本发明属于农药及化工领域，具体涉及一种磷手性重要中间体的制备方法，即硼烷甲基叔丁基膦氢的制备方法。
背景技术：
硼烷甲基叔丁基膦氢是甲基叔丁基膦氢带硼烷保护的化合物，纯品(消旋体)为白色、结晶状固体，易升华。拆分后可得光学纯的两种异构体，即r、s两种构型的硼烷甲基叔丁基膦氢。2000年作为合成膦手性双膦配体的重要中间体由imamoto等开发并首次报道(journaloforganicchemistry,2000,65(6),1877-1880)。结构中含有甲基叔丁基膦结构的膦手性双磷配体，与不同过渡金属络合形成催化剂后能够高效的催化不同种类包括氢化、氢化硅烷化、烯丙基取代、共轭加成、交叉耦合等反应，甚至能够实现工业化生产手性化合物，在农药、人用药以及精细化工领域中都有广泛应用。随着含甲基叔丁基膦基团的配体等功能分子不断受到人们的关注，作为其重要中间体硼烷甲基叔丁基膦氢的合成也获得了人们的重视。
2000年，imamoto等报道了以叔丁基二氯化膦作为起始原料，利用硫醇作为手性诱导试剂与甲基格氏试剂反应的方法(journaloforganicchemistry,2000,65(6),1877-1880)，其中c-s键的断裂需要使用无法工业化应用的萘锂试剂。2002年，imamoto等又报道了以硼烷叔丁基膦作为起始原料，直接与碘甲烷反应的方法(bulletinofthechemicalsocietyofjapan,2002,75(6),1359-1365)，其中硼烷叔丁基膦是一种非常难以制备及危险的原料，所以该路线的工业化难度也非常大。2009年，o’brien等在其报道的文章中提到利用叔丁基二氯化膦和甲基格氏试剂反应后还原再硼烷化的方法合成硼烷甲基叔丁基膦氢，但是没有给出具体反应步骤和产率，由于甲基格氏试剂可以与叔丁基二氯化膦上两个c-cl键反应，所以该方法存在反应选择性及分离纯化的问题。
技术实现要素：
本发明正是基于上述研究背景，为了解决上述路线较长的缺陷，提供一种磷手性重要中间体硼烷甲基叔丁基膦氢的制备方法，是一条全新的以廉价易得的三氯化膦为原料，经过甲基叔丁基氧化膦的合成路线，该路线具有原料廉价易得、路线简单、选择性好、操作简单方便以及原子经济性好等优点，将适合工业化生产。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种磷手性重要中间体硼烷甲基叔丁基膦氢的制备方法，所述方法包括如下步骤：
s1、三氯化磷和叔丁基氯化镁发生取代反应得到叔丁基二氯化膦ⅰ；
s2、叔丁基二氯化膦ⅰ与乙醇发生酯化反应得到叔丁基亚膦酸乙酯ⅱ；
s3、叔丁基亚膦酸乙酯ⅱ与甲基金属试剂发生甲基化反应，生成甲基叔丁基氧化膦ⅲ；
s4、甲基叔丁基氧化膦ⅲ通过还原和硼烷化反应，一锅法得到硼烷保护的甲基叔丁基膦氢化合物ⅳ，其中化合物ⅰ～ⅳ结构式如下：
优选地，所述s2中，叔丁基二氯化膦ⅰ与乙醇发生酯化反应，该反应在有机溶剂作为反应介质的情况下进行，或者直接以反应物之一的乙醇作为反应介质。更优选地，所述有机溶剂是小极性有机溶剂如己烷、甲苯、苯、1,2-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷；中等极性有机溶剂如乙酸乙酯、甲乙酮、四氢呋喃、1,4-二氧六环、丙酮；以及大极性有机溶剂如乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的任意一种或任意两种的混合溶剂。
优选地，所述s2中，叔丁基二氯化膦与乙醇发生酯化反应，其中：叔丁基二氯化膦与乙醇之间的物质的量比为1：1到1：20之间。
优选地，所述s2中，叔丁基二氯化膦与乙醇发生酯化反应，该反应在0～100℃温度范围内反应1～24小时。更优选地，该反应在10～40℃温度范围内反应8～16小时。
优选地，所述s3中，叔丁基亚膦酸乙酯ⅱ与甲基金属试剂发生甲基化反应，其中：甲基金属试剂是甲基溴化镁、甲基碘化镁、甲基锂中的任意一种。
优选地，所述s3中，叔丁基亚膦酸乙酯ⅱ与甲基金属试剂之间的物质的量比为1：1到1：3之间。
优选地，所述s3中，叔丁基亚膦酸乙酯ⅱ与甲基金属试剂发生甲基化反应，该反应在有机溶剂作为反应介质的情况下进行。更优选地，所述有机溶剂为己烷、甲苯、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环中的任意一种。
优选地，所述s3中，叔丁基亚膦酸乙酯与甲基金属试剂发生甲基化反应，该反应在-40～100℃温度范围内反应1～24小时。更优选地，该反应在-10～40℃温度范围内反应2～8小时。
优选地，所述s4中，甲基叔丁基氧化膦ⅲ通过还原和硼烷化反应，其中：还原试剂和硼烷化试剂的组合是四氢铝锂-硼氢化钠-三氯化铈、草酰氯-硼氢化钠、硼烷乙醚加合物、硼烷四氢呋喃加合物中的任意一种。
优选地，所述s4中，甲基叔丁基氧化膦ⅲ与还原试剂和硼烷化试剂的组合之间的物质的量比为1：1到1：15之间。
优选地，所述s4中，甲基叔丁基氧化膦ⅲ通过还原和硼烷化反应，其中还原和硼烷化反应在有机溶剂作为反应介质的情况下进行。更优选地，所述有机溶剂是己烷、乙醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃中的任意一种或任意两种的混合溶剂。
优选地，所述s4中，所述甲基叔丁基氧化膦的还原和硼烷化反应，该反应在-10～65℃温度范围内反应1～24小时。更优选地，该反应在35～61℃温度范围内反应8～16小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
区别于现有已报道工艺中使用的易燃危险的膦烷原料，本发明的制备方法所使用的原料为三氯化磷，具有廉价易得的优点；
本发明的制备方法工艺路线短，经由一种对空气和水分均不敏感的甲基叔丁基氧化膦作为反应中间体，使制备方法相比于已报道工艺具有操作简便的优点；
此外，本发明的制备方法所使用的试剂和反应都很简单，所产生的副产物也是简单的酸或者无机盐，整个工艺原子经济性较好，为制备硼烷甲基叔丁基膦氢提供了一条简单易行的路线。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的方法路线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的一种磷手性重要中间体硼烷甲基叔丁基膦氢的制备方法，其中：三氯化磷和叔丁基氯化镁发生取代反应后得到叔丁基二氯化膦i；然后与乙醇发生酯化反应得到叔丁基亚膦酸乙酯ⅱ；接着在甲基格氏试剂甲基碘化镁的作用下发生甲基化反应，生成甲基叔丁基氧化膦ⅲ；最后通过硼烷还原并一锅法得到了硼烷保护的甲基叔丁基膦氢化合物ⅵ。
实施例1、叔丁基二氯化膦(ⅰ)的合成
在干燥的100ml单口瓶中，将叔丁基氯化镁的四氢呋喃溶液中(1.0m,180ml,0.18mol)慢慢滴加到三氯化磷(40ml,0.46mol,2.5eq)，室温下反应24小时，并在氮气保护下过滤即可得到呈白色固体的目标产物。产率为51％。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)＝1.23(d,jph＝14.8hz,9h,c(ch3)3)；31pnmr(162mhz,cdcl3):δ(ppm)＝200.0(s)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)＝24.4(ch3),23.8(d,jpc＝20.9hz,c(ch3)3).
实施例2、叔丁基亚膦酸乙酯(ⅱ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基二氯化膦(10.8g,67.9mmol)的四氢呋喃溶液(75ml)，并滴加无水乙醇(25ml,427.9mmol,6.3eq)。在室温下反应12小时后，蒸馏获得无色油状的目标产物，产率为84％。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)＝6.71(d,jph＝514.4hz,1h,ph),4.24-4.02(m,2h,och2),1.34(t,jhh＝7.2hz,3h,ch2ch3),1.11(t,jph＝17.6hz,9h,c(ch3)3).
实施例3、叔丁基亚膦酸乙酯(ⅱ)的合成
在干燥的150ml单口瓶中加入叔丁基二氯化膦(5.4g,34.0mmol)的甲苯溶液(20ml)，并滴加无水乙醇(15ml,256.7mmol,7.5eq)。在0℃下反应24小时后，蒸馏获得无色油状的目标产物，产率为72％。
实施例4、叔丁基亚膦酸乙酯(ⅱ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基二氯化膦(10.8g,67.9mmol)，并滴加无水乙醇(79ml,1358.0mmol,20.0eq)。在室温下反应10小时后，蒸馏获得无色油状的目标产物，产率为84％。
实施例5、叔丁基亚膦酸乙酯(ⅱ)的合成
在干燥的150ml单口瓶中加入叔丁基二氯化膦(5.4g,34.0mmol)的1,4-二氧六环溶液(35ml)，并滴加无水乙醇(35ml,599.9mmol,17.6eq)。在100℃下反应1小时后，蒸馏获得无色油状的目标产物，产率为73％。
实施例6、叔丁基亚膦酸乙酯(ⅱ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基二氯化膦(10.8g,67.9mmol)的二甲亚砜溶液(70ml)，并滴加无水乙醇(35ml,599.9mmol,8.8eq)。在10℃下反应16小时后，蒸馏获得无色油状的目标产物，产率为87％。
实施例7、甲基叔丁基氧化膦(ⅲ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基亚膦酸乙酯(6.0g,40mmol)的乙醚溶液(60ml)，并在0℃中加入甲基溴化镁的乙醚溶液(1m,40ml,1.0eq)，在-40℃下搅拌24h后，加入碳酸钾的水溶液(11g,80mmol,2.0eq)，搅拌后过滤可得无色固体的目标产物，产率为34％。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)＝6.75(dq,jph＝224hz,jhh＝3.6hz,1h,ph),1.58(dd,jph＝13.2hz,jhh＝3.6hz,3h,pch3),1.17(d,jph＝16.8hz,9h,c(ch3)3)。
实施例8、甲基叔丁基氧化膦(ⅲ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基亚膦酸乙酯(6.0g,40mmol)的四氢呋喃溶液(60ml)，并在0℃中加入甲基碘化镁的四氢呋喃溶液(1m,80ml,2.0eq)，在室温下搅拌4h后，加入碳酸钾的水溶液(11g,80mmol,2.0eq)，搅拌后过滤可得无色固体的目标产物，产率为57％。
实施例9、甲基叔丁基氧化膦(ⅲ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基亚膦酸乙酯(6.0g,40mmol)的甲苯溶液(60ml)，并在0℃中加入甲基溴化镁的四氢呋喃溶液(1m,120ml,3.0eq)，在100℃下搅拌1h后，加入碳酸钾的水溶液(11g,80mmol,2.0eq)，搅拌后过滤可得无色固体的目标产物，产率为47％。
实施例10、甲基叔丁基氧化膦(ⅲ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基亚膦酸乙酯(6.0g,40mmol)的1,4-二氧六环溶液(60ml)，并在0℃中加入甲基碘化镁的乙醚溶液(1m,60ml,1.5eq)，在40℃下搅拌2h后，加入碳酸钾的水溶液(11g,80mmol,2.0eq)，搅拌后过滤可得无色固体的目标产物，产率为67％。
实施例11、甲基叔丁基氧化膦(ⅲ)的合成
在干燥的250ml单口瓶中加入叔丁基亚膦酸乙酯(6.0g,40mmol)的己烷溶液(60ml)，并在0℃中加入甲基溴化镁的乙醚溶液(1m,100ml,2.5eq)，在-10℃下搅拌8h后，加入碳酸钾的水溶液(11g,80mmol,2.0eq)，搅拌后过滤可得无色固体的目标产物，产率为63％。
实施例12、甲基叔丁基膦氢化合物(ⅳ)的合成
在250ml的双口瓶中加入甲基叔丁基氧化膦(6.0g,40mmol)的四氢呋喃溶液(40ml)，加入bh3·thf(1m,25ml,1.0eq)，65℃回流反应1h。乙醚萃取，处理得到目标产物，产率为25％。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)＝1.43(d,jph＝8.8hz,3h,pch3),1.15(d,jph＝14.2hz,9h,pc(ch3)3).
实施例13、甲基叔丁基膦氢化合物(ⅳ)的合成
在250ml的双口瓶中加入甲基叔丁基氧化膦(6.0g,40mmol)的乙醚溶液(40ml)，加入bh3·et2o(1m,50ml,2.0eq)，35℃回流反应24h。乙醚萃取，处理得到目标产物，产率为15％。
实施例14、甲基叔丁基膦氢化合物(ⅳ)的合成
在250ml的双口瓶中加入甲基叔丁基氧化膦(6.0g,40mmol)的乙醚溶液(40ml)，加入四氢铝锂-硼氢化钠-三氯化铈(1：1：1混合体系,10.0eq)，35℃回流反应8h。乙醚萃取，处理得到目标产物，产率为55％。
实施例15、甲基叔丁基膦氢化合物(ⅳ)的合成
在250ml的双口瓶中加入甲基叔丁基氧化膦(6.0g,40mmol)的二氯甲烷溶液(40ml)，加入草酰氯-硼氢化钠(1：1混合体系,5.0eq)，40℃回流反应16h。二氯甲烷萃取，处理得到目标产物，产率为45％。
实施例16、甲基叔丁基膦氢化合物(ⅳ)的合成
在250ml的双口瓶中加入甲基叔丁基氧化膦(6.0g,40mmol)的氯仿溶液(40ml)，先加入草酰氯(15.0eq)回流反应8h后加入硼氢化钠(15.0eq)，61℃回流反应12h。氯仿萃取，处理得到目标产物，产率为48％。
实施例17、甲基叔丁基膦氢化合物(ⅳ)的合成
在250ml的双口瓶中加入甲基叔丁基氧化膦(6.0g,40mmol)的己烷溶液(40ml)，加入四氢铝锂-硼氢化钠-三氯化铈(1：1：0.5混合体系,3.0eq)，-10℃反应16h。己烷萃取，处理得到目标产物，产率为36％。
以上仅是本发明部分实施例，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本发明还有其他实施方式，比如变换上述实施例中的试剂和工艺参数。本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。