双膦酰基氨基甲烷类化合物的合成研究

摘要

含膦类有机化合物及其衍生物是一类在自然界中广泛存在的杂原子类化合物，具有广泛的生物活性和良好的反应活性，因而在药物化学、配位化学、材料化学等领域均具有普遍的应用。在这其中，双膦酰基氨基甲烷类化合物一直是研究的热点。含有双膦酰基氨基甲烷类化合物骨架的药物在临床上用于治疗高血钙和骨质疏松，它们的衍生物还具有除草、抗菌以及抗寄生虫活性，因此研究这类化合物的合成具有重要意义。 异硫氰酸酯类化合物是一种有机合成中重要的、高反应活性的中间体。其中，异硫氰酸酯骨架中的碳原子是一个具有高度亲电活性的反应位点，许多亲核试剂可以与其发生反应，以此来构筑碳碳键或者碳杂原子键。二芳基磷氧类化合物分子结构中含有磷氧双键、磷氢单键，这样的结构决定了它们是一类非常好的亲核试剂和膦酰化试剂。另外，在自由基引发剂的作用下，这类化合物可以产生磷自由基，从而发生一系列自由基类型的串联反应。 本文以芳基异硫氰酸酯和二芳基磷氧为原料，建立了一种绿色、高效合成双膦酰基氨基甲烷类化合物的新方法。通过一系列条件优化实验，得到了最佳条件：异硫氰酸酯和二芳基磷氧配料比 1:2，无催化剂，无溶剂，反应温度为 110℃。目标产物双膦酰基氨基甲烷类化合物可直接通过乙酸乙酯洗涤得到，无需柱层析纯化，简化了后处理过程。利用该方法成功合成了 26 个不同取代的双膦酰基氨基甲烷类化合物。本文系统地研究了取代基对反应的影响，反应具有良好的底物适用范围。并通过控制实验、捕获实验和哈米特方程提出了可能的反应机理，反应经历了膦酰基取代的硫代酰胺中间体，并非自由基历程。该方法首次利用在反应过程中原位产生的硫化氢气体还原亚胺类化合物。所有新化合物的结构都通过1H NMR、13C NMR及HRMS确定，化合物3o的单晶进一步确定了目标化合物结构。

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