一种新型含磷有机配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑的合成方法及应用

摘要

1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)是一种含磷含咪唑的氮膦双齿配体，其可以方便的由蒽基咪唑去质子然后与二苯基氯化膦反应一步合成。该配体合成简便，常温条件在空气中稳定存在可以实现大规模工业化生产。该配体(L)与二氯化钯原位催化Sonogashira交叉偶联反应，对芳基碘和芳基溴有很好的反应活性。该催化剂继承了传统膦催化剂用量少的优点，克服了芳基溴化物难反应的缺点。反应在乙腈体系中进行采用碳酸铯作碱，催化剂用量小、反应条件温和、反应时间短、后处理方便，在重要化工原料芳基炔合成中有重要应用，在工业生产中有很大的应用前景。

说明书

【技术领域】

本发明涉及用于交叉偶联反应的催化剂配体的制备，特别是一种含磷有机配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的合成方法及其应用，属有机合成方法学领域。

【背景技术】

钯催化的卤代芳烃偶联反应为化学合成提供了大量的可能性，从20世纪70年代不同的工业过程根据该类反应建立起来。这些偶联反应的的优势在于Pd催化对底物具有广泛的耐受性，反应产率较高。为了更多的将这一类反应应用于化学工业生产，实现大规模实验合成，实验的花费必须大量减少。这个过程中急需要廉价的可用配体，这种配体需要既能催化该类反应又能够简便地合成。

膦配体的过渡金属络合物可以作为很多重要反应的催化剂前体或催化剂，尤其是三价膦配体金属络合物独特的高催化活性，一直倍受人们青睐，例如将其应用于催化Sonogashira反应、Heck反应、Suzuki反应等。在膦配体中引入氮原子使之具有多个配位点、复杂多变的配位方式及可调控的分子变形性，可与过渡金属离子组装得到许多结构新颖、有独特功能的金属络合物，具有应用于催化反应的巨大潜力。

因此，我们设计合成了1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)作为钯催化反应的配体，在我们首次报道的该化合物中既含有三价膦配位单元又包含调控分子与金属组装的氮原子和大π体系。通过蒽基咪唑去质子化，然后与二苯基氯化膦反应，即可方便的制备该配体。由于该配体的生产简单、原料易得，因此其非常适合在工业中大量生产。

芳基炔是一类重要的反应中间体，芳基炔的合成具有重要的意义。目前，芳基炔的主要合成方法采用Sonogashira反应，膦/钯催化剂是Sonogashira反应的常用催化剂。我们以Sonogashira反应作为模板反应监测我们设计的配体的反应活性，期望能够取得好的反应效果。

【发明内容】

本发明提供了一种新的含磷有机配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的合成方法，该配体合成简单，原料易得，且该配体在空气中稳定存在，适合工业化生产。利用该有机膦氮配体/PdCl₂原位催化Sonogashira交叉偶联反应，该催化体系对于芳基碘、芳基溴的反应活性很高，反应体系简单，后处理方便。

本发明的技术方案：

一种1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)，其特征在于是一种含磷含咪唑的氮膦双齿配体，含有强配位原子磷原子，有大的空间位阻和供金属与芳烃产生弱相互作用的大共轭体系，其结构如下：

所述1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的合成方法，其特征在于如下步骤：

(一)中间体N-(9-蒽基)咪唑的制备

1)零摄氏度下，向蒽的二氯甲烷溶液中加入氢溴酸，缓慢滴入双氧水，滴加完成后，升温至室温，反应12h。反应液水洗，有机层干燥、旋干，用一定量二氧六环溶解，过滤，滤液浓缩，加甲醇析出浅黄色固体9-溴蒽。

2)氮气保护下，将9-溴蒽、咪唑、碘化亚铜、碳酸钾、碘化钾加入DMSO中，升温至130摄氏度反应24小时。反应结束后冷却至室温，将反应液倾倒入水中用二氯甲烷萃取，过滤，滤液分液，滤渣用甲醇/二氯溶解后再过滤，滤液与上次过滤的有机相混合，旋干，过柱分离得黄色固体9-咪唑蒽。

(二)1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的制备

氮气保护下，将化合物9-咪唑蒽溶解于四氢呋喃中，降温至零下-78℃，滴加正丁基锂，保温反应3h，滴加二苯基氯化膦，保温1小时然后升温至室温反应12h，反应完成后，用氯化铵淬灭，反应液氮气保护下旋干，用二氯、甲醇重结晶，得白色固体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)。

所述的蒽、氢溴酸、双氧水、二氯甲烷的摩尔比为1∶1-2∶1-20∶20-200

所述的9-溴蒽、咪唑、碘化亚铜、碳酸钾、碘化钾、二甲基亚砜的摩尔比为1∶1-6∶0.1-3∶1-20∶0.5-3∶20-200

所述的9-咪唑蒽、正丁基锂、二苯基氯化膦、四氢呋喃的摩尔比为1∶1-3∶1-3∶20-200

所述的1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的应用，其特征在于：

膦氮配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)原位催化Sonogashira交叉偶联反应，形成炔烃偶联产物。方法是：惰性气体保护下乙腈为溶剂，以1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)/PdCl₂作为催化剂，碳酸铯作碱，卤代芳烃，苯乙炔70℃下反应3小时，TLC检测，反应结束后冷却至室温，柱层析分离，得到产物。

所述的卤代芳烃为一溴代芳烃、一碘代芳烃、对甲氧基碘代芳烃、对硝基碘代芳烃等

通过本研究，我们可以简单的大量合成1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)，为偶联反应工业化提供可选用的配体。

【附图说明】

图1是膦氮配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)合成路线

图2是配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的³¹P NMR谱图

图3是配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的¹H NMR谱图

图4是配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)的¹³C NMR谱图

【具体实施方案】

通过下述实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1：

在500ml三口圆底烧瓶上装上温度计，加入8.9g(50mmol)蒽，200ml二氯甲烷，降温至零摄氏度加入40％氢溴酸水溶液17.6ml(60mmol)，搅拌均匀后，15min内滴加5ml(50mmol)双氧水(30％)，滴加完毕后保温30min，然后升温至室温搅拌12h。反应液经水洗，干燥后旋干，在固体中加入60ml二氧六环，过滤，滤液浓缩加入甲醇析出浅黄色固体9-溴蒽，11.6g，产率91％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.52(d，J=8.9Hz,2H,Ar-H),8.44(s，1H,Ar-H)，8.00(d，J=8.4Hz,2H，Ar-H)，7.60(t，J=7.5Hz,2H，Ar-H)，7.50(t，J=7.5Hz,2H,Ar-H).

实施例2

在250ml三口圆底烧内，氮气保护下加入4.32g(17mmol)9-溴蒽，咪唑2.72g(40mmol)，碳酸钾5.52g(40mmol)，碘化铜0.7g(3.7mmol)，碘化钾2.82g(17mmol)，再加入80ml二甲亚砜，反应在氮气保护下加热至130摄氏度，反应24小时，反应结束后冷却至室温，将反应液倾倒入200ml水中用二氯甲烷萃取，过滤，滤液分液，滤渣用甲醇/二氯溶解后再过滤，滤液与上次过滤的有机相混合，旋干，过柱分离得黄色固体9-咪唑蒽3.6g，产率87％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ8.61(s，1H，Ar-H)，8.09(d，J=8.1Hz,2H，Ar-H)，7.80(s，1H，imidazole-H)，7.62-7.41(m，7H，Ar-H,imidazole-H)，7.29(s，1H，imidazole-H).

实施例3

在100ml三口瓶中，加入1.22g9-咪唑蒽(5mmol)，40ml四氢呋喃，降温至-78摄氏度，滴加2.5M正丁基锂2.2ml(5.5mmol)，，滴加正丁基锂，保温反应3h，滴加二苯基氯化磷1.22g(5.5mmol)，保温1小时然后升温至室温反应12h，反应完成后，用氯化铵淬灭，反应液在氮气保护下旋干，用二氯、甲醇重结晶，得白色固体N-芳基-2-二苯基膦咪唑1.6g，产率76％。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.57(s，1H，Ar-H)，8.02(d，J=8.5Hz,2H,Ar-H)，7.65(s，1H，imidazole-H)，7.46-7.39(m，2H，Ar-H)，7.31(m，，8H,Ar-H)，7.22(t，J=4.7Hz，5H，Ar-H，imidazole-H)，7.15(d，J=8.8Hz，2H，Ar-H).³¹P NMR(162MHz,CDCl₃)δ-31.38.

¹³C NMR(101MHz，CDCl₃)δ149.80(d，J=7.1Hz)，135.35(d，J=4.9Hz)，133.79(d，J=20.9Hz)，132.03(s)，131.16(s)，129.35(d，J=1.6Hz)，129.15(s)，128.84(s)，128.78(s)，128.36(s)，128.26(d，J=7.6Hz)，127.29(s).

膦氮配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)/二氯化钯原位催化Sonogashira交叉偶联反应，形成碳-碳炔烃偶联产物。方法是：惰性气体保护下乙腈(2ml)为溶剂，以N-蒽基-2-二苯基膦咪唑/PdCl₂作为催化剂，碳酸铯(1.2mmol)作碱，卤代芳烃(0.5mmol)，苯乙炔(0.6mmol)70℃下反应3小时，TLC检测，反应结束后冷却至室温，柱层析分离，得到产物。

工艺条件为：0.5mmol卤代苯，0.6mmol苯乙炔，1.2mmol碱，1mol％Pd(II)，1mol％配体L，70℃反应4h

1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)/二氯化钯对Sonogashira反应的反应活性

1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)/二氯化钯对Sonogashira反应有很好的反应活性和底物适用性，对碘代芳烃产率基本达到90％收率，溴代芳烃也能达到很好的收率。1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑(L)/二氯化钯催化反应条件温和、后处理简便、反应产率高，适合工业化需求。该新型新型含磷有机配体1-(9-蒽基)-2-二苯基膦-咪唑，为偶联反应工业化提供了一种合成方便的可选用配体，在未来的化工发展中拥有巨大的商业潜力。