含磷碳及磷雜鍵有機膦酸酯的催化合成.pdf

1、有機膦酸酯是一類重要的有機化合物，在功能材料、農(nóng)藥、助劑、添加劑、有機配體以及不對稱催化等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景，且部分手性膦酸酯在生命科學以及醫(yī)藥等領(lǐng)域還顯示出獨特的生物活性。有機膦酸酯的傳統(tǒng)合成方法主要是采用P-Cl類化合物以及三烷氧基膦酸酯等空氣敏感型磷?；噭槠鹗荚?，存在著條件苛刻、反應選擇性以及官能團適用性差等缺陷；且在自然界中很難找到純天然具有磷手性中心的化合物。隨著現(xiàn)代有機合成化學的發(fā)展，高原子經(jīng)濟性及化學選擇性成為化

2、學家們關(guān)注的焦點。因此，研究高效、高立體選擇性、經(jīng)濟以及綠色環(huán)保的合成路線制備（手性）有機膦酸酯的方法具有重要意義。
　　在環(huán)境友好型磷酰化試劑中，含四配位的P(O)-H類化合物是一類非常特殊且活潑的親核試劑。它自身能夠通過分子內(nèi)的互變異構(gòu)作用演變?yōu)楹幸粚码娮訉Φ娜湮?P-(OH)類化合物，能夠與各類親核試劑在過渡金屬的催化下進行反應，從而構(gòu)建出具有功能結(jié)構(gòu)骨架的有機膦酸酯。與含四配位的P(O)-H類化合物相比，雖然四配位的

3、P(O)-OH化合物因其自身磷原子中心已經(jīng)達到配位飽和，不能夠通過分子內(nèi)的互變異構(gòu)演變出磷原子配位中心，但是可以利用其P=O鍵的弱配位效應實現(xiàn)P(O)-OH化合物的活化?；诰G色化學以及原子經(jīng)濟性的角度，如何選擇性地實現(xiàn) P(O)-H以及 P(O)-OH類化合物的活化，使其作為一種高效的磷酰化試劑參與化學反應，具有重要的研究價值。
　　本文通過基于P(O)-H類化合物其自身的特殊電子演變性質(zhì)成功地實現(xiàn)了其與含不飽和雙鍵的醌類化合物

4、以及親核試劑（胺、醇、苯酚、苯硫酚等）的反應，實現(xiàn)了一步高效、高立體選擇性構(gòu)建（手性）有機膦酸酯、次膦酸酯及磷酸酯等化合物的方法。此外，P(O)-OH類化合物通過其P=O鍵與銅鹽的配位效應，在小分子化合物（Et3N，CCl4等）的協(xié)同催化下，能夠選擇性地與醇、二芳基三氟甲磺酸基高碘鹽以及酚類等化合物發(fā)生反應，制得對應的有機膦酸酯、次膦酸酯及磷酸酯等化合物。本文主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新性結(jié)果如下：
　　1.構(gòu)建了P(O)-H化合物與苯醌的

5、選擇性 C-/O-加成反應：在非極性溶劑（甲苯）中，P(O)-H化合物能夠在水的催化下與苯醌實現(xiàn)高選擇性1,4-加成反應；在強極性溶劑（二甲基亞砜）中，P(O)-H類化合物可以通過一個雙加成-氧化的過程與苯醌發(fā)生1,4-雙加成反應；當將催化劑水替換為有機小分子三乙胺時，P(O)-H類化合物能夠與苯醌通過單電子轉(zhuǎn)移過程實現(xiàn)1,6-加成反應，從而制得O-含磷取代基對苯二酚類衍生物。
　　2.發(fā)現(xiàn)了手性 P(O)-H化合物能夠高立體選擇

6、性地與親核試劑（胺、醇、苯酚、苯硫酚等）在Atherton-Todd反應條件下制得手性次膦酰胺、次膦酸酯以及次膦硫酰等化合物。利用X-Ray單晶衍射分析技術(shù)確定了以上化合物磷手性中心的絕對構(gòu)型，揭示了Atherton-Todd反應的關(guān)鍵步驟是親核試劑從 P(O)-Cl化合物背面親核進攻磷原子的過程，提出了可能反應機理。
　　3.基于(Rp)-P(O)-H化合物高立體選擇性分步制備含2-(Rp)-/(Sp)-手性膦酸酯取代酚類衍生物

7、。發(fā)現(xiàn)了在非配體參與的情況下，銅鹽能夠高效地催化(Rp)-P(O)-H化合物與2-鹵代酚類化合物的反應，從而制得含2-(Sp)-手性膦酸酯取代酚類衍生物。該體系屬于首例報道的非配體參與銅催化P(O)-H化合物與鹵代芳烴的交叉偶聯(lián)反應。此外，在二異丙基胺基鋰(LDA）誘導 P-O遷移至P-C重排反應中，含(Rp)-手性次膦酸酯能夠高立體選擇性地發(fā)生分子內(nèi)重排反應，制備出含2-(Rp)-手性膦酸酯取代酚類衍生物。
　　4.建立了在乙腈

8、中 P(O)-OH化合物與鹵代脂肪烴在堿（碳酸銫）催化下的O-脫質(zhì)子化以及烷基化反應，實現(xiàn)了一步制得對應的有機膦酸酯、次膦酸酯及磷酸酯等化合物。
　　5.創(chuàng)建了銅催化 P(O)-OH化合物與醇的需氧氧化-酯化反應，在該反應體系中氧氣以及四氯化碳的加入是該反應能夠順利進行的必要條件；在三乙胺的催化下，P(O)-OH化合物還能夠進一步與二芳基三氟甲磺酸基高碘鹽實現(xiàn)選擇性地芳基化反應，從而高效地制得有機膦酸酯、次膦酸酯及磷酸酯等化合物。