有机膦氧化合物的绿色合成文献综述

 2023-01-29 08:01

1. 目的、意义及国内外发展综述

有机膦化合物是有机化合物中非常重要的一类物种。它在有机合成、催化化学、生物化学以及材料科学领域中都扮演着重要的角色[1]。如在催化化学中,手性有机膦配体可以很好地控制不对称反应的速率和立体选择性,为获取高光学活性药物中间体提供很好的手性源;在生命科学领域,它们是核酸和磷脂的重要组成部分,是维持生命和生物体遗传不可或缺的物质;在农业上,特定的有机膦可以抑制某些生物酶的基因表达,可作为杀虫剂、杀菌剂和植物生长调节剂等。纵使有机膦化合物的研究发展迅速,有机膦氧化合物的方法学研究却相对滞后。米歇尔-阿尔布佐夫反应(Michaelis- Arbuzov Reaction)是其发展中最具有代表性的反应。如最早期的Arbuzov反应以亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用生成烷基磷酸二烷基酯和一个新的卤代烷[2]。无溶剂高温的条件可促使该反应顺利进行,但出于工业化和绿色化学的需要,随之出现了路易斯酸催化的Arbuzov反应[3],和铜,钯等金属催化不饱和烃与含H-P(O)组分膦氧化合物的偶联反应[4](图示一)。但时至今日,这类反应都具有或多或少的不足之处:如以图示二中的铜金属催化膦氧化合物形成方法为例,该反应中含H-P(O)组分的底物仅仅局限于五元环状的H-磷酸酯类化合物(H-phosphonates),同时产物的区域选择性不能得到很好控制,会生成链状和支状产物的混合物[4a]。我们课题组也在过渡金属催化制备有机膦氧化合物的研究中取得初步进展,如图二所示:以氯化铜为催化剂,N-甲基苯磺酰腙与H-磷酸酯类或H-二芳基膦氧化物的还原偶联反应可以得到多取代的有机膦氧化合物,该方法提供了一种C(sp3)-P(O)键形成的新方法。

同时,我们也注意到C(sp2)-P(O)的成键方法学研究也是化学家们近年来较为关注的领域。如图示三中,目前已经开发了钯、铜、镍等过渡金属催化的卤代芳(烯)烃与(H-)磷酸酯类化合物的偶联反应[5]。但以N-甲基苯磺酰腙为底物构筑C(sp2)-P(O)的研究至今未有报道。

参考文献:

[1] (a) L. D. Quin, A guide to organophosphorus chemistry. Wiley-interscience, New York, 2000; (b) K. V. L. Crepy, T. Imamoto, Top. Curr. Chem. 2003, 229, 1, 111-141; (c) C. S. Demmer, N. Krogsgaard-Larsen, L. Bunch, Chem. Rev. 2011, 111, 7981-8006.

[2] B. A. Arbuzov, Pure. Appl. Chem. 1964, 9, 307-353.

[3] R. J. Barney, R. M. Richardson, D. F. Wiemer, J. Org. Chem. 2011, 76, 2875-2879.

[4] Hydrophosphorylation of alkenes: (a) L.-B. Han, F. Mirzaei, C.-Q. Zhao, M. Tanaka, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5407-5408; (b) F. Mirzaei, L.-B. Han, M. Tanaka, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 297-299. Hydrophosphorylation of alkynes: (c) L.-B. Han, R. Hua, M. Tanaka, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 94-96; (d) L.-B. Han, C.-Q. Zhao, M. Tanaka, J. Org. Chem. 2001, 66, 5929-5932; (e) L.-B. Han, Y. Ono, S. Shimada, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2752-2753.

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