专利名称：多齿膦化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及通式(1)表示的多齿膦化合物的制备方法，为了方便起见，式(1)以桥和膦基团的一种可能的立体化学构型表示， 式(1)其中，在9-磷杂-双环壬烷基团之间形成桥连基的两个碳原子分别被一个氢原子取代，另外，这两个碳原子独立地被取代基A和B取代，其中取代基A和B可以与桥碳原子连接在一起形成一个环，并且取代基A和B选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)，其中9-磷杂-双环壬烷基团任选可以被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代。
与桥连基相连的取代基(A和B)的例子是直链、支链或环状烷基，例如甲基、乙基、叔丁基、2-乙基己基、壬基、十二烷基、环己基；或者是烷氧基，例如甲氧基、乙氧基或异丙氧基；或者是酯基，例如乙酰氧基或苯甲酸酯基，或者它们相应的酰胺。(杂)芳基取代基的例子是苯基、甲苯基、蒽基、萘基、苯硫基、糠基、嘧啶基、吡啶基、吡嗪基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、phospholyl、diphospholyl和联苯基。取代基A和B可以与桥碳原子连接在一起形成一个环，例如环己烷环。
在双环壬烷基团中的可能的取代基的例子是甲基、乙基、叔丁基或苯基。这里所指的双环壬烷可以是[3.3.1]双环壬烷或[4.2.1]双环壬烷，或者是它们的混合物。本发明还涉及新的包含9-磷杂-双环壬烷基团的式(2)的链烯基单膦化合物
式(2)(为了方便起见，在图中表示为[3.3.1]-双环壬烷基团)，其中9-磷杂-双环壬烷基团任选可以被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代，其中R1、R2和R3中的一个表示选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)的取代基，R2和R3中的另一个表示氢原子，式2化合物可以用作制备式1化合物的中间体。本发明涉及这种新的式2表示的链烯基单膦化合物，它们以E-和Z-构型存在。这里所指的E-和Z-构型具有，例如在Morrison&Boyd，4thEd.，Section 7.6，ISBN 0-205-07802-8.p.273-275中定义的含义。
特别地，式2的新的链烯基单膦化合物的链烯基是C2-C8链烯基。更特别地，式2的链烯基单膦化合物是式2表示的P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环壬烷(也称为9-(1-甲基-丙烯基)-9-磷杂-双环[3.3.1]壬烷)，即R1、R2和R3中的一个表示甲基，R2和R3中的另一个表示氢时的式2化合物。
与磷杂基团相连的链烯基单膦的链烯基的位置称为链烯基的α位，而不饱和烯键的另一个碳原子称为β位，这样的一个例子表示在式(2a)中。
式(2a)本发明还涉及式(2)化合物的制备方法。
式(2)本发明还涉及式(2)的链烯基单膦化合物在制备多齿膦化合物中的用途。可能的多齿膦化合物的例子表示在式(1)和(3)中。
本发明还涉及式(3)的多齿膦化合物的新的和一般的制备方法。
式(3)其中在两个磷原子之间形成桥连基的两个碳原子携带取代基A和B，取代基A和B在式(1)化合物的桥连基中指出，每个磷原子被两个基团(各自为Ra和Rb，以及Rc和Rd)取代，这两个基团选自直链、支链或环状烷基(C1-C8)，和/或任选取代的(杂)芳基(C4-C14)。
本发明最后还涉及通式(1)表示的多齿膦化合物或式(3)表示的化合物作为配体，例如作为过渡金属催化剂配体，在各种反应中的用途，例如氢化反应，交叉偶联反应、Heek反应和羰基化反应，例如烯或共轭二烯化合物等的羰基化反应。例如参见WO-0056695，和F.Diederich等，金属催化的交叉偶联反应，Wiley-VCH(1998)。
尽管不完全相同，但是相似地，具有(取代的)烷基桥的双膦目前一般按下面的一种复杂的路线制备。例如，双膦(-)-(2S，3S)-双(联苯基膦基)丁烷(手性磷)通过(2R，3R)-丁烷二醇-双-甲苯磺酸酯与二苯基磷化锂的亲核取代反应制备(M.D.Fryzuk等，J.Am.Chem.Soc.，1977(Vol.99)，p.6262-2667)。然而，这样的复杂反应具有如下缺点在使用的反应条件下，(2R，3R)-丁烷二醇-双-甲苯磺酸酯(象相应的氯化物或溴化物那样)同样易于进行消除反应，因此反应的收率低于30％。
新近，这样的反应的一种替代方案是环状硫酸酯与磷化锂反应(G.Fries等，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，2000(Vol.39)，p.564-566)。环状硫酸酯已知是非常高的生物毒性材料，已经有报道，它们中的一些是不稳定的。参见B.B.Lohray等，Adv.Heterocyclic Chem.，Vol.68(1997)，p.89-180，特别是在p.168；idem，Synthesis，1992，p.1035-1052；and K.Nyman等，Act.Chim.Scand.，Vol.48(1994)，p.183-186。本发明人观察到一些环状硫酸酯迅速并激烈地分解。另外，该反应需要低温，并且仅得到中等的收率，因为环状硫酸酯可以用作氧化剂。
作为另一种替代方案，从文献(R.B.King等，Acc.Chem.Res.1972(Vol.5)，p.177-185)中可知，烷基-桥连的多膦或双膦可以在碱性条件下，通过将仲膦加到乙烯基取代的膦的双键上制得。例如，在催化量的叔丁醇钾存在下，新戊基乙烯基膦和新戊基膦可以在沸腾的甲苯中反应(R.B.King et al.，J.Org.Chem.1976(Vol.41)，p.972-977)。然而，该反应严格限于制备分子的桥部分不携带任何取代基的多膦或双膦。乙烯基取代的膦可以通过氯化膦与乙烯基溴化镁反应得到。
通过自由基调节的反应，例如使用自由基引发剂，例如2，2’-偶氮-双(2-甲基丙腈(AIBN)，或UV光，来制备多膦或双膦同样是已知的(参见(i)G.Elsner，Houben Weyll，Methoden der organischen Chemie，4thEd.，Ergnzungswerk I，p.113-122，M.Regitz，Editor；(ii)D.G.Gilheany等，The Chemistry of Organophosphorous Compounds，Vol.1，172-175，F.R Hartley，编者)。
本发明人惊讶地发现，通过过渡金属(优选Ni、Pd、Pt)催化交叉偶联方法，可以很合适地制备前述式2的链烯基单膦化合物。通常，交叉偶联方法合成例如苯基二烷基膦是已知的(US-A-5,550,295，其中0价钯作为催化剂)，但是直到现在，并没有描述通过仲膦与被一个离去基团取代的烯的交叉偶联反应，来制备式2的链烯基单膦化合物。
根据本发明，在过渡金属催化交叉偶联反应制备式2的链烯基单膦化合物中，9-磷杂双环壬烷与卤素或磺酸酯取代的烯反应，其中9-磷杂双环壬烷按照DE-OS-1909620中描述的方法制得并且任选通过例如J.H.Downing，Chem.Comm.，1997，p.1527-1528中描述的方法分离为[3.3.1]或[4.2.1]异构体。这种取代的烯的合适例子是烷基磺酸酯，例如三氟甲磺酸酯、甲苯磺酸酯、甲磺酰酯或niflate。然而，优选使用单卤代烯，最优选单溴代烯。这些反应优选在一种碱存在下，优选在一种有机碱存在下，更优选在一种叔胺存在下，例如二氮杂双环-[2.2.2]-辛烷(DABCO)，以及在一种合适的溶剂中进行反应。该反应合适的溶剂是芳香溶剂，例如二甲苯、甲苯和苯；然而，只要在反应条件下它们不与底物和9-磷杂双环壬烷反应，也可以使用极性溶剂，例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1，3-二甲基-3，4，5，6-四氢-2(1H)-嘧啶烷酮或酯。得到的反应产物包括所要的产品、溶剂、未反应的初始化合物和DABCO的卤化氢盐(在单溴代烯作为初始化合物的情况下，其是溴化氢)。
在交叉偶联反应中使用的最适合的催化剂可以选自Ni(0)、Ni(II)、Pd(0)和Pd(II)络合物以及它们的盐。合适的催化剂的例子是乙酸Ni(II)、在碳载体上的钯(Pd/C)、乙酸钯(II)、Pd2(二亚苄基丙酮)3和四(三苯膦)钯；后者，Pd(0)化合物和乙酸Pd(II)是最优选的。
交叉偶联反应优选在稍微摩尔过量(即每摩尔9-磷杂双环壬烷，使用1.01-1.25摩尔的)的卤素或磺酸酯取代的，最优选单溴代烯化合物下进行，因为这使得交叉偶联反应将9-磷杂双环壬烷以高的转化率得到所要的链烯基9-磷杂双环壬烷。在这样高的转化率下，蒸馏链烯基9-磷杂双环壬烷，并因此从钯催化剂和溶剂中同时得到所要的产物，这样的分离是最方便的。然而，还可以使用其它的方法分离链烯基9-磷杂双环壬烷，例如结晶。
分离链烯基9-磷杂双环壬烷后，在交叉偶联反应中使用的过渡金属催化剂可以再循环，重新用于交叉偶联反应中。这是本发明有利的一面。
交叉偶联反应通常在120-170℃下进行，特别是在150-165℃下进行。压力条件不重要。反应可以在常压下进行，也可以在高压下进行，这取决于所使用的溶剂、底物和温度。
在一个特别优选的实施方案中，交叉偶联反应在无氧存在下，在惰性气氛下，例如在氮气层下进行。反应最优选在无水的条件下进行。
当然，溶剂的选择可以使链烯基9-磷杂双环壬烷的沸程和溶剂的沸点在蒸馏的压力下(任选减压)是足够地分开的。然而，如果溶剂的沸点与链烯基9-磷杂双环壬烷的沸程接近，它们可以很容易地从催化剂中分离，然后在下一反应步骤中使用。
因为交叉偶联反应的原材料，即卤素和磺酸酯取代的烯以及9-磷杂双环壬烷可以是各自异构体的混合物，即烯的顺-和反-异构体，以及链烯基9-磷杂双环壬烷的磷杂部分的[3.3.1]+[4.2.1]双环异构体，它们以E-和Z-构型存在，通常得到的是具有一个沸程的化合物。
或者，链烯基单膦化合物可以通过将9-磷杂双环壬烷加入到合适的炔化合物中制备，其中炔化合物相当于链烯基单膦的链烯基部分。
式2的链烯基单膦化合物是用于合成式(1)的双膦化合物的极好的中间体。关于这一点，本发明人发现，从本发明的交叉偶联反应中得到的反应产物，在分离催化剂残余物后，并优选简单除去大部分挥发性组分后，可以直接用于合成式(1)的双膦化合物。最令人惊奇地是，本发明人发现，如果加成反应在酸催化剂存在下进行，式(1)的化合物可以通过9-磷杂双环壬烷与式(2)的化合物进行未想到的反马氏加成反应制备。
通式(1)表示的多齿膦化合物的制备方法， 式(1)其中，在9-磷杂-双环壬烷基团之间形成桥连基的两个碳原子分别被一个氢原子取代，另外，这两个碳原子独立地被取代基A和B取代，其中取代基A和B可以与桥碳原子连接在一起形成一个环，并且取代基A和B选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)，其中9-磷杂-双环壬烷基团任选可以被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代，其特征在于在酸催化剂存在下，9-磷杂双环壬烷与包含9-磷杂-双环壬烷基团的式(2)的链烯基单膦化合物反应，其中双环壬烷基团任选被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代。
式(2)其中R1、R2和R3中的一个表示选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)的取代基，R2和R3中的另一个表示氢原子。
应该注意到，式(1)用来表示桥和膦基团的任何可能的立体化学构型，其中9-磷杂-双环壬烷，虽然在图中表示为[3.3.3]-双环基团，但是也可以是[4.2.1]构型。
在所述的加成反应中使用的合适的酸催化剂可以选自宽范围的无机和有机酸。这些酸的酸强度，pKa可以在很宽的范围内。本领域熟练技术人员可以很容易地找到催化加成反应的合适的酸。例如可以使用氢氟酸、三氟化硼、HBF4、三氟甲烷磺酸、氯磺酸、苯甲酸、萘酸、对甲苯磺酸、酸性离子交换树脂和载体酸，例如大孔树脂(Amberlyst)或大网状树脂(Amberlite)、以及脂肪族碳酸。酸催化剂最优选是C1-C6脂肪酸，例如乙酸、丙酸、异丙酸和丁酸。
相对于式(2)的链烯基单膦化合物和/或9-磷杂双环壬烷的用量，在该反应步骤中酸催化剂的用量可以在1-1000(或更高)摩尔百分比的范围内。酸，例如乙酸，可以作为溶剂使用，无需再加入另外的酸。当然，酸的混合物，例如在乙酸中的HBF4，也可以作为催化剂和/或溶剂使用。
反应通常在液相中进行，任选在一种溶剂中，而不是上述提及的酸中进行。反应物优选在反应条件下完全溶解，并且溶剂和反应物相容。例如，可以使用芳族溶剂，例如甲苯和二甲苯。同样，过量的膦可以用作溶剂。
最令人惊奇地是，这些加成反应可以在酸催化下进行，这些酸可以具有非常宽的pKa值，并且可以形成反马氏加成产物。迄今为止，通过自由基反应或碱催化反应，进行膦与链烯基膦的膦化学加成反应，得到双膦是已知的。然而，本发明人发现，权利要求的反应步骤(从式(2)化合物得到式(1)化合物)通过自由基反应或碱催化反应不能适当地进行。而且，本发明人非常惊讶地发现，即使是很弱的酸如乙酸，都非常适合催化该反应，因为碳正离子化学通常需要强酸的存在。例如，应该注意到，已知的与PH3的加成反应，例如与环己烯的加成反应，仅可以在强酸(例如HBF4、对甲苯磺酸)存在下进行，这些酸需要以化学计算量的酸存在，然而即使在这么严格的条件下，与环己烯的反应仅得到单环己基膦。例如参见G.M.Kosolapoff，Organic PhosphorousCompounds，Vol.1，1972，p.60-69。而且，由于反应在酸性条件下进行，如果本领域熟练技术人员能够预见这些加成反应的可能性，他会认为反应通过形成碳正离子进行，他会认为形成的双膦化合物主要由马氏型加成产物组成，即仲膦基会连接于已经连有次膦基的那个碳上。例如参见G.Elsner，Houben Weyll，Methoden der organischen Chemie，I，p.113-122；Phosphane aus Phosphanen durch Addition；M.Regitz，Editor；and B.D.Dombek，J.Org.Chem.，Vol.43(17)，1978，p-3408-3409。
酸催化加成反应优选在链烯基单膦化合物的浓度为0.01M-1.0M的范围内、最优选在0.1-0.7M的范围内进行。
加成反应可以在常压下进行，但也可以在高压下进行，这取决于使用的溶剂和温度。
加成反应通常在30℃-溶剂的沸点的温度范围内进行。反应最优选在乙酸中和温度在40-120℃，特别是在80-95℃，最优选在约90℃下进行。在反应期间，温度以缓慢的速度逐渐升高是有利的。
优选地，将链烯基膦加入到9-磷杂双环壬烷的溶液中。因此可以减少副反应的量。
在一个特别优选的实施方案中，加成反应在没有氧的情况下进行，例如在惰性气氛下进行，例如在氮气层下进行。优选反应在没有水的情况下进行，但是存在少量水不会干扰反应。例如，反应可以合适地在冰乙酸中进行。
本发明的在酸催化条件下的9-磷杂双环壬烷与式2的链烯基单膦化合物的反马氏加成反应可以得到极好的收率。这种反马氏加成反应链烯基单膦化合物也是可行的，因此，本发明人可以延伸它们的发明，仲膦与取代的乙烯基二烷基膦的反马氏加成反应。因此，本发明还涉及这种更一般的制备方法。这在制备非对称双膦中特别有利。
本发明还涉及通式(3)表示的多齿膦化合物的制备方法， 式(3)其中在两个膦基团之间形成桥连基的两个碳原子分别被一个氢原子取代，另外这两个碳原子各自独立地被取代基A和B取代，其中取代基A和B可以与桥碳原子连接在一起形成一个环，取代基A和B选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)，其特征在于在酸催化剂存在下，Rc和Rd二取代的膦与含有Ra和Rb二取代的膦基团的式(4)的链烯基单膦化合物反应，Ra-Rd表示烷基或任选取代的(杂)芳基(C4-C14)，其中Ra和Rb和/或Rc和Rd可以连接在一起，以及其中Ra-Rd任选可以被低级烷基(C1-C6)或烷氧基取代。
式(4)这种通用的制备方法，特别是制备不对称双膦的方法的特别优选的实施方案与制备式(1)化合物的方法类似。
通过下面的实施例和对比实施例对本发明作进一步说明。然而，这些实施例并不是为了将本发明的范围限制于下面的具体的实施方案。
实施例1P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环壬烷的E-和Z-异构体混合物的制备在氮气氛下(手套箱)中，将9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(29.0g，204mmol，含0.7％9-磷杂-双环[4.2.1]壬烷)、二氮杂双环[2.2.2.]辛烷(DABCO；28.03g，225mmol)、间二甲苯(120mL)以及商业上的顺-和反-2-溴代丁烯的刚蒸馏过的混合物(30.35g，225mmol；过量)加入到Schlenk管中。然后向其中加入四(三苯基膦)化钯(2.3g，2mmol，1mol％)。在手套箱的外面，将Schlenk管中的物质加热至165℃。在第一个小时内，逐渐形成一些白色沉淀物(仅在150℃下才开始)，同时溶液为微黄。16小时后取出样品，进行31P-NMR分析，分析结果表明50％的转化率，并且有两个产物(在-16.8和-19.4ppm处各有峰)。用165℃的油浴持续加热20小时。36小时后从悬浮液中取出样品，进行31P-NMR分析，分析结果表明所要产物的收率为81％，还留有10％的9-磷杂双环[3.3.1]壬烷和9％的P-P共偶联产物。冷却后，向反应混合物中加入脱气水(50mL)。得到清晰的两相体系。除去水相，有机相用水萃取三次(40mL)。然后将有机相蒸发至干，并在真空中蒸馏。收集一种合并的馏分，该馏分中含有在80-90℃和1.6mbar时沸腾/升华的蜡状至固体状物质(9-磷杂双环-[3.3.1]壬烷和P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环-[3.3.1]壬烷的混合物)以及一种在95-110℃和1.6mbar下沸腾的油(P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环-[3.3.1]壬烷的两种异构体)。合并得到28.7g无色含蜡油，含85％∶15％的P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环-[3.3.1]壬烷和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷，稍低于6∶1(产物收率63.5％；回收11.2％的9-磷杂双环[3.3.1]壬烷)。1H-NMR(CDCl3)δ(ppm)5.80(六重双峰)和5.5(精细偶合五重峰)，3.7(宽峰)，2.8(三重峰)，2.6(多重峰)，2.3-1.5(多重峰)。13C-NMR(CDCl3)δ(ppm)133.7(双重峰)，133.1(双重峰)，129.1(双重峰)，126.6(双重峰)，39.1(双重峰)，多重峰35.5-21.8，15.9(双重峰)，13.6(双重峰)。31P-NMR(CDCl3)δ(ppm)-19.80和-17.0。
实施例II(P，P′)-2，3-双(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷的外消旋和内消旋异构体混合物的制备。
在氮气氛(手套箱)中，将额外量的9-磷杂双环[3.3.1]壬烷加入到蒸馏过的混合物中，以在Schlenk管中制得P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(52.0mmol)和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(54.1mmol)的混合物，从而得到比例约为1∶1的反应物。加入脱气乙酸(50mL)。在手套箱的外面，将混合物(带油乙酸)在125℃(因此转化为一种溶液)加热16小时。冷却后，进行样品的未锁峰(unlocked)的31P-NMR分析，分析结果表明9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(24％；δ-54ppm)(P，P′)-2，3-双(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷(41％；δ-8和-6ppm 1∶4)副产物在δ+17.7ppm(27％)，+21.3和+24.3ppm(2偶合双峰；8％)，δ+26.2ppm(1％)。在质子化了的链烯基膦处没有信号存在，因此结束反应。将混合物蒸发至干，得到一种无色粘性油。将该油溶解于水(40mL)和轻石油(40mL)中，并分层。两相的31P-NMR分析结果表明所有的副产物(盐和氧化物)都存在于水相中，而轻石油相仅含(P，P′)-2，3-双(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷(67％)和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(37％)。减压下将有机相蒸发至干，并且其中大部分蒸出物进入冷阱中，留下一种粘性油。在一小时内，将残余物在100℃以及真空下进一步蒸干过量的9-磷杂双环[3.3.1]壬烷升华进入冷阱中。残余物量为6.45g，37％收率，含(P，P′)-2，3-双(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷(89％)和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(仍然有11％)。将这两种物质用乙酸进行共蒸馏，然后用间二甲苯进行共蒸馏三次，除去所有的9-磷杂双环[3.3.1]壬烷。
将粘性油残余物溶解在热的乙酸乙酯(40mL)中；趁热过滤有雾溶液，冷却至4℃，得到非常细微的针状晶体，滗去母液，并用乙酸乙酯洗涤一次，得到该晶体。收率2.22g＝6.6mmol＝12.6％。从部分蒸馏母液(体积10mL)中，可以得到针状和片状的晶体的二次馏分(1.91g＝5.6mmol.＝10.9％。总收率23.5％。
实施例III在不同的条件下，9-磷杂双环[3.3.1]壬烷和P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环[3.3.1]壬烷在乙酸中的反应。反应在0.5M和0.125M，1和2当量(反应在0.5M时，用1当量)在氮气氛下(手套箱)，将0.55g P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(含2.5mmol)和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(含0.4mmol)的蒸馏过的混合物放入反应管中。加入9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(0.30g，2.1mmol)。然后加入乙酸(5mL)。混合物在室温(r.t.)下搅拌，然后逐渐加热至98℃并搅拌过夜。使用31P-NMR测定样品的转化率(在所有的情况下都接近100％)和选择性。结果如下。
实施例IV(P，P′)-2，3-双-(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷的外消旋和内消旋异构体混合物的制备在氮气氛(手套箱)中，将9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(28.44g，200mmol)加入到烧瓶中，然后向其中加入24.51g P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(110mmol)和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷(20mmol)的蒸馏过的混合物。接着向其中加入脱气乙酸(440mL)。将混合物(乙酸和油)在35℃加热1小时，得到一种清液。31P-NMR分析表明低的转化率(＜2％)。将该溶液加热至80℃并在该温度保持1.5小时。31P-NMR分析表明P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环[3.3.1]壬烷的转化率为43％，所要产物的选择性为84％。反应在90℃下继续反应16小时并过夜(接近完全转化率；总选择性为84％)。加热(60℃)下将混合物在真空(1.5mbar)中蒸发至干，留下一种无色粘性油。将该油溶解于水(200mL)和轻石油(200mL)中，并让其分层。分离轻石油相，另外使用轻石油再萃取水相三次(每次用50mL轻石油)。合并的轻石油萃取物用水萃取三次(每次40mL)，然后在硫酸钠中干燥。过滤悬浮物，将滤液在减压下蒸发至干(1.5mbar，60℃)，并将蒸出物进入冷阱中，留下一种粘性油。在一小时内，将残余物在100℃以及真空下进一步蒸干过量的9-磷杂双环[3.3.1]壬烷升华进入冷阱中。回收12.45g＝87.6mmol，将残余物用间二甲苯在真空中进行共蒸馏(4次，每次15mL)，除去最后剩余的微量9-磷杂双环[3.3.1]壬烷。残余物得到25.44g含几乎31P-NMR纯的(P，P′)-2，3-双(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷(＞98％)，68％收率，该(P，P′)-2，3-双(9-磷杂双环[3.3.1]壬基)丁烷是约1∶4的外消旋和内消旋异构体的混合物。将粘性油残余物溶解在热的乙酸乙酯(150mL)中，冷却至4℃，得到非常细微的针状晶体，滗去母液，并用乙酸乙酯洗涤一次，得到该晶体(10.88g)。从部分蒸发母液中可以得到二次馏分和三次馏分(分别为4.26g和6.30g)，第三馏分通过加入丙酮得到。
对比实施例(A1)-(A5)，分别表示完全地催化反应(A1)根据R.Uriarte等，Inorg.Chem.，1980，Vol.19，p.79-85合成无转化率(A2)根据R.Uriarte等(ibid.)合成无转化率碱性催化反应(A3)根据R.B.King等，J.Org.Chem.，1976，Vol.41，p.972-977合成无转化率(A4)根据R.B.King等(ibid)合成无转化率(A5)根据R.B.King等(ibid)合成无转化率。
对于每一个对比实施例，蒸馏过的P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂双环[3.3.1]壬烷和9-磷杂双环[3.3.1]壬烷按1∶1的比例掺和。所有的实验都是在氮气氛下进行。(A1)将0.10g混合物转入到Pyrex NMR管中，并在室温和UV光(365nm)下照射3天。没有观察到液体粘度的变化，31P-NMR表明无转化率。(A2)将0.14g混合物转入到Pyrex NMR管中，向其中加入约2mg的2，2’-偶氮-双(2-甲基丙腈(AIBN)。混合后并稍加热，得到一种均匀的油，该均匀的油在室温和紫外光(365nm)下照射3天。没有观察到液体粘度的变化，管内的物质在约150℃下加热1小时，再一次没有观察到液体粘度的变化。31P-NMR表明无转化率。(A3)将0.257g 1∶1的混合物(每种化合物1.5mmol)转入到小Schlenk管中，向其中加入0.17g的叔丁醇钾(KOtBu，1.5mmol)和2mL二甲苯。将管内物质加热至125℃(16小时)。存在几乎无色的悬浮物。样品(氯仿/水提取，氯仿层)的31P-NMR表明无转化率。(A4)将0.142g 1∶1的混合物(每种化合物0.8mmol)转入到小Schlenk管中，向其中加入0.017g的叔丁醇钾(KOtBu，0.15mmol)和2mL二甲苯。将管内物质加热至125℃(16小时)。存在澄清黄色溶液。样品(氯仿/水提取，氯仿层)的31P-NMR表明无转化率。(A5)将0.179g 1∶1的混合物(每种化合物1.0mmol)转入到小Schlenk管中，向其中加入0.012g的叔丁醇钾(0.1mmol)和2mL二甲苯。将管内物质加热至125℃(16小时)。存在澄清暗黄色溶液。样品(氯仿/水提取，氯仿层)的31P-NMR表明无转化率。
权利要求
1.通式(1)表示的多齿膦化合物的制备方法， 式(1)其中，在9-磷杂-双环壬烷基团之间形成桥连基的两个碳原子分别被一个氢原子取代，另外，这两个碳原子独立地被取代基A和B取代，其中取代基A和B可以与桥碳原子连接在一起形成一个环，并且取代基A和B选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)，其中双环壬烷基团任选可以被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代，其特征在于在酸催化剂存在下，9-磷杂双环壬烷与包含9-磷杂-双环壬烷基团的式(2)的链烯基单膦化合物反应，其中双环壬烷基团任选被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代， 式(2)其中R1、R2和R3中的一个表示选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)的取代基，R2和R3中的另一个表示氢原子。
2.权利要求1的方法，其特征在于酸催化剂选自C1-C6脂肪酸。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于相对于式(2)的链烯基单膦化合物和/或9-磷杂双环壬烷的用量，酸催化剂的用量在1-1000摩尔百分比的范围内。
4.权利要求1-3任一项的方法，其特征在于反应是在链烯基单膦化合物的浓度在0.01-1.0M的范围内进行的。
5.权利要求1-4任一项的方法，其特征在于反应在40-120℃的温度范围内进行。
6.含有9-磷杂-双环壬烷基团的式(2)的链烯基单膦化合物、或它们的[4.2.1]异构体、或[3.3.1]和[4.2.1]异构体的混合物，其中双环壬烷基团任选被两个低级烷基(C1-C6)或苯基取代基在(1，4)、(1，5)或(2，6)位取代， 式(2)其中R1、R2和R3中的一个表示选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或(杂)芳基(C4-C14)的取代基，R2和R3中的另一个表示氢原子。
7.权利要求6的链烯基单膦化合物，其中链烯基是C2-C8链烯基。
8.P-{2-(2-丁烯基)}-9-磷杂-双环壬烷。
9.权利要求6的链烯基单膦化合物的制备方法，其特征在于链烯基单膦化合物通过9-磷杂双环壬烷与卤素或磺酸酯取代的烯进行过渡金属催化交叉偶联反应制备。
10.权利要求9的方法，其特征在于在交叉偶联反应中使用的催化剂选自Ni(0)、Ni(II)、Pd(0)和Pd(II)络合物和它们的盐。
11.权利要求9或10的方法，其特征在于卤素取代的烯是单溴代烯化合物。
12.权利要求6-8任一项的链烯基单膦化合物的用途，用于制备多齿膦化合物。
13.通式(3)表示的多齿膦化合物的制备方法， 式(3)其中在两个磷原子之间形成桥连基的两个碳原子每个被一个氢原子取代，另外这两个碳原子各自独立地被取代基A和B取代，其中取代基A和B可以与桥碳原子连接在一起形成一个环，并且取代基A和B选自烷基(C1-C12)、烷氧基、酯基、酰胺基或或(杂)芳基(C4-C14)，其特征在于在酸催化剂存在下，Rc和Rd取代的膦与含有Ra和Rb取代的膦基团的式(4)的链烯基单膦化合物反应，Ra-Rd表示烷基或任选取代的苯基，并且其中Ra-Rd任选可以被低级烷基(C1-C6)或烷氧基取代， 式(4)
14.权利要求13的方法，其特征在于酸催化剂选自C1-C6脂肪酸。
15.权利要求13或14的方法，其特征在于相对于式(2)的链烯基单膦化合物和/或9-磷杂双环壬烷的用量，酸催化剂的用量在1-1000摩尔百分比的范围内。
16.权利要求13-15任一项的方法，其特征在于反应是在链烯基单膦化合物的浓度在0.01-1.0M的范围内进行的。
17.权利要求13-16任一项的方法，其特征在于反应在40-120℃的温度范围内进行。
18.权利要求1中的式(1)表示的和/或权利要求13中的式(3)表示的多齿膦化合物的用途，用于氢化反应、交叉偶联反应和烯或共轭二烯化合物的羰基化反应。
全文摘要
本申请涉及制备多齿膦化合物(1)，其具有带取代基A和B的桥连基和9－磷杂双环壬烷基团，其中取代基A和B选自烷基(C
文档编号B01J31/26GK1516704SQ02812102
公开日2004年7月28日 申请日期2002年5月1日 优先权日2001年5月3日
发明者F·H·贝杰, E·G·伊佩, F H 贝杰, 伊佩 申请人:Dsmip财产有限公司