二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦的合成

　　

二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦的合成

张垚¹ 石韬¹ 贾历力¹ 白东亚¹ 宋光强² 陈辉¹ 刘婷婷¹ 李国防^1*

(1河南省科学院化学研究所有限公司 郑州 450002，2河南心连心化学工业集团股份有限公司 新乡 453700)

摘要：选择亚膦酸二乙酯和氯代环己烷为起始原料，首先制备二环己基氧化膦，再利用四氢铝锂作为还原剂，将还原得到二环己基基膦氢，经与N,N-二甲基对溴苯胺偶联，最终得到目标产物二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦，其结构经¹H NMR，¹³C NMR，³¹P NMR表征确定。

关键词：二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦，合成，二环己基膦氢，偶联

中图分类号：O627.6 文献标识码： A

[作者简介] 张垚 (1990-)，男，河南郑州人，主要研究方向为有机膦配体合成及其应用。*为通讯作者。

[基金项目] 国家自然科学基金(22001060); 河南省青年托举人才项目(2021HYTP005), 河南省科学院科研开发项目(200403001, 200503001, 200603108，210203026，210603011，210403023，210503001)。

Synthesis of Dicyclohexyl-(4-Dimethylaminophenyl)phosphine

Zhang Yao, Shi Tao, Jia Lili, Bai Dongya, Song Guangqiang, Chen Hui, Liu Tingting, Li Guofang

（Institute of Chemistry Co. Ltd., Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450002; Henan Xinlianxin Chemicals Group Co., Ltd. Xinxiang 453700）

Abstract: Dicyclohexyl phosphine oxide is synthesized from chlorocyclohexane and diethyl phosphonite as raw materials, and dicyclohexyl phosphine hydrogen is obtained by reduction of lithium tetrahydrogen aluminum, which is then coupled with N,N-dimethyl-p-bromoaniline to obtain dicyclohexyl-(4-dimethylaminophenyl) phosphine. The structures were characterized by ¹H NMR，¹³C NMR，³¹P NMR analysis.

Key words: Dicyclohexyl-(4-dimethylaminophenyl)phosphine, synthesis，Dicyclohexylphosphine hydrogen, Coupling

过渡金属配合物所参与的催化偶联反应在OLED材料、高分子聚合物的合成、药物合成等领域应用广泛^[1-4]。在过渡金属催化剂中，有机膦类化合物是其合成的重要配体，而且催化反应活性与有机膦配体的结构密切相关。其中一种二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦类配体与过渡金属络合后作为催化剂催化Suzuki-Miyaura 偶联反应，可以应用于具有生物活性的有机杂环类化合物的合成^[5-20]。

对于二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦的合成，目前文献报道方法主要是：（1）利用商业可得的N,N-二甲基对碘苯胺或N,N-二甲基对溴苯胺与正丁基锂反应后再与二环己基氯化膦反应制得；（2）二环己基膦与正丁基锂反应后再与N,N-二甲基对溴苯胺反应制得。此两种方法使用较为苛刻的低温条件，且收率较低（25%），限制其进一步应用。由于该类化合物在催化及光电材料等领域具有广阔的应用前景，高效实现二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦化合物的合成十分必要。

本文选择亚膦酸二乙酯和氯代环己烷为起始原料，首先制备二环己基氧化膦，再利用四氢铝锂作为还原剂，将还原得到二环己基基膦氢，经与N,N-二甲基对溴苯胺偶联，最终得到目标产物二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦，其结构经过核磁和元素分析进行了表征。工艺路线如下所示:

图1 化合物4的合成路线

Fig.1 Synthetic Route of Compound 4

1. 实验部分

1.1 仪器与试剂

美国安捷伦公司Agilent 7890 气相色谱仪；瑞士布鲁克公司Avance 400兆超导核磁共振谱仪；德国NETZSCH 公司STA-449C元素分析仪；日本Yanagimoto 公司MFG CO 熔点测定仪。实验所用试剂均为市售化学纯纯试剂。

1.2 化合物 2的合成

在Ar气氛围中，1L的四口烧瓶中配温度计、恒压滴液漏斗，然后向体系中加入用1 mol.L^-1的稀盐酸浸泡、丙酮洗涤、并真空干燥的镁条24 g (1.0 mol) ，然后向体系中加入无水乙醚50 mL、碘0. 1 g。向体系中滴入氯代环己烷的乙醚溶液65mL引发反应，开始搅拌，然后再继续滴入585 mL氯代环己烷的乙醚溶液（氯代环己烷共118.6 g），保持缓慢回流滴加（2 h 加完），镁条反应完全后停止回流，冷却后将体系置入0 ℃冰水浴中，在0 ℃条件下向体系中缓慢滴加亚磷酸二乙酯( 55.2 g，0. 4 mol)，滴加完成后，将体系升至室温并继续反应15 h。反应完成后将体系降温至0 ℃，滴加1 mol.L^-1的盐酸将pH调到 6~7，继续搅拌2 h，分液，有机相水洗，硫酸镁干燥，减压蒸馏蒸干溶剂，将得到的粗产物经硅胶柱层析 (乙酸乙酯：石油醚=1:9) 提纯得到白色固体98.4 g，收率83%。熔点 72-74 ℃; ¹H NMR (CDCl₃) δ: 6. 32( d，J_HP = 430 Hz，1H)， 2. 01-1. 12( m，22H) ; ³¹P NMR δ: 49. 8(J_HP =430 Hz)。

1.3 化合物3的合成

干燥的三口瓶氩气保护下加入LiAlH₄15.2g（0.4 mol），无水乙醚20 mL，冰水浴降温至0 ℃。在搅拌下滴加含化合物293g (0.4 mol)的乙醚（100ml）溶液，滴加完毕，保温0 ℃反应0.5 h，再室温搅拌5 h。降温到0 ℃，滴加15 mL（1 mol.L^-1）的盐酸将反应淬灭，静置分液，将上层乙醚溶液在氩气条件下转移至另一三口瓶中（氩气保护），然后常压蒸馏除去乙醚，再进行减压蒸馏，收集112~116 ℃馏分，得无色液体65 g，收率82.1%。¹H NMR (CDCl₃) δ: 3.06 (d, J_HP = 194 Hz, 1H), 1. 67-1. 53 ( m，11H) ，1. 49-1. 29 ( m，11H) ; ³¹P NMR δ: -14.5 (J_PH = 194 Hz)。

1.4 化合物4的合成

500 mL三口瓶中，氩气条件下加入对溴苯胺 48 g (0.24 mol)，加入溶剂甲苯240 mL，以叔丁醇钠作为碱，加入28.8g (0.3 mol)，加入催化剂Pd₂(dba)₃0.9 g，搅拌均匀后，向体系中加入50 g 二环己基膦 (0.25 mol)，将油浴升温至120 ℃并回流反应16 h，然后向体系中滴加240 mL水（无氧）淬灭反应，在氩气条件下静置分液，水相用甲苯（50 mLX2）萃取，合并有机相，减压除去溶剂（水泵），然后加入甲醇100ml分散，抽滤，得到白色固体产品65.6g，收率86.2%。¹HNMR (CDCl₃) δ: 7.33 (m, 2 H), 7.02 (m, 2H), 2.75 (s, 6H), 1.92-1.75 (m, 12H) ，1.35-1.08（m，10H）； ³¹PNMR (δ, CDCl₃)-12.9s。

2结果与讨论

目前机膦类化合物合成的主要方法是膦氢类化合物与卤代芳烃偶联，在反应过程中，催化剂种类、反应温度与时间和碱的种类对目标产物的生成均有较大的影响，接下来对以上影响因素进行研究。

2.1 催化剂对反应收率的影响

首先尝试在以叔丁醇钠做为碱的条件下，不同的金属催化剂对反应收率的影响。结果如表1所示，当催化剂为氯化钯或醋酸钯等二价钯时，收率相对较低，最高只有66.5%的收率。当将催化剂换为Pd₂(dba)₃或Pd(PPh₃)₄等零价钯时，反应收率从66.5%提升至80%以上。在零价钯催化剂中，Pd₂(dba)₃活性最高，收率最高可达86.2%，因此选择Pd₂(dba)₃为最佳反应催化剂。

表1 催化剂种类对化合物4收率的影响

Table 1 Effect of catalysts on the yield of compound 4

	催化剂
	PdCl2	Pd(OAc)2	Pd(PPh3)4	Pd2(dba)3
收率/%	52.5	66.5	80.3	86.2

2.2 碱种类对反应的影响

碱在钯催化的偶联反应中尤为重要，碱的种类极大的影响了反应收率。因此，在以Pd₂(dba)₃做为催化剂的条件下，考察了有机碱、无机碱等不同种类的碱对反应收率的影响。结果如表2所示，当碱的种类为碳酸钠、氟化钾或者三乙胺等弱碱时，在气相色谱中未检测到目标化合物4的生成；而以叔丁醇钠、叔丁醇钾等烷氧基强碱作为碱时，能高收率的得到目标产物4。虽然叔丁醇钾的碱性强于叔丁醇钠，但是以叔丁醇钠为碱时能达到86.2%的收率因此选择叔丁醇钠为反应所用碱。

表2 不同碱的种类对化合物4收率的影响

Table 2 Effect of alkaline agent on the yield of compound 4

	碱
	碳酸钠	氟化钾	三乙胺	叔丁醇钠	叔丁醇钾
收率/%	0	0	0	86.2	77.6

2.3 温度和反应时间对反应的影响

温度和反应时间对反应收率的影响也较大，因此在考察完催化剂及碱以后，以Pd₂(dba)₃为催化剂，叔丁醇钠为碱的条件下，考察温度和时间对反应收率的影响。结果见表3和4。表3中，当反应温度低于80 ^oC时，反应未进行。随着反应温度的增加，收率逐渐升高。当温度为120 ^oC时，收率最高达到86.2%，选择120 ^oC为反应温度。由表4看出，反应时间对产物4的收率影响也较大，随着反应时间增加，收率逐渐升高，尤其是反应时间达到12h以后，收率增加速度放缓，当反应时间达到16 h时，可以获得86.2%的反应收率，所以选择16 h为最佳反应时间。

表3 不同温度对化合物4收率的影响

Table 3 Effect of temperature on the yield of compound 4

	温度/℃
	80	90	100	110	120
收率/%	0	11.3	55.3	85.9	86.2

注：反应时间为12h

表4不同反应时间对化合物4收率的影响

Table 4 Effect of time on the yield of compound 4

	时间/h
	4	8	12	14	16
收率/%	35.5	66.8	83.2	85.9	86.2

注：反应温度为120℃

3 结论

本文以氯代环己烷和亚磷酸二乙酯为原料合成二叔丁基氧化膦，利用四氢铝锂作为还原剂，将还原得到二环己基基膦氢，再与N,N-二甲基对溴苯胺偶联，最终得到目标产物二环己基-(4-二甲基氨基苯基)膦。化合物4合成中在Pd₂(dba)₃为催化剂的条件下，以叔丁醇钠为碱，120℃回流反应16h，可得到较高反应收率86.2%。

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