CN112175006A - 一种吡啶二苯基膦衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吡啶二苯基膦衍生物的制备方法，属有机合成领域。该方法在氮气保护下，将吡啶衍生物、二苯基膦、KOH加入溶剂中，100～120℃下反应，获得吡啶二苯基膦衍生物。本发明以KOH为催化剂，避免使用贵金属催化剂，降低了成本，绿色环保；而且操作安全稳定，产率高，适合规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物的制备技术领域，涉及一种二苯基膦衍生物的制备方法，具体涉及一种吡啶二苯基膦衍生物的制备方法。
背景技术
吡啶二苯基膦衍生物是一种重要的化工中间体材料和催化剂配体，广泛应用于医药、农药、催化、材料等领域。目前国内外报道的吡啶二苯基膦衍生物的合成方法，一般分为以下三种：
第一种方法是采用吡啶类金属试剂同二苯基膦卤代物反应制备。该方法使用了对水氧敏感且活性非常高的有机金属试剂，反应条件比较苛刻，官能团兼容性差，产生定量的金属盐副产物，不符合绿色化学的发展要求（Chin. J. Org. Chem., 2018, 38(8), 2151-2160）。
第二种方法是使用碱金属同有机磷试剂反应生成二苯基膦碱金属盐，再与卤代吡啶类化合物反应制备。该方法同样需要非常苛刻的操作条件，如果采用三苯基膦为起始原料，容易产生杂质苯基锂，其活性较高，对后续反应产生影响，需要加入氯代叔丁烷消耗反应过程中产生的苯基锂，工业上不易操作；而采用二苯基膦和丁基锂为起始原料，需要非常低的温度，且要求严格无水无氧环境 (Chem. Eur. J., 2009, 15(29), 7167-7179；Organometallics, 2020, 39(14), 2682–2694) 。
第三种方法是卤代芳烃与二苯基膦通过过渡金属催化合成制备，这种方法使用昂贵的过渡金属催化剂，或者难以得到的过渡金属配合物催化剂，这些都加大了反应成本和难度，不适宜工业化操作 (Chem. Commun., 2015, 51(35), 7540-7542; J. Organomet.Chem., 2018, 866, 50-58) 。因此，为满足工业化生产需求目前急需对吡啶二苯基膦的制备方法进行改进。
发明内容
本发明目的在于提供一种反应条件温和、适用范围广泛、产率高、成本低、符合绿色化学要求的吡啶二苯基膦衍生物制备方法。
为实现本发明目的，采用以下技术方案：
所述制备吡啶二苯基膦衍生物的方法：将吡啶衍生物、二苯基膦、KOH加入溶剂中，氮气保护下于100～120℃下反应，获得吡啶二苯基膦衍生物；按摩尔比计，吡啶衍生物∶二苯基膦∶KOH用量为1∶（1～2）∶（3～5）。
所述吡啶衍生物如下列化学结构通式所示：
其中R的选择可以是H、F、甲基、甲氧基、CF3、苯基等；
所述吡啶二苯基膦衍生物的化学结构通式如下所示：
优选的技术方案中，吡啶衍生物选自2-溴吡啶、3（或4或5或6）-氟-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-甲基-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-甲氧基-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-三氟甲基-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-苯基-2-溴吡啶、2,6-二溴吡啶、4-氟-2,6-二溴吡啶、4-甲基-2,6-二溴吡啶、4-甲氧基-2,6-二溴吡啶、4-三氟甲基-2,6-二溴吡啶、4-苯基-2,6-二溴吡啶的一种。
上述技术方案中，利用薄层色谱跟踪反应直至完全结束。
优选的技术方案中，所述溶剂为DMF或DMSO。
优选的技术方案中，反应温度为100-110℃。
优选的技术方案中，反应结束后对产物进行柱层析分离提纯处理；柱层析时以二氯甲烷为洗脱剂。
上述技术方案的反应过程可表示为：
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明采用KOH做为催化剂，便宜易得，无需使用贵金属催化剂和其他有机配体，原料利用率高，产物收率高，达90 %以上，减少了废弃物的产生，大大降低了成本。
2.本发明公开的制备方法适用范围广，对于3位、4位、5位、6位有取代基的2-溴吡啶及4位取代的2,6-二溴吡啶都可以发生反应，将二苯基膦基团导入吡啶环。此外，该制备方法还适用于2-溴喹啉等多环苯并吡啶。
3.本发明公开的制备方法反应条件温和、反应操作和后处理过程简单，绿色环保，安全性高，适合工业化生产。
4.本发明可能的机理为：在KOH的催化作用下，吡啶环先脱去一分子HBr，生成高活性中间体吡啶炔，接着发生加成反应而引入官能团，得到目标化合物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：2-二苯基膦基吡啶的合成
2-溴吡啶1.58g(10mmol)，二苯基膦2.79g(15mmol)加入到20ml无氧DMF中，随后加入KOH2.24g(40mmol)，在氮气保护下110℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2-溴吡啶反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率93％）。产物的分析数据如下：1 H NMR (400 MHz, CDCl3)：δ 8.73 (d, J = 3.6 Hz, 1H), 7.55 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.40-7.25 (m,10H), 7.16 (t, J = 5.8 Hz, 1H), 7.09 (d, J = 8.0 Hz, 1H) ppm。
实施例二：2-二苯基膦基-4-甲基吡啶的合成
2-溴-4-甲基吡啶1.72g(10mmol)，二苯基膦3.72g(20mmol)加入到20ml无氧DMF中，随后加入KOH2.24g(40mmol)，在氮气保护下110℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2-溴-4-甲基吡啶反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率91％）。产物的分析数据如下：1 HNMR (400 MHz , CDCl3)：δ 8.55 (d, J = 4.6 Hz, 1H), 7.42-7.26 (m, 10H), 7.03(d, J = 4.1 Hz, 1H), 6.94 (s, 1H), 2.26 (s, 3H) ppm。
实施例三：2-二苯基膦基-6-氟吡啶的合成
2-溴-6-氟吡啶1.76g(10mmol)，二苯基膦2.79g(15mmol)加入到20ml无氧DMSO中，随后加入KOH1.68g(30mmol)，在氮气保护下105℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2-溴-6-氟吡啶反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率92％）。产物的分析数据如下：1 H NMR(400 MHz , CDCl3)：δ 7.67-7.59 (m, 1H), 7.45 -7.33 (m, 10H), 6.98 -6.93 (m,1H), 6.81 -6.76 (m, 1H)ppm。
实施例四：2-二苯基膦基-4-甲氧基吡啶的合成
2-溴-4-甲氧基吡啶1.88g(10mmol)，二苯基膦1.86g(10mmol)加入到20ml无氧DMF中，随后加入KOH1.68g(30mmol)，在氮气保护下110℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2-溴-4-甲氧基吡啶反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率93％）。产物的分析数据如下：1 H NMR (400 MHz, CDCl3)：δ 8.50-8.47 (m, 1H), 7.42-7.33 (m, 10H), 6.73-6.70(m, 1H), 6.66-6.63 (m, 1H), 3.72 (s, 3H) ppm。
实施例五：2-二苯基膦基-6-苯基吡啶的合成
2-溴-6-苯基吡啶2.34g(10mmol)，二苯基膦2.79g(15mmol)加入到20ml无氧DMF中，随后加入KOH2.24g(40mmol)，在氮气保护下100℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2-溴-6-苯基吡啶反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率90％）。产物的分析数据如下：1 HNMR (400 MHz, C6D6)：δ 8.03-7.99 (m, 2H), 7.59-7.51 (m, 4H), 7.21-7.04 (m,10H), 7.00-6.96 (m, 2H) ppm。
实施例六：2,6-二（二苯基膦基）吡啶的合成
2，6-二溴吡啶2.08g(10mmol)，二苯基膦3.72g(20mmol)加入到20ml无氧DMF中，随后加入KOH2.24g(40mmol)，在氮气保护下110℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2,6-二溴吡啶反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率91％）。产物的分析数据如下：1 H NMR(400 MHz , CDCl3)：δ 7.72 -7.68 (m, 1H), 7.48-7.41 (m, 14H), 7.11-7.20 (m, 8H)ppm。
实施例七：2-二苯基膦基喹啉的合成
2-溴喹啉2.08g(10mmol)，二苯基膦3.72g(20mmol)加入到20ml无氧DMF中，随后加入KOH2.8g(50mmol)，在氮气保护下110℃反应。薄层色谱跟踪反应进度，至2-溴喹啉反应完全，反应结束。反应液用乙酸乙酯与水萃取，取有机相旋蒸除去溶剂，粗产物经柱层析分离（洗脱剂为二氯甲烷），得到目标产物（产率92％）。产物的分析数据如下：1 H NMR (400 MHz, CDCl3)：δ 8.11 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.85 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.62 (d, J =8.4 Hz, 1H), 7.57 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.52-7.40 (m, 4H), 7.38 (t, J = 7.6Hz, 1H), 7.30-7.21 (m, 6H), 7.15 (d, J = 8.4 Hz, 1H)ppm。
Claims (3)
1.一种制备吡啶二苯基膦衍生物的方法，其特征在于：通过如下步骤实现：氮气保护下，反应容器中加入吡啶衍生物、二苯基膦、KOH及反应溶剂，100～120℃下反应，获得吡啶二苯基膦衍生物；所述溶剂为DMF或DMSO；
所述吡啶衍生物如下列化学结构通式所示：
所述吡啶二苯基膦衍生物的化学结构通式如下所示：
其中，R选自H、F、甲基、甲氧基、CF3或苯基。
2.根据权利要求1所述制备吡啶二苯基膦衍生物的方法，其特征在于：所述吡啶衍生物选自2-溴吡啶、3（或4或5或6）-氟-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-甲基-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-甲氧基-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-三氟甲基-2-溴吡啶、3（或4或5或6）-苯基-2-溴吡啶、2,6-二溴吡啶、4-氟-2,6-二溴吡啶、4-甲基-2,6-二溴吡啶、4-甲氧基-2,6-二溴吡啶、4-三氟甲基-2,6-二溴吡啶、4-苯基-2,6-二溴吡啶的一种。
3.根据权利要求1或2所述制备吡啶二苯基膦衍生物的方法，其特征在于：按摩尔比计，吡啶衍生物∶二苯基膦∶KOH用量为1∶（1～2）∶（3～5）。
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