一种芳香膦酸酯化合物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种芳香膦酸酯化合物的制备方法，将芳香胺Ar‑NH2、亚磷酸酯(P(OR)3)和烷基亚硝酸酯在溶剂中反应得到芳香膦酸酯化合物(Ar‑P(O)(OR)2)，其中：Ar代表非杂环芳香基和芳香杂环基；亚磷酸酯中的R基团代表烷基或芳香基。可加入质子酸促进反应的进行。本发明专利技术方法首次实现了芳香胺一步转化得到芳基膦酸酯类化合物，反应效率高，反应成本低，且反应不需要加入过度金属试剂，不需要无水无氧条件，可在空气中顺利发生反应，操作简单，且具有良好的官能团容忍性，可广泛用于制备芳基膦酸酯化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机合成领域，尤其涉及一种芳香膦酸酯化合物的制备方法，
技术介绍
有机膦化合物是一类用途非常广泛的功能结构和合成中间体。有机膦化合物常作为配体应用于过渡金属参与的偶联反应中，对于反应的活性和选择性起到重要的调控作用；由于许多有机膦化合物具有独特的生物活性，其在医药和农药等领域也具有重要的作用；在高分子科学、材料科学等领域中，也常通过引入含磷基团实现聚合物的改性。芳香膦酸酯类化合物是有机膦化合物中非常重要的一类。已知的制备芳香膦酸酯的方法有：1)利用芳基格氏试剂、芳基锂试剂、芳基锌试剂等芳基金属试剂与膦卤化合物进行亲核取代反应。这类反应通常需要预先制备芳基金属试剂，反应条件剧烈，官能团容忍性较差；2)使用芳香溴化物或碘化物在光照或自由基引发剂的作用下与亚磷酸酯通过自由基过程实现芳香膦酸酯的合成，该方法一般条件较为剧烈；3)通过芳香卤化物、芳香三氟甲酸酯或芳香硼酸酯类化合物在钯或镍等过渡金属试剂催化下与亚磷酸酯通过偶联反应制备芳香膦酸酯，该方法一般具有较好的收率和选择性，但需要使用过渡金属试剂，成本较高，且该方法一般需要无水无氧操作，反应温度也较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直接在空气中反应且高效易行的芳香磷酸酯类化合物的合成方法，该方法具有比较广泛的底物适应性，通过该方法可合成众多带有不同取代基的膦酸酯化合物。本专利技术方法的技术方案如下：一种芳香膦酸酯化合物的制备方法，将芳香胺(Ar-NH2)、亚磷酸酯(P(OR)3)和烷基亚硝酸酯在有机溶剂中反应得到芳香膦酸酯化合物(Ar-P(O)(OR)2)。其中：所述芳香胺中的芳香基(Ar-)是非杂环芳香基或芳香杂环基，亚磷酸酯中的R基团代表烷基或芳香基。进一步地，上述芳香杂环基包括吡啶环、苯并噻唑环、苯并呋喃环，上述非杂环芳香基包括苯环和萘环。进一步地，芳香基(Ar-)的芳香环上除了氨基之外，不带取代基或带有一个或多个取代 基。本专利技术的方法对官能团具有很好的容忍性，芳香胺的芳香基上除氨基外还可带有一个或多个取代基，相对于氨基为对位，间位或邻位，对位取代基是烷基、烷氧基、氰基、硝基、酯基、烷硫基、酮羰基、卤素、烯基、炔基、偶氮基和三氟甲基中的一种或多种，间位取代基是酰胺基、酰氧基、硝基和卤素中的一种或多种。邻位取代基是烷基、氰基、卤素中的一种或多种。进一步地，所述芳香基上具有多个取代基时，这多个取代基可以相同或不同，相邻的两个取代基相互独立或成环。进一步地，上述烷基优选指具有1～10个碳原子的烷基，包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、新戊基等；更优选具有1～4个碳原子的烷基，特别优选甲基、乙基和丙基。进一步地，上述烷氧基优选指具有1～10个碳原子的烷氧基，包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基等；更优选具有1～4个碳原子的烷氧基，特别优选甲氧基、乙氧基和异丙氧基。进一步地，上述酯基包括甲酯基、乙酯基、丙酯基和丁酯基等。进一步地，上述烷硫基优选指具有1～10个碳原子的烷硫基，包括甲硫基、乙硫基、丙硫基、异丙硫基、丁硫基、异丁硫基、叔丁硫基、仲丁硫基等；更优选具有1～4个碳原子的烷硫基，特别优选甲硫基、乙硫基和丙硫基。进一步地，上述卤素包括氟、氯、溴或碘原子。进一步地，上述三氟甲基是指三个氟原子取代三个氢原子后的甲基，结构简式为CF3。本专利技术的方法中，所述亚磷酸酯是指亚磷酸三烷基酯或亚磷酸三芳基酯，例如亚磷酸三甲酯和亚磷酸三苯酯等，特别优选亚磷酸三苯酯。当使用亚磷酸三苯酯时，其反应式如下:其中，式I化合物代表芳香胺，式II化合物是亚磷酸酯，式III化合物代表烷基亚硝酸酯(其中R'代表烷基)，式IV化合物代表产物芳基膦酸酯。进一步地，所述烷基亚硝酸酯中的烷基一般是3～6个碳原子的直链或支链烷基，优选具有4～5个碳原子的烷基，包括异戊基或叔丁基，特别优选叔丁基。本专利技术的方法优选使用质子酸来促进反应，所述的质子酸包括硫酸、盐酸、乙酸、三氟 乙酸、对甲苯磺酸、4-硝基苯甲酸、甲基磺酸等，可直接使用商品化试剂，无需特殊处理。其用量优选在基于所述芳香胺的0.5～2.0摩尔比的范围内。需要说明的是，对于所有的实例，不加入质子酸，对于不同取代基取代的芳香胺，也可以生成对应的芳基膦酸酯类化合物，质子酸的加入在于提高反应的收率和缩短反应时间。进一步地，所述有机溶剂包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和乙腈。这些有机溶剂使用商品化试剂即可，无需特殊处理。其用量优选为3-10毫升/mmol芳香胺。即溶解每mmol芳香胺的有机溶剂的最佳使用量为3～10毫升。反应溶剂优选乙腈。进一步地，芳香胺∶亚磷酸酯∶烷基亚硝酸酯的摩尔比为1∶1.0～5.0∶1.0～2.0。进一步地，上述反应的反应温度和反应时间根据不同的原料略有不同，反应温度一般在-10℃至80℃的范围内，反应时间一般在1-8小时。加热反应过程可采用冰浴或者其它控温方式控制反应温度，例如冰盐浴，干冰苯浴，或者低温反应装置等。进一步地，本专利技术优选在反应完成后对反应产物进行后处理，包括浓缩和纯化。所述浓缩过程可采用常压蒸馏、减压蒸馏等方法，例如用旋转蒸发仪真空浓缩。所述纯化过程是通过柱层析或薄层色谱得到纯净的产物。本专利技术的方法首次实现了芳香胺一步转化得到芳基膦酸酯类化合物，反应效率高，反应成本低，可广泛用于制备芳基膦酸酯化合物。和现有技术相比，本专利技术具有下列优势：1.本专利技术所涉及的主要原料为芳香胺，较已有的方法采用芳香卤化物为原料，是一个重大的补充，而且芳香胺的制备成本较芳香卤化物低，许多芳香卤化物的制备以对应的芳香胺为原料(如桑德迈尔反应)；2.本专利技术的方法不需要加入过渡金属试剂，操作简单，成本较低。3.本专利技术方法所涉及的反应不需要严格的无水无氧条件，在空气中也可顺利发生，操作方便简单，反应条件较为温和；4.本专利技术方法所涉及的反应对官能团具有很好的容忍性和普适性，芳香基上的取代基可以为烷基、烷氧基、烷硫基、氰基、三氟甲基，酯基、酮羰基、硝基、卤素原子(F、Cl、Br、I)酰氧基、酰胺基、烯基、炔基、偶氮基等。芳香环可以是苯环，吡啶环，苯并呋喃环，苯并噻唑环等。具体实施方式下面结合实施例进一步描述本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例14-(二甲氧基膦酰基)苯甲酸乙酯的合成向10mL反应管中加入33mg 4-氨基苯甲酸乙酯(即0.2mmol)，46mg一水合对甲苯磺酸(即0.24mmol)，然后加入1mL乙腈。将反应管置于0℃冰水浴中搅拌，使用50微升微量进样器加入31mg亚硝酸叔丁酯(即0.3mmol)，于0℃冰水浴中搅拌15分钟，然后加入74mg亚磷酸三甲酯(即0.6mmol)。无需撤去冰水浴，反应温度缓慢恢复至室温。反应6小时。反应后浓缩，以石油醚：乙酸乙酯为2：1(体积比)做洗脱剂柱层析纯化即可得到4-(二甲氧基膦酰基)苯甲酸乙酯，其结构如下式所示：该化合物为黄色油状液体，产率为54％。以上操作中其他条件不变，当不使用一水合对甲苯磺酸时，产率为44％。以上操作中其他条件不变，当使用19mg一水合对甲苯磺酸(即0.1mmol)时，产率为46％。以上操作中其他条件不变，当使用76mg一水合对甲苯磺酸(即0.4mmol)时，产率为54％。以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳香膦酸酯化合物的制备方法，将芳香胺Ar‑NH2、亚磷酸酯P(OR)3和烷基亚硝酸酯在有机溶剂中反应得到芳香膦酸酯化合物Ar‑P(O)(OR)2，芳香胺中的芳香基Ar代表非杂环芳香基和杂环芳香基，亚磷酸酯中的R基团代表烷基或芳香基。

【技术特征摘要】
1.一种芳香膦酸酯化合物的制备方法，将芳香胺Ar-NH2、亚磷酸酯P(OR)3和烷基亚硝酸酯在有机溶剂中反应得到芳香膦酸酯化合物Ar-P(O)(OR)2，芳香胺中的芳香基Ar代表非杂环芳香基和杂环芳香基，亚磷酸酯中的R基团代表烷基或芳香基。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芳香杂环基包括吡啶环、苯并噻唑环、苯并呋喃环，所述非杂环芳香基包括苯环和萘环。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述芳香基Ar的芳香环上除了氨基之外，不带取代基或带有一个或多个取代基，所述取代基选自烷基、烷氧基、烷硫基、氰基、三氟甲基、酯基、酮羰基、硝基、卤素原子、酰氧基、酰胺基、烯基、炔基、偶氮基中的一种或多种，当带有多个取代基时，这多个取代基相同或不同，相邻的两个取代基相互独立或成环。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑波，王帅，邱頔，张艳，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11