专利摘要

本发明涉及一类无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物，所述化合物化学结构式为：以五烷基丙烯衍生物为原料，在路易斯酸的催化下与三价磷反应生成氯磷盐，再与格式试剂发生亲核取代形成磷氧键，从而得到一种大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物。该发明引入了无杂原子取代基的多取代五价四元环状结构，作为磷试剂。该发明关键点在于合成了全新结构的大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物；制备这类大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物的全新合成路线；同时，成功取得了该类大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物有效应用，即能有效的催化分子内氮杂Wittig反应。

权利要求

1.一类无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物在催化分子内氮杂Wittig反应上的应用，反应式如下：

反应条件：原料叠氮酸酐1mmol，甲苯10ml，TMDS 3mmol，Cu(OTf)2 0.2mmol，磷化合物4b用量0.3mmol，反应时间为12小时。

说明书

技术领域

本发明涉及有机化工技术领域，特别是一类无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物、合成方法及其催化应用。

背景技术

自从2000年有机催化被提出来后，有机催化在近二十年间发展迅速，其中有机磷催化是有机催化中非常重要的一类，但是，目前有机膦催化剂的种类还比较少，目前报道较多的膦试剂一般都是三苯基膦、三丁基膦，发展结构新颖，性能优良的新型有机膦催化剂也就显得尤为迫切。由于普通的膦试剂，比如三苯基膦，作为催化剂时，其副产物为三苯基氧膦，而三苯基氧膦中膦氧双键的键能非常大，致使三苯基氧膦很难被有效转化为三苯基膦。我们知道，一般情况下，环状化合物的环越小，环的张力就越大，四元环是属于小环系列，四元环的环张非常大。那么四元环状膦氧化物中膦氧键的键能就比三苯基氧膦中膦氧双键的键能小很多，较易于转化为三价的膦试剂，从而很容易实现基于三价膦和五价催化循环的有机膦催化反应的应用研究。在本专利中，我们发展了一类结构新颖的大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物。该大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物具有良好的催化活性。同时，合成该大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物的所有实验步骤都是常规的方法，具有较高的可操作性，易于实现该膦催化剂的在其他领域的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一类无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物、合成方法及其催化应用。

本发明的技术方案如下：

一类无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物，所述化合物化学结构式为：

其中，取代基R1,R2,R5和R6为氢、烷基、烷氧基、芳基或其他取代基中的任意一种；R3和R4为氢、烷基、芳基或其他取代基中的任意一种；R7为烷基或芳基。

合成所述的的方法，所述方法包括以下合成路径：

所述方法包括以下步骤：

(1)氮气保护下，在反应器中依次加入原料1，CH2Cl2，PCl3，AlCl3，搅拌使其溶解之后，降温至0℃反应1-10h得到四元磷氯盐2；

(2)在氮气保护下继续向反应器内加水猝灭，过程约持续二十分钟，之后分离出有机相并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到白色晶体3；

(3)将白色晶体3置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O和现配好的格氏试剂R7MgBr，继续于10-90℃下反应1-10h得到四元磷4，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4。

完成无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物的合成

所述步骤(1)化合物1与PCl3与AlCl3的投料摩尔比为1：0.1-2：0.1-2；改变投料比或投料顺序，化合物2的收率会受到影响。

所述步骤(1)反应时间1-10小时。时间过短则反应不完全；反应温度为0℃，在此反应温度下有利于反应平稳进行，减少副产物生成。

所述步骤(2)化合物2与H2O的投料摩尔比为1:1-10；改变投料比或投料顺序，化合物3的收率会受到影响。

所述步骤(3)，化合物3与三乙胺与格式试剂的投料摩尔比为1：0.1-6：0.1-2；改变投料比或投料顺序，化合物,4的收率会受到影响。

所述步骤(3)反应时间为1-24小时，时间过短则反应不完全；反应温度为10-90℃。在此反应温度下有利于反应平稳进行，减少副产物生成。

本发明有益效果如下：

1、本发明合成了一类新型大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物，可有效地替代普通的膦催化剂，作为一种新型有机催化剂广泛运用于众多催化循环的反应体系中，并较大的应用前景。

2、本发明设计了一条作为有机催化剂的大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物的合成路线。该路线以多取代丙烯衍生物为原料，在路易氏酸的催化下与三价磷反应，再经过取代合成一系列大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物。该方法产率高，副产物少，有较高的使用价值。

3、本发明所合成一类新型大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物，具有很好的催化活性，在催化分子内氮杂Wittig反应是表现出了良好的催化性能。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

仪器及试剂：

SHZ-E型循环水式真空泵(上海荣亚生化学仪器厂)；DZE-6120型真空干燥箱(上海恒天科学仪器制造公司)；WRS-1A数字熔点仪(上海索光光电技术有限公司)；EB2005A电子天平；ZF-I型三用紫外分析仪；DE-102J集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市华发化学仪器厂)；DFX-5L/30低温恒温反应浴(无锡市百川仪器厂)；2YZ-4A型旋片式真空油泵(临海市永昊真空设备厂)。三甲基戊烯(AR)，二氯甲烷(AR)，三乙胺(AR)，格氏试剂(自制)，甲苯(AR)，三氯化磷(AR)，石油醚(AR)，乙酸乙酯(AR)，去离子水(自制)，工业用氮气(AR)。

实施例1

一种合成1,2,2,3,4,4-hexamethylphosphetane 1-oxide的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.146g，1.1mmol,1.1eqv.)，CH2Cl2(3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.137g，1mmol，1eqv.)，三甲基戊烯1(0.112g，1mmol，1eqv.)，并在此温度下反应1h，之后用注射器滴加去离子水3mL，待混合均匀后，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到白色固体3a(0.160g,0.81mmol，81％)。将3a(0.160g,0.81mmol)置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(3ml)和现制好的MeMgBr(0.106g，0.89mmol.)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4a，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4a(0.075g,0.43mmol，53％)。

实施例2

一种合成butyl 2-(2,2,3,4,4-pentamethyl-1-oxidophosphetan-1-yl)acetate的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.146g，1.1mmol,1.1eqv.)，CH2Cl2(3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.137g，1mmol，1eqv.)，三甲基戊烯1(0.112g，1mmol，1eqv.)，并在此温度下反应1h，之后用注射器滴加去离子水3mL，待混合均匀后，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到白色固体3b(0.160g,0.81mmol，81％)。将3b(0.160g,0.81mmol)置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(3ml)和现制好的乙酸丁酯格式试剂(0.195g，0.89mmol.)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4b，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4b(0.131g,0.48mmol，59％)。

实施例3

一种合成2,2,3,4,4-pentamethyl-1-(4-(6-methylheptyl)benzyl)phosphetane1-oxide的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.146g，1.1mmol,1.1eqv.)，CH2Cl2(3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.137g，1mmol，1eqv.)，三甲基戊烯1(0.112g，1mmol，1eqv.)，并在此温度下反应1h，之后用注射器滴加去离子水3mL，待混合均匀后，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到白色固体3c(0.160g,0.81mmol，81％)。将3c(0.160g,0.81mmol)置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(3ml)和现制好的对异辛基苯基甲基格式试剂(0.273g，0.89mmol.)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4c，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4c(0.138g,0.38mmol，47％)。

实施例4

一种合成N-(4-bromonaphthalen-1-yl)-N-methyl-2-(2,2,3,4,4-pentamethyl-1-oxidophosphetan-1-yl)acetamide的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.146g，1.1mmol,1.1eqv.)，CH2Cl2(3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.137g，1mmol，1eqv.)，三甲基戊烯1(0.112g，1mmol，1eqv.)，并在此温度下反应1h，之后用注射器滴加去离子水3mL，待混合均匀后，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到白色固体3c(0.160g,0.81mmol，81％)。将3d(0.160g,0.81mmol)置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(3ml)和现制好的萘酰胺格式试剂(0.339g，0.89mmol.)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4d，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4d(0.109g,0.25mmol，31％)。

实施例5

按照实施例2的加料质量比和加料顺序以及反应条件，把所有的量都扩大10倍，其目标收率65％。

一种合成butyl 2-(2,2,3,4,4-pentamethyl-1-oxidophosphetan-1-yl)acetate的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.146g，1.1mmol,1.1eqv.)，CH2Cl2(3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.137g，1mmol，1eqv.)，三甲基戊烯1(0.112g，1mmol，1eqv.)，并在此温度下反应1h，之后用注射器滴加去离子水3mL，待混合均匀后，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到白色固体3b(0.160g,0.81mmol，81％)。将3b(0.160g,0.81mmol)置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(3ml)和现制好的乙酸丁酯格式试剂(0.195g，0.89mmol.)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4b，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4b(0.131g,0.48mmol，59％)。

实施例6

一种合成butyl 2-(2,2,3,4,4-pentamethyl-1-oxidophosphetan-1-yl)acetate的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.0146g)，CH2Cl2(0.3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.0137g)，三甲基戊烯1(0.0112g)，并在此温度下反应1h，之后用注射器滴加去离子水3mL，待混合均匀后，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到白色固体3b。将3b置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(0.3ml)和现制好的乙酸丁酯格式试剂(0.0195g)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4b，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物4b(57.0％)。

实施例7

一种合成butyl 2-(2,2,3,4,4-pentamethyl-1-oxidophosphetan-1-yl)acetate的方法，包括以下实验步骤：

氮气保护下，在反应器中依次加入AlCl3(0.146g，1.1mmol,1.1eqv.)，CH2Cl2(3mL)，搅拌使其溶解之后，降温至0℃，用注射器滴加PCl3(0.137g，1mmol，1eqv.)，三甲基戊烯1(0.112g，1mmol，1eqv.)，并在此温度下反应1h，分离出有机相，用无水硫酸钠干燥并旋干得到固体物质。将固体物质置于反应瓶内用氮气保护，依次滴加加入Et2O(3ml)和现制好的乙酸丁酯格式试剂(0.195g，0.89mmol.)，继续于25℃下反应4h得到四元磷杂环4b，TLC监测，反应完毕后，降温至0℃，滴加氯化铵溶液进行猝灭，将有机相用水萃取两次并用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到最终产物，经检测，并未检测到本发明实施例2的产品，即产率为0。

实施例8

催化活性实验(催化分子内氮杂Wittig反应)

我们对所合成的新型大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物的催化活性进行了测试，主要测试了我们制备的新型大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物催化分子内氮杂Wittig反应的活性。测试结果如下：

反应条件：原料叠氮酸酐1mmol，溶剂10ml，TMDS 3mmol，Cu(OTf)2 0.2mmol，磷化合物用量0.3mmol，反应时间为12小时。

此实验很好的说明了我们所制备的新型大张力无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物对催化分子内氮杂Wittig是有效的。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

无杂原子取代基的多取代五价四元环状磷衍生物、合成方法及其应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。