一种n-芳基磷代甲酰胺的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种N?芳基磷代甲酰胺的制备方法，属于有机合成化学技术领域。本发明的方法是在Ar气氛中，在乙酸水溶剂中，磷氰酸钠与芳香胺于10℃~45℃下反应3~24 h；反应结束后，萃取，分离，得N?芳基磷代甲酰胺。合成产物经红外、核磁、单晶衍射等手段检测，为N?芳基磷代甲酰胺纯品，收率在40%以上。本发明以芳香胺为原料，不需经任何预处理，也无需通过制备苯胺的盐类化合物来预活化苯胺，直接与磷氰酸钠反应制得目标化合物，其工艺简单，反应条件温和，成本低，产率较高；以乙酸的水溶液作为溶剂，不仅为反应提供了介质，而且也为反应体系提供质子，有利于提高了反应速率和效率，同时减少了对环境的污染。
【专利说明】
_种N-芳基鱗代甲酰胺的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于有机合成化学领域，涉及一种N-芳基磷代甲酰胺的制备方法。
【背景技术】
[0002] 有机磷化合物与人类生活密切相关，它在核酸、辅酶、有机磷神经毒气、有机磷杀 虫剂、有机磷除草剂、化学治疗剂、增塑剂、抗氧化剂、表面活性剂、络合剂、有机磷萃取剂、 浮选剂和阻燃剂等方面应用广泛。磷酰胺作为有机磷化合物，其用途十分广泛，在农业，医 药，工业等领域都有着重要的用途。磷酰胺的化学命名为N-芳基磷代甲酰胺，结构式如下：
[0003] 2015年，Robinson和Goicoechea报道了PC0与炔丙基胺或脂肪族伯胺及仲胺在酸 性条件下的反应，制备了N-烷基取代磷代甲酰胺(Robinson, T. P.; Goicoechea, J. M. Chem. Bur. J. 2015， 21, 5727; Jupp， A. R.; Trott， G.; Payen de la Garanderie， E.; Holl，J. D.; Carmichael, D.; Goicoechea, J. M. Chem. Bur. J. 2015，21， 8015.)。然而，该方法中使用的全是高活性的脂肪族胺，且需要预先制备其盐类化合物(例 如盐酸盐、三氟甲磺酸盐等），制备工艺复杂，成本高，产率低。此外，这些方法均使用有机溶 剂THF或吡啶为反应介质，后处理工艺复杂，且不利于环境。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种工艺简单，成本低，收率较 高的制备N-芳基磷代甲酰胺的方法。
[0005] 本发明制备N-芳基磷代甲酰胺的方法，是以乙酸水溶液为溶剂，芳香胺与磷氰酸 钠直接反应而得。其具体工艺为:在Ar气氛中，磷氰酸钠(PCONa)与芳香胺在乙酸水溶剂中， 于ΠΓ045 °C下反应3~24 h;反应结束后，萃取，分离，得N-芳基磷代甲酰胺。
[0006] 芳香胺为4-甲氧基苯胺，3，4-二甲氧基苯胺，苯胺，4-氯苯胺，4-溴苯胺，β-萘胺， 4_甲基苯胺。芳香胺与磷氰酸钠的摩尔比为1:0.25~1:4。
[0007] 乙酸水溶液中，蒸馏水与冰乙酸的体积比为1:1~1: 4。
[0008] 反应通式如下：
合成产物经红外、核磁、单晶衍射等手段检测，为Ν-芳基磷代甲酰胺纯品，收率可达 65%〇
[0009] 本发明相对现有技术具有以下优点： 1、 本发明以芳香胺为原料，不需经任何预处理，也无需通过制备苯胺的盐类化合物来 预活化苯胺，直接与磷氰酸钠反应制得目标化合物，其工艺简单，反应条件温和，成本低，产 率较高； 2、 本发明以乙酸的水溶液作为溶剂，不仅为反应提供了介质，而且也为反应体系提供 质子，有利于提高反应速率和效率，同时减少了对环境的污染； 3、 本发明所需原料及各种试剂廉价易，降低了生产成本，为产品的工业化规模生产和 商品化创造了良好的条件。
【具体实施方式】
[0010] 下面通过具体实施例对本发明N-芳基磷代甲酰胺的制备方法做进一步说明。
[0011] 实施例1: N-苯基磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入3 mL乙酸，4 mL蒸馏水，4 mmol苯胺，在室温搅拌下缓慢加 入磷氰酸钠的水溶液(6mmol磷氰酸钠溶于2 mL蒸馏水中），滴加完毕后继续反应10 h左右 (至反应液澄清）；反应结束后，用3 X 15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸镁干燥，加入0.5 mL浓盐酸以出去未反应的苯胺(其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱层析分离得到纯品 的产物--N-苯基磷代甲酰胺。产率65%。其合成式如下：
4 匪R (400 MHz, CDC13) δ 7.52 (s， 1H)， 7.39 (d， J = 7.2 Hz, 2H)， 7.25 (t，J = 7.1 Hz, 2H)，7.06 (s，1H)，4.04 (s，1H) ppm, 3.52 (s，1H). 13C 匪R (150 MHz, CDC13) δ 171.8，171.6，129.1，124.9，119.9 ppm. 31P 匪R (162 MHz, CDCh) δ -123.6 ppm〇
[0012]实施例2:N-(4-甲氧基苯基)磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸馏水，1 mmol 4-甲氧基苯胺，在室温搅拌 下缓慢加入磷氰酸钠的水溶液(1.5 mmol磷氰酸钠溶于1 mL蒸馏水中），滴加完毕后继续反 应10 h左右(至反应液澄清）；反应结束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸镁干 燥，加入0.1 mL浓盐酸以除去未反应的4-甲氧基苯胺（其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析 出），柱层析分离得到纯品的产物一一N-(4-甲氧基苯基)磷代甲酰胺，产率56%。其合成式如 下：
4 匪R (400 MHz, CDC13) δ 7.73 (s， 1H)， 7.37 (d， J = 8.5 Hz, 2H)， 6.84 (d，J = 8.6 Hz, 2H)，4.08 (s，1H)，3.78 (s，3H)，3.56 (s，1H) ppm. 13C 匪R (100 MHz, CDCh) δ 171.6， 171.5， 156.8， 130.7， 122.0， 114.1， 55.4 ppm. 31P NMR (162 MHz, CDCh δ -123.9 ppm。
[0013]实施例3: N-( 3，4-二甲氧基-苯基)磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸馏水，1 mmol 3,4-二甲氧基苯胺，在室温 搅拌下缓慢加入磷氰酸钠的水溶液（1.5 mmol磷氰酸钠溶于1 mL蒸馏水中），滴加完毕后继 续反应10 h左右(至反应液澄清）；反应结束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸 镁干燥，加入0.1 mL浓盐酸以出去未反应的苯胺衍生物（其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析 出），柱层析分离得到纯品的产物一一N-(3,4-二甲氧基-苯基)磷酰胺，产率59%。其合成式 如下-
4 匪R (400 MHz, CDC13) δ 7.66 (s， 1H)， 7.24 (d， J = 2.5 Hz, 1H)， 6.88 (dd, J = 8.7, 2.5 Hz, 1H), 6.79 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 4.08 (s, 1H), 3.85 (s, 6H), 3.56 (s, 1H) ppm. 13C NMR (100 MHz, CDC13) δ 146.9, 144.3, 129.1, 110.1, 109.2，103.1，54.0 ppm. 31P NMR (162 MHz, CDC13) δ -123.7 ppm. 实施例4:N-(4-氯-苯基)磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸馏水，1 mmol 4-氯苯胺，在室温搅拌下缓 慢加入磷氰酸钠的水溶液(1.5 mmol磷氰酸钠溶于1 mL蒸馏水中），滴加完毕后继续反应10 h左右(至反应液澄清）；反应结束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸镁干燥，加 入0.1 mL浓盐酸以出去未反应的4-氯苯胺(其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱层析分 离得到纯品的产物一一N-(4-氯-苯基)磷代甲酰胺，产率43%。其合成式如下：
4 匪R (600 MHz, CDC13) δ 7.59 (s， 1H)， 7.41 (d， J = 8.0 Hz, 2H)， 7.28 (d， J = 8.3 Hz, 2H)， 4.01 (s， 1H)， 3.66 (s， 1H) ppm. 13C NMR (150 MHz, CDCh) δ 171.7， 135.9， 129.9， 129.1， 121.2 ppm. 31P 匪R (162 MHz, CDCI3) δ -123.9 ppm〇
[0014]实施例5: N-( 4-溴-苯基)磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸馏水，1 mmol 4-溴苯胺，在室温搅拌下缓 慢加入磷氰酸钠的水溶液(1.5 mmol磷氰酸钠溶于1 mL蒸馏水中），滴加完毕后继续反应10 h左右(至反应液澄清）；反应结束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸镁干燥，加 入0.1 mL浓盐酸以出去未反应的4-氯溴苯胺(其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱层析 分离得到纯品的产物一一N-(4-溴-苯基)磷代甲酰胺。产率40%。其合成式如下：
ΧΗ NMR (600 MHz, DMSO-de) δ 10.50 (s, 1H), 7.50 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.47 -7.43 (m, 2H), 3.96 (s, 1H), 3.60 (s, 1H) ppm. 13C NMR (150 MHz, DMSO-de) δ 172.5, 138.4 (d, J = 2.7 Hz), 132.0, 121.7, 115.8 ppm. 31P NMR (162 MHz, DMSO) δ -125.0 ppm。
[0015] 实施例6:N-(4-甲基-苯基)磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸馏水，1 mmol 4-甲基苯胺，在室温搅拌下 缓慢加入磷氰酸钠的水溶液（1.5 mmol磷氰酸钠溶于1 mL蒸馏水中），滴加完毕后继续反应 10 h左右（至反应液澄清）；反应结束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸镁干 燥，加入0.1 mL浓盐酸以出去未反应的4-甲基苯胺（其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析出）， 柱层析分离徨刹纯品的产物--N-(4-甲某-?某代甲酿胺"产銮58%。其合成式如下：
4 匪R (600 MHz, CDC13) δ 8.11 (s， 1H)， 7.34 (d， J = 7.9 Hz, 2H)， 7.07 (d，J = 8.0 Hz, 2H)，3.97 (s，1H)，3.62 (s，1H)，2.29 (s，3H) ppm. 13C 匪R (150 MHz, CDC13) δ 171.3， 135.2， 134.5， 129.5， 120.3， 20.9. 31P NMR (162 MHz, CDCh) δ -124.02 ppm。
[0016] 实施例7:Ν-(β_萘基)磷代甲酰胺的制备 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸馏水，1 mmol β-萘胺，在室温搅拌下缓慢 加入磷氰酸钠的水溶液(1.5 mmol磷氰酸钠溶于1 mL蒸馏水中），滴加完毕后继续反应10 h 左右（至反应液澄清）；反应结束后，用过量3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，无水硫酸镁干 燥，加入0.1 mL浓盐酸以出去未反应的β-萘胺(其盐酸盐不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱层 析分离得到纯品的产物一一Ν-(β_萘基)磷代甲酰胺的制备。产率44%。其合成式如下：
4 MMR (600 MHz, DMS〇-d6) δ 10.59 (s， 1Η), 8.21 (s， 1Η), 7.86-7.78 (m， 3H), 7.54 (dd, J = 8.8, 1.7 Hz, 1H), 7.46 (dd, J = 11.0, 4.0 Hz, 1H), 7.40 (dd, J = 10.9, 3.9 Hz, 1H), 4.03 (s, 1H), 3.67 (s, 1H) ppm. 13C NMR (151 MHz, DMSO-de) δ 172.4, 136.7, 133.7, 130.4, 128.9, 127.9, 126.9, 125.3, 120.3, 116.1 ppm. 31P NMR (162 MHz, DMS〇-d6) δ -124.98 ppm。
[0017]上述各实施例中，磷氰酸钠根据文献提供的方法合成：D. Heift, Z. Benk0 and H. Grutzmacher, Dalton Trans.，2014，43, 831〇
【主权项】
1. 一种N-芳基磷代甲酰胺的制备方法，是以乙酸水溶液为溶剂，芳香胺与磷氰酸钠直 接反应而得。2. 如权利要求1所述N-芳基磷代甲酰胺的制备方法，其特征在于:在Ar气氛中，磷氰酸 钠与芳香胺在乙酸水溶剂中，于1〇°〇45 °C下反应3~24 h;反应结束后，萃取，分离，得N-芳 基磷代甲酰胺。3. 如权利要求1或2所述N-芳基磷代甲酰胺的制备方法，其特征在于：芳香胺为4-甲氧 基苯胺、3，4-二甲氧基苯胺、苯胺、4-氯苯胺、4-溴苯胺、β-萘胺或4-甲基苯胺。4. 如权利要求1所述Ν-芳基磷代甲酰胺的制备方法，其特征在于:芳香胺与磷氰酸钠的 摩尔比为1:0.25~1:4。5. 如权利要求1或2所述Ν-芳基磷代甲酰胺的制备方法，其特征在于：乙酸水溶液中，蒸 馏水与冰乙酸的体积比为1:1~1:4。
【文档编号】C07F9/50GK106008601SQ201610432277
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】权正军, 武永辉, 王文鹏, 王喜存
【申请人】西北师范大学