铜催化二芳基甲烷的膦酰胺化的方法学研究

发布时间：2020-06-22 13:52

【摘要】：含氮化合物广泛存在于自然界中,在医药、农药、阻燃剂等领域中所起的作用日益显著,同时有机磷化学与人类生活紧密相连,在医药,生物工程,农业等各个方面扮演非常重要的角色,膦酰胺的独特结构以及特殊的药物和材料特性引起了广泛的关注。胺类、酰胺类、磺酰胺类、亚砜亚胺类等底物都已经实现了C(sp~3)-N的构建,该类型胺化反应符合环境友好和原子经济性的要求。本文对二芳基甲烷的膦酰胺化进行研究,以膦酰胺和二芳基甲烷为原料,通过铜催化构建新的C(sp~3)-N键,探索出了一个原子经济性高、高通用性、操作简便、且产率高的二芳基甲烷膦酰胺化的方法。本论文围绕二芳基甲烷C(sp~3)-H键的膦酰胺化开展了以下研究工作:本文简单介绍了含氮化合物在生物医学上的应用,并从金属催化C(sp~3)-H键胺化反应、Metal-free催化C(sp~3)-H键胺化反应和光催化C(sp~3)-H键胺化反这三个方面介绍了近年来C(sp~3)-N键的构建已取得的重大发展。根据大量的文献调查和本实验室师兄师姐的工作,最终确立了本论文的研究方向和内容。本文介绍了膦酰胺底物的合成,以二苯基膦酰氯为原料与氨水发生取代反应,合成了二苯基膦酰胺,苯基膦酰二氯在氮气保护的条件下先和醇反应再和氨水发生反应,合成一系列烃氧基苯基膦酰胺。以膦酰胺化合物与二苯基甲烷作为模板反应,对二苯基甲烷膦酰胺化反应的最优条件进行考察,通过对催化剂、氧化剂、溶剂等条件的筛选,得到最优的反应条件。作者在该反应体系下,实现了膦酰胺和二苯基甲烷C(sp~3)-N键的构建,合成了一系列良好产率的膦酰胺化目标产物。接着设计了甲苯,乙苯,二苯基甲烷与膦酰胺的竞争反应,比较了不同苄基C-H键在该反应体系中的反应活性高低,通过查阅相关文献,并结合对实验结果的分析,作者提出了反应机理,并对该反应机理做出了合理的解释。该二芳基甲烷膦酰胺化反应的优点包括经济性高、反应操作简单、副产物少、易于分离提纯,同时,该反应条件对不同的底物都具有广泛的适用性,并且对于常见官能团有普遍的耐受性。本文得到的所有目标化合物都经由IR、~1H NMR、~(13)C NMR、~(31)P NMR、MS和HRMS表征并进行分析得到确认。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O621.251
【图文】：

1HNMR谱,化合物,目标化合物,谱图解析

Scheme 3.2 竞争反应.2.2 产物的结构表征本章得到的目标化合物 3aa 3am 的结构均通过1H NMR、13C NMR、31P NMR、、MS 和 HRMS 得到表征确认。下面我们以目标化合物 3aa 和 3ba 为例，详细对其进行谱图分析。1）化合物 3aa 的谱图解析

谱图,1HNMR谱,化合物,化学位移

的积分为 4 的四重峰归属为膦酰胺苯环上间位的 4 个氢，在氢谱中，各种氢的分面积、化学位移，都与我们所预测的结构相吻合。化合物 3aa 的13C NMR 谱图中，化学位移为 143.46 ppm 和 143.41 ppm 的峰二苯基甲烷苯环上四级碳，耦合常数为 4.5 Hz；化学位移为 133.00 ppm 和 131.71pm 的峰为与 P 相连的两个苯环上的四级碳，耦合常数为 129.5 Hz；化学位移为32.43 ppm 和 132.34 ppm 的峰为与 P 相连的两个苯环邻位上的碳，化学位移为32.00 ppm 和 131.98 ppm 的峰为与 P 相连的两个苯环间位上的碳；化学位移为28.45 ppm 的峰为与 P 相连的两个苯环对位上的碳；化学位移为 128.59、127.69、27.30 ppm 的峰归属为二苯基甲烷苯环上邻、间、对位上的碳，化学位移为 58.6pm 的峰归属于与氮相连的碳。在碳谱中，碳的个数、化学位移，都与我们所预的结构相吻合。在化合物 3aa 的31P NMR 谱图中，化学位移为 23.1 ppm 的峰归属于 P，在31PMR 谱图中仅出现了一个峰的信号，这证明化合物中仅有一种 P，与预期的化合相吻合。（2）化合物 3ba 的谱图解析：

【参考文献】