碳-磷键构建方法的研究进展

王方元 姚克平 彭安顺 王程宇

引用本文: 王方元, 姚克平, 彭安顺, 王程宇. 碳-磷键构建方法的研究进展[J]. 化学通报, 2017, 80(6): 524-532, 543. shu
Citation:  Wang Fangyuan, Yao Keping, Peng Anshun, Wang Chengyu. Progress in the Construction of C-P Bonds[J]. Chemistry, 2017, 80(6): 524-532, 543. shu

碳-磷键构建方法的研究进展

    通讯作者: 王程宇, 男, 博士, 讲师, 主要从事有机合成研究。E-mail:wangchengyu@lyu.edu.cn
  • 基金项目:

    临沂大学大学生创新创业训练计划项目(201510452122)和临沂大学博士启动基金项目(LYDX2016BS018)资助

摘要: 含磷有机化合物在药物化学、材料化学、有机合成化学等领域具有广泛应用,如何高效构建碳-磷键成为有机合成化学领域的研究热点。本文介绍了主要的碳-磷键的构建方法,包括传统的合成方法、常规偶联反应、碳-氢键与磷-氢键直接氧化去氢偶联、磷自由基对不饱和键的多米诺反应及不对称碳-磷键偶联反应等,概述每类方法的优缺点,指出该领域研究目前面临的挑战及发展方向。

English

  • 磷化学是一门古老的学科。自1669年德国化学家Hennig Brandt于砂和煤中提取出P4单质以来,磷化学得到了快速的发展。目前已实现工业化生产的磷产品主要有磷单质、磷酸、三氯化磷、次磷酸酯、磷烷等。其中三氯化磷是最主要的磷中间体,由其出发可以大量合成出亚磷酸、亚磷酸酯等。而亚磷酸酯、次磷酸酯及磷烷等是合成其他有机磷化合物的基础原料(图式1)[1]。本文从简单有机膦原料:亚磷酸酯、次磷酸酯、二取代磷氧、三配位膦等出发,阐述如何通过C-P键偶联,在功能有机分子中引入含磷基团。

    图式1  工业磷化学 图式1.  Industrial phosphorus chemistry

    含磷有机化合物是一类重要的物质,在药物化学[2]、材料化学[3]、有机合成化学[4]、配位化学[5]领域等均具有广泛的应用。基于含磷有机化合物的重要性,化学家们一直致力于发展更加高效、经济、环境友好的合成方法。本文介绍的构建C-P键的方法主要包括:(1) 传统的合成方法,包括有机磷试剂对烷基卤等亲电试剂的亲核取代反应;有机磷亲电试剂R2P(O)X与有机金属试剂或其他亲核试剂的亲核取代反应;(2) 过渡金属催化的C-X键与P-H键的偶联反应;(3) C-H键与P-H键直接氧化去氢偶联反应;(4) 磷自由基对不饱和键的多米诺反应;(5) 金属催化不对称C-P键偶联。

    1   传统的合成方法

    我们把有机磷试剂对烷基卤代烃的亲核取代反应和有机磷亲电试剂与有机金属等亲核试剂的反应称为传统的构建C-P键的方法。反应的机理在本质上均为亲核取代反应。

    早在1898年Arbuzov就利用三烷基亚磷酸酯与烷基卤代烃发生分子间反应合成了单烷基次磷酸酯。反应经SN2历程,形成鏻正离子中间体,加热即得到相应的产物[6](式1)。

    1897年,Michaelis和Becker报道了3价亚磷酸盐和卤代烃等亲电试剂进行的反应,称为Michaelis-Becker反应[7](式(2))。反应中使用强碱夺去亚磷酸二烷基酯的质子,使富电子的中心磷原子进攻亲电位点以构筑C-P键。该反应与Arbuzov反应相比,选择性更好,条件也更温和,采用的试剂亚磷酸酯对环境危害也小,在有机磷化学领域占有重要的地位。随后,研究人员尝试对Michaelis-Becker反应条件进行优化,如采用加入相转移催化剂[8]、离子液体[9]等手段催化反应,取得良好的效果。

    1952年,Perkow等[10]报道了亚磷酸三烷基酯与卤代酮反应生成烯基二烷基磷酸酯的方法。反应中亚磷酸酯对卤代酮发生亲核取代反应,生成鏻盐,随后发生酮-烯醇互变异构,再经卤离子进攻,得到烯基醚磷酸酯(式(3))。

    磷酰氯等有机磷亲电试剂也可以与有机金属试剂发生分子间亲核取代反应构建C-P键。Aguiar等[11]利用炔基溴化镁作为亲核试剂,使之与磷酰氯反应,经过SN2历程得到炔基磷酸酯产物(式(4))。

    常用的作为亲核试剂参与反应的磷源有R3P、(RO)3P、(RO)2P(O)H、(RO)2P(O)Na等,涉及到的人名反应有Arbuzov反应、Michaelis-Becker反应、Perkow反应等。常见的作为亲电试剂参与反应的磷源有Ar2P(O)Cl、ArROP(O)H等。无论磷源作为亲电试剂还是亲核试剂参与反应,反应的机理均涉及亲核取代反应。传统的C-P键的构建方法反应条件往往比较苛刻,底物的适用性有限。

    2   碳-卤键与磷-氢键偶联反应

    众多天然产物或药物分子中含有卤素、羟基、氨基、氰基、硼酸、羧基等活性官能团。若通过偶联反应将这些官能团磷化或磷酸化,将极大丰富产物的多样性,对于药物及有机功能材料的修饰将有极大裨益。

    2.1   C-X键与P-H键偶联反应

    过渡金属催化C-X键与P-H键偶联反应是构建C-P键的重要方法,近年来发展迅速。早在1981年,Hirao等[12]报道了Pd催化芳基溴化物与亚磷酸酯发生偶联反应合成芳基磷化合物的方法(式(5))。

    反应机理与经典的Suzuki偶联相似(式(6)):首先零价钯对芳基溴进行氧化加成,得到芳基溴二价钯中间体;随后,亚磷酸酯在碱的作用下使得中心磷原子电负性增强,发生配体交换过程,得到芳基磷酸酯钯中间体,进而还原消除得到目标产物,同时二价钯还原成零价钯完成催化循环。

    随后几十年里,关于C-X键与P-H键反应的报道大量出现。过渡金属催化剂从贵金属Pd发展到廉价金属Cu[13]、Ni[14, 15]等;反应位点C-X键也由活性较强的C-I键发展到活性相对较低的C-Cl键;反应溶剂从有机溶剂四氢呋喃、甲苯、NN-二甲基甲酰胺、乙腈等发展到绿色溶剂水[16]作为反应媒介。适用于不同底物的催化体系大量涌现,极大地丰富了利用C-X键与P-H键偶联构建C-P键的方法。

    2.2   酚C-O键与P-H键偶联反应

    酚羟基大量存在于天然产物、药物分子及有机功能材料中,通过酚羟基引入含磷基团,将极大丰富产物的多样性,对于合成化学及材料修饰化学有重要意义。早在1987年,Petrakis等[17]将酚羟基三氟甲磺酰化,然后在Pd催化下实现酚羟基与P-H键偶联,构建芳基磷化合物(式(7))。

    然而,酚羟基三氟甲磺酰化后稳定性较差,成本偏高。Shen等和Fu等先后报道了Ni[18]、Pd[19]催化下,酚羟基甲磺酰化、对甲苯磺酰化,继而与二芳基磷氧或亚磷酸酯发生偶联反应,丰富了由酚羟基到芳基磷化合物的合成方法(式(8)、(9))。

    2.3   重氮盐与P-H键偶联反应

    芳基重氮盐是一类重要的有机合成中间体,反应活性高于其对应的卤代烃和芳香酯。而且芳基重氮盐几乎可以定量地从芳胺制备得到。因此,研究重氮盐与P-H键的偶联反应,对于在含氨基化合物中引入含磷基团具有重要意义。2010年,Berrino等[20]报道了由芳胺制备重氮盐再与三乙氧基磷进行偶联反应,一锅法得到芳基磷化合物(式(10))。随后,He等[21]报道了Au和光双重催化下芳基重氮盐与P-H键的偶联反应(式(11))。

    2.4   芳基腈与P-H键偶联反应

    芳基腈化合物广泛应用于有机合成。通过芳基腈化合物碳-腈键断裂与P-H键的偶联反应,实现芳基磷化合物的合成,对于丰富芳基腈的功能化反应具有重要意义。2015年,Zhang等[22]利用芳基腈与二苯基磷氧在Ni催化下反应,合成了芳基磷化合物(式(12))。反应机理如下:零价镍直接对芳基腈氧化加成得到二价钯中间体B;随后在碱作用下,二苯基磷氧与腈基配体交换得到中间体C,进而还原消除得到目标产物;同时二价镍还原成零价镍,完成催化循环(式(13))。

    2.5   芳基硼酸与P-H键偶联反应

    芳基硼酸稳定、低毒、易得,广泛应用于C-C、C-O、C-S等各种偶联反应。2009年,Andaloussi等[23]报道了微波条件下Pd催化芳基硼酸与亚磷酸酯C-P键偶联构建芳基磷化合物的方法(式(14))。随后,赵玉芬等发展了更为廉价的金属Cu[24]、Ni[25]催化下芳基硼酸与亚磷酸酯或二芳基磷氧的偶联反应,丰富了过渡金属催化下芳基硼酸与P-H键偶联的方法。

    2.6   芳基铋与P-H键偶联反应

    铋化合物具有低成本、易处理、低毒性和低放射性等绿色安全特性[26],使得其在有机合成、催化和生物医药[27, 28]等方面的应用处于快速发展阶段。2014年,赵玉芬等[29]首次报道了Pd催化下三芳基铋与亚磷酸酯发生偶联反应构建芳基磷酸酯的方法(式(15))。

    2.7   联烯基钯与P-H键的偶联反应

    零价钯与炔丙基卤或炔丙基碳酸酯等发生亲核进攻反应,得到联烯基钯中间体。联烯基钯中间体可以与各种偶联试剂发生反应构建碳-碳键、碳-杂键。2010年,Marcin等[30]通过炔丙基卤化物与亚磷酸酯发生分子间反应,构建了联烯基磷化合物(式(16))。

    2.8   有机羧酸脱羧与P-H键的偶联反应

    羧基广泛存在于天然产物或药物分子中,并且羧酸类化合物通常比较廉价、性质稳定、易于制备、储存,广泛用于构建碳-碳键、碳-杂键等偶联反应。2011年,Hu等[31]首次实现了Cu催化下烯丙酸与二芳基磷氧的脱羧偶联反应,合成出一系列烯基磷衍生物(式(17))。

    随后,赵玉芬等[32]报道了Ni催化下烯丙酸与亚磷酸酯的偶联反应,丰富了烯基磷衍生物的合成方法。相应的过渡金属催化下炔丙酸与亚磷酸酯或二芳基磷氧脱羧偶联构建炔基磷衍生物的反应也有相关文献报道[33]

    3   C-H键与P-H键直接氧化偶联反应

    传统的构建C-P键的方法多涉及到卤化物、金属试剂等,反应条件较为苛刻,官能团容忍性较差。过渡金属催化下C-X键与P-H键偶联反应虽然是构建C-P键的重要方法,但是反应需要预先在底物分子中引入卤素活性基团,且会产生HX等相应的废料,原子经济性较低。C-H键与P-H键直接氧化去氢偶联不仅减少了底物前功能团化操作,提高了反应效率及原子经济性,而且其原料来源也更为广泛,实用性增强,生产成本降低。因此,开展C-H键与P-H键直接氧化去氢偶联反应已成为构建C-P键方法的研究热点。

    3.1   sp3 C-H键与P-H键的偶联反应

    目前关于sp3杂化C-H键与P-H键偶联反应的报道相对较少,主要围绕在杂原子α位或羰基的α位引入含磷基团。2009年,Basle等[34]首次报道了氧气作为氧化剂、Cu催化下α-氨基磷酸酯的合成(式(18))。

    其反应的机理是,在O2与Cu共同作用下,叔胺被氧化成亚胺正离子,然后亚磷酸酯对亚胺正离子亲核进攻得到α-氨基磷酸酯(式(19))。

    随后,研究者分别报道了Fe催化[35, 36]、光催化[37]下叔胺与亚磷酸酯发生分子间反应合成α-氨基磷酸酯。反应的机理均是叔胺在不同氧化体系下首先被氧化成亚胺正离子,随后亚磷酸酯对其发生亲核进攻反应得到最终产物。亚磷酸酯在该类反应中作为亲核试剂参与反应。

    2015年,Ke等[38]首次实现了Cu催化下sp3碳自由基与磷自由基的交叉偶联反应,并对反应机理进行了细致的研究(式(20))。以乙酰肟为底物和内氧化剂,在Cu催化下N-O键均裂,得到亚胺自由基;随后与反应产生的二芳基磷氧自由基发生自由基交叉偶联,得到α-磷酰基亚胺中间体,进一步水解即可得到α-磷酰基苯乙酮。

    3.2   sp2 C-H键与P-H键的偶联反应

    关于sp2杂化C-H键与P-H键的偶联反应的报道较多。其中,常用于构建C-P键的磷源有亚磷酸酯、二芳基磷氧等。

    3.2.1   亚磷酸酯或二芳基磷氧产生相应的磷自由基参与反应

    早在1962年,Jason等[39]在叔丁基过氧化氢作为自由基引发剂条件下,二乙基亚磷酸酯对蒽发生自由基取代反应,合成了萘基亚磷酸酯(式(21))。

    随后的几十年里,诱发亚磷酸酯或二芳基磷氧等磷源产生磷自由基的催化体系相继开发出来,包括催化量Mn(OAc)2/Co(OAc)2共催化、化学计量Mn(OAc)3·2H2O、AgNO3/K2S2O8、Ag2SO4/K2S2O8、化学计量TBHP、化学计量DTBP、O2等催化体系[40~45]。参与构建C-P键的芳基化底物也得到了极大拓展,包括萘、苯、甲苯、呋喃、吡咯、噻唑、苯并噻唑、吡啶、喹啉、喹喔啉等芳环或芳杂环。

    3.2.2   亚磷酸酯或二芳基磷氧等磷源作为亲核试剂与过渡金属催化剂配体交换参与反应

    亚磷酸酯或二芳基磷氧等磷源中磷原子含孤对电子具有亲核性,在过渡金属催化下可与金属催化剂发生配体交换,进而还原消除得到相应产物。2012年,Hou等[46]通过Pd及相应配体催化下苯并噻唑与二乙基亚磷酸酯发生偶联反应,合成出一系列苯并噻唑亚磷酸酯(式(22))。

    其反应机理是,亚磷酸酯首先与Pd催化剂配位得到磷钯中间体,该中间体得到质谱的验证;随后苯并噻唑氮原子与Pd催化剂配位,进而在氧化剂作用下二价钯被氧化成四价钯中间体,完成Pd对苯并噻唑碳氢键的插入反应,进一步还原消除得到目标产物(式(23))。可通过类似的方法引入含磷基团的杂环包括苯并噻唑、吲哚、咪唑并噻唑等;催化体系主要集中于Pd或Cu催化。

    对于非活泼性芳环或为提高反应的区域选择性,可以采用引入导向基团的方法构建sp2 C-P键。2013年,Feng等[47]报道了以吡啶作为导向基团在非活泼性芳基邻位引入含磷基团的方法(式(24))。

    3.3   sp杂化C-H键与P-H键的偶联反应

    末端炔常作为偶联试剂参与构建各种sp杂化碳-碳键、sp杂化碳-杂键。2009年,Gao等[48]首次实现了空气氛围中Cu催化下末端炔与亚磷酸酯的偶联反应,合成出一系列炔基磷化合物(式(25))。

    随后,Wang等[49]发展了Ag催化下末端炔与二芳基磷氧的偶联反应。将磷源由亚磷酸酯拓展至二芳基磷氧,丰富了炔基磷化合物的合成方法。

    4   磷自由基对不饱和键的多米诺反应

    利用磷自由基对烯烃、炔烃、异腈等不饱和键的多米诺反应是构建不同类型C-C键、C-P键的重要方法。早在1958年,Stiles等[50]首次实现过氧叔丁醇引发下亚磷酸酯P-H键均裂产生磷自由基对烯烃发生插入反应,得到磷酸酯类化合物。之后的几十年里,磷自由基化学得到了飞速发展。产生磷自由基的磷源拓展至R2PH、R2P(O)H、(RO)2P(O)H等,诱发产生磷自由基的催化体系也得到了长足的发展,从早期过氧化物、偶氮类化合物、烷基硼类化合物等发展到近年来较温和的锰盐、银盐等催化剂。该类反应的共性是,催化体系下诱发磷源产生相应的磷自由基,然后磷自由基对双键、三键等不饱和键发生插入反应,得到相应的sp3、sp2碳自由基中间体B;随后通过分子内或分子间芳环、杂原子、氧气、氟试剂、TEMPO(2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氧化物)等基团捕获中间体B,进而发生后续转化反应,得到各种有机磷化合物(式(26))。

    4.1   分子内芳环捕获自由基中间体B

    催化剂引发磷源产生磷自由基对烯烃或炔烃发生插入反应,得到自由基中间体B,随后芳环捕获自由基发生分子内环化反应,可以得到环大小不同的有机磷化合物。2011年,Pan等[51]通过醋酸锰催化下二苯基磷氧产生磷自由基对缺电子烯烃发生插入反应,随后分子内芳环捕获自由基发生环化,得到磷取代的四氢萘衍生物(式(27))。

    2014年,Wang等[52]报道了银催化下亚磷酸酯与N-芳基炔丙酰胺的分子间反应,合成出磷取代的螺环化合物(式(28))。随后,他们[53]以吲哚炔丙酰胺12为模板底物,在不同银盐催化下与二芳基磷氧发生插入/环化反应,合成出一系列磷取代的吲哚并七元杂环化合物(式(29))。该类反应可以通过调控底物骨架、碳链长短等手段合成出各种类型、大小环不同的有机磷化合物,催化体系主要集中于锰盐、银盐。

    4.2   杂原子捕获自由基中间体B

    磷自由基对双键、三键发生插入反应得到碳自由基中间体B,随后被分子内的N、O等杂原子捕获发生关环反应,是构筑磷取代杂环化合物的重要方法。2015年,Gao等[54]利用醋酸锰催化下亚磷酸酯诱发产生磷自由基对双键发生插入反应,接着分子内羧基捕获产生的碳自由基发生关环反应得到五元内酯化合物(式(30))。随后,他们[55]又通过银催化下二芳基磷氧或亚磷酸酯与邻炔基芳胺的分子间反应,合成出一系列3-磷酰基吲哚类化合物(式(31))。

    4.3   O2捕获自由基中间体B

    利用O2捕获碳自由基是合成羰基化合物的重要方法。通过催化剂引发磷自由基对双键、三键发生插入反应得到碳自由基中间体B,随后O2捕获中间体B,进一步发生氧化反应是构建α-磷取代的羰基化合物的便利方法。2011年,Wei等[56]报道了O2氛围下Fe、Cu共催化亚磷酸酯与苯乙烯发生分子间反应,得到α-磷取代苯乙酮化合物(式(32))。他们推测反应经过自由基过程,但是并未给出具体反应机理。2015年,Yi等[57]通过Fe、Cu催化下芳基乙炔与二芳基磷氧在氧气氛围下发生分子间反应,合成出一系列α-磷取代芳基酮衍生物,并对反应机理给予验证(式(33))。

    4.4   氟试剂捕获自由基中间体B

    磷取代的有机氟化合物在农药、医药、材料领域应用广泛。因此,如何有效的构建磷取代的有机氟化合物成为化学家们的研究热点。2013年,Zhang等[58]报道了β-氟磷酯类化合物的合成,先经银催化下亚磷酸酯P-H键均裂产生磷自由基,随后对烯烃发生插入反应得到相应的sp3碳自由基,产生的sp3碳自由基被Selectfluor捕获得到β-氟磷酯化合物(式(34))。

    4.5   双键捕获自由基中间体B

    当底物分子中同时含有双键、三键两种不饱和键时,反应产生的磷自由基对不饱和键的插入顺序如何呢?2014年Zhou等[59]对此展开研究。他们先合成出1, 6-烯炔化合物,然后探索其与二芳基磷氧的分子间反应。可能的反应机理为:磷自由基先对三键发生插入反应,随后双键捕获反应产生的碳自由基,发生串联环化反应得到芴骨架结构(式(35))。

    4.6   TEMPO捕获自由基中间体B

    磷自由基对不饱和键发生插入反应得到相应的碳自由基可以被自由基捕获剂TEMPO捕获,得到醚类化合物或进一步发生后续转化反应。2015年,Gui等[60]报道了苯乙烯与亚磷酸酯在银催化下发生分子间反应合成烯基磷酸酯的方法,反应过程中TEMPO先捕获碳自由基,进而在氧化剂作用下脱去TEMPOH,得到相应产物(式(36))。

    4.7   自由基中间体B进一步被氧化成碳正离子参与反应

    碳自由基在氧化剂作用下进一步氧化成碳正离子,随后被反应体系中的O、N等杂原子发生亲核进攻反应,是构建碳-杂键的重要方法。2015年,Zhou等[61]在乙酸中以锰盐为催化剂,实现了二芳基磷氧参与的苯乙烯双官能化反应(式(37))。

    5   金属催化的不对称C-P键偶联

    众所周知,手性膦化合物广泛应用于化工、医药、农药等各个领域。基于此,化学家们对于如何高效地构建不对称C-P键展开研究,近年来成果不断涌现。

    5.1   α-碳手性中心C-P键偶联

    α-碳手性中心C-P键的构建方法主要集中于亚磷酸酯、二取代磷氧、二级磷等含磷亲核试剂对醛基、酮、亚胺、α, β-不饱和烯酮等亲电试剂的不对称膦氢化反应。1993年,Yokomatss等[62]在手性钛醇盐1作用下,实现了亚磷酸酯对芳香醛的不对称膦氢化反应,对映选择性中等(式(38))。

    1998年,Groaning等[63]研究手性钛醇盐催化的不对称膦氢化反应时,通过改变手性催化剂,将底物拓展至不饱和醛、脂肪醛等。随后,手性钛醇盐催化的不对称膦氢化反应的底物范围成功拓展至环状亚胺化合物(式39)[64]

    其他金属催化剂,例如Al(Ⅲ)手性配合物[65]、Yb(Ⅲ)手性配合物[66]、镧系金属-碱金属双金属手性配合物[67]、Al-Li-BINOL配体[68]等催化体系也能实现亚磷酸酯对醛、酮、亚胺等的不对称膦氢化反应。二取代磷氧及二级膦同样可以对亚胺、不饱和烯酮等发生不对称膦氢化反应。

    5.2   磷手性中心C-P键偶联

    磷手性中心C-P键的偶联反应主要集中于动态动力学拆分上,而不对称去对称化C-P偶联反应的报道相对较少。2010年Bravo-Altamirano等[69]通过在反应底物中引入手性辅助基,实现了次磷酸酯与烯烃的不对称去对称化反应(式(40))。

    通过动态动力学拆分的策略构建磷手性中心C-P键的磷源主要是三配位磷化物。三配位的磷化物在室温下往往能够以某种构型的形式稳定存在,而如果磷原子上存在金属取代基时,则能够降低磷三角锥体的翻转能垒,实现磷手性中心的快速翻转,达到消旋化目的,以便运用到动态动力学拆分反应中(式(41))[70]

    2002年,Moncarz等[71]在Pd催化下,以(RR)-Me-Duphos作为配体,实现二级磷烷与碘苯或者溴苯衍生物的不对称C-P偶联反应。所合成的三配位手性膦化合物ee值高达78%(式(42))。

    2008年Anderson等[72]合成了C2对称性双磷衍生物。在Pt(DuPhos)催化下,利用有机伯磷参与串联苄基-芳基化反应,可实现不对称C-P偶联。产物收率80%,ee值为60%(式(43))。

    采用其他手性配体及相应的金属催化剂催化二芳基磷烷与芳香卤化物、烷基卤、丙烯酸酯、丙烯腈等底物的不对称C-P偶联反应,也可实现高对映选择性手性膦化合物合成。

    5.3   轴手性C-P键偶联

    轴手性C-P键偶联主要用于合成具有轴手性的P,N-双齿配体。2013年,Bhat等[73]利用动力学拆分及动态动力学拆分的策略实现了QUIN AP配体的合成(式(44))。

    随后,Ramírez-López等[74]以膦硅化合物作为磷源,使之与外消旋芳基OTf、ONf不对称C-P偶联,成功地运用动态动力学拆分的策略合成出高对映选择性的P, N-双齿配体。反应收率高达94%,产物er高达99.5:0.5(式(45))。

    6   结语

    有机磷化合物在生物医药化学、农药化学、材料修饰化学、有机合成配体化学等领域的广泛应用,使得如何高效构建C-P键合成骨架、得到结构各异的功能有机磷分子成为有机合成领域的研究热点和前沿课题。本文介绍了目前构建C-P键的几类常见的方法,包括传统的合成方法、传统偶联反应、C-P键与P-H键直接氧化偶联、磷自由基对不饱和键的多米诺反应、不对称碳磷键偶联等。从原子经济性或绿色化学角度考量,直接氧化去氢偶联及磷自由基对不饱和键的多米诺反应是今后构建C-P键方法研究的热点和重点。该领域目前仍然面临着诸多挑战:(1) 如何高选择性地实现C-H键与P-H键的交叉偶联反应。尽管当前实现C-H键与P-H键的氧化去氢偶联已有很多文献报道,但反应集中于吲哚、喹啉等活泼性杂环,对于非活泼性芳环仍然需要采取引入导向基团的方法提高反应的选择性,这在一定程度上限制了反应的应用;(2) 反应的催化体系仍然集中于贵金属催化或使用当量的廉价金属催化。因此,发展更加高效的催化量廉价金属催化或非金属催化体系、提高反应的催化效率也是研究者面临的挑战之一;(3) 对于C-H键与P-H键氧化去氢偶联或P-H键均裂产生磷自由基对不饱和键发生多米诺反应,这方面仍缺乏成体系的理论指导,相关的机理研究需要进一步加强。

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  • 图式1  工业磷化学

    Scheme 1  Industrial phosphorus chemistry

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  • 发布日期:  2017-06-18
  • 收稿日期:  2016-08-02
  • 接受日期:  2016-12-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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