一種n-芳基磷代甲酰胺的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種N?芳基磷代甲酰胺的制備方法，屬于有機(jī)合成化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法是在Ar氣氛中，在乙酸水溶劑中，磷氰酸鈉與芳香胺于10℃~45℃下反應(yīng)3~24 h；反應(yīng)結(jié)束后，萃取，分離，得N?芳基磷代甲酰胺。合成產(chǎn)物經(jīng)紅外、核磁、單晶衍射等手段檢測，為N?芳基磷代甲酰胺純品，收率在40%以上。本發(fā)明以芳香胺為原料，不需經(jīng)任何預(yù)處理，也無需通過制備苯胺的鹽類化合物來預(yù)活化苯胺，直接與磷氰酸鈉反應(yīng)制得目標(biāo)化合物，其工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，成本低，產(chǎn)率較高；以乙酸的水溶液作為溶劑，不僅為反應(yīng)提供了介質(zhì)，而且也為反應(yīng)體系提供質(zhì)子，有利于提高了反應(yīng)速率和效率，同時減少了對環(huán)境的污染。
【專利說明】
_種N-芳基鱗代甲酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種N-芳基磷代甲酰胺的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)磷化合物與人類生活密切相關(guān)，它在核酸、輔酶、有機(jī)磷神經(jīng)毒氣、有機(jī)磷殺 蟲劑、有機(jī)磷除草劑、化學(xué)治療劑、增塑劑、抗氧化劑、表面活性劑、絡(luò)合劑、有機(jī)磷萃取劑、 浮選劑和阻燃劑等方面應(yīng)用廣泛。磷酰胺作為有機(jī)磷化合物，其用途十分廣泛，在農(nóng)業(yè)，醫(yī) 藥，工業(yè)等領(lǐng)域都有著重要的用途。磷酰胺的化學(xué)命名為N-芳基磷代甲酰胺，結(jié)構(gòu)式如下：
[0003] 2015年，Robinson和Goicoechea報道了PC0與炔丙基胺或脂肪族伯胺及仲胺在酸 性條件下的反應(yīng)，制備了N-烷基取代磷代甲酰胺(Robinson, T. P.; Goicoechea, J. M. Chem. Bur. J. 2015， 21, 5727; Jupp， A. R.; Trott， G.; Payen de la Garanderie， E.; Holl，J. D.; Carmichael, D.; Goicoechea, J. M. Chem. Bur. J. 2015，21， 8015.)。然而，該方法中使用的全是高活性的脂肪族胺，且需要預(yù)先制備其鹽類化合物(例 如鹽酸鹽、三氟甲磺酸鹽等），制備工藝復(fù)雜，成本高，產(chǎn)率低。此外，這些方法均使用有機(jī)溶 劑THF或吡啶為反應(yīng)介質(zhì)，后處理工藝復(fù)雜，且不利于環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種工藝簡單，成本低，收率較 高的制備N-芳基磷代甲酰胺的方法。
[0005] 本發(fā)明制備N-芳基磷代甲酰胺的方法，是以乙酸水溶液為溶劑，芳香胺與磷氰酸 鈉直接反應(yīng)而得。其具體工藝為:在Ar氣氛中，磷氰酸鈉(PCONa)與芳香胺在乙酸水溶劑中， 于ΠΓ045 °C下反應(yīng)3~24 h;反應(yīng)結(jié)束后，萃取，分離，得N-芳基磷代甲酰胺。
[0006] 芳香胺為4-甲氧基苯胺，3，4-二甲氧基苯胺，苯胺，4-氯苯胺，4-溴苯胺，β-萘胺， 4_甲基苯胺。芳香胺與磷氰酸鈉的摩爾比為1:0.25~1:4。
[0007] 乙酸水溶液中，蒸餾水與冰乙酸的體積比為1:1~1: 4。
[0008] 反應(yīng)通式如下：
合成產(chǎn)物經(jīng)紅外、核磁、單晶衍射等手段檢測，為Ν-芳基磷代甲酰胺純品，收率可達(dá) 65%〇
[0009] 本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、 本發(fā)明以芳香胺為原料，不需經(jīng)任何預(yù)處理，也無需通過制備苯胺的鹽類化合物來 預(yù)活化苯胺，直接與磷氰酸鈉反應(yīng)制得目標(biāo)化合物，其工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，成本低，產(chǎn) 率較高； 2、 本發(fā)明以乙酸的水溶液作為溶劑，不僅為反應(yīng)提供了介質(zhì)，而且也為反應(yīng)體系提供 質(zhì)子，有利于提高反應(yīng)速率和效率，同時減少了對環(huán)境的污染； 3、 本發(fā)明所需原料及各種試劑廉價易，降低了生產(chǎn)成本，為產(chǎn)品的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和 商品化創(chuàng)造了良好的條件。
【具體實施方式】
[0010] 下面通過具體實施例對本發(fā)明N-芳基磷代甲酰胺的制備方法做進(jìn)一步說明。
[0011] 實施例1: N-苯基磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入3 mL乙酸，4 mL蒸餾水，4 mmol苯胺，在室溫攪拌下緩慢加 入磷氰酸鈉的水溶液(6mmol磷氰酸鈉溶于2 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10 h左右 (至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用3 X 15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸鎂干燥，加入0.5 mL濃鹽酸以出去未反應(yīng)的苯胺(其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱層析分離得到純品 的產(chǎn)物--N-苯基磷代甲酰胺。產(chǎn)率65%。其合成式如下：
4 匪R (400 MHz, CDC13) δ 7.52 (s， 1H)， 7.39 (d， J = 7.2 Hz, 2H)， 7.25 (t，J = 7.1 Hz, 2H)，7.06 (s，1H)，4.04 (s，1H) ppm, 3.52 (s，1H). 13C 匪R (150 MHz, CDC13) δ 171.8，171.6，129.1，124.9，119.9 ppm. 31P 匪R (162 MHz, CDCh) δ -123.6 ppm〇
[0012]實施例2:N-(4-甲氧基苯基)磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸餾水，1 mmol 4-甲氧基苯胺，在室溫攪拌 下緩慢加入磷氰酸鈉的水溶液(1.5 mmol磷氰酸鈉溶于1 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼續(xù)反 應(yīng)10 h左右(至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸鎂干 燥，加入0.1 mL濃鹽酸以除去未反應(yīng)的4-甲氧基苯胺（其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析 出），柱層析分離得到純品的產(chǎn)物一一N-(4-甲氧基苯基)磷代甲酰胺，產(chǎn)率56%。其合成式如 下：
4 匪R (400 MHz, CDC13) δ 7.73 (s， 1H)， 7.37 (d， J = 8.5 Hz, 2H)， 6.84 (d，J = 8.6 Hz, 2H)，4.08 (s，1H)，3.78 (s，3H)，3.56 (s，1H) ppm. 13C 匪R (100 MHz, CDCh) δ 171.6， 171.5， 156.8， 130.7， 122.0， 114.1， 55.4 ppm. 31P NMR (162 MHz, CDCh δ -123.9 ppm。
[0013]實施例3: N-( 3，4-二甲氧基-苯基)磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸餾水，1 mmol 3,4-二甲氧基苯胺，在室溫 攪拌下緩慢加入磷氰酸鈉的水溶液（1.5 mmol磷氰酸鈉溶于1 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼 續(xù)反應(yīng)10 h左右(至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸 鎂干燥，加入0.1 mL濃鹽酸以出去未反應(yīng)的苯胺衍生物（其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析 出），柱層析分離得到純品的產(chǎn)物一一N-(3,4-二甲氧基-苯基)磷酰胺，產(chǎn)率59%。其合成式 如下-
4 匪R (400 MHz, CDC13) δ 7.66 (s， 1H)， 7.24 (d， J = 2.5 Hz, 1H)， 6.88 (dd, J = 8.7, 2.5 Hz, 1H), 6.79 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 4.08 (s, 1H), 3.85 (s, 6H), 3.56 (s, 1H) ppm. 13C NMR (100 MHz, CDC13) δ 146.9, 144.3, 129.1, 110.1, 109.2，103.1，54.0 ppm. 31P NMR (162 MHz, CDC13) δ -123.7 ppm. 實施例4:N-(4-氯-苯基)磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸餾水，1 mmol 4-氯苯胺，在室溫攪拌下緩 慢加入磷氰酸鈉的水溶液(1.5 mmol磷氰酸鈉溶于1 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10 h左右(至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸鎂干燥，加 入0.1 mL濃鹽酸以出去未反應(yīng)的4-氯苯胺(其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱層析分 離得到純品的產(chǎn)物一一N-(4-氯-苯基)磷代甲酰胺，產(chǎn)率43%。其合成式如下：
4 匪R (600 MHz, CDC13) δ 7.59 (s， 1H)， 7.41 (d， J = 8.0 Hz, 2H)， 7.28 (d， J = 8.3 Hz, 2H)， 4.01 (s， 1H)， 3.66 (s， 1H) ppm. 13C NMR (150 MHz, CDCh) δ 171.7， 135.9， 129.9， 129.1， 121.2 ppm. 31P 匪R (162 MHz, CDCI3) δ -123.9 ppm〇
[0014]實施例5: N-( 4-溴-苯基)磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸餾水，1 mmol 4-溴苯胺，在室溫攪拌下緩 慢加入磷氰酸鈉的水溶液(1.5 mmol磷氰酸鈉溶于1 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10 h左右(至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸鎂干燥，加 入0.1 mL濃鹽酸以出去未反應(yīng)的4-氯溴苯胺(其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱層析 分離得到純品的產(chǎn)物一一N-(4-溴-苯基)磷代甲酰胺。產(chǎn)率40%。其合成式如下：
ΧΗ NMR (600 MHz, DMSO-de) δ 10.50 (s, 1H), 7.50 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.47 -7.43 (m, 2H), 3.96 (s, 1H), 3.60 (s, 1H) ppm. 13C NMR (150 MHz, DMSO-de) δ 172.5, 138.4 (d, J = 2.7 Hz), 132.0, 121.7, 115.8 ppm. 31P NMR (162 MHz, DMSO) δ -125.0 ppm。
[0015] 實施例6:N-(4-甲基-苯基)磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸餾水，1 mmol 4-甲基苯胺，在室溫攪拌下 緩慢加入磷氰酸鈉的水溶液（1.5 mmol磷氰酸鈉溶于1 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng) 10 h左右（至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸鎂干 燥，加入0.1 mL濃鹽酸以出去未反應(yīng)的4-甲基苯胺（其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析出）， 柱層析分離徨剎純品的產(chǎn)物--N-(4-甲某-?某代甲釀胺"產(chǎn)鑾58%。其合成式如下：
4 匪R (600 MHz, CDC13) δ 8.11 (s， 1H)， 7.34 (d， J = 7.9 Hz, 2H)， 7.07 (d，J = 8.0 Hz, 2H)，3.97 (s，1H)，3.62 (s，1H)，2.29 (s，3H) ppm. 13C 匪R (150 MHz, CDC13) δ 171.3， 135.2， 134.5， 129.5， 120.3， 20.9. 31P NMR (162 MHz, CDCh) δ -124.02 ppm。
[0016] 實施例7:Ν-(β_萘基)磷代甲酰胺的制備 在Schlenk管中，依次加入2 mL乙酸，3 mL蒸餾水，1 mmol β-萘胺，在室溫攪拌下緩慢 加入磷氰酸鈉的水溶液(1.5 mmol磷氰酸鈉溶于1 mL蒸餾水中），滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10 h 左右（至反應(yīng)液澄清）；反應(yīng)結(jié)束后，用過量3X15 mL的乙酸乙酯快速萃取，無水硫酸鎂干 燥，加入0.1 mL濃鹽酸以出去未反應(yīng)的β-萘胺(其鹽酸鹽不溶于乙酸乙酯沉淀析出），柱層 析分離得到純品的產(chǎn)物一一Ν-(β_萘基)磷代甲酰胺的制備。產(chǎn)率44%。其合成式如下：
4 MMR (600 MHz, DMS〇-d6) δ 10.59 (s， 1Η), 8.21 (s， 1Η), 7.86-7.78 (m， 3H), 7.54 (dd, J = 8.8, 1.7 Hz, 1H), 7.46 (dd, J = 11.0, 4.0 Hz, 1H), 7.40 (dd, J = 10.9, 3.9 Hz, 1H), 4.03 (s, 1H), 3.67 (s, 1H) ppm. 13C NMR (151 MHz, DMSO-de) δ 172.4, 136.7, 133.7, 130.4, 128.9, 127.9, 126.9, 125.3, 120.3, 116.1 ppm. 31P NMR (162 MHz, DMS〇-d6) δ -124.98 ppm。
[0017]上述各實施例中，磷氰酸鈉根據(jù)文獻(xiàn)提供的方法合成：D. Heift, Z. Benk0 and H. Grutzmacher, Dalton Trans.，2014，43, 831〇
【主權(quán)項】
1. 一種N-芳基磷代甲酰胺的制備方法，是以乙酸水溶液為溶劑，芳香胺與磷氰酸鈉直 接反應(yīng)而得。2. 如權(quán)利要求1所述N-芳基磷代甲酰胺的制備方法，其特征在于:在Ar氣氛中，磷氰酸 鈉與芳香胺在乙酸水溶劑中，于1〇°〇45 °C下反應(yīng)3~24 h;反應(yīng)結(jié)束后，萃取，分離，得N-芳 基磷代甲酰胺。3. 如權(quán)利要求1或2所述N-芳基磷代甲酰胺的制備方法，其特征在于：芳香胺為4-甲氧 基苯胺、3，4-二甲氧基苯胺、苯胺、4-氯苯胺、4-溴苯胺、β-萘胺或4-甲基苯胺。4. 如權(quán)利要求1所述Ν-芳基磷代甲酰胺的制備方法，其特征在于:芳香胺與磷氰酸鈉的 摩爾比為1:0.25~1:4。5. 如權(quán)利要求1或2所述Ν-芳基磷代甲酰胺的制備方法，其特征在于：乙酸水溶液中，蒸 餾水與冰乙酸的體積比為1:1~1:4。
【文檔編號】C07F9/50GK106008601SQ201610432277
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】權(quán)正軍, 武永輝, 王文鵬, 王喜存
【申請人】西北師范大學(xué)