丙酮基膦酸二甲酯的应用与合成

介绍

丙酮基膦酸二甲酯属于酮基膦酸酯类化合物，化学式为C5H11O4P。外观是一种透明无色液体，且易燃。

丙酮基膦酸二甲酯

应用

丙酮基膦酸二甲酯作为一种重要的有机磷化合物, 被广泛应用于农药、医药、塑料添加剂等领域[1-2], 同时也是制备α,β-不饱和羰基类化合物和α或β-羟基磷酸盐类化合物的重要前体.构建磷碳键是合成有机磷化合物的基本问题之一。

合成

现有合成的缺点

目前, 一般采用Arbuzov反应来制备丙酮基膦酸二甲酯[3], 过程中不仅需要使用一些金属有机试剂, 而且所得产物多为膦酸酯和烯醇式膦酸的混合物.Michaelis- Becker反应也是常用方法之一, 但此方法常受限于原料[4], 而且Claisen缩合反应也会干扰目标产物的生成, 副反应多、产率低。另外, 还可采用BuLi或LDA作为反应试剂来制备酮基膦酸酯类化合物，此方法虽然收率较高, 但需要使用一些价格昂贵、危险性较大的金属有机试剂 (BuLi或LDA) , 而且反应需要在低温下 (-70 ℃) 进行, 操作较为复杂, 不适合工业化生产。

新合成方法

将9.5 g (0.1 mol) 氯化镁和100 mL氯代苯加入到四口瓶反应容器中, 20 ℃下5 min内加入22.4 g (0.1 mol) 化合物1, 随后10 min内加入20.2 g (0.2 mol) 三乙胺, 保持反应在20 ℃, 搅拌1 h;在20 ℃滴加7.8 mL (0.11 mol) 乙酰氯, 0.5 h内滴加完毕, 水浴冷却, 保持温度继续搅拌;1 h后加入100 mL的1 mol/L盐酸溶液淬灭反应, 10 min左右滴加完毕后, 20 ℃下再继续搅拌1 h;分离有机相和水相, 收集有机层, 待后续反应。向有机层加入2.7 mL (0.15 mol) 蒸馏水, 混合物用油浴加热至110～120 ℃, 保持加热反应3～4 h, 或者用31PNMR进行检测直至产品纯度大于98 %, 停止反应.水洗反应体系, 收集有机相, 无水Na2SO4干燥, 真空除去溶剂 (氯代苯) , 得到丙酮基膦酸二甲酯17.65 g, 收率93 %, 沸点96～98 ℃ (133.3 Pa) .31PNMR (CDCl3) ,δ:20.3;1HNMR (CDCl3) ,δ:4.12 (dq,J1=7.1 Hz,J2=7.1 Hz, 4H) , 3.41 (d,J=22.9 Hz, 2H) , 2.27 (s, 3H) , 1.33 (t,J=6.8 Hz, 6H) ;13CNMR (CDCl3) ,δ:191.63 (d,J=6.6 Hz) , 136.33 (d,J=2.2 Hz) , 133.38, 128.72, 128.36, 65.41, 62.33, 38.21 (d,J=129.7 Hz) , 16.04, 15.91[5]。

图二 酮基膦酸酯类化合物的合成路线

参考文献

[1]KITAMURA M, TOKUNAGA M, NOYORI R.Asymmetrichydrogenation ofβ-ketophosphonates:A Practical Way to Fos-fomycin[J].J Am Chem Soc, 1995, 117 (10) :2931-2932.

[2]MARYANOFF B E, REITZ A B.The Wittig Olefination Reaction and Modifications Involving Phosphoryl-stabilized Carban-ions, Stereochemistry, Mechanism and Selected Synthetic Aspects[J].Chem Rev, 1989, 89 (4) :863-927.

[3] DELAMARCHE I, MOSSET P.New Syntheses of Some Functionalized and Acetylenic β-ketophosphonates [J].J Org Chem, 1994, 59 (18) :5453-5457.

[4] BOECKMAN R K, WALTERS M A, KOYANO H.Regiocontrolled Metalation of Diethyl β-dialkylaminovinylphosphonates:A News Ynthesis of Substituted β-ketophosphonates [J].Tetrahedron Lett, 1989, 30 (36) :4787-4790.

[5]贾鹏飞,王娟,刘占荣,等.酮基膦酸酯类化合物的合成[J].河北师范大学学报(自然科学版),2012,36(04):395-398.