膦酰胺是一类具有独特O=P-N结构的含氮有机化合物,它存在于一些天然产物中,并具有抗菌,抗病毒,抗肿瘤等多种药理活性,此外膦酰胺类化合物还被用作阻燃剂,不对称合成中的催化剂,碳氢活化中的定位基团等等。鉴于膦酰胺类化合物在多个领域中的广泛用途,其合成研究也具有重要的意义。目前合成膦酰胺主要采用的方法还是传统的亲核取代反应,它具有条件严苛,兼容性差的缺点,难以满足当今有机合成的精细要求。并且目前所报导的膦酰胺合成方法大多数基于最终构建N-P键,而基于膦酰胺本身的进一步衍生化,如N-H官能团化的报导并不多。对膦酰胺N-H官能团化反应的研究,可以为合成具有特定应用价值的膦酰胺目标化合物提供新的途径。过渡金属催化的氧化偶联是一类新兴的有机反应。与早期的偶联反应相比,它避免了试剂的预制备,节省了反应步骤,具有优越的原子经济性。近年来,氧化偶联反应备受关注,取得了大量研究成果,被广泛应用于构筑包括N-C、N-X键在内的多种化学键。许多带有N-H基团的含氮化合物,如胺、酰胺、磺酰胺、亚砜亚胺(sulfoximine)、含氮杂环等,都通过氧化偶联反应实现了一系列的N-H官能团化。因此,可以期待氧化偶联反应在膦酰胺的N-H官能团化中发挥重要的作用。基于以上原因,本文通过研究,最终实现了三种基于膦酰胺N-H官能团化构建(sp~3)C-N键,在N原子上引入饱和碳链的有效方法。其中,过渡金属催化的氧化偶联反应是这一系列方法的重要组成部分。本文研究内容如下。1.本文探索出了一种以膦酰胺和烷烃为原料,过氧化二异丙苯(DCP)为氧化剂,在碘化亚铜的催化作用下,通过氧化偶联构筑C-N键,生成N-烷基膦酰胺的方法。从氧化剂、催化剂、配体、溶剂、温度等方面对反应条件进行了优化;对各种膦酰胺和烷烃底物进行了拓展,共合成了19个N-烷基膦酰胺目标化合物,并通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、红外(IR)等手段确认了其结构;比较了不同的膦酰胺及不同的烷烃在该反应中的活性差异;验证了该反应的自由基机理并设想了可能的反应流程。2.本文在探讨膦酰胺的分子内N-烷基化反应时,意外地发现了一种膦酰胺的N-甲基化方法,它由N-烷基化反应条件通过简单地变换溶剂实现。考察了该甲基化反应对多种膦酰胺底物的普适性,合成了15个N-甲基膦酰胺目标化合物,所有产物结构均通过核磁共振、质谱、红外等手段得以确认;比较了烷基化反应与甲基化反应的活性差异;考察了反应的机理并提出了可能的反应流程。3.本文实现了一种以膦酰胺和甲基芳烃为原料,在碘化亚铜的催化作用下,通过氧化偶联构筑C-N键,生成N-苄基膦酰胺的方法。从催化剂、氧化剂、添加剂、溶剂、温度等要素对反应条件进行了优化;对各种膦酰胺和甲基芳烃底物进行了拓展,合成了29个N-苄基膦酰胺目标化合物,其中包括一种前人文献报导过的具有潜在阻燃剂用途的化合物。所有产物结构均通过核磁共振、质谱、红外等手段得以确认;比较了不同的膦酰胺及不同的甲基芳烃的反应活性差异;对反应的机理进行了简单考察并对反应历程进行了推测。