氰基芳基膦的制备方法
阅读说明：本技术 氰基芳基膦的制备方法 (Process for preparing cyanoarylphosphines ) 是由 赵万祥 李晨晨 张可卓 张明毫 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氰基芳基膦的制备方法,保护性气氛下,以乙氧基芳基甲腈与二取代的膦烷为原料,在碱和有机溶剂作用下发生反应制得氰基芳基膦。本发明以乙氧基芳基甲腈和二取代的膦烷为原料,无需金属催化剂,在碱的作用下实现不同取代基的氰基芳基膦的制备,操作简单,为不同取代基的氰基芳基膦的制备提供新型且快捷的途径。(The invention discloses a preparation method of cyanoaryl phosphine, which takes ethoxy aryl nitrile and disubstituted phosphine alkane as raw materials to react under the action of alkali and organic solvent under protective atmosphere to prepare the cyanoaryl phosphine. According to the invention, the ethoxy aryl carbonitrile and the disubstituted phosphine are used as raw materials, a metal catalyst is not needed, the preparation of the cyanoaryl phosphine with different substituents is realized under the action of alkali, the operation is simple, and a novel and rapid approach is provided for the preparation of the cyanoaryl phosphine with different substituents.)
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，涉及不同取代基的氰基芳基膦的制备方法，具体地来说，该制备方法采用乙氧基芳基甲腈、二取代的膦烷和碱为原料制备得到相应的氰基芳基膦。
背景技术
有机磷化合物不仅在有机合成中是有用的合成砌块，而且在生命化学、医药化工、催化配体中广泛存在和应用。例如，有机合成中，Wittig试剂已成为构建碳碳双键不可或缺的试剂；含磷配体(比如BINAP)在过渡金属催化的偶联及不对称还原等反应中的广泛应用，促进了金属有机化学、医药工业及功能材料的革命性发展；含磷杂环在生命科学中也有重要研究价值。此外，有机膦化合物可以用作亲核催化剂，也可以通过磷的孤对电子与过渡金属的空轨道形成配位键而构建不同种类的过渡金属催化剂。有机膦配体(PR3)还可以通过自身的供电子能力和空间大小来影响过渡金属催化剂的化学和物理性质，而有机膦配体的供电子能力和空间大小又可以通过改变R基团的电性和空间位阻进行调控，因此，可以通过R基团的改变而进一步调控过渡金属催化剂的性能。如果在有机膦化合物中引入手性环境，还可以实现手性催化剂的合成及其在不对称催化中的应用。由此可见，有机膦化合物在有机合成中的地位非常重要。
目前，有机膦化合物的主要合成方法是通过过渡金属催化构建五价膦，再经还原制备三价有机磷化合物；另外，以硼烷保护的三价膦为原料，经过化学修饰，还原即可制备新的三价有机磷化合物。这些合成方法都需要经过两步以上实现三价有机磷化合物的合成，需要过渡金属催化，并且需要使用高毒性的硼烷。此外，氰基作为一个有效的官能团，可以通过还原和水解制备相应的胺，醛，酰胺和羧酸。以三芳基膦为例，在芳环上引入氰基可以得到氰基芳基膦，进一步转化可以制备手性膦配体。
发明内容
针对现有合成不同取代基的氰基芳基膦存在的不足，本发明的目的在于提供不同取代基的氰基芳基膦的制备方法。该方法操作简便，无金属催化，所使用的反应试剂无毒，绿色环保，为制得不同取代基的氰基芳基膦提供新型且快捷的途径。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
氰基芳基膦的制备方法，保护性气氛下，以乙氧基芳基甲腈与二取代的膦烷为原料，在碱和有机溶剂作用下发生反应制得氰基芳基膦。
优选的，所述乙氧基芳基甲腈中的芳基为取代苯基或稠环芳基。
更优选的，所述取代苯基为C1～C5的烷基、烷氧基、烯基、二乙氨基中至少一种取代基的苯基；
稠环芳基为萘基、蒽基、菲基或芘基。
优选的，所述二取代的膦烷为二芳基取代的膦烷或二烷基取代的膦烷。
更优选的，所述二芳基取代的膦烷为C1～C5的烷基、烷氧基或三氟甲基取代基的苯基膦烷，且为相同的多取代；
二烷基取代的膦烷包括C1～C5的烷基、环己基或金刚烷基取代基的烷基膦烷，且为相同的多取代。
需要说明的是，相同的多取代是指，二芳基取代的膦烷中，两个芳基为相同的取代基；或二烷基取代的膦烷中，两个烷基为相同的取代基。
优选的，所述乙氧基芳基甲腈、二取代的膦烷与碱的摩尔比为1：1.0～1.5：1.5～2.0。
优选的，所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾、双三甲基硅基氨基锂、双三甲基硅基氨基钠、双三甲基硅基氨基钾中的至少一种；进一步优选为叔丁醇锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的至少一种。
优选的，所述有机溶剂选自甲苯、环己烷、1,4-二氧六环，N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。
优选的，所述反应温度为20～100℃；进一步优选为60～80℃。
优选的，所述反应时间为15～20h。
本发明的有益效果：
本发明以乙氧基芳基甲腈和二取代的膦烷为原料，无需金属催化剂，在碱的作用下实现不同取代基的氰基芳基膦的制备，操作简单，为不同取代基的氰基芳基膦的制备提供新型且快捷的途径。通过该方法制备得到的氰基芳基膦类化合物可以进一步发生氰基官能团转化合成不同种类的手性膦配体。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的样品的核磁氢谱图；
图2为本发明实施例1制得的样品的核磁碳谱图；
图3为本发明实施例1制得的样品的核磁磷谱图；
图4为本发明实施例2制得的样品的核磁氢谱图；
图5为本发明实施例2制得的样品的核磁碳谱图；
图6为本发明实施例2制得的样品的核磁磷谱图；
图7为本发明实施例3制得的样品的核磁氢谱图；
图8为本发明实施例3制得的样品的核磁碳谱图；
图9为本发明实施例3制得的样品的核磁磷谱图；
图10为本发明实施例4制得的样品的核磁氢谱图；
图11为本发明实施例4制得的样品的核磁碳谱图；
图12为本发明实施例4制得的样品的核磁磷谱图；
图13为本发明实施例5制得的样品的核磁氢谱图；
图14为本发明实施例5制得的样品的核磁碳谱图；
图15为本发明实施例5制得的样品的核磁磷谱图；
图16为本发明实施例6制得的样品的核磁氢谱图；
图17为本发明实施例6制得的样品的核磁碳谱图；
图18为本发明实施例6制得的样品的核磁磷谱图；
图19为本发明实施例7制得的样品的核磁氢谱图；
图20为本发明实施例7制得的样品的核磁碳谱图；
图21为本发明实施例7制得的样品的核磁磷谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步阐述。值得说明的是，这些实施例仅用于阐述本发明，不以任何方式对本发明加以限制。但在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。反应方程式均为式(1)所示：
式(1)中，NC-Ar-OEt为乙氧基芳基甲腈，为二取代的膦烷。
其中，Ar为取代苯基或稠环芳基；
进一步的，所述取代苯基为C1～C5的烷基、烷氧基、烯基、二乙氨基中至少一种取代基的苯基；
稠环芳基为萘基、蒽基、菲基或芘基。
所述二取代的膦烷为二芳基取代的膦烷或二烷基取代的膦烷。
进一步的，所述二芳基取代的膦烷为C1～C5的烷基、烷氧基或三氟甲基取代基的苯基膦烷，且为相同的多取代；
二烷基取代的膦烷包括C1～C5的烷基、环己基或金刚烷基取代基的烷基膦烷，且为相同的多取代。
需要说明的是，CN-和-OEt在苯环上的取代位置可以为邻位、间位或对位。
实施例1
氮气氛围下，向反应瓶中加入5-二乙氨基-2-乙氧基苯甲腈(1.09g，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(1.61g,产率为90％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.49(s,1H),7.36(d,J＝7.4Hz,10H),6.55(d,J＝8.5Hz,1H),6.05(s,1H),3.15(q,J＝7.2Hz,4H),0.96(t,J＝7.1Hz,6H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ149.7,143.3(d,J＝17.6Hz),135.4(d,J＝10.8Hz),135.1(d,J＝5.8Hz),134.0(d,J＝20.1Hz),129.2,128.7(d,J＝7.1Hz),119.6(d,J＝3.9Hz),116.2,110.7,101.7(d,J＝31.2Hz),44.6,12.2.
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-7.5.
实施例2
氮气氛围下，向反应瓶中加入4-乙氧基苯甲腈(736mg，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(0.7g,产率为49％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.58(d,J＝7.8Hz,2H),7.47–7.29(m,12H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ145.2(d,J＝16.7Hz),135.5(d,J＝10.5Hz),134.1(d,J＝20.2Hz),133.6(d,J＝18.5Hz),131.8(d,J＝6.1Hz),129.6,128.9(d,J＝7.5Hz),118.8,112.0.
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-4.3.
实施例3
氮气氛围下，向反应瓶中加入3，6-二甲基-2-乙氧基苯甲腈(876mg，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(1.31g,产率为83％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.41–7.33(m,10H),7.31–7.29(m,2H),2.53(s,3H),2.20(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ143.2(d,J＝13.2Hz),142.0(d,J＝4.8Hz),137.6(d,J＝24.0Hz),134.9(d,J＝3.1Hz),134.4(d,J＝12.3Hz),132.5(d,J＝19.1Hz),131.6,128.73,128.65(d,J＝3.3Hz),120.7(d,J＝23.8Hz),117.04(d,J＝4.0Hz),22.5(d,J＝15.2Hz),21.1.
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-7.2.
实施例4
氮气氛围下，向反应瓶中加入1-乙氧基-5，6，7，8-四氢萘-2-甲腈(1.01g，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(1.43g,产率为84％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.47(d,J＝8.0Hz,1H),7.42–7.28(m,10H),7.19(d,J＝8.0Hz,1H),2.88–2.75(m,4H),1.75–1.63(m,4H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ145.1(d,J＝18.3Hz),143.2(d,J＝4.3Hz),138.0(d,J＝24.5Hz),134.4(d,J＝11.7Hz),132.92(d,J＝19.4Hz),132.86(d,J＝2.8Hz),131.3,128.8,128.7(d,J＝6.4Hz),118.3(d,J＝2.7Hz),116.8(d,J＝12.9Hz),30.6,29.5(d,J＝23.9Hz),22.9(d,J＝3.6Hz),22.0.
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-11.6.
实施例5
氮气氛围下，向反应瓶中加入2-乙氧基-1-萘甲腈(986mg，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于20℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(1.62g,产率为96％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.31(d,J＝8.4Hz,1H),7.94(d,J＝8.3Hz,1H),7.89(d,J＝8.3Hz,1H),7.70(t,J＝7.8Hz,1H),7.62(t,J＝7.6Hz,1H),7.43–7.34(m,10H),7.21–7.16(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ143.5(d,J＝20.8Hz),135.2(d,J＝10.7Hz),134.0(d,J＝20.2Hz),133.3(d,J＝6.3Hz),132.7,132.5,129.5,128.99,128.97,128.90,128.6,128.1,125.4(d,J＝1.7Hz),116.7(d,J＝19.9Hz),116.5(d,J＝10.8Hz).
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-7.1.
实施例6
氮气氛围下，向反应瓶中加入2-乙氧基-1-萘甲腈(394mg，2.0mmol，1.0当量)，二金刚烷基膦烷(0.665g，2.2mmol，1.1当量)，双三甲基硅基氨基钾(3.0mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(0.48g,产率为53％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.36(d,J＝8.3Hz,1H),7.98(s,2H),7.93(d,J＝8.2Hz,1H),7.72–7.60(m,2H),2.12–2.02(m,6H),2.00–1.88(m,12H),1.71–1.62(m,12H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ141.7(d,J＝32.1Hz),133.4(d,J＝9.2Hz),132.8,131.6(d,J＝2.6Hz),129.9,128.5,128.3,128.0,126.1,121.6(d,J＝42.0Hz),117.7(d,J＝5.0Hz),41.8(d,J＝12.4Hz),37.8(d,J＝23.8Hz),36.9,28.9(d,J＝8.7Hz).
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-34.0.
实施例7
氮气氛围下，向反应瓶中加入2-乙氧基苯甲腈(0.74g，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(1.28g,产率为89％)。
氢谱、碳谱、磷谱数据分别如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.71(d,J＝6.5Hz,1H),7.48(t,J＝7.6Hz,1H),7.45–7.27(m,11H),7.05(dd,J＝7.8,3.3Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ143.1(d,J＝19.6Hz),134.7(d,J＝10.2Hz),134.1(d,J＝20.4Hz),133.8(d,J＝4.8Hz),133.5,132.5,129.5,129.0,128.9(d,J＝7.3Hz),117.9(d,J＝32.8Hz),117.7(d,J＝3.7Hz).
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-8.6.
实施例8
氮气氛围下，向反应瓶中加入2-乙氧基苯甲腈(0.74g，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，氢氧化钾(420mg，7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(0.57g,产率为20％)。
实施例9
氮气氛围下，向反应瓶中加入2-乙氧基苯甲腈(0.74g，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，双三甲基硅基氨基钾(7.5mmol，1.5当量)和环己烷(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(0.14g,产率为5％)。
实施例10
氮气氛围下，向反应瓶中加入2-乙氧基苯甲腈(0.74g，5.0mmol，1.0当量)，二苯基膦烷(1.02g，5.5mmol，1.1当量)，叔丁醇钾(842mg，7.5mmol，1.5当量)和四氢呋喃(10mL)。混合体系于80℃下反应15h。反应结束后，待反应体系冷却至室温，用二氯甲烷稀释，过滤，旋干溶剂，进行柱层析分离，得到目标产物(1.18g,产率为82％)。