一种含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法
【专利摘要】本发明公开一种含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，合成步骤如下：1)以三氟乙酸作为溶剂和催化剂，多聚甲醛与2-溴-4-甲基苯胺反应制得4,10-二溴代特罗格碱配体，2)在惰性气体保护下，4,10-二溴代特罗格碱与丁基锂、二叔丁基氯化磷在非极性有机溶剂中反应制备得到4,10-二叔丁基磷基特罗格碱配体。本发明的优点是合成方法采用的反应体系简单，试剂容易获得且成本低，原子经济性明显，大大降低成本。
【专利说明】
一种含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法
技术领域
[0001] 本发明属于有机化学、涉及催化技术领域的含氮、磷配位原子多齿有机配体的合 成方法，更详细地讲系用丁基锂试剂合成4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱。
【背景技术】
[0002] 含氮磷配位原子有机配体是一类在化学催化、药物研究等领域中拥有广泛用途的 有机（N，P)配体[Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 497-537]。从结构上来看，这类配体同时具 有不同供电子能力的N，路易斯碱配位原子，是一类重要的双齿或多齿配体，能够与一系列 不同氧化态的过渡金属形成化学性质较为活泼的金属配合物。这些配合物可以高效地催化 完成多种化学转化。其中，4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱与钯（Pd)形成的配合物在Susuki 偶联反应表现出了令人感兴趣的活性[J. Organomet. Chem. 2013, 729, 81-85]。其结构如 下：
[0003]
[0004] 文献中报道合成4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱的方法是在醋酸钯催化的情况下 三叔丁基磷、二叔丁基膦、叔丁醇钠及4, 10-二溴代特罗格碱反应制备得到，具体如下式。 该合成不符合原子经济的原则，三废多，操作条件苛刻且所用试剂昂贵，因此成本高。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种简单的合成4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体的方 法，以克服现有的合成方法产生三废多，操作条件苛刻且所用试剂昂贵的缺陷。
[0007] 本发明通过以下方法实现：一种含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，按 照下述步骤进行：
[0008] 步骤（1)以多聚甲醛和2-溴-4-甲基苯胺为原料，在三氟乙酸作为溶剂和催化剂 的条件下制备4, 10-二溴代特罗格碱配体，反应温度为-25~0°C，反应时间为14~36小 时；
[0009] 步骤（2)步骤（1)的产物与烷基锂、二叔丁基氯化磷在非极性有机溶剂及惰性气 体保护下反应制备4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体，反应温度为25~50°C，反应时间为 12~24小时。
[0010] 其中，所述烷基锂为丁基锂或叔丁基锂。
[0011] 其中，所述烷基锂与4, 10-二溴代特罗格碱反应时烷基锂的滴加温度 为-78°C~-50°C，滴加完毕后反应时间为10-50分钟。
[0012] 其中，所述烷基锂与4, 10-二溴代特罗格碱的摩尔比为（2. 2~2. 6) :1。
[0013] 其中，步骤（2)中所用非极性有机溶剂为无水四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷、乙醚 中的一种或几种。
[0014] 其中，步骤（2)中惰性气体为氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
[0015] 其中，步骤（1)中制备4, 10-二溴代特罗格碱配体的反应在搅拌条件下进行。
[0016] 其中，所得到的4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体采用柱层析法提纯。
[0017] 其中，采用柱层析法提纯时用硅胶做固定相，戊烷和二氯甲烷按照体积比10:1组 成的混合溶剂作洗脱液。
[0018] 本发明合成4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体的反应方程式如下所示。
[0019]
[0020] 本发明的有益效果是：该合成方法采用反应体系简单，试剂容易获得且成本低，原 子经济性明显，从而大大降低成本。
【具体实施方式】
[0021] -种含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，按照下述步骤进行：
[0022] 步骤（1)以多聚甲醛和2-溴-4-甲基苯胺为原料，在三氟乙酸作为溶剂和催化剂 的条件下制备4, 10-二溴代特罗格碱配体，反应温度为-25~0°C，反应时间为14~36小 时；
[0023] 步骤（2)步骤⑴的产物与烷基锂、二叔丁基氯化磷在非极性有机溶剂及惰性气 体保护下反应制备4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体，反应温度为25~50°C，反应时间为 12~24小时。
[0024] 其中，所述烷基锂为丁基锂或叔丁基锂。
[0025] 其中，所述烷基锂与4, 10-二溴代特罗格碱反应时烷基锂的滴加温度 为-78°C~-50°C，滴加完毕后反应时间为10-50分钟。
[0026] 其中，所述烷基锂与4, 10-二溴代特罗格碱的摩尔比为（2. 2~2. 6) :1。
[0027] 其中，步骤（2)中所用非极性有机溶剂为无水四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷、乙醚 中的一种或几种。
[0028] 其中，步骤（2)中惰性气体为氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
[0029] 其中，步骤（1)中制备4, 10-二溴代特罗格碱配体的反应在搅拌条件下进行。
[0030] 其中，所得到的4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体采用柱层析法提纯。
[0031] 其中，采用柱层析法提纯时用硅胶做固定相，戊烷和二氯甲烷按照体积比10:1组 成的混合溶剂作洗脱液。
[0032] 实施例1. 4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体的合成，所用溶剂为四氢呋喃，烷基 锂试剂为正丁基锂，反应时间24小时。
[0033] (1)称取多聚甲醛（1. 2g，40mmol)放入100ml带磁力搅拌子的圆底烧瓶中，用量 筒量取50ml三氟乙酸加入反应瓶，在-15°C冰盐浴的条件下，分批加入2-溴-4-甲基苯胺 (3. 9g, 20mmol)加完后等反应体系恢复至室温继续反应20小时，将反应混合液慢慢加入到 25%氨水和冰水的混合液中，整个过程保持剧烈搅拌且温度保持在0°C。反应完成后用二氯 甲烷（3*100ml)萃取，萃取液用无水硫酸镁干燥、浓缩得到白色固体，柱分离（Si0 2，洗脱剂 用乙酸乙酯/二氯甲烷=1:20)得到纯品4, 10-二溴代特罗格碱3. 98g，产率98%。核磁 表征结果如下"H-NMRGOOMHz, CDC13, 25? ) : δ = 2. 21 (s, 6H ;CH3), δ = 4. 29(d, 2H ;endo CH2N), δ = 4. 35 (s, 2H ；NCH2N), δ = 4. 55 (d, 2H ；2H ；exo CH2N), δ = 6. 74 (d, 2H ；Ar-H), δ =7. 27 (d, 2H ;Ar-H)。
[0034]
[0035] (2)利用双排管装置，在氮气保护条件下称取4, 10-二溴代特罗格碱 (1. 6g, 4. Ommol)装入100ml带磁力搅拌子的圆底烧瓶中，溶解于40ml蒸过的无水四氢呋喃 中，将反应体系温度降至_78°C，然后缓慢滴加丁基锂（5. 2ml，2. 0M in hexane)，滴加完毕 反应30分钟。然后在氮气保护下缓慢滴加1. 6ml二叔丁基氯化膦，室温搅拌24小时。处理： 加入饱和的NH4C1溶液40ml，用乙醚（3*30ml)萃取得到有机层浓缩，过柱（Si0 2，洗脱剂用 戊烷/二氯甲烷=10:1)得到4，10_二叔丁基磷基特罗格碱配体1.2g，产率30%。核磁表 征结果如下：iH-NMRGOOMHz, CDC13, 25°C ) : δ = 1. 18(d, 18H ; (CH3)3)，δ = 1. 35(d, 18H ; (CH3)3), δ = 2. 25(s, 6H ；CH3), δ = 4. 16 (s, 2H ；NCH2N), δ = 4. 35 (d, 2H ；endo CH2N), δ =4. 61 (d, 2H ;exo CH2N)，δ = 6. 74 (s, 2H ;Ar-H)，δ = 7. 35 (s, 2H ;Ar-H)。
[0036]
[0037] 实施例2. 4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体的合成，所用溶剂为四氢呋喃，烷基 锂试剂为叔丁基锂，反应时间24小时。
[0038] (1) 4, 10-二溴代特罗格碱的制备见实施例1的第1步。
[0039] (2)利用双排管装置，在氮气保护条件下称取4, 10-二溴代特罗格碱 (1. 6g, 4. Ommol)装入100ml带磁力搅拌子的圆底烧瓶中，溶解于40ml蒸过的无水四氢呋 喃中，将反应体系温度降至_78°C，然后缓慢滴加叔丁基锂（5. 2ml，2.0 M in hexane)，滴加 完毕反应30分钟。然后在氮气保护下缓慢滴加1. 6ml二叔丁基氯化膦，室温搅拌24小时。 处理：加入饱和的NH4C1溶液40ml，用乙醚（3*30ml)萃取得到有机层浓缩，过柱（Si0 2，洗脱 剂用戊烷/二氯甲烷=10:1)得到4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体l.Og，产率25%。核 磁表征结果同实施例1。
[0040] 实施例3. 4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体的合成，所用溶剂为二氯甲烷，烷基 锂试剂为正丁基锂，反应时间12小时。
[0041] (1)4, 10-二溴代特罗格碱的制备见实施例1的第1步。
[0042] (2)利用双排管装置，在氮气保护条件下称取4, 10-二溴代特罗格碱 (1. 6g, 4. Ommol)装入100ml带磁力搅拌子的圆底烧瓶中，溶解于40ml蒸过的无水二氯甲 烷中，将反应体系温度降至_78°C，然后缓慢滴加正丁基锂（5. 2ml，2.0 M in hexane)，滴加 完毕反应30分钟。然后在氮气保护下缓慢滴加1. 6ml二叔丁基氯化膦，室温搅拌12小时。 处理：加入饱和的NH4C1溶液40ml，用乙醚（3*30ml)萃取得到有机层浓缩，过柱（Si0 2，洗脱 剂用戊烷/二氯甲烷=10:1)得到4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体1.08g，产率24. 8%。 核磁表征结果同实施例1。
[0043]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于，按照下述步骤进 行： 步骤（1)以多聚甲醛和2-溴-4-甲基苯胺为原料，在三氟乙酸作为溶剂和催化剂的条 件下制备4, 10-二溴代特罗格碱配体，反应温度为-25~0°C，反应时间为14~36小时； 步骤（2)步骤（1)的产物与烷基锂、二叔丁基氯化磷在非极性有机溶剂及惰性气体保 护下反应制备4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体，反应温度为25~50°C，反应时间为12~ 24小时。2. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 所述烷基锂为丁基锂或叔丁基锂。3. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 所述烷基锂与4, 10-二溴代特罗格碱反应时烷基锂的滴加温度为-78°C~_50°C，滴加完毕 后反应时间为10-50分钟。4. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 所述烷基锂与4, 10-二溴代特罗格碱的摩尔比为（2. 2~2. 6) :1。5. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 步骤（2)中所用非极性有机溶剂为无水四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷、乙醚中的一种或几 种。6. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 步骤（2)中惰性气体为氮气、二氧化碳、氦气、氖气、氩气中的一种或几种。7. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 步骤（1)中制备4, 10-二溴代特罗格碱配体的反应在搅拌条件下进行。8. 根据权利要求1所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 所得到的4, 10-二叔丁基磷基特罗格碱配体采用柱层析法提纯。9. 根据权利要求8所述的含氮、磷配位原子的多齿有机配体的合成方法，其特征在于， 采用柱层析法提纯时用硅胶做固定相，戊烷和二氯甲烷按照体积比10:1组成的混合溶剂 作洗脱液。
【文档编号】C07F9/6561GK105985378SQ201510043781
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月28日
【发明人】葛汉青, 白正帅, 倪沛钟, 张峰, 南洋, 赵素英, 李燕, 胡晓丽, 何崇慧, 郑辉东, 刘肖飞, 景志刚, 王雄, 王书峰, 高冬梅
【申请人】中国石油天然气股份有限公司