（有机化学专业论文）膦酰基氧化腈的32环加成反应.pdf

摘要 1 ，3 - 偶极子氧化腈与不饱和化合物进行 3 + 2 环加成反应是台成杂环化合物 的一釉非常简便的方法。如果在氧化脖的取代麓上引入膦酰基，则在加成反应时 缮戮翕辚酰基熬五元杂垮纯合秘。在本文中我们研究了骥酝基氧纯薅与不饱和讫 合物的加成反应。我们首先研究了膦酰基氧化腈与乙烯基膦酸酯的加成反应，通 过反成得到了1 ：1 的加成产物4 2 和2 ：1 的加成产物4 4 ，对于艏一种反应结果， 文献还未曾有过类似的报道。同时，这一个加成反应是具有区域选择性的，空间 位酝效应在这里起了主要佟震。 o 0 ( i - p r o ) 2 0 l l ( ) 2 n d 十( e t o ) 2 p = c h 2 一 a ：r = c 0 2 e t 。b ：r = h oo 0 - p r o ) 2 ；( 笠n 一巷+ ( e i 。) 2 # c h = c h 一爻 a ：r ；c 6 h 5 ；b ：r = c 6 h 1 3 o 4 2 o e t ) 2 o l l p ( o e t h c ：r = n 0 2e ：r = 蛔6 “ 、n o ， d ：r ；心c if = c 0 2 c h 3 ( i - p r o ) 妊嘶+ c n 2 一酬j 伸嘞2 挠) - - c n 2 良n _ d ：e 卜c n 啼 上 c n ( ；p 由) 2 8 除此之外，我们还研究了一配位磷化合物与膦酰基氧化腈的加成反应。希望 通过这个反应进一步了解这类【3 + 2 】环加成反应的区域选择性，也是为了建立含 磷双环骨架的合成方法。在反应中我们得到了膦酰基取代的磷杂双环化合物4 1 。 o p - - c b u t 十( r 。) # 一d ：n 一6 a r = i - p r ：b r = s - b u ( ，：0 3 、。 一葛弋上b 。 一( r o ) 2 岭p o 勘 式， 关键词：膦酰基氧化脖， 3 + 2 坏加成反应，烯基膦酸酯，区域选择性， 丙烯腈，一配位磷化合物，磷杂双环化合物 a b s t r a c t 1 3 - d i p o l a rc y c l o a d d i t i o no fn i t r i l eo x i d e st ou n s a t u r a t e ds y s t e m si sc o m m o n l y u s e di nt h es y n t h e s i so fh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d s w ei n v e s t i g a t e dc y c l o a d d i t i o no f p h o s p h o r y ln i t r i l eo x i d e st ou n s a t u r a t e ds y s t e m s c y c l o a d d i t i o no fp h o s n h o r y ln i t r i l e o x i d e st oad o u b l eo rt r i p l eb o n dl e a d st oaf i v e - m e m b e r e dh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d c o n t a i n i n gp h o s p h o 嘲g r o u p s 。t h e r e a c t i o no f p h o s p h o r y l n i t r i l eo x i d e st o v i n y l p h o s p b o n a t el e a d st os i n g l ep r o d u c t i o n4 2o r4 4 t h ec y c l o a d d l t i o ng o e si n r e g i o c o n t r o l l e dm a n l i e r h e r e ，t h em a i nr o l ei sp l a y e db vs t e r i cf a c t o n 0 o ( i = p r o ) 2 o i l ( i - p 妁) 2 茁n d + 鼢2 p c ：c h 2 峰 a ：r = c 0 2 e t b ：r = h i 。0 ( i - p r o ) z p d = n - - 6 + ( e t o ) 2 阮h - - - c h r i l a ：r c 6 h 5 ；b ：r 2 c 6 h 1 3 c ：r * 心n 0 2 d ：r o 4 2 o e ：r = 蛔 6 4 4 、n 0 2 f 。e 0 2 c 砖 e t ) 2 o | i p ( o e t h 善s e - - n c h c h c nj k 静c n ( ；p 囝) 2一d + 2 ：一玲n 上广c n w ea l s oi n v e s t i g a t e dc y c l o a d d i t i o no f p h o s p h o r y ln i t r i l eo x i d e st op h o s p h a a l k y n e ， c o m p o u n d s 41w a so b t a i n e di ng o o d y i e l da n dp u r i t y e 黟 c o p 三c b u 【十( r o ) ；一d ：n 一3 a r = i - p r ；b r = s o b u k e yw o r d ：p h o s p h o r y l n i t r i l e o x i d e s ， 3 + 2 c y c l o a d d i t i o n ，v i n y l p h o s p h o n a t e r e g i o s e l e c t i v i t y , a c r y l o n i t r i l e ，p h o s p h a a l k y n e 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 第一章前言 l ，3 一偶极子的环加成反应是合成杂环化合物的一种重要方法“1 。氧化腈是 典型的l ，3 一偶极子，与不饱和化合物进行 3 + 2 环加成反应是合成杂环化合物 的一种非常简便的方法。1 。氧化腈在环加成反应中的大量应用主要有两个原因： 首先，它具有非常好的加成反应活性，能够与多种亲偶极体进行反应：其次， 当它与烯烃或者是炔烃进行环加成反应时，得到异嗯唑或者是异嗯唑啉类的五 元杂环化合物，这些五元杂环化合物可以作为其它许多天然有机化合物或者它 们的类似物的合成中间体”1 。 如果在氧化腈的取代基上引入膦酰基，则在加成反应时得到含膦酰基的五 元杂环化舍物。由于膦酰基的影响，使得氧化腈的反应性能会有所改变。对于 膦酰基氧化腈的反应，文献上已经有过一些报道，现综述如下： 1 1 膦酰基氧化腈的合成 对于膦酰基氧化腈的合成报道的并不是很多，文献上报道的主要有下面两 种合成方法： ( 1 ) 膦酰基卤代醛肟2 在三乙胺的作用下，脱去分子的卤化氢得到【3 】： 00 l ln e bl + ( r o ) 2 p c = n o h ( r o ) 2 p c = n - - 0 x = b rc i 丈 谭 ( 2 ) 膦酰基硝基。慨在三氯氧磷和三乙胺的作用下锝到【4 】： o o f | p o c l 3 e t 3 n c h c l 3 l i 一 ( r o ) 2 p c h 2 n 0 2 ( r o ) 2 p j l c , = n o 3 0 c 2 0 r a i n 1 由于膦酰基氧化腈不稳定，能够发生聚合反应，一般不用它的游离态1 进 行反应，而是用它的前体2 或者是3 ，在原位转化成相应的氧化腈后进行反应。 南开大学2 0 0 0 级硕士酬究生毕业论文 1 2 膦酰基氧化腈的反应 1 2 1 二聚反应 室温下，膦酰基氧化腈比较容易发生二聚反应【5 j o 但是，当温度在0 。c 以下 时，这个偶极子还是能够保存相当长的时间的。计算表明，这个偶极子的二聚 反应是一个分步进行的过程【6 1 ，首先形成亚硝基一碳烯4 ，然后，碳碳键结合得 到中间体5 ，再进一步结合成二聚物6 。从结构上来看，二聚物6 还是一个1 ， 3 一偶极子的结构。 勰1 湎一峥n ：司一h 一引 妊n 一6 一f 3 一e n ：司一 膏一t + l 。 一 - j f 一一 父j o9 l 。 _ j l i| | 。 n 、o ，k o 1 2 2 与炔烃的加成反应 膦酰基氧化腈与炔烃很容易发生 3 + 2 1 的环加成反应，得到化合物3 膦酰基 异嚼唑7 a 引。文献【7 】手艮道过，烷基氧化腈或者是芳基氧化腈的环加成反应是有区 域选择性的，在这里也不例外。这里的区域选择性主要是由空间位阻效应来决 定的。这个氧化腈上带有体积比较大的二烷氧基膦酰基基团，由于位阻的影响 使加成反应得到的产物大多数都是单一的结构。但是当r 1 为体积比较小的拉电 子基时，反应的区域选择性却不很明显，反应得到混合物，这是空间效应和电 子效应共同作用的结果。例如，当r 1 为c o o c h 3 时，得到的产物将是5 4 的 7 a 和4 6 的7 b 。 南开大学2 0 0 0 级颤士研究生毕业论文 o o c r o ) 2 髓p c n - - 0 1 一一 2 瓠n r i + 承2 蛮r ( =_ m+7 弧 、夕、rn r ：- p r 7 a 7 b r i = c 6 h 5 c h z b r , c h 2 0 h , c 0 2 一弋c h 3 ( 枷 r 。c 0 2 c h 37 a ( 5 4 ) ，7 b ( 4 6 ) 一 1 2 3 与烯烃的加成反应 膦酰基氧化腈能够和各种烯烃进行环化加成反应，得到五元杂环化合物”。 通常情况下，l ，3 一偶极子的环化加成反应都是有区域选择性的“1 。当膦酰基氧 化腈与链状端烯反应时，大多数情况下，受空间位阻的影响，通过加成反应得 到单一的五元杂环化合物3 一膦酰基异嚼唑啉8 a 。但是也有例外的时候，当烯 烃的r 基为环氧乙基时，反应得到的就不是单一异构体，而是一对非对应异构 体8 a 和8 b 。 oo 0r 2( r o ) 2 ) 2 p 1 1 c + = n 一6 + 1 ) l ，c = c 7 斗 2 警= n _ 0 + 一。+r 2 ( r o ) 2 p 肛i c l h l 8 8 8 b r i = h ，r 2 = c 6 h 5 ，c h 2 b r ，c 4 h 9 0 ，c h ( o c 2 h s ) 2 ，h ，寸c h 3 ， ( 8 a ) r i _ 2r a = c h 2 0 - - c 卜眠6 r 2i r 2 c 0 2 c h 3 ( c i s t r a m ) 环状烯烃与膦酰基氧化腈也能够发生环加成反应。1 。尤其是张力桥状环烯类 化合物( 如降冰片烯、冰片二烯等) 能与膦酰基氧化腈i 顺利的进行加成反应 在张力桥环烯的烯键位置生成一个异嗯唑啉环。当环己烯与膦酰基氧化腈l 反 应时，得到化合物9 ：降冰片烯与1 反应时得到化合物1 6 ：降冰片二烯与1 反 应时，先得到一个】：i 的产物1 4 ，继而与男一分子l 反应得到一个i ：2 的产物 南开大学2 0 0 0 级颂士研究生毕业论文 1 5 a 降冰片烯与膦酰基氧化腈的反应也是具有立体选择性的，反应基本上都得 到外式的异啜唑啉环。 o 00o o | | + 一 ( r o ) 2 k 兰n - o o 1 6 r o 1 4 环丙烯构型的化合物与膦酰基氧化腈的反应则有好几种情况。由于三元环 具有不稳定性，在反应中既有可能得到三元环保留的产物，也有可能得到开环 的反应产物。 对于3 ，3 - 二甲基环丙烯，当r 1 ，r 2 为氢，烷基，酯基，三甲基硅基等基团 时，得到三元环保留的加成产物4 1 。 。啦。 “跏9 。n 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 o | | + 一 ( r o ) 2 p c = n o + 1 1 7 - - - - - r = r 2 = h ；f = m e ，p = p h ( 8 0 ) 2p h ，r ，m e ( 2 0 ) 2 m e ，r 。= c n ( i o o ) r 3 = r 4 = m e ；r 。= h ；r 2 = h ，m e ，s i m c 3 ，c o o m e ( 8 1 ) r 3 = r 4 = m e ；r 1 = c o o m e ；r 2 = h ( 1 9 ) ，m e ( 1 0 0 ) r 3 = r 4 = m e ；一= c o o e r ；r 2 = h ( 1 4 ) m e ( 1 0 供o ) r 3 = r 4 = m e ；r = m e ，r 2 = s i m e 3 ( 8 2 ) ；r 1 = s i m e 3 ，r 2 = m e ( 1 8 ) 1 8 而当r ，彤为卤素时，环丙烯的三元环不能保留“3 。如卜溴一3 ，3 - 二甲基环丙 烯1 9 和膦酰基氧化腈l 反应得到的最终产物是2 3 ，而不是三元环保留的2 0 。 出现这种情况，有两种可能的反应机理： 0 ( r 锄# 占n 6 ( r o l h 一潦尘墨 +br m e b r 1 2 一二氯- 3 ，3 - - - 甲基环丙烯2 4 和膦酰基氧化腈1 反应时，没有得到一 个贝型的1 ，3 - 偶极予的环加成产物，而足得到了个六元环的产物2 扩1 。这足 因为环丙烯2 4 极易发生环丙烯一乙烯基碳烯的重排，重排产物2 5 可以参与许多 反应。不难看出2 5 和膦酰基氧化腈1 进行了 3 + 3 的环加成反应，得到化合物 2 6 。 南姐 疑加 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 c m c 2 42 5 o e 如州o ( r o ) 2 8( r o k p c = n 一 、 c c 1 2 6 除了上面说到的一些烯烃以外，c 。上的碳碳双键也能够与这个偶极子进行 3 + 2 的环化反应“。 2 7 挺n 一6 1 一黟骷耽 + ( r o ) ：8 e n 一+ k 页页瑚耽 &l 么 2 8 1 2 4 膦酰基氧化腈与碳杂原子不饱和键的反应 除了碳碳不饱和键能够与膦酰基氧化腈进行加成反应外，其它许多碳与杂 原子形成的不饱和键也能与其发生加成反应。 亚胺类化合物2 9 与膦酰基氧化腈1 进行 3 + 2 的环加成反应，得到化合物1 ， 2 ，4 一嗯二唑啉3 1 。这一个反应也具有区域选择性，出现这一结果可以用偶极 体的l u m 0 轨道和亲偶极体的h o m o 轨道的不同来解释。对于化合物3 0 ，虽然同 样是亚胺，但是由于分子结构中有羟基的存在，而羟基的亲核性比碳氮双键要 强很多，因此当3 0 与膦酰基氧化腈反应时得到的是一个1 ，3 亲核加成产物3 2 。 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 o ( r o ) 2 # d 三n 一6 1 2 芷孙r 1 = p h , 4 - b r c 6 h 4 , b u n 、o 户孙 3 1 一 ，c h 2 n p h 必弋n ，i e z ( r o ) 2 p 。 0 3 2 碳氮三键的加成反应活性比碳碳双键或者是碳氮双键弱了很多，一般情况 下，碳氮三键很难与瞵酰基氧化腈进行加成反应，即使是在加热的情况下也得 不到令人满意的结果。但是四氰基乙烯3 3 是一个例外，当用它与膦酰基氧化腈 进行反应的时候，作为亲偶极体部分，反应中心并不是碳碳双键而是碳氮三键， 反应最终能够得到一个带有两个嗯二唑环的化合物3 矿“。出现这样的结果可能 是因为四氰基乙烯碳碳双键的空间位阻太大，以至于反应的活性中心变成了碳 氮三键。 o ( r o ) 2 ) 2 胃p c + = n - - o 一 一乙袋基乙烯基膦酸 二异丙酯和4 0g 冰，在一5 o 下滴加1 2 8 ( o 0 8m o o 滨，2 0 分钟滴完，滴完以 蓐，稼转溶滏继续攫搀i ，l 、孵。发壅援台掳臻冷懿粥m i 三氯擎烷摄取( 3 3 0 m 1 ) ，合并有机相，用无水硫酸镁干燥过瘦，过滤，蒸除溶剂，放置过夜，析出 霞体，圣l l 滤，鬣t ；l 麓蠢三己靛弱乙醚溪舍溶裁洗涤固体，褥蓟岛色粉末1 2 2g 。 测熔点7 8 7 9 ，产率s 3 1 。 用同样的方法合成了b - 溴代( 二正丁氧基膦酰基) 乙醛和t 3 。溴代( 二仲丁 氧基辨溅基) 乙疆。二者均是疆体，遴过藏匿蒸键褥裂避终产携。其中，瑟溪 代( 二正丁氧撼膦酰撼) 乙醛，沸点：1 3 4 1 3 6 1 2 m m h g ，产率：5 9 8 。 s 一溪代( 二钟1 r 笺基辚酸蒌) 乙醛，露l ；点：1 - - 1 4 28 c 0 5 m m h g ，产率；弱8 。 ( 4 ) 二异嚣氧基麟溅基溴代醛肟的合成脾础 南开六举2 0 0 0 级碳士研究生毕业论文 00 l ii i ( i c 3 h t o h p 彳h c h o 牛l - h n 0 2 廿 珞。) 2 p 2 n o b rb r 程2 5 0m l 三口瓶中加入8g ( o 0 2 8m 0 1 ) 一溴代( - - 异丙氧纂膦酰基) 己 醛e4 0m 1 3 6 酶浓赫酸和3 0 g 冰，冰浴和橇械搅拌下，缓慢滴加2 0g ( o 0 2 8t 0 0 1 ) 亚硝酸锵的2 0m l 东溶液，漓究嚣保持球浴继续搅拌2 0 分镑，抽滤，褥到自镌 固体，真空于燥，褥到产物7 。起。测熔点：6 0 一6 2 ，产率：9 2 ，8 。 ( 5 ) 二正丁氧基麟酰基溴代醛弱的合成5 2 6 l 00 | i l i ( n c 4 h g o ) 2 p c ；h c h o 十h n 0 2 ( n c 4 h g o h p ”c = n o h b rb r 往5 0m l 三口瓶中加入1 5 7 5g ( o 0 0 5t 0 0 1 ) 8 滨代( 二正丁氧綦膦酰基) 乙 醛，无承乙醇5m l ，浓盐酸3 l l l 】瓣5g 冰，港浴帮搅拌下，缓谩滴加0 4 g ( o 0 0 5 6 r a 0 1 ) 菠硝酸钠戆5l l l l 水溶泼。港完后，继绥揽拌半，l 、辩。反应液蹋4 sm l ( 1 5 m l 3 ) 氯仿提取，合劳有机层，用无水硫酸镁于燥。过滤，蒸除溶剡，得到黄 色油状物，未进一步纯化，反应中直接使用。 用同样的方法制褥了二仲丁鼠基媵酰基滨代酸膊，未进一步缚仡，爱应中 直接使用。 3 。2 6 一配位磷化合物的合成 文献关于一配位磷的合成报道过很多方浚。”，我们在这里采用的楚下面这 条合成潞线： p ( s i m 嘞娟崩c ，一滁一s m 咯e 3 ) 3 + ( c 鼢e g c l 一5 ：i ：c = p 眦3 n a o h _ 呻- b u - c = p + m e 3 s i o s i m e 3 1 6 0 1 8 0 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 下面所有的反应均在氮气保护的条件下进行：所用溶剂均用金属钠处理， 以保证绝对无水；三甲基氯硅烷使用前用无水碳酸钾干燥重蒸；特戊酰氯在使 用前重蒸，用氢化钙保存；所用玻璃仪器均必须绝对干燥。 ( 1 ) 三( 三甲基硅基) 膦的合成 方法一3 、 n a 3 p + 3 m e 3 s i c l 叶p ( s i m e 3 ) 3 + 3 n a c i 5 0 0m l 四口瓶，装上机械搅拌，恒压滴液漏斗和温度计，往反应瓶内加入 2 0 0m l 无水四氢呋哺和2 6 g ( 0 0 2m 0 1 ) 萘，然后a n , x , o 5 6g ( 0 0 2 4m 0 1 ) 金属钠， 常温下剧烈搅拌，金属钠全部溶解，溶液变成绿色。然后加入6 , 2g ( o 2m 0 1 ) 白磷，油浴加热，使反应瓶内温度上升到5 0 。c ，然后将1 3 4g ( 0 5 8m 0 1 ) 金属钠 分批加入反应瓶内，每隔15 2 0 分钟加一次，每次加大约2 0g ，反应过程中反 应瓶内出现大量黑色固体。加完后，在5 0 。c 继续反应3 小时，以使反应完全。 室温下向反应瓶内滴加8 0 2g ( 0 6 7m 0 1 ) 三甲基氯硅烷，1 小时滴毕，滴完 以后加热回流2 4 小时，然后将反应瓶内的混合物过滤到另外一个5 0 0m l 的四口 瓶中，用2 5 0m l 无水石油醚洗涤固体，台并滤液常压除走溶剂，剩余物转移 至1 0 0 m l 的圆底烧瓶内，减压蒸馏，收集馏分( 5 0 6 0 c 0 0 4 m m h g ) ，得到无色 液体2 7 6 9 ，产率5 5 ( 该化台物对空气高度敏感。遇空气即燃烧，应隔绝空 气保存) 。 方法二【2 9 、 3 m e 3 s i c i 十p c i 3 + 3 m g 二骘( m e 3 s 0 3 p + 3 m g c h 5 0 0m 1 四口瓶，装上回流冷凝管、恒压滴液漏斗、温度计，电磁搅拌，往 反应瓶内加入1 3 9g ( 0 5 7m 0 1 ) 镁和2 5 0m l 无水四氢呋哺。加热回流，然后 滴加混有i m l 溴的6 2 1g ( 0 5 7m o t ) 三甲基氯硅烷，大约一个半小时滴加完成， 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 回流5 小时，然后将2 6 1g 三氯化磷滴加到反应瓶中，一个小时滴加完成，滴 完后，继续回流7 天，回流温度为6 84 0 ，反应过程中，反应瓶内出现大量固体。 将反应瓶内的混合物过滤到另外一个5 0 0 m l 的四口瓶中，用2 5 0 m l 绝对无水的 的石油醚洗涤固体，合并滤液。常压蒸除溶剂，发现仍有固体析出，再加入1 0 0 m l 无水石油醚，过滤，用1 0 0m i 无水石油醚洗涤固体，合并滤液。常压蒸除溶 剂，剩余物转移到1 0 0m l 的圆底烧瓶内，减压蒸馏，收集馏分( 5 0 6 0 o 0 4 m m h g ) ，得到无色液体1 4 7 4g ，产率：3 1 。 ( 2 ) ( 叔丁基一三甲基硅氧基亚甲基) ( 三甲基硅基) 膦的合成1 3 0 1 o | | ( m e 3 s i ) 3 p + ( c h 3 ) 3 c c c i _ m e 3 s i o 、c ：p 7 s j m 。3+ b u t 。一 2 5 0m l 四口瓶，电磁搅拌，加入无水石油醚7 0m l 和三( 三甲基硅基) 膦2 7 6 g ( o 11m 0 1 ) ，冰浴冷却下将1 4 6 9 ( o 1 2 t 0 0 1 ) 特戊酰氯溶于4 0 m l 无水石油醚的溶液 滴加到四口瓶中，溶液变成黄色，大约i 小时滴完。滴完后，自然升温到室温， 继续搅拌4 天。然后常温下蒸除溶剂，剩余物转移到一个5 0 m l 的圆底烧瓶内， 减压蒸馏t 收集馏分( 5 8 6 0 。c 0 0 4 m m h g ) ，得到黄色液体8 a g ，产率：5 4 4 。 ( 3 ) 叔丁基膦炔的合成1 3 1 l m e 3 s i o n a o h ：c = p s m 0 3 + b u - c 三p + m e 3 s i o s i m e 3 bu ( 71 6 0 1 8 0 。c 5 0m l 的三口瓶，装上恒压滴液漏斗和回流冷凝管，冷凝管上头接有导气管 与另外一个两口瓶相连，两口瓶的另一个口连着真空泵，两口瓶用液氮冷却。 往三口瓶内加入1 0g 烘干的氢氧化钠后，油浴加热三口瓶，保持外温1 6 0 1 8 0 ，用真空泵( 要求真空泵的真空度比较好) 将体系抽真空，从恒压滴液漏斗将8 4 g ( o 0 3 2m 0 1 ) ( 叔丁基一三甲基硅氧基亚甲基) ( 三甲基硅基) 膦滴入到三口瓶内， 控制滴加速度，大约1 小时滴加完成。滴完后，保持真空，继续加热回流3 小 时，在液氮冷却的两口瓶内收集到了叔丁基膦炔和六甲基硅醚的混合物4 1g ( 用 3 1 p n m r 谱证实了所得到的化合物确实含有叔丁基膦炔) 。将所得到的混合物转 移到一个园底烧瓶内，充入氮气后，放在冰柜内保存。 2 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 3 。3 目标产物的合成 3 。3 1 化合物4 1 的合成 8。购，k n o p a 薹：b 封p r ；b = s - b u k 一6 一。肿，蹦n 猷 波=r = 在氦气豫梦下，往1 0 0m l 瓣强瓶中热入1 0m l 金震糖楚理避懿无承乙醚， o 1 5g 三乙胺，0 2m l 叔丁基膦炔的六甲基硅醚溶液。冰浴冷却下，将0 。2 8 8 g ( 0 0 0 1m 0 1 ) 二羿赢氧基媵酸基溴代醚勰溶于6m l 秃承乙醚的溶液，缓慢滴 加到反应瓶内，大约半个小时滴加完成。滴完鹰，自然丹温到庭温，继续反应 2 4 小时。过滤，蒸除溶荆，剩余物用柱谯谱分离，石油醚：乙酸乙酯；l ：1 的 混合溶剂作为薅末洗溶剡。得到0 。1 3 5g 目标产物4 1 a ，产率：5 0 4 。 化台物4 1 b 用同样的方法制备。产举：7 6 。4 。4 1 a ，4 1 b 的元素分析值， hn m r 、34 p n m r 值分潮见表i 一表i i l 。 3 3 2 化合物4 2 的合成 o o( i - p r o ) 2 oi l ( ；p ) 2 3 岛n d + 戡o 2 p 、：c 喝斗 a ：r = c o z e t 。b ：r 一挺 4 2 o 经1 0 0m l 黧藏烧瓶中，鸯i 入0 。4 3 2g ( 0 0 0 1 5m 0 1 ) 二异丙裁基媵酸基演代 南开大学2 0 0 0 级颧士研究生毕业论文 醛肟和o 。2 4 6g ( o0 0 15m 0 1 ) z l 烯基膦酸二乙酪，然后加入1 5m l 经过众属铺处理 过静无水乙醚，瓣拌，冰浴冷却。当二异丙戴基膦酰基溪代醛躬全部溶解后， 缓馒瀵姗o 。2g ( o ，0 0 2m o t ) 三乙黢的l sm i 无水乙醚溶液。大约半小时波加完 成。溺完詹，保持冰浴，继续搅拌8 小时。然厢自然升湿到室温，继续搅拌5 天。过滤，蒸除溶剂，剩余物用柱色谱分离，乙酸乙醚作为淋洗溶剂。得到0 1 6 4 9 精标产物4 2 b ，产率：2 9 5 。 化台物4 2 a 厢同样的方法制备，收率；7 2 ，7 。4 2 a 、4 2 b 的元素分析德，1 h n i v l r 、3 1 p n m r 馕分剽见表 一表i 珏。 3 ，3 。3 化合物4 3 的合成 o ( i - p r o ) 2 3 盎n d + c h 2 ：c h c n 舢 0 圆p 幻) 2 l o 4 3 往1 0 0m l 瀚底烧瓶中，加入0 4 3 2g ( 0 0 0 1 5m 0 1 ) = 异丙氧基膦酰旗滨代 醛肟私o 5 3g ( o ，0 1m 0 1 ) 丙烯麓，然后加入1 0m 1 经过金属钠处理过的无水乙 醚，搅拌，当二异黍氯基麟酸基溴代醛肟全酆溶嬲詹，敞盐浴冷却。缓慢漓加 0 2g ( o 0 0 2m 0 1 ) 三乙黢的l o m l 无水乙醚溶液。大约半小时滴加完成。滂完后， 自然升湓到室温，继续搅拌3 天。过滤，蒸除溶剂，剩余物用柱色谱分离，乙 酸乙酪：石油醚一3 ：l 的混合溶荆作为淋洗潲帮。得到o 0 8 9 鹤标产物4 3 ，产 率：2 2 。4 3 懿元素分析傻，hn m r 、弘pn m r 值分别冕裹l 表f l i 。 南嚣大学2 0 0 0 级硕士研究誊毕业论文 3 3 4 化合物4 4 的合成 o ；q ( ；p r o ) 2 i 芒= n d + ( e t o ) 2 c f = e h r a ：r * c 6 h5 ；b ：r ；c 6 h i3 2 心鼢腿2 坦n 。：r 一心c 1f = c 0 2 c h 3 c i o 0 2 。4 4 o i i v ( o e t h 彼1 0 0m 1 圆底烧瓶中，加入0 4 3 2g ( 0 ，0 0 1 5t 0 0 1 ) 二异丙载基膦酰藻溴代 醛肟和0 4 6 4g ( o 0 1 5m 0 1 ) b 一( 2 ，4 一二氯苯基) 乙烯糕膦酸：乙酾，然后加 入i 0m l 缀过金耩镝鲶遴避静蠢承乙醚，魏释，椿浴冷帮。当二雾掰戴蒸麓酝 蕊澳代疆耪全部溶薅爱，缓凌漶鸯瑟0 2 9 ( 0 ，0 0 2 t 0 0 1 ) 三乙羰静1 0 m l 炎承乙醚溶 泼。大约半小对洮加完成。演宠感，自然升漫到室淑，继续搅撑3 天。过滤， 蒸除溶剂后，剩余物用丰主色谱分离，用乙酸乙酯：石油醚= 3 ：1 的混合溶剂作 为淋洗溶剂。到0 2 6 1 9 谱标产物4 4 d ，产率：5 6 i 。 两样的方法合成了化合物4 4 a - - 4 4 f 。化合物4 4 a - - 4 4 f 的元素分析馕，1 h n m r 、 m p n m r 值分别觅表i 表i i i 。 反应所得到的目标产物的数据列袭如下： 表i 忧合物4 l 一4 4 的收率和元素分析数据 元素分手斤 |讫台魏泌藤裁收率( 强) chn 管 n |( _ p r o b # 妒、p lo 4 b o 4 4 。2 77 + 4 25 。4 4 哟拶氐 p e ：e a = i ：l5 0 ，4 ( 4 4 3 6 )( ? 。2 国( 5 4 ) l4 1 a 聚 一 塑墅杰堂! ! 嫂堡型：! 婴壅曼堡些控塞 o ( 。- b u 。) ：8 、9 o 一暑+ b 。t i i p e ：巨a = 1 ：17 6 4 ( s - b u o ) 2 p n 7 0 4 1 8 o i l 泔。b p 一 4 3 3 86 9 6 3 2 8 般。兰 毯a? 2 ? 0( 4 3 3 5 )( 7 。0 5 )( 3 1 6 ) 4 2 a o m 。9 飞 4 t 。6? 。2 53 垂4 “、。入驴，： e a2 9 5 0 ( 4 2 。0 5 )( ? 。3 3 f 3 。? ? ) 4 2 b 0 嘶。驴夯n 、 4 3 6 46 5 38 7 9 “毛耖c 一 p e ：e a = i ：32 2 ( i - p r o ) 2 i ( 4 3 6 9 )( 6 6 8 )( 8 + 9 9 ) o 4 3 0 m ”x k ，。、。 ”毛毒、i ( 一) 。 唾7 7 26 7 94 。2 仆p f o ) l l 、c 洲， e a1 9 6 ( 4 7 7 1 )( 6 。9 3 )( 。2 8 ) 4 4 a 卵m 9 x n ，。o 4 6 9 68 1 34 2 8 “、o ， 、。、 4 9 a r 一0 兰n 6 。- + a r 一如n d _ 5 0 a r _ 5 2 5 1 a r h o n - - 4 n 5 3 在这个反应中，化合物4 9 与氧化腈5 0 反应生成5 1 后，化合物中新生成的 c = n 双键可继续与另一分子的氧化腈反应得到5 2 。受此反应的启发，我们这个 反应可能是通过以下反应历程进行的： 0 0 i i ( i - p r o ) 0 i i - z 2 i i 2 | 1 一f e t o ) 2 p c h = c h - - r ( i - p r o ) 2 p c i = n o 二斗 l o 臂 ( i - p r o ) 2 廿en d 。， o | | p ( o f a ) 2 o e t h 反应先是一分子的膦酰基氧化腈与分子的b 一取代乙烯基膦酸二乙酯反 。r 八丫 ni手、科彬 南开大学2 0 0 0 级硕l 研究生毕业论文 应，得到双膦酰基取代的异噫唑啉5 5 ，5 5 能够迅速与另一分子的膦酰基氧化 腈反应得到最终产物4 4 。但是，在这个反应中我们并没有分离出l ：1 的加成产 物来。若将反应中的b 取代乙烯基膦酸二乙酯大过量，也没有得到l ：1 的环 化加成产物，也是2 ：l 的产物。 这个反应也是具有区域选择性的。从我们给出的反应机理来看，该反应 分两步进行，每一步都是一个 3 + 2 的环加成反应。但是由于参与反应的偶极子 和亲偶极体上都具有体积较大的膦酰基，受空间位阻的影响，每一步加成都得 到膦酰基远离的单一产物。从化合物4 4 的3 1 p n m r 谱来看，三个磷之间互相没 有偶合，这就证实了三个膦酰基的排列相隔比较远，化合物4 4 的结构是符合这 一要求的。 4 6 膦酰基氧化腈和丙烯腈的加成反应研究 膦酰基氧化腈与丙烯腈反应时也得到2 ：1 的加成产物4 3 。同膦酰基氧化腈 和b 一取代乙烯基膦酸二乙酯的反应一样我们认为最终产物的结构是如下所示 的4 3 ： ：o一一jin2ppo*e-n c hc h c n c n ( p r o ) 2一d + 2 ：一n ：上广c n ( i - p r o ) 2 8 但是，从丙烯腈的结构来看，该反应还有可能得到另外一种产物5 6 ，这两 种结构中1 hn m r 谱的差别不是很大。 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 o ( ) 、，鱼o p 卜d ： m b p 嘣 8 6 我们从引p n m r 谱可以说明问题，从4 3 的结构来看，其中有一部分类似化 合物4 4 的结构，化合物4 3 的孔pn m r 谱的化学位移为0 5 7 和3 3 7 ，这个与化 合物4 4 相类似的部分的”pn m r 谱接近。从这里可以看出来二者应该是同一类 型结构的衍生物。另外，我们还做了化合物4 3 的i r ，从i r 谱图看，在波数1 7 1 4 的地方有一个较强的吸收峰，这个是c = n 双键的吸收，而对于结构5 6 来看，化 合物一共有三个不同的c = n 双键，但谱图中只有一个吸收峰，与结构不符。通 过i r 对化台物的结构作了进一步的证实。 图化合物4 3 的i r 谱 南开大学2 0 0 0 级硕士研究生毕业论文 结束语 本论文研究了膦酰基氧化腈与不饱和化合物的 3 + 2 环加成反应。在我们的 ? 疆 工作中，通过膦酰基氧化腈与配位磷忆合物反应得到了双膦酰基取代的磷杂 异嗯唑啉双环衍生物；通过膦酰基氧化腈与a 一取代乙烯基膦酸二乙酯反应得到 了双膦酰基取代的异嗯唑啉；通过膦酰基氧化腈与b 一取代乙烯基膦酸二乙酯反 应时得到了三膦酰基取代的异嗯唑啉双环衍生物；同时，用丙烯腈与膦酰基氧 化腈反应也得到双膦酰基取代的异嗯唑啉双环衍生物。这些化合物均用1 hn m r 和“pn m r 进行了证实，都通过了元素分析。在研究中我们发现，对于膦酰基 氧化腈，当它与a 一取代乙烯基膦酸二乙酯反应时得到的是1 ：1 的环加成产物： 而当它与0 一取代乙烯基膦酸二乙酯反应时得到的却是2 ：l 的环加成产物。对 于这个反应结果产生的原因还有待进一步研究。 总之，本论文为合成带有双膦酰基的异嚼唑啉和磷杂异嗯唑啉以及三膦酰 基取代的异嗯唑啉双环衍生物提供了一条新颖、简便、快捷的方法。 塑堑查兰! ! ! ! 墼堕圭竺塑生望些望兰 参考文献 1 1 、w c a r r u t h e r s v c o a d d i t l 0 1 7 ，p a c f l o n sl no r g a n i cs y n t h e s s p u b l i c a t i o di n f o ： o x f o r + d ，e n g l a n d