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三苯基氧膦去除方法匯總

(2023-03-26 14:13:36) 下一個

三苯基氧膦作為副產品,在很多反應中存在。比如Wittig反應、Appel反應、Mitsunobu反應、Corey−Fuchs反應以及合成以三苯基膦為配體的鈀催化反應和鎳催化反應。在實驗室規模的反應當然可以通過柱層析等方法進行純化,但是如果產物極性與三苯基膦相近或者大規模生產,柱層析純化當然不適用。

 

 

解決這個問題的思路大概有三個:

1.開發方法除去反應副產品三苯基氧膦

2.開發三苯基膦的替代品

3.優化反應用催化量的膦化物或者完全不用

 

針對第一個思路給大家分享幾篇關於分離三苯基氧膦的文獻,如果大家有其他方法或文獻歡迎留言補充。

 

 

ImageA convenient and mildchromatography-free method for the purification of the products of Wittig and Appel reactions

Org. Biomol. Chem., 2012, 10, 3531–3537

DOI:10.1039/c2ob07074j

 

Wittig反應Appel反應得到含有三苯基氧膦的粗品,用草酰氯處理後生成不溶的氯代膦鹽,過濾得到不含三苯基氧膦的產品。

 

Wittig 反應

反應結束後可以用下列四種方式處理:

 

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Appel-type反應的處理方式:

 

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小結:這個方法適用於Wittig反應和Appel反應得到的產品能溶於環己烷等烷烴類溶劑或者冷的乙醚中

 

ImageEfficientScavenging of Ph3P and Ph3PdO with High-Loading Merrifield Resin

Org.Lett., Vol. 3, No. 12, 2001,1869-1871

DOI:10.1021/ol0159219

 

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氯甲基化的聚苯乙烯用碘化鈉原位修飾後,可以與三苯基膦或三苯基氧膦生成不溶的鹽,作者在數個鈀催化和鎳催化的偶聯反應進行了研究。這裏說一下典型的操作:

 

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小結:該方法適用於大部分官能團包括遊離胺,醇,苄醇等,可以在鈀催化和鎳催化的偶聯反應中應用。

 

ImageRemoval of Triphenylphosphine Oxideby Precipitation with Zinc Chloride in Polar Solvents

DOI: 10.1021/acs.joc.7b00459

J.Org. Chem. 2017, 82, 9931−9936

 

 

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在極性溶劑中,二氯化鋅與三苯基氧膦混合攪拌生成TPPO−Zn複合物沉澱,作者在文獻中對Corey-Fuchs反應和Mitsunobu反應進行了研究。

 

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典型的操作:

 

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小結:文獻中,作者對溶劑的種類和官能團的適用性進行了研究。該方法可以使用極性溶劑,比如:EtOH、EtOAc、iPrOAc和iPrOH。適用於很多官能團,比如:醇類,醛類,胺類和一下氮雜環。

 

三丁基膦

【英文名稱】Tri-n-Butylphosphine

【分子式】C12H27P

【分子量】202.32

【 CA 登錄號】998-40-3 

【物理性質】 bp 240 °C,mp 30?35°C,d 0.834 g/cm3(20 °C)。溶解於大多數有機溶劑,微溶於乙腈和水。可以用 31PNMR檢測試劑的純度。

【製備和商品】國際大型試劑公司有銷售。

【注意事項】易燃且有臭味,可在惰性氣體保護下室溫。與空氣接觸可以發生自由基鏈反應而被氧化,產生三丁基氧膦和二丁基亞膦酸丁酯。因此,使用前通常需要經過減壓蒸鎦進行純化。

 

與大多數常用的三配位磷試劑不同,三丁基膦是一種親核試劑。它是相對較弱的堿(在 MeNO3 中pKa=8.70,在甲醇中 pKa = 5.60) 。使用時溶劑不必嚴格除氧,但需要用惰性氣體保護。若暴露在空氣中會發生劇烈的氧化反應,生成三丁基氧膦和二丁基亞膦酸丁酯。

硫醚與硫酯的合成 三丁基膦與二硫化物及醇反應可生成相應的硫醚和Bu3PO,與二硫化物和羧基反應可以得到硫酯(式1)。

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催化羰基與烯烴的加成反應 由於三丁基膦具有親核性,進攻雙鍵後會導致電子雲的偏移,從而發生加成反應。例如:三丁基膦可以促進苯甲醛與丙二烯的成環反應(式2)。

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催化親核取代反應 三丁基膦還可用作親核取代反應的催化劑。例如:它可以催化鄰苯二甲酰胺與烷氧基的取代反應(式3)。

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催化1,4-加成反應 三丁基膦也是最常用的1,4-加成反應的催化劑。因為三丁基膦具有親核性和弱堿性,它比其它三配位磷催化劑(例如:三苯基膦等)更適合催化此類反應。因此,三丁基膦是成環反應的重要催化劑之一(式4)。

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催化C-X鍵的生成 三丁基膦還可以活化疊氮化合物,從而形成碳-氮雙鍵。這類反應常用於關環等合成路線(式5)。另外,三丁基膦還可用於疊氮l膦的烷基化反應(式6)。

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C-C 鍵的形成 三丁基膦可以催化不飽和烴與芳香化合物的偶聯反應(式7),以及α-位有離去基團的烯烴的偶聯反應。其中,後者常被用作關環反應(式8)。

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作為金屬催化劑的配體 三丁基膦可以與一些金屬催化劑共同使用,從而催化不同類型的反應。例如:與Ni生成的配合物可以催化亞磷酸酯的烷基化反應。

 

 

三苯基膦

【英文名稱】Triphenylphine

【分子式】C18H15P

【分子量】262.29

【CA登錄號】603-35-0

【物理性質】白色晶體,bp337°C/1.0 mmHg (133.322 Pa), mp 79-81°C, d 1.18g/cm3,溶於大多數有機溶劑,易溶於乙醇,苯,氯仿。極易溶於乙醚,但不溶於水。

【製備和商品】國內外試劑公司均有銷售。可以從正己坑、甲醇或95%乙醇中重結晶,在65°C/1.0 mmHg (133.322 Pa)下經過CaSO4或P2O5幹燥後可得到純淨固體。

【注意事項】在劇烈暴曬下會刺激人體,長時間接觸有神經毒性。芳基膦與氧的反應活性比苄基和烷基膦低,但是空氣對於三苯基膦的氧化非常明顯,生成三苯基膦氧化物。三苯基膦不易著火和爆炸,但在加熱分解時會生成有毒的磷化氫和POx煙霧。

 

三苯基膦是一種相當常用的還原劑。在大多數情況下,反應都是由生成三苯基膦氧化物(一個熱力學有利的反應)驅動的。另外,三苯基膦廣泛用作金屬催化劑的配體。

脫氧反應 三苯基膦廣泛地應用於過氧化氫或過氧化物的還原反應,生成醇、羰基化合物或環氧化物。這類反應的主要驅動力是三苯基膦與相對較弱的O-O鍵(188-209 kJ/mol)能形成較強的P=O鍵。例如:利用三苯基膦可以還原分解臭氧化物、選擇性製備酮和醛(式1)。

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與疊氮化物的反應 三苯基膦與有機疊氮化合物反應生成亞氨基膦烷(式2)。

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亞氨基膦烷是一種較活潑的親核試劑,易與親電試劑反應。例如:與醛和酮反應生成亞胺和三苯基膦氧化物。這個反應與 Wittig 反應相似,稱作aza-Wittig反應,這個反應的驅動力也是由於三苯基氧膦的生成(式3)。

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與有機硫化物的反應 在室溫下,三苯基膦可以將環硫化合物轉變成為烯烴(式4)。

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脫鹵反應 α-溴代酮與三苯基膦反應生成酮(式5)。

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與有機環氧化物的反應 在水和丙酮溶劑中回流,三苯基膦可以將環氧化合物在疊氮化鈉參與下轉變為環胺化合物(式6)。

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取代吡咯的製備 苯胺、呋喃二酮與三苯基膦反應生成1-苯基-2,5-吡咯二酮(式7)。

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用作金屬催化劑的配體 三苯基膦可以作為配體與許多過渡金屬組成金屬催化劑。例如:Pd(PPh3)4就是一種重要的催化劑,常用於催化偶聯反應。這些偶聯反應是構建碳-碳鍵的重要方法,其特點是催化條件溫和。又例如:在 Pd(PPh3)4 和Ag2O的共同作用下,苯硼酸與芳香鹵代烴直接反應生成聯苯類化合物,該反應的產率可達 90 % ( 式8)。除了苯硼酸和鹵代物以外,鎂試劑、鋅試劑、錫試劑、矽化合物等均可作為偶聯反應的底物。

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三叔丁基膦

【英文名稱】Tri-tert-Butylphosphine

【分子式】C12H27P

【分子量】202.32 

【CA 登錄號】13716-12-6

【物理性質】低熔點固體,mp 30-35 °C, bp 102-103 °C/13 mmHg (1733.2 Pa),d 0.83~0.84 g/cm 3。

【製備和商品】國際大型試劑公司有銷售,商品化試劑通常是10%的正己烷和1,4-二氧雜環己烷溶液。也可通過叔丁基氯化鎂與三氯化磷在乙醚中反應,然後用叔丁基鋰處理來製備( 式1)。

【注意事項】對空氣非常敏感,必須在低溫下隔絕空氣保存。須在手套箱中或惰性氣體保護下操作。

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P(t-Bu)3是一個電富性配體,它與鈀生成的配合物可以催化金屬有機化合物(M=B、Sn、Zn、Si、Mg)與芳基鹵化物之間的交叉偶聯反應。這類反應是形成C-C鍵的重要而有效地方法。

傳統的催化劑體係很容易實現鈀對芳基 C-Br 鍵或 C-I 鍵的插入反應,而對於價格更為便宜、性質惰性的芳基 C-Cl 鍵的活化則非常困難。研究發現:加入電富性大的 P(t-Bu)3 配體能夠很有效地實現金屬鈀對芳基C-Cl 鍵的插入反應,這無疑為 C-C 鍵的形成反應注入了新的活力。除了P(t-Bu)3 配體外,能夠活化 C-Cl 鍵的有機配體還有由 Milstein 提出的大體積電富性強的螯合雙膦配體、 Buchwald 提出的大體積電富性強的膦配體、 Herrmann 提出的N-雜環卡賓配體、以及 Beller 提出的亞磷酸鹽配體。

在 P(t-Bu)3 配體的存在下,鈀試劑催化的鹵代芳烴與苯胺底物的胺化反應可以擴展到氯代芳烴(式2)。同時,P(t-Bu)3 也能促進芳基金屬試劑(例如:B、Zn、Sn、Si)與鹵代芳烴或芳基磺酰氯之間的交叉偶聯反應(式3)。

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傳統鈀試劑催化的端炔與溴代芳烴之間的Sonogashira反應都是在高溫以及加入共催化劑Cul條件下完成的。加入電富性配體P(t-Bu)3後,不但可以使反應在室溫下進行,還能避免使用Cul,同時也能在高溫下實現氯代芳烴與端炔的反應(式4)。

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在P(t-Bu)3配體的存在下,氯代芳烴與單取代或雙取代烯烴也能發生Heck-Mizoroki交叉偶聯反應(式5)。

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在P(t-Bu)3配體的存在下,1-芳基三氮烯作為親電試劑也能與芳基金屬試劑(例如:芳基硼、芳基矽)發生交叉偶聯反應(式6)。

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