乙烯基膦酸酯与硝酮的反应研究

2013年3 月郑州大学学报(工学版)Mar.2013第34卷第2期Joumal of Zhengzhou University ( Engineering Science )Vol. 34 No. 2文章编号:1671 - 6833(2013)02 -0025 -03乙烯基膦酸酯与硝酮的反应研究朱消非(郑州大学学报编辑部,河南郑州450001)摘要: 研究了己烯基膦酸酯与硝酮的环加成反应,发现该反应有三个产物,主产物为4-膦酰基-3-芳基一四氢异嗯唑,其结构经核磁和元素分析确证;另两个产物的含量经高效液相确定,通过质谱、氢谱比较确定了它们的结构.关键词:乙烯基膦酸酯;硝酮;环加成反应;四氢异嗯唑中图分类号: 0621.3*3文献标志码: Adoi:10. 3969/j. issn. 1671 - 6833.2013. 02. 0071.2 化合物的制备0引言4-膦酰基-3-芳基-N-芳基-1,2,3,4自从乙烯基膦酸酯问世后,各种类型的乙烯-四氢异嚅唑(3)的合成.基膦酸酯陆续被合成出来，人们对这些乙烯基膦向装有温度计的50mL四口瓶中加人2.0.酸酯的反应性能做了大量的研究工作,发现它们mmol乙烯基膦酸酯1、2.2 mmol 硝酮2,无水苯在有机合成中有着广泛的应用.例如它可以形成15 ml,电磁搅拌,通氮气保护,加热回流24 h.反膦酰基碳负离子再进行一些反应,还可以进行应完全后,旋干溶剂,通过柱层析分离得到目标产Ene反应、Diels-Alder反应、加成反应、氧化反应、物3,除3c外,其它产物均为油状液体,产物3、4不对称羟胺基化反应、不对称双羟基化反应,以及和5比例通过粗产物的高效液相确定,测定的结烯上取代基的反应等[1-41.然而,有关乙烯基膦酸果见表1.3a:Ar=3,4 - OCH2OC,H3, Yield 62. 04; 1H酯与硝酮的环加成反应的报道为数不多.为考察磷酰基对不饱和烃与偶极子环加成反应的影响,NMR: 1.08 -1.17 (m, 6H); 2. 85 -3.16 (m,本课题组前期研究了乙烯基膦酸酯与氧化腈的环1H, PCH); 3.92 -4.03 (m, 4H); 4.11 -4.16加成反应[5-6] ,作为该工作的延续,又研究了乙烯(m, 1H);4.36-4.41 (m, 1H);4.78 (dd, 1H,NCH, J=6.26, 15. 64Hz); 5.94 (s, 2H); 6. 76基膦酸酯与硝酮的环加成反应,发现该反应有三(d, 1H, J =8.34Hz， ArH); 6.95 -7.23 (m,个产物.7H，ArH ); Anal. found ( caled. ): C59. 361实验部分(59. 26), H5. 92(5. 97), N3. 43(3.46).3b:Ar=4-FC.H,; Yield 56. 37; 1H NMR:1.1仪器与试剂1.07- 1.15 (m, 6H); 2.91 -3.09 (m，1H,熔点用XT-5A显微熔点测定仪测定,温度计PCH); 3.92-3.99 (m, 4H);4.16 (ddd, 1H, J未经校正;元素分析用Yanaco CHN Corder MT-3=9.38，4. 18, 21. 88Hz); 4.37 (dd, 1H, J=型元素分析仪测定;氢谱用Bruker AC-P200型核9.38，17. 72Hz); 4. 87 (dd, 1H, NCH, J =磁共振波谱仪测定, TMS为内标;质谱用6.26, 16. 68Hz); 6.92-7.25 (m, 7H, ArH);HP5988A质谱仪测定.所用试剂均为分析纯,必7.49 - 7. 56 (m, 2H，ArH); Anal. found要时需经过干燥处理或蒸馏.化合物1和2根据(calcd.): C 60.08(60.15), H 6.15(6.11), N文献方法合成[6].3.78(3.69).收藊日期:2012-11 -08;修订日期:2013 -01-13基金项目:国家自然科学基金资助项目(20972143)中国煤化工作者简介:朱消非(1973-),女,湖北应城人，郑州大学副编审,研究方向为,YHC N M H Gariaofei@ 22..edu. cn. .26郑州大学学报(工学版)2013年3c:Ar=4- 02NC。H; Yield 54. 41; Mp 1346.95(6. 70).- 1369C,1H NMR:1.07-1.17 (m, 6H); 2.89-表1环加成反应产物的相对含量3.07 (m, 1H, PCH); 3.95 -4. 10 (m, 4H);Tab. 1 Relative content of cycloaddition products4.12-4.20 (m, 1H); 4.38 (dd, 1H, J=8. 34,产物b16. 68Hz);5. 06 (dd, 1H, NCH, J=6.26, 17.72376. 2270. 2465. 65Hz); 6.92 -6.96 (m, 2H, Ph); 7.21 -7. 2515. 4419.3116. 50(m, 3H, Ph); 7.78 (d, 2H, J=8.91Hz, ArH);8.21 (d, 2H, J =8. 91Hz，ArH). Anal. found58.3410. 4517. 85(calcd.): C 56. 12(56. 16), H 5. 63(5.70), NE1o、i+ ArCH=N-O~EtO'EtO_ 9EtO.EtO、ArEtOto- -0N- Ph图1乙烯基 騰酸酯与硝酮的反应Fig. 1 The reaction of vinylphosphonate with nitrone采用乙烯基膦酸酯与硝酮在甲苯中回流来制2结果与讨论备目标产物,可能是因为温度高,反应液颜色较乙烯基膦酸酯与硝酮的环加成反应,反应式深,造成柱层析分离纯品困难.将反应温度降到见图1示,得到3个产物,经粗品的HPLC分析确80 C ,收率无明显变化,但一次柱层析可制得目定化合物3个产物的相对含量,发现3为主产物，标产物的纯品.另外改变溶剂,对目标产物的收率通过柱层析分离得到3,其结构经元素分析、质无明显影响.从试验结果可以看出,目标产物3的谱、核磁确证.为区分4和5的结构,利用制备液收率不太高,这是因为C-芳基-N-苯基硝酮本身不相分离开化合物4c和5c,通过3c、4c、5c的'H稳定 ,在加热的条件下更容易二聚,影响了环加成NMR谱和质谱的比较确定了它们的结构.3c与产物的收率.分离得到了反应液中硝酮的二聚产4c、5c的氢谱差别很明显，因此可断定3c为4-物,图2 为C-对氟苯基~N-苯基硝酮的二聚体的膦酰基-1,2,3,4-四氢异嗯唑, 4c和5c为5- ' H NMR谱图,测得其熔点为142 ~144 C. .膦酰基-1,2,3,4-四氢异嗯唑.4c和5c的结构可通过质谱区分开,如果两个芳香基团是处于五元环的同侧,失去联苯( -199)是有利的,而得到的4c和5c两张质谱上都没有m/z207或206(M+ -199)的峰,因此可确定两个芳香基团是处于五元环的异侧.从结构上分析,由于碳氧键和氧氮键均长于碳碳键,所以5c结构中,膦酰基和对硝基苯这两个最大基团分处于五元环的两侧,应属最稳定结构,分子离子峰应强于4c结构.此外,5c结构可以失去亚硝基苯(PhNO)形成( EtO),Pe图2 C-对氟苯基~N_苯基硝酮的二聚体"PhNO,m/z299的峰,而4c结构中国煤化工不能形成这种结构的峰,所以没有m/z 299Fig.2.MHCNMHGationofCp-fluorobenzyl-N-benzylnitrone的峰.第2期朱消非:乙烯基膦酸酯与硝酮的反应研究27ion regioselectivity with electron deficient dipolaro-3结论philes [J]. J Am Chem Soc, 1973,95 (17) :5798- 5801.乙烯基膦酸酯与偶极子的环加成反应是构建3] 汪晓敏,姜姐,唐明生，C, N-二甲基硝酮与丙烯新型结构的膦酰基杂环化合物的好方法,具有操腈1,3偶极环加成反应的理论研究[J].郑州大学作简便、收率较高、原子经济性等优点;乙烯基膦学报:理学版,2006, 38(2) :96 - 100.酸酯与硝酮的环加成反应有三个产物,主产物为[4] MINAMI T, OKAUCHI T, KOUNO R, Alpha-phos-4-膦酰基-3.芳基-四氢异囈唑;此外,本文的研究phonovinyI carbanions in organic synthesis[J]. Syn-对[2 +3]周环反应的区域选择性和立体选择性thesis, 2001(3): 349 - 357.的影响因素提供了有价值的数据.5] YE Yong, Zheng Y, Xu G, et al. Reaction of nitrileoxides with vinylphosphonate: a facile, regioselective参考文献:approach to 5-phosphonyl4, 5-dihydroisoxazoles[J].Heteroalom Chemistry, 2003, 14(3): 254 -257.[1] HOUKKN ,SIMSJ ,WATTSCR ,et al. The origin[6] YE Yong, Xu G, Zheng Y, et al. Cyeloaddition of ni-of reactivity , regioselectivity , and perselectivity in 1trile oxides to substituted vinylphosphonates[J]. Het-,3-dipolar cycloditions[J]. J Am Chem Soc , 1973,eroatom Chemistry, 2003, 14(4): 309 -311.95 (22) :7301 -7305.[2] SIMSJ ，HOU K K N. Reversal of nit rone cyeloaddi-Studies on Reactions of Vinylphosphonates with NitronesZHU Xiao-fei( Editorial Department of Zhengzhou University Joumal , Zhengzhou University , Zhengzhou 450001 , China)Abstract: Cycloaddition reactions of vinylphosphonates with nitrones were studied. Three products were ob-tained. 4-phosphonyl-3-arylisoxazolidine is main product and its structure was confirmed by 'H NMR and ele-ment analysis. Yield of other products is analysed by HPLC, and their structures are confirmed by ' H NMRand MS.Key words: vinylphosphonate; cycloaddition reactions; nitrones ; isoxazolindine中国煤化工MHCNMH G.