專利名稱：次膦酸鏻化合物及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
次膦酸鏻(Phosphonium Phosphinate)化合物及其制備。
背景技術(shù)：
低熔點的或液態(tài)鏻鹽可以用作被稱為“離子液體”的極性溶劑。由于很多因素，離子液體為化學反應的傳統(tǒng)有機溶劑提供了有吸引力的可能替代品。在工業(yè)應用上，離子液體的低蒸汽壓是一個很重要的特點。它們基本是不揮發(fā)的，這可以避免用傳統(tǒng)有機溶劑通常會碰到的許多污染問題。由于離子液體經(jīng)常是由配位能力差的離子構(gòu)成的，因此，它們有可能形成極性大但配位能力弱的溶劑。而且，許多這類溶劑是與傳統(tǒng)有機溶劑不混溶的，因此為兩相體系提供了一種非水性的極性溶劑。由于它們獨特的溶劑特征，它們可以用來在相同的相中引入不尋常的溶劑組合。關(guān)于離子液體這些特性和用途的最新綜述刊登在Thomas Welton所著題為《室溫離子液體，合成和催化用溶劑》一文中。(Chem.Rev.1999，99，2071-2083)離子液體為溶劑提供了較寬的液體范圍和高度的熱穩(wěn)定性。但是，為了增加化學家們對溶劑的選擇性仍有必要研制新穎的具有獨特的物理和化學性質(zhì)的離子液體。
發(fā)明概述本發(fā)明提出了新穎的次膦酸鏻化合物及其制備方法。次膦酸鏻化合物可以包含較廣范圍的鏻陽離子和較廣范圍的次膦酸根以及二硫代次膦酸根陰離子。
新穎的次膦酸鏻具有通式(I) 通式I
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6分別是氫原子或烴基，條件是R1到R4中不超過兩個以及R5和R6中不超過一個是氫；Y1是O或S；和Y2是O或S。
優(yōu)選從R1到R6都是烴基。
在另一方面，本發(fā)明提出了一種制備上述通式(I)的次膦酸鏻化合物的方法，其中i)與ii)反應i)式(II)的化合物 通式II其中R1到R4定義同上，且X-是一個離去基團，ii)式(IV)的化合物 通式IV其中，R5、R6、Y1和Y2的定義同通式(I)中的定義，且Mk+是H+或“K”價的金屬陽離子。優(yōu)選的是，如果MK+是H+且X-是除了OH-之外的離去基團，則反應在堿的存在下進行。如果X-是OH-且MK+是H+，則不需要堿的存在。如果MK+是“K”價的金屬陽離子，則X-是除了OH-之外的離去基團。
因此，在一個實例中，通式(I)的化合物可以通過下列物質(zhì)的反應制備i)式(II)的化合物
通式II其中R1到R4的定義同上文中通式(I)的定義，且X-是一個離去基團，如羥基(OH-)、醋酸根、硫酸根或鹵離子，優(yōu)選氯離子、溴離子或碘離子，與ii)式(III)的化合物 通式III其中R5、R6、Y1和Y2的定義同上文中通式(I)的定義，且當式(II)的X-是除了OH-之外的任意離去基團時，與iii)一種堿，如堿金屬或堿土金屬的氫氧化物或碳酸鹽。
在另一個實例中，通式(I)的化合物也可以通過將上述的式(II)化合物與ii)式(IV)化合物反應制得 通式IV其中R5、R6、Y1和Y2的定義同上文中通式(I)的定義，且MK+是銨或K價的金屬。能與陰離子形成水溶性鹽的任意金屬都是合適的，比如，堿金屬，優(yōu)選Na+或K+。
本發(fā)明在另一方面指出，通式(I)化合物可以用作離子溶劑。
附圖簡單說明概括描述本發(fā)明的情況后，以下將參考附圖描述優(yōu)選實例，其中

圖1是雙(2，4，4’-三甲基-戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻的熱重分析結(jié)果。
圖2是二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的熱重分析結(jié)果。
圖3是雙環(huán)-己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的31P核磁共振譜。
圖4是雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的熱重分析(TGA)結(jié)果。
圖5是二異丁基二硫代次膦酸三己基-(十四烷基)鏻的31P核磁共振譜。
圖6是二異丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻的熱重分析結(jié)果。
優(yōu)選實例說明本發(fā)明涉及上述通式(I)的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6分別是氫或烴基；Y1是O或S；Y2是O或S。R1到R6的基團也可能有取代基，或包含雜原子，只要取代基或雜原子不影響本發(fā)明化合物的制備，而且對化合物的所需性質(zhì)沒有不利影響即可?？梢越邮艿娜〈ㄍ檠趸?、烷硫基、乙?；土u基，可以接受的雜原子包括氧和硫。取代基可能增加本發(fā)明化合物的成本，因為該類化合物經(jīng)常用作溶劑，它們的使用量較大，其成本成為一個重要的因素。因此，考慮在該類化合物的大部分結(jié)構(gòu)中不存在取代基。
R1、R2、R3、R4、R5和R6優(yōu)選分別是1到30個碳原子的烷基、3到7個碳原子的環(huán)烷基、2到30個碳原子的鏈烯基、2到30個碳原子的炔基、6到18個碳原子的芳基或芳烷基。
超過18個碳原子的烷基，特別是超過20個碳原子的烷基可能增加成本。由于成本是溶劑制造中的一個重要因素，因此考慮在實際應用中，烷基一般不超過20個碳原子。所以，更優(yōu)選的通式(I)的化合物中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分別是5到20個碳原子的烷基。比如，R1、R2、R3、R4、R5和R6可以是正丁基、異丁基、正戊基、環(huán)戊基、異戊基、正己基、環(huán)己基、(2，4，4’-三甲基)戊基、環(huán)辛基、十四烷基等，雖然優(yōu)選R1到R4中至少有一個基團的碳原子數(shù)較多，如14或更多。很多情況下，希望R1到R4基團不是相同的。在很多應用中，希望R1到R4中至少一個基團比R1到R4中其他基團含有明顯多的碳原子數(shù)。R1到R4基團不同的化合物被稱為不對稱的。
在很多應用中，優(yōu)選Y1和Y2都是O。比如，在使用如Pd(OAc)2等某些金屬催化劑的化學反應中，優(yōu)選Y1和Y2都是O，因為次膦酸根陰離子中存在的硫會干擾催化劑的作用。硫代次膦酸鏻化合物可以在不含金屬催化劑的化學反應中作溶劑。
優(yōu)選的通式(I)化合物中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分別是芳基或取代芳基。比如，R1、R2、R3、R4、R5和R6中一個或多個基團是苯基、苯乙基、甲芐基或萘基。
在一些應用中，通式(I)化合物優(yōu)選疏水的或“水不混溶的”。術(shù)語“水不混溶的”是指當化合物與水混合時形成兩相體系，但不排除溶解于水的離子液體，也不排除將溶解水的離子液體，只要形成兩相體系即可。因此，優(yōu)選碳原子總數(shù)大，等于或大于20，特別是大于25或26的化合物，或者優(yōu)選至少含有一個芳基的化合物，因為它們是更疏水的。水不混溶性是次膦酸鏻的理想性質(zhì)，不僅因為它使該化合物能夠應用于具有水相的兩相反應，而且因為它有助于在按照特定方法制備得到次膦酸鏻后使之提純和分離。對于R1到R6中碳原子總數(shù)的上限沒有嚴格規(guī)定。但是，總數(shù)不大可能超過50。
在許多應用中，在室溫下是液體的物質(zhì)是很有價值的。因此優(yōu)選的化合物是那些選擇特殊的R1到R6基團，來得到在室溫下為液體的化合物。選擇特殊的R1到R6基團，使化合物具有特定的熔點和水不混溶度是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠完成的，雖然需要進行一些常規(guī)實驗。比如，鏻陽離子或次膦酸根陰離子的烴基R1到R6不對稱度和支化是熔點的重要決定因素當不對稱度和支化增加時，熔點傾向于降低。支化可以發(fā)生在α或ω碳原子或任意中間碳原子上。增加R1到R6烴基中的碳原子總數(shù)傾向于提高熔點，雖然這種影響會多少被不對稱和支化所抵消。比如，鏻陽離子中R1到R4是四個癸基的化合物的性質(zhì)不同于具有三個十一烷基和一個庚基的化合物的性質(zhì)，雖然兩種陽離子的碳原子總數(shù)都是40。
一些應用中，通式(I)化合物特別優(yōu)選具有手性，因為它們進一步為化學反應提供了一個手性環(huán)境。實例包括了這樣一種化合物，其中R1到R6中一個基團是2，4，4’-三甲基戊基的對映體，它具有一個手性原子。
優(yōu)選的通式(I)化合物的實例包括R1、R2和R3各自是正己基且R4是正十四烷基和R5和R6是2，4，4’-三甲基戊基且Y1和Y2是O；或R5和R6是異丁基且Y1和Y2是O；或R5和R6是環(huán)己基且Y1和Y2是O；或R5和R6是異丁基且Y1和Y2是S。
本發(fā)明還提出了制備通式(I)的次膦酸鏻化合物的方法?？偟膩碚f，次膦酸鏻可以通過將式(II)的鏻鹽與1)式(III)的次膦酸和堿，或2)式(IV)的次膦酸鹽反應制得?；蛘撸戊⑺徵l可以通過將式(II)的氫氧化鏻與次膦酸反應制得。反應溫度不是關(guān)鍵，但是升高溫度可以使反應容易進行，溫度可以高達約100℃，優(yōu)選在45到70℃范圍內(nèi)。較高溫度有利于相分離。
如果次膦酸鏻與水不混溶，可以通過在攪拌或其他混合方式下，先將式(II)的鏻鹽與式(III)的次膦酸和水混合，然后加入堿來制得。再繼續(xù)攪拌混合物。停止攪拌后，反應混合物會分成含有次膦酸鏻產(chǎn)物的有機相和水相。水相可以被潷出，然后可以用水清洗有機相，除去反應形成的鹽副產(chǎn)物(如氯化鈉)。如果需要，可以采用如真空汽提的方法從有機相中除去殘留水。
在上述方法的變方法中，首先將鏻鹽和水混合在一起，然后加入氫氧化鈉，最后加入次膦酸。停止混合后，反應混合物會分成水相和有機相，有機相可再按照上述方法作進一步處理。
通式(I)的與水不混溶的次膦酸鏻也可以通過將式(II)的鏻鹽與式(IV)的次膦酸鹽和水攪拌混合制得。再繼續(xù)攪拌混合，如一小時。停止混合后，反應混合物會分成水相層和有機相層。水相層可以被潷出，用水多次清洗有機相層，除去殘留的[M+][X-]K。如果需要，可以采用如真空汽提的方法除去有機相層中溶解的水。
另一種優(yōu)選方法可以用來制備與水混溶或不混溶的次膦酸鏻。通式(I)的次膦酸鏻通過將式(II)中X-是OH-的氫氧化鏻與式(III)的次膦酸反應制得的，生成次膦酸鏻和水。由這種酸堿反應產(chǎn)生的水可以通過如真空汽提的方法除去。由于采用這種方法制得的次膦酸鏻不必用水洗去鹽，所以這個方法可以用于制備與水混溶或不混溶的次膦酸鏻。這種方法優(yōu)選用來制備碳原子總數(shù)小約為7到10的次膦酸鏻。
要注意的是，通式(I)的化合物中可以含有多達R1到R6的6個烴基。通式(I)化合物的特定性質(zhì)取決于這6個基團。因此通過對這些基團的選擇，可以微調(diào)本發(fā)明化合物的性質(zhì)。因此化合物可以被設計成在特定溫度下為液體和水不混溶的。改變R1到R6基團中的一個或多個，可以改變這些性質(zhì)。因此與已知的、僅有兩個可變基團的基于二烷基咪唑鎓陽離子的離子液體相比，這種具有6個基團的結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢。
本發(fā)明大部分化合物的密度小于1。因此，它們在與水形成兩相體系時形成上層。在這一點上，它們不同于已知的基于二烷基咪唑鎓陽離子的離子液體，后一種離子液體的密度往往會大于1，因此在與水形成兩相體系時形成下層。
本發(fā)明的次膦酸鏻鹽類可以用作極性溶劑。在一個優(yōu)選實例中，本發(fā)明的次膦酸鏻用作如Michael加成反應、芳基偶聯(lián)反應、Deils-Alder反應、烷基化反應、二相催化反應、Heck反應、氫化反應的化學反應或如脂肪酶反應等酶反應中的極性溶劑。
在以下實施例中(參見實施例5和6)，說明本發(fā)明的次膦酸鏻是用于經(jīng)由溴苯或碘苯均偶聯(lián)(homo-coupling)的聯(lián)苯合成反應的合適溶劑。聯(lián)芳基在有機合成化學中很重要，它們有許多工業(yè)和制藥方面的應用。比如制造液晶常依賴于聯(lián)芳基結(jié)構(gòu)的合成。在天然產(chǎn)物中，聯(lián)酚霉素(biophenomycin)和五加前胡素(steganacin)中具有這種聯(lián)芳基分子結(jié)構(gòu)。因此，降低它們的生產(chǎn)成本是很重要的。聯(lián)芳基的Ullman合成通常需要高溫條件(200℃)，還需要等摩爾量的銅。使用鈀催化劑和如本發(fā)明的次膦酸鏻這種合適的離子溶劑，就可以避免使用化學計量的金屬和高溫。
在實施例8中，證明了次膦酸鏻適于用作鈀催化的羰基化反應的溶劑。芳基-X衍生物的鈀催化羰基化反應構(gòu)成為了合成如酰胺和酯等各種芳香羧酸衍生物的C-C偶聯(lián)的有效方法。形成為中間產(chǎn)物的芳基鈀在容易插入CO后，在醇、水和胺的親核作用下分別生成酸、酯和酰胺。這個反應可以使用芳基鹵及一氧化碳和親核試劑在催化量的鈀化合物的存在下進行。也可以使用其他由Co和Ni形成的金屬催化劑作為催化劑。
從以下根據(jù)本發(fā)明的一些實施例和一些對比實施例中可以看出，不同反應中所選用的溶劑不同，收率也有差別。在許多實施例中，本發(fā)明的次膦酸鏻給出了很好或最好的結(jié)果。因此它們給出了一種有價值的合成方法。
實施例實施例1雙(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻按照以下方法制備雙(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在5升的夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.880摩爾氯化三己基(十四烷基)鏻(1003克含有97.2％氯化三己基(十四烷基)鏻的CYPHOS 3653)1.875摩爾雙(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸(625克含有87％雙(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸的CYANEX 272)和1369克水。
將混合物加熱到54℃后，在約32分鐘內(nèi)加入25％氫氧化鈉水溶液(82.3克97％氫氧化鈉(2摩爾)，236.8克水)。將兩相在55℃再攪拌半小時。
停止攪拌讓反應混合物分成兩相體系，包含一個上層有機相和一個下層水相(兩相分離需要約2分鐘)。潷出下層水相，每次用約1300克蒸餾水將上層有機相清洗三次，每次清洗都在55℃下攪拌一小時。每清洗一次，體相分層所需的時間就增加一些，分別是2分鐘，30分鐘，最后一次清洗時，體相分離只要8分鐘，但使有機相層完全變清需要22小時。
清洗和分層后，對有機相層進行真空汽提以除去溶解的水分。在125℃、4毫米汞柱壓力下真空汽提后，除去約230克水(13.2重量％)。最終得到的有機相層完全透明。
結(jié)果分析水相中的氯離子含量(參見表1)。第一次潷出除去82.9％的氯離子。第一、第二和第三次清洗又分別除去12.0％、1.7％和0.2％的氯離子，總量為96.7％。
對雙(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻樣品作熱重分析，發(fā)現(xiàn)其最高至約300℃是熱穩(wěn)定的(參見圖1)。這分析還表明產(chǎn)物中可能含有4％到6％的水分。
表1雙(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻的制備
實施例2二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻按照以下方法制備二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在5升的夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入2.004摩爾氯化三己基(十四烷基)鏻(1069克CYPHOS 3653)2.004摩爾二異丁基次膦酸(390.8克91.3％的二異丁基次膦酸)和1114克水。
將混合物加熱到55℃后，在30分鐘內(nèi)加入25％的氫氧化鈉水溶液(87.7克97％氫氧化鈉(2摩爾)，240克水)。在55℃下將兩相再攪拌1小時。
停止攪拌，讓反應混合物分成兩相體系，包含一個上層有機相和一個下層水相(分層需要約2分鐘)。潷出下層水相，每次用約1300克蒸餾水清洗上層有機相，在55℃下攪拌1小時，共清洗三次。每次清洗后，體相分離所需要的時間都有所增加。清洗后，有機相和水相最初混濁的，但放置過夜后變透明。
清洗并完全分層后，用真空汽提方法除去有機相層中溶解的水分。在135℃、4毫米汞柱壓力下真空汽提后除去約13.4重量％的水。最終制得的有機相層完全透明。
結(jié)果分析潷出的水相中的氯離子含量(參見表2)。第一次潷出除去了63.7％的氯離子。第一、第二和第三次清洗分別再除去5.3％、0.3％和0.2％的氯離子，總量為69.5％。
二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻樣品的熱重分析表明該樣品最高至約300℃都是熱穩(wěn)定的(參見圖2)。分析還表明產(chǎn)物中可能含有4％到6％的水分。
表2二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的制備
實施例3雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻按照以下方法制備雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.907摩爾氯化三己基(十四烷基)鏻(1017克CYPHOS 3653)1.909摩爾雙環(huán)己基次膦酸鹽(349克雙環(huán)己基次膦酸鹽(2.417摩爾))和1200克水。
將混合物加熱到55℃，在30分鐘內(nèi)加入25％氫氧化鈉水溶液(83.4克氫氧化鈉(2.022摩爾)，210克水)。在55℃下將兩相再攪拌1小時。
停止攪拌后，讓反應混合物分成兩相體系，包含一個上層有機相和一個下層水相(相分離需要約4分鐘)。潷出下層水相后，用1300克蒸餾水攪拌清洗上層有機相，共清洗三次。
清洗和分層后，用真空汽提方法除去有機相層中溶解的水分。在138℃、4毫米汞柱壓力下真空汽提后除去約210克水(14重量％的水)。最終制得的有機相層完全透明。
結(jié)果分析潷出的水相中的氯離子含量。第一次潷出除去82.2％的氯離子，第一、第二和第三次清洗分別再除去14.7％、1.7％和0.2％的氯離子，總量為98.8％(參見表3)。
用31P核磁共振分析有機相層樣品(圖3)。核磁共振譜示出兩個特征信號鏻陽離子的+33.46ppm信號和次膦酸根陰離子的+31.2741ppm信號，與反應產(chǎn)物雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻一致。
對雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻樣品進行熱重分析，發(fā)現(xiàn)它最高至約300℃是熱穩(wěn)定的(參見圖4)。這分析還表明產(chǎn)物中可能含有7％到8％的水分。
表3雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻的制備
表4從次膦酸鏻R3R′PR″P(O)O中汽提出的水
實施例4二異丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻按照以下方法制備二異丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻。在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.91摩爾氯化三己基(十四烷基)鏻(1019克CYPHOS 3653)
1.99摩爾二異丁基二硫代次膦酸鈉(925克AEROPHINE 3418A，50％的二異丁基二硫代次膦酸鈉水溶液)和1500克水。
將混合物加熱到50℃攪拌30分鐘。停止攪拌后，讓反應混合物分成兩相體系，包含一個上層有機相和一個下層水相(相分離需要約4分鐘)。潷出下層水相，在50℃下、用1400克蒸餾水清洗攪拌上層有機相，共清洗三次。
然后在125℃、1.2毫米汞柱壓力下對有機相層進行真空汽提。只除去25克水。最終制得的有機相層完全透明。
結(jié)果最終產(chǎn)物在室溫下是液體。氯離子含量是0.0099％。
31p核磁共振譜中出現(xiàn)兩個特征信號+33.37ppm，鏻陽離子；和+65.81ppm，二硫代次膦酸根陰離子(圖5)。
對二異丁基二硫代次膦酸三己基(十四烷基)鏻樣品進行熱重分析，發(fā)現(xiàn)它最高至約270℃是熱穩(wěn)定的(參見圖6)。這分析也表明產(chǎn)物中含有約0.5％的水。
實施例5在各種鏻離子液體中使用Pd(OAc)2，經(jīng)由溴苯均偶聯(lián)的聯(lián)苯合成在這組實驗中，溴苯的均偶聯(lián)是在各種鏻離子液體中進行的。反應過程是 R＝H、烷基、醚在以下實驗中，在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.0克溴苯2.0克異丙醇1.5克K2CO30.03克Pd(OAc)2將試劑在鏻離子液體溶劑中120℃下加熱16小時，鏻離子液體溶劑選自雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；
癸酸三己基(十四烷基)鏻；雙-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；三氟酰胺(triflamide)三己基(十四烷基)鏻；和三氟化(triflate)三己基(十四烷基)鏻。
待反應混合物冷卻后，將其倒入50毫升水中，用石油醚(45℃到60℃)萃取反應混合物。離子液體形成可以回收的中間層。用水、鹽水清洗石油醚層，然后濃縮。蒸餾殘余物制得所需的聯(lián)芳基化合物。
計算使用不同溶劑獲得的聯(lián)苯總收率并列在表5中。選用不同的溶劑，聯(lián)苯的收率有明顯的差別。但是，用次膦酸鏻化合物作為溶劑的兩個實驗中獲得的收率明顯高于用三氟酰胺鏻或三氟化鏻作溶劑的對比實驗的數(shù)據(jù)，這證明本發(fā)明化合物適用于使用Pd(OAc)2的、經(jīng)由溴苯均偶聯(lián)的聯(lián)苯合成。對于所有溶劑，都沒有優(yōu)化反應條件，所以預計反應總收率可進一步提高。
表5各種鏻離子液體中使用Pd(OAc)2的經(jīng)由溴苯均偶聯(lián)的聯(lián)苯合成
實施例6各種離子液體中用Pd(OAc)2作催化劑的經(jīng)由碘苯均偶聯(lián)的聯(lián)苯合成以下反應類似于實施例5中的反應，但是用碘苯作為原料。
在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.0克碘苯1.5克異丙醇1.5克K2CO30.03克Pd(OAc)2將試劑在鏻離子液體溶劑中120℃加熱18小時，鏻離子液體溶劑選自
氯化三己基(十四烷基)鏻；三氟化三己基(十四烷基)鏻；三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；雙-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；癸酸三己基(十四烷基)鏻；四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻；和六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻。
計算用不同溶劑獲得的聯(lián)苯總收率并列在表6中。選擇不同的溶劑，聯(lián)苯收率有明顯差別。用氯化三己基(十四烷基)鏻作溶劑時，由于氯離子會影響Pd(OAc)2催化劑，所以聯(lián)苯收率特別低。用本發(fā)明次膦酸鏻化合物作溶劑時，反應后收率很高，約為100％。這些結(jié)果證明次膦酸鏻化合物不會影響Pd(OAc)2催化劑，因此是用Pd(OAc)2作催化劑化的經(jīng)由碘苯均偶聯(lián)的聯(lián)苯合成的合適溶劑。
表6各種離子液體中用Pd(OAc)2催化劑的碘苯均偶聯(lián)
實施例7各種離子液體中用Pd(OAc)2催化劑的碘苯和丙烯酸甲酯的Heck偶聯(lián)
在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.0克碘苯0.86克丙烯酸甲酯2.0克K2CO30.05克Pd(OAc)2將反應混合物在2.0克鏻離子液體溶劑中80℃加熱14小時，鏻離子液體溶劑選自氯化三己基(十四烷基)鏻；三氟化三己基(十四烷基)鏻；三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；雙-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；二異丁基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；癸酸三己基(十四烷基)鏻；四氟硼酸三己基(十四烷基)鏻；和六氟磷酸三己基(十四烷基)鏻。
總收率列在表7中。選擇不同的溶劑，反應的收率有明顯差別。用本發(fā)明的三種次膦酸鏻溶劑，可以獲得約100％的收率，從而證明次膦酸鏻化合物是Heck偶聯(lián)反應的合適溶劑。
用丙烯酸乙酯代替丙烯酸甲酯進行了一系列相似的實驗。這些實驗的結(jié)果列在表8中。總的來說，碘苯和丙烯酸乙酯的Heck偶聯(lián)的收率低于碘苯和丙烯酸甲酯偶聯(lián)的收率。但是，從這些實驗中可知，本發(fā)明次膦酸鏻化合物是Heck偶聯(lián)反應的合適溶劑。
表7各種離子液體中Pd(OAc)2催化的碘苯和丙烯酸甲酯的Heck偶聯(lián)
表8各種離子液體中用Pd(OAc)2催化劑的碘苯和丙烯酸乙酯的Heck偶聯(lián)
實施例8各種離子液體中用Pd(OAc)2催化劑的碘苯的羰基化總的反應過程如下
R＝H、烷基
Nu＝親核試劑，比如OH、OR或NHR在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入1.0克碘苯，3當量的三乙胺，6當量的乙醇，催化量的Pd(OAc)2和2.0克鏻離子液體。反應混合物在120℃、5巴CO分壓下加熱14小時。14小時后，將反應混合物降至室溫，并將全部反應混合物倒入水中。用石油醚(3×30毫升)萃取反應混合物，用水清洗有機相，真空濃縮，減壓蒸餾。苯甲酸乙酯產(chǎn)物可以按接近定量的收率回收。
這些實驗中使用的鏻離子液體溶劑選自氯化三己基(十四烷基)鏻；三氟化三己基(十四烷基)鏻；三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；雙-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；癸酸三己基(十四烷基)鏻；和六氟磷酸丁基甲基咪唑鎓(bmin)。
如表9中所示，完全消耗初始碘苯后，所有離子液體都給出收率接近定量值的所需產(chǎn)物。使用癸酸三己基(十四烷基)鏻時，制得的產(chǎn)物混合物中包含50％的癸酸酯和50％的乙酯；顯然癸酸根陰離子作為親核試劑與中間產(chǎn)物Ar-Pd-CO-X反應。
這些實驗證明本發(fā)明的次膦酸鏻化合物特別適于鈀催化的芳基鹵的羰基化。
表9各種離子液體中Pd(OAc)2催化的碘苯的羰基化
實施例9各種離子液體中用Pd(OAc)2催化劑的經(jīng)由溴吡啶均偶聯(lián)的聯(lián)吡啶合成在夾套攪拌反應器中一邊攪拌一邊加入
1.0克溴吡啶2.0克異丙醇1.5克K2CO30.03克Pd(OAc)2將反應混合物在鏻離子液體溶劑中120℃加熱36小時，鏻離子液體溶劑選自三氟化三己基(十四烷基)鏻；三氟酰胺三己基(十四烷基)鏻；雙-(2，4，4’-三甲基戊基)次膦酸三己基(十四烷基)鏻；雙環(huán)己基次膦酸三己基(十四烷基)鏻；和癸酸三己基(十四烷基)鏻。
計算使用各種溶劑獲得的聯(lián)吡啶總收率并列在表10中。選擇不同的溶劑，聯(lián)吡啶的收率有明顯差別。使用本發(fā)明的次膦酸鏻催化劑作溶劑，獲得了較好的收率，從而證明這些化合物適用于各種離子液體中用Pd(OAc)2催化劑的經(jīng)由溴吡啶均偶聯(lián)的聯(lián)吡啶合成。
表10各種鏻離子液體中Pd(OAc)2催化的經(jīng)由溴吡啶均偶聯(lián)的聯(lián)吡啶合成
權(quán)利要求
1.一種通式(I)的化合物， 通式I其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分別是氫原子或烴基，條件是R1到R4中不超過兩個和R5和R6中不超過一個基團是氫；Y1是O或S；和Y2是O或S。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4、R5和R6分別是1到30個碳原子的烷基、3到7個碳原子的環(huán)烷基、2到30個碳原子的鏈烯基、2到30個碳原子的炔基、6到18個碳原子的芳基或芳烷基。
3.如權(quán)利要求2所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4分別是5到20個碳原子的烷基。
4.如權(quán)利要求3所述的化合物，其中R1、R2和R3分別是正己基且R4是正十四烷基。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項所述的化合物，其中R5和R6分別是1到30個碳原子的烷基、2到30個碳原子的鏈烯基、2到30個碳原子的炔基、6到18個碳原子的芳基或芳烷基。
6.如權(quán)利要求5所述的化合物，其中R5和R6分別是5到20個碳原子的烷基。
7.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中R5和R6是2，4，4’-三甲基戊基且Y1和Y2是O。
8.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中R5和R6是異丁基且Y1和Y2是O。
9.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中R5和R6是環(huán)己基且Y1和Y2是O。
10.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中R5和R6是異丁基且Y1和Y2是S。
11.如權(quán)利要求1到10中任一項所述的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6中碳原子總數(shù)是25或更多。
12.如權(quán)利要求1到11中任一項所述的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6中碳原子總數(shù)是40或更多。
13.如權(quán)利要求1到12中任一項所述的化合物，其特征在于，所述化合物與水不混溶。
14.如權(quán)利要求1到9中任一項所述的化合物，其中Y1和Y2都是O。
15.如權(quán)利要求1到6和10中任一項所述的化合物，其中Y1和Y2都是S。
16.一種制備如權(quán)利要求1中所述通式(I)的次膦酸鏻化合物的方法，其特征在于i)與ii)反應i)式(II)的化合物，其中R1到R4如權(quán)利要求1所定義，且X-是離去基團， 通式IIii)式(IV)的化合物 通式IV其中R5、R6、Y1和Y2如權(quán)利要求1所定義，且MK+是H+或“K”價的金屬陽離子。
17.如權(quán)利要求16所述方法，其中MK+是H+且X-是OH-。
18.如權(quán)利要求16所述方法，其中MK+是H+且X-是除了OH-之外的離去基團，且反應是在堿的存在下進行的。
19.如權(quán)利要求16所述方法，其中MK+是“K”價的金屬陽離子且X-是除了OH-之外的離去基團。
20.權(quán)利要求1-15任一項所述化合物作為溶劑的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了新穎的次膦酸鏻化合物及其制備方法。鏻鹽是可用作極性溶劑的離子液體。這種新穎的次膦酸鏻化合物具有通式(I)，其中R
文檔編號C07B37/00GK1529708SQ02807450
公開日2004年9月15日 申請日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者A·J·羅伯遜, K·R·澤登, A J 羅伯遜, 澤登 申請人:Cytec加拿大股份有限公司