磷酰胺类化合物的催化合成

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磷酰胺化合物是一类非常重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、化工、制造业等多个领域。其传统合成方法具有诸多局限性,如卤元素的引入、贵金属催化剂的使用、较长的反应时间、繁琐的合成步骤以及有机溶剂的大量使用等等,在一定程度上影响了该领域的发展。基于绿色化学的理念,开发经济、简单、绿色以及高效的磷酰胺化合物的合成工艺是合成化学和绿色化工的研究热点。本文以叠氮磷酸二苯酯(DPPA)和正丙胺作为模板底物,基于溶剂法和研磨法两种不同的方法来合成磷酰胺化合物,分别使用氯化镧(La Cl3)和三(五氟苯基)硼烷(B(C6F5)3)作为液相和固相体系的催化剂,实现了目标化合物的高效制备。在固相研磨体系中,又分别采用了手动研磨和行星式球磨机研磨两种研磨方式。在上述两种制备方法中,首先对反应条件进行系统优化和筛选,然后在最优条件下进行底物拓展,分别考察磷酰叠氮和胺类化合物的耐受性,最后提出可能的反应机理,具体的研究内容和结论如下:(1)溶剂法合成磷酰胺化合物的最优催化体系:在空气气氛下,以10 mol%La Cl3为催化剂,以1.0 equiv.的Na HCO3为碱性添加剂,在40°C的二氯乙烷中进行反应。(2)研磨法合成磷酰胺化合物的最优催化体系:在空气气氛以及室温条件下,以5mol%B(C6F5)3作为催化剂,将1.0 equiv.的Na HCO3作为碱性添加剂,并且使用微量的DCE作为液体添加剂,反应物用量比为1:4,研磨时间为20 min,球磨机转速为300 r/min,同时使用25个两种尺寸的小钢球(直径分别为5 mm和8 mm)。(3)分别使用溶剂法和研磨法,探究不同的叠氮化物和胺类化合物在最优催化体系中的活性和产物选择性,制备出一系列磷酰胺化合物,产物的产率最高可达99%。并通过FT-IR、~1H NMR、13C NMR、HR-MS等手段对其分子结构进行了系统表征。结果表明,溶剂法和研磨法对于不同的反应底物均表现出良好的耐受性和适用性。并且,研磨法可以使反应时间更短、操作更简单、产物的收率更高。
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