/ie2007， ， 6039 )，其结构通式为以上两结构通式中R1、 R2、 R3、 R4为垸基、芳基、烷氧基或芳氧基；R5、 R6为氢、烷 基、芳基或杂环芳基；FG为酯基、酰胺基、酮羰基或硝基。实施例1.双膦单氧化物的合成，结构通式中R1 = R2 = R3=R4=Ph, R5 = R6 = H， FG = C02Et。1) 在带有磁搅拌子的25 mL圆底瓶中，依次加入5 mL四氢呋喃溶剂、特丁基烯丙 基碳酸酯(R5 = R6 = H、 FG = C02Et，由甲醛和丙烯酸乙酯制得)108 mg (即0.5 mmol)、 二苯基膦氧化物121 mg (即0.6 mmol)和有机碱催化剂1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛垸11 mg(即0.1 mmol);所得反应混合物在室温下搅拌24小时，再加入5 mL水搅拌0.5小时， 然后用20mL二氯甲烷分2次萃取反应混合物，合并二氯甲垸萃取液，无水硫酸镁干燥， 过滤后脱除溶剂制得单膦氧化物合成子初级产品；该初级产品经硅胶柱层析提纯，即用硅 胶作固定相，乙酸乙酯一石油醚按体积比1 : 5组成的混合溶剂作洗脱液，收集液经脱去 溶剂后制得白色固体单膦氧化物合成子154mg、收率为98%、熔点为82—83 。C。2) 在带有磁搅拌子的25mLSchlenk瓶中，依次加入6mL乙腈溶剂、上步制得的单 膦氧化物合成子154mg (即0.5mmo1)、 二苯基膦93 mg (即0.5mmo1)和25%四乙基氢 氧化铵水溶液59mg (即O.l mmol)，所得反应混合物在室温和氮气氛下搅拌6小时，再 加入5mL水搅拌0.5小时，然后用20mL二氯甲垸分2次萃取反应混合物，合并二氯甲 烷萃取液，无水硫酸镁干燥，过滤后脱除溶剂，制得的初级产品经硅胶柱层析提纯，即用 硅胶作固定相，乙酸乙酯一石油醚按体积比1 : 5组成的混合溶剂作洗脱液，制得无色油 状产品双膦单氧化物190 mg，收率为76%。该产品的结构和纯度经核磁共振波谱得到确 证，其结构为通式中R1 = R2 = R3=R4=Ph, R5 = R6 = H， FG = C02Et所代表之双膦单氧化 物。实施例2.双膦单氧化物的合成，结构通式中R1 = R2 = R3 = R4 = Ph， R5 = 4-N02C6H4，所制备的双膦单氧化物配体结构通式为:R0 = H， FG = C02Et。合成步骤及工艺参数与实施例1的基本相同，不同之处列出如下1) 所用原料特丁基烯丙基碳酸酯为R5 = 4-N02C6H4、 R6 = H， FG = C02Et，(由对硝 基苯甲醛和丙烯酸乙酯制得)，用量为168 mg (即0.5 mmol)，制得淡黄色液体单膦氧化 物合成子198mg，收率为91%;2) 将上步制得的单膦氧化物合成子218 mg (即0.5 mmol)与二苯基膦93 mg (即0.5 mmol)和乙醇钠34 mg (即0.5 mmol)反应，制得无色油状产品双膦单氧化物242 mg， 收率为76%。该产品的结构和纯度经核磁共振波谱得到确证，其结构为通式中R1 = R2 = R3 =R4 = Ph, R5 = 4-N02C6H4, R6 = H， FG = C02Et所代表之双膦单氧化物。实施例3.双膦单氧化物的合成，结构通式中R1 = R2 = R3 = R4 = Ph， R5 = 2-fUryl, R6 = H， FG = C02Et。1) 在带有磁搅拌子的25mL圆底瓶中，依次加入5mL甲苯溶剂、特丁基烯丙基碳 酸酯(R5二2-ftiryl、 R6 = H, FG = C02Et，由糠醛和丙烯酸乙酯制得)141 mg(即0.5 mmol)、 二苯基膦氧化物121 mg (即0.6 mmol)和有机碱催化剂1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛垸11 mg(即0.1 mmol)，所得反应混合物在室温下搅拌24小时，再加入5 mL水搅拌0.5小时， 然后用20mL二氯甲烷分2次萃取反应混合物，合并二氯甲垸萃取液，无水硫酸镁干燥， 过滤后脱除溶剂制得单膦氧化物合成子初级产品；该初级产品经硅胶柱层析提纯，即用硅 胶作固定相，乙酸乙酯一石油醚按体积比1 : 5组成的混合溶剂作洗脱液，收集液经脱去 溶剂后制得白色固体单膦氧化物合成子185 mg，收率为97%;2) 在带有磁搅拌子的25mLSchlenk瓶中，依次加入6mL乙醇溶剂、上步制得的单 膦氧化物合成子191 mg (即0.5 mmol)、 二苯基膦93 mg (即0.5 mmol)和乙醇钠34 mg(即0.5 mmol)，所得反应混合物在室温和氮气氛下搅拌2小时，再加入5 mL水搅拌0.5 小时，然后用20mL二氯甲烷分2次萃取反应混合物，合并二氯甲垸萃取液，无水硫酸镁 干燥，过滤后脱除溶剂，制得的初级产品经硅胶柱层析提纯，即用硅胶作固定相，乙酸乙 酯一石油醚按体积比1 : 5组成的混合溶剂作洗脱液，制得无色油状产品双膦单氧化物 36mg，收率为83%。该产品的结构和纯度经核磁共振波谱得到确证，其结构为通式中R1 =R2 = R3 = R4 = Ph， R5 = 2-furyl， R6 = H， FG = C02Et所代表之双膦单氧化物。实施例4.双膦单氧化物的合成，结构通式中R1 = R2 =OEt， R3 = R4 = Ph， R5 = 2-foryl, R6 = H， FG = C02Et。1)在带有磁搅拌子的25 mL圆底瓶中，将5 mL甲苯溶剂、特丁基烯丙基碳酸酯(R5 =2-fUryl、 R6 = H, FG = C02Et，由糠醛和丙烯酸乙酯制得)141 mg (即0.5 mmol)、 二乙 基亚磷酸酯83 mg (即0.6 mmol)和有机碱催化剂1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷11 mg (即 0.1 mmol)混合，所得反应混合物在室温下搅拌20小时，再加入5 mL水搅拌0.5小时， 然后用20mL二氯甲烷分2次萃取反应混合物，合并二氯甲垸萃取液，无水硫酸镁干燥， 过滤后脱除溶剂制得单膦氧化物合成子初级产品；该初级产品经硅胶柱层析提纯，即用硅胶作固定相，乙酸乙酯一石油醚按体积比1 : 5组成的混合溶剂作洗脱液，收集液经脱去 溶剂后制得淡黄色液体单膦氧化物合成子127 mg，收率为80%;2)在带有磁搅拌子的25mLSchlenk瓶中，依次加入6mL乙腈溶剂、上步制得的单 膦氧化物合成子159mg (即0.5mmo1)、 二苯基膦93 mg (即0.5mmo1)和25%四乙基氢 氧化铵水溶液59 mg (即0.1 mmol)，所得反应混合物在室温和氮气氛下搅拌19小时，再 加入5 mL水搅拌0.5小时，然后用20 mL 二氯甲烷分2次萃取反应混合物，合并二氯甲 烷萃取液，无水硫酸镁干燥，过滤后脱除溶剂，制得的初级产品经硅胶柱层析提纯，即用 硅胶作固定相，乙酸乙酯一石油醚按体积比l : 5组成的混合溶剂作洗脱液，制得淡黄色 油状产品双膦单氧化物166 mg，收率为66%。该产品的结构和纯度经核磁共振波谱得到 确证，其结构为通式中R1 = R2 =OEt， R3 = R4 = Ph， R5 = 2-foryl， R6 = H, FG = C02Et所代表 之双膦单氧化物。权利要求1. 一种双膦单氧化物配体的合成方法，以特丁基烯丙基碳酸酯为原料，其特征在于合成步骤如下1)以能够提供孤对电子的杂原子有机碱为催化剂，将特丁基烯丙基碳酸酯与膦氧化物在有机溶剂中进行缩合反应，反应温度为室温，特丁基烯丙基碳酸酯与膦氧化物的用量摩尔比为1∶(1～1.5)，室温下搅拌20～24小时，加水后再搅拌0.5小时，然后用二氯甲烷萃取反应混合物，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤后脱除溶剂，制得单膦氧化物合成子；2)在碱性物质作用下，将单膦氧化物合成子与二取代膦混合进行膦氢化反应，单膦氧化物合成子与二取代膦的用量摩尔比为1∶(1～1.5)，在室温和氮气氛下搅拌1～20小时，加水后再搅拌0.5小时，然后用二氯甲烷萃取反应混合物，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤后脱除溶剂，制得双膦单氧化物。2. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述双膦单氧化 物配体具有如下结构通式为式中R1、 R2、 R3、 R4为垸基、芳基、烷氧基或芳氧基；R5、 R6为氢、烷基、芳 基或杂环芳基；FG为酯基、酰胺基、酮羰基或硝基。3. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述杂原子有机 碱包括叔胺类的三垸基胺、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，叔膦类的三甲基膦、三丁基膦、 三苯基膦，硫醚类的二甲硫醚和二苯硫醚；杂原子有机碱与特丁基烯丙基碳酸酯用量摩尔比为(0.05 1 ): 1。4. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述膦氧化物为 二烷基膦氧化物、二芳基膦氧化物、垸基芳基膦氧化物或次磷酸二酯。5. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述有机溶剂包 括烃类溶剂中的甲苯、苯、石油醚，醚类溶剂中的四氢呋喃、乙醚、苯甲醚，卤代烃类溶 剂中的二氯甲院、氯仿、1,2 — 二氯乙烷，醇类溶剂中的甲醇、乙醇、丙醇以及腈类溶剂 中的乙腈、苯甲腈。6. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述碱性物质包 括无机碱中的烧碱、纯碱和有机碱中的四丁基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、特丁醇钾、乙 醇钠、甲醇钠；碱与单膦氧化物合成子用量摩尔比为(0.05 1 ): 1。7. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述二取代膦为 二烷基膦、二芳基膦或烷基芳基膦。8. 根据权利要求1所述双膦单氧化物配体的合成方法，其特征在于所述制得的单膦 氧化物合成子和双膦单氧化物的提纯方法均采用柱层析法，即用硅胶作固定相，乙酸乙酯 —石油醚按体积比l : 5组成的混合溶剂作洗脱液，收集液经脱去溶剂后即可获得高纯度 产品。全文摘要一种双膦单氧化物配体的合成方法，以特丁基烯丙基碳酸酯为原料，合成步骤如下1)以杂原子有机碱为催化剂，将特丁基烯丙基碳酸酯与膦氧化物在有机溶剂中进行缩合反应，然后用二氯甲烷萃取反应混合物，制得单膦氧化物合成子；2)在碱性物质作用下，将单膦氧化物合成子与二取代膦混合进行膦氢化反应，然后用二氯甲烷萃取反应混合物，制得双膦单氧化物。本发明的优点是该合成方法简单、经济实用，可高效地合成双膦单氧化物并克服了选择性差和收率较低的缺点；合成的双膦单氧化物配体在空间连接基团上带有酯基等官能团，属于多功能双膦单氧化物配体，为拓宽这类配体的应用范围提供了条件，特别适用于固载催化剂催化和核药物等应用领域。文档编号C07F9/00GK101475591SQ20091006775公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日发明者荣 周, 波 张, 贺峥杰 申请人:南开大学