用无溶剂法制备二芳基磷氧化物的合成研究

郑方映，刘风娇，丛榕，薛琪慧，符金帅，匡志豪，江杰

（海南师范大学化学与化工学院，海南海口571158）

用无溶剂法制备二芳基磷氧化物的合成研究

郑方映，刘风娇*，丛榕，薛琪慧，符金帅，匡志豪，江杰

（海南师范大学化学与化工学院，海南海口571158）

以β-萘酚，苯甲醛和二苯基氧磷为原料，一水合对甲基苯磺酸作有机酸作为催化剂，采用一锅法合成新的二芳基磷氧化物.结果表明，β-萘酚，苯甲醛和二苯基氧磷的三组分合成在高温无溶剂的条件中能够得到目标产物，该合成方法高效简单.

二芳基磷氧化物；对甲基苯磺酸一水合物；三组分一锅法

有机磷化合物，比如磷氧化物、在医用化学[1]、生物化学[2-4]、农业化学、材料科学[5]、催化作用（作为催化单体）[6]，并且在有机合成中得到了广泛的应用.有关有机磷化合物的合成吸引了如此众多的关注.在20世纪初Betti[7]合成1-（a-氨基苄基-2-萘酚，Betti碱（见图1）在化学领域的研究才刚刚开始.由于Betti碱双官能团[8]的特性以及它的催化作用和生物活性吸引了化学界的注意，使得制备Betti碱的衍生物成了有机合成领域中重要的一部分.自然而然，对于合成新型的P-Betti碱（见图2）也成了瞩目的焦点.在本次课题的研究中，所采用的合成方法就是多组分步反应.多组分反应在现代药品研发过程中成为强大的工具，允许快速、自动化和高通量生产有机化合物[9].

图1　Betti base的结构Fig.1The structure of Betti base

图2　磷的Betti base的结构Fig.2Betti base structure of Phosphorus

反应原理见下式：

本文利用这一反应原理，得到目标产物，寻找反应最佳条件，从而进一步合成一系列的二芳基磷氧化物.

1　实验部分

1.1试剂与仪器

原料均购自Aladin化学试剂公司：苯甲醛，对氯苯甲醛，对三氟甲基苯甲醛，对羟基苯甲醛，1-奈醛，2-甲氧基苯甲醛，β-萘酚，二苯基氧磷.核磁共振谱由Bruker AVANCE-400型核磁共振仪测定.

1.22-羟基萘酚-1-甲基苯基-二苯基磷氧化物的制备与结构表征

向15 mL的圆底烧瓶中依次投入β-萘酚（1mmol），苯甲醛（1mmol），二苯基氧磷（1.1mmol）和对甲基苯磺酸一水合物（20%mmol），放入温度为180℃的油浴中搅拌，TLC监测反应，直至反应物β-萘酚消失则停止反应.反应最终得到黄棕色油状物质，冷却至室温，加入5 mL CHCl3溶解，反应液柱层析（石油醚/乙酸乙酯=7∶1）分离提纯，得到黄色固体为目标产物（0.46 g），产率为95%.

反应均通过TLC追踪指示，1H NMR，13C NMR以TMS为内标（δ=0），31P NMR由85%H3PO4为内标（δ= 0）.

其中目标产物4的结构测定数据为：1HNMR (CDCl3,400 MHz):(ppm)=5.6(d,J=15.2 Hz,1H), 7.1–7.2(m,4H),7.2–7.3(m,3H),7.3–7.5(m,7H), 7.6–7.7(m,3H),7.7–7.8(m,3H),7.9(d,J=8.40 Hz,1H),11.8(s,1H).

31PNMR(CDCl3/H3PO4,162.0 MHz):(ppm)=40.5.

13C NMR(CDCl3,100.6 MHz):(ppm)=47.0(d,J= 64.6 Hz,CH-P=O),114.2(d,J=3.5 Hz,HO-C-CCH-P=O),120.9,122.2,122.8,127.1,127.3(d,J=2.0 Hz),128.5(d,J=1.4 Hz),128.6(d,J=11.9 Hz,CHCH-C-C-C-OH),128.8(d,J=11.47 Hz),129.2,129.8 (d,J=51.9 Hz),130.1(d,J=5.5 Hz),130.2,130.9(d, J=8.9 Hz),131.7(d,J=9.3 Hz),132.4(d,J=2.7 Hz), 132.4(d,J=2.7 Hz),133.5(d,J=8.5 Hz,C-C-CHP=O),135.2(d,J=4.7 Hz,C-C-C-CH-P=O),155.0 (d,J=5.6 Hz,HO-C-C-CH-P=O).

IR:3447.16(OH),1161.38(P=O).

MS(目标分子量为434.14):435.1(MH+),457.14 (MNa+).

1.32-羟基萘酚-1-甲基芳基-二苯基磷氧化物的制备

向15 mL的圆底烧瓶中依次投入β-萘酚（1mmol），芳香醛（1mmol），二苯基氧磷（1.1mmol）和催化剂对甲基苯磺酸一水合物（20%mmol），放入温度为180℃的油浴中搅拌，TLC监测反应，直至反应物β-萘酚消失则停止反应.反应得到黄棕色油状物质，冷却至室温，加入5 mLCHCl3溶解，得到黄色溶液，反应液柱层析（石油醚/乙酸乙酯（V/V）=7∶1～5∶1）分离提纯，最终得到目标产物，产率为52%～90%.

2　结果与讨论

2.1化合物4的最佳反应条件的筛选

通过控制催化剂不变、改变温度和控制温度不变、改变催化剂进行实验（见表1），得出了该反应的最佳条件（产率最高）：无溶剂，180℃，0.5 h.通过实验还得出，反应溶剂、反应温度、催化剂和反应时间均对产物产率有一定的影响，温度过高或过低影响产品的产率生成.

2.2化合物4a-4e的制备

对实验室存醛类化合物进行探索反应，发现只有芳香醛能够顺利地进行反应，于是选用了五种芳香醛作为反应物取代苯甲醛制备化合物4的系列磷的Betti base.依照原先探索的最佳反应条件，得出了这五种化合物4a-4e（见表2）.通过观察发现芳香醛中所带有的不同基团会影响该反应的进行程度、反应时间和产品的产率.

3　结论

经过探索，合成化合物4的最佳反应条件是：反应温度为180℃，反应时间为0.5 h，产率为95%.根据推断，该一锅法所进行的合理反应过程是先由萘酚1与苯甲醛2发生曼尼希[8]反应生成化合物m，再由带孤对电子的P进攻发生迈克加成反应[9]最终生成产物4（见图3）.经过一系列的探索，我们发现只有芳香醛使反应顺利进行，其所带的基团（推电子基团和吸电子基团）影响反应的进行程度.本文探索化合物具有双官能团的P的betti碱化合物.

表1　反应溶剂，反应温度，催化剂，反应时间对产物产率的影响Tab.1Effect of solvents,temperatures, catalysts and time on the yield of compound 4

表2　利用其他芳香醛制备化合物4的系列化合物的探究Tab.2The study of this transformation by using a series of aromatic aldehydes

图3　预测合理的反应路线Fig.3A proposed reasonable reaction path

注a表示由硅胶柱层析得出的数据

b TSOH指的是对甲基苯磺酸一水合物

c MMT指的是蒙脱土

aDetermined by column chromatography(silicagel)

b TsOH=p-toluenesulfonic acid

c MMT=Montmorillonite

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责任编辑：刘红

The Study for the Synthesis of Phosphine Betti Base by Three Components Condensation under Solvent-Free Conditions

ZHENG Fangying，LIU Fengjiao*，CONG Rong，XUE Qihui，FU Jinshuai，KUANG Zhihao，JIANG Jie
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，China）

A simple and efficient procedure has been developed for the preparation of diarylmethyl phosphine oxides by us⁃ing p-toluenesulfonic acid monohydrate as an organic acid catalyst.The methodology involved the one-pot condensation re⁃action of β-naphthol and aryl aldehydes and diphenylphosphine oxide under solvent-free conventional heating conditions. The present approach offered several advantages such as shorter reaction times,simple work-up,excellent yields and low⁃cost catalyst.

diarylmethyl phosphine oxides；p-toluenesulfonic acid monohydrate；one-pot condensation

O 621.3

A

1674-4942（2016）01-0052-03

2015-11-27

2015年海南师范大学创新创业训练项目（cxcyxj2015004；cxcyxj2015024）；2014年研究生创新项目（Hsyx2014-39；Hsyx2014-38）