3.3 有机磷a
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R1
R=SiMe3, X=Cl, Br
R-P=NR1 + Z Z=O,S,Se,CCl2
NR1 R-P Z
(diylides)
⑤ .Ene反应 （与丙烯类、炔类发生Ene反应）
(Me3Si)2N-P=NSiMe3 +CH2=C=C
CH3 CH3
H3C C CH2
H2C=C
_
(Me3Si)2NP
N
桥式配位
Ene反应
H + P Me2C
P
CH2 2 + P P CH2H C 2
3. 二配位磷化合物
• • • • (1)二配位三价正离子 (2)二配位三价负离子 (3)二配位三价中性分子 (4)二配位五价
(1)二配位三价正离子
• 2）化学性质 • A)与路易斯碱的作用
(2)二配位三价负离子
H3C 900--1100 ℃ PCl2 HC P + 2 HCl
绝大多数一配位磷在通常条件下是气体,而且很不稳定,只能 在低温和惰性气体中保持.
• 有些化合物在20℃下是稳定的,如
t Bu
C
Me
Me
P
t
Bu Me
C
C
P
Et Me
C
C
P
该类化合物的结构与相应的腈类相似.例如 HC---N 和 HC---P 都是线性结构,相对于C-N C-P单键缩短的程度几乎相等. 该类化合物的磷谱位移绝大多数在高场. -60ppm附近,这是由于磷碳三键有很强的屏蔽 效应.碳谱表明磷碳三键中的碳位移在低场 160-190ppm附近,这是sp杂化碳的特征
• 1.2加成
HX + P R RCH=PCl HX RCH2PCl2
X2
+
P
But
CX=PX
X2
t-Bu
C X2
PX2
[1+2]环化加成
与1,3偶极子的[3+2]环化加成
重氮
腈亚胺
腈氧
叠氮
硝酮
O N P N 41 O
O P C Bu
t
(RO)2P C N O O (RO)2P
O Bu
t
(RO)P
_
X
X C P N Me C N
X-C
C-X +
P
PhCN
X= H,CO2Et
与极性试剂的加成
R-PH=NR1
X
(B)
1.1加成
R-P=NR + HX
1
R-P-NHR1
X
(A)
1.2加成
氧化加成
X2
X
R2N-P=NR
X X
R2N-P=NR
R R NX
1
2
R2N-P=NR R1R2N
X
R X
1
R2N-P=NR
(3)二配位三价中性分子
• 环状磷杂亚胺类（-P=N-）的合成
CN
PCl3 +
NC CN
CN
CN NH N P
R N N CH3 P N
C=C
CN
R-C
NH
N-N=CHPh
CH3
-HCl + (Me2N)2PCl -(Me2N)2CHPh
其他制备方法：
O O
OSiMe3 R P
C R'
R-P(SiMe3)2 + Cl-C-R'
P C N H R
PH2
-H2O
NH-C-R
O
O
Br NH-C-R
P(OEt)3 NiCl2 O
P(OEt)2 NH-C-R
LiAlH4
P(OEt)2 NH-CH2-R
P C N H R
O
SiMe3 2RP(SiMe3)2 + (COCl)2 R-P-C=O R-P-C=O SiMe3
R-P=C-OSiMe3 R-P=C-O SiMe3
SiMe3 SiMe3
OSiMe3 R P
C
R'
R-NH-N=C CH3 -2HCl PCl3 -2HCl R C-SCH2R' HN
R'
N C CH2 N R P
R'
Cl
-HCl
N C CH RN P
R'
R C N
S CH R' P Cl R S C N P C R'
-HCl
O
PH2 NH2
R-C-Cl O R-C-OEt NH R-C-OCH3 R-C(OEt)3 RCHO
H
SiMe3 H3C C CH2
H2C=C
(Me3Si)2NP
NHSiMe3
(Me3Si)2N P=NSiMe3 +CH3-C=C-CH3
-
(Me3Si)2N-P
NHSiMe3 C=C=CH2 CH3
(4) 二配位五价
R-P-C-R'
SiMe3
NR1
NR1
Ph-P(SiMe3)2 + Cl-C-R2
Ph-P-C-R2
SiMe3
Ph
NR1SiMe3 P
C
R2
S
Ph-P(SiMe3)2 + CS2
[Ph-P-C-SSiMe ]
3
Ph
SSiMe3 P
C
SiMe3
SSiMe3
O
R-P(SiMe3)2 + R'NCO
R-P-C-N-R'
O O O -O-P-O-P-O-P-O-CH2 __ __ __ O O O O ATP
B
O O -O-P-O-P-O-CH2 __ __ O O O ADP
B
O CH2 O P OH O
O
B
OH
OH OH
OH OH
c-AMP
近年来，生命有机磷化学研究异常活跃 ,如DNA基因节段的修饰； 生物膜的结构、功能和人工模拟及合成；酶的活性调节途径—— 磷酰化与去磷酰化``````。
合成方法
• 1. 热消除法(消去HX or ClSiMe3)
H3CH2C 700--1100 ℃ PCl2 - HCl H3C C P
Ph C Me3Si PCl
heat - Me3SiCl
Ph
C
P
Me3Si C Me3Si PCl
heat - Me3SiCl
Me3Si
C
P
2 固碱消除法
• 消除HX or 六甲基硅氧醚
B) 分类和命名
• 三种分类方法
这种分类过于简单，已不适应磷化学的发展
• （3）以磷的氧化数分类
中英文命名
• （4）磷杂环化合物 • 1）单环化合物
• 3）多环磷杂化合物
2 一配位磷化合物
• 磷原子以一个σ 键与另一个基团相连接形 成的一类化合物称一配位磷化合物. • 1961,Gier首先制备出--膦杂乙炔 phosphaacetylene
1.
A) 前言 近二十年来，有机磷化学研究出现了令人瞩 目的新进展。主要表现在：
• (1）.新型结构类型有机磷化合物的大量涌现 • 独特的成键类型不仅丰富了有机磷学科的基础理 论，而且为人们研究更新的成键类型提供了依据
P
P
P
P
P
P
P
(2）.生命有机磷化学研究成为热点
生命机体中许多内源活性物质都含有磷酸酯结构单元 DNA和RNA骨架结构 ，ATP, ADP, c-AMP L.Todd言简意赅地指出“哪里有生命哪里就有磷。”
O
Me3SiO Bu P
t
(CH3)3CCCl But C
C
P
SiMe3
Me3SiOSiMe3
化学反应
• 磷炔，具有不饱和性，能参与多种加成 反应； • 磷碳三键的极性与SP杂化碳原子上取代 基性质无关，与腈类如-CN中三键的极性 相反，即碳原子是偶极的负端； • -0.307e • H C P • 0.226e 0.081e
R-P-C-O SiMe3 R-P-C-O SiMe3
[2+3]环化
Me N N Ac N P N O Ac Me N Me
+ ArCNO
Ac N P
Ar
N P O N
Ar
[4+2]环化
R1 N R2 R N P N R1 R2 P
+
R N
Ph N Ph P Ph
N
Ph
CO2Me
Ph CO2Me Ph P R
A:R = i-Pr; B:R = s-Bu
Diels-Alder反应
120℃ +
P
R P
R
R1 R
2
R=tBu, CMe2Et
X + P
R
3
R4 R2 X R R3 R
4 2
R1
R3
R1
P
R4
P
R1,R2,R3,R4=Ph, Pr,H, Me; X= C=O,CO2,
膦炔与烯的反应
• 配位反应
(3）.有机磷药物有重大发现
O O
NH P-N(CH2CH2Cl)2
目前抗艾滋病药物的研究极其活跃，而有机磷抗艾滋病药物 更引起人们的关注，成为主攻方向.Foscarnet (HO)2P(O)CO2H 作为抗艾滋病药已在临床上应用 近二十几年来，双磷酸酯(Bisphosphorates)作为药物的研究 成为热点,发现它们具有明显治疗骨髓病,骨炎,骨质疏松效果. 其中,Clodronate已经应用到临床.
O O (OH)2P-CCl2-P(OH)2
• 通过结构与活性关系研究,发现了高活性药物 Risedronate, 临床试验表明各种骨病中具有非常 高的疗效.
O HO P HO CH2 OH O OH P OH
C
Risedronate
N
(4）.有机磷农药遇到挑战
二战后第一个杀虫剂开辟纪元; 有机磷化合物广泛用作除草剂 杀菌剂\植物生长调节剂等; 常年使用,害虫产生抗药性
+ R-C=C-CO2Me
Ph
-PhCN
P R Ph
环化加成
• [2+1]
(Me3Si)2N_P=N_SiMe3 + O=C(CF3)2 (Me3Si)2N P
O C (CF3)2
N_SiMe3
•[2+3]
i-Pr2N
t-BuCHN2
P
t-Bu
N N
N
Bu-t
_
N2
NBu-t i-Pr2N-P CHBu-t NBu-t NBu-t
第三节 有机磷化学
参考书： 1、刘纶祖、刘钊杰 编著，有机磷化学导论， 华中师范大学出版社，1990 2、赵玉芬、赵国辉 编著，元素有机化学
目 录
• • • • • • • • • • 1 A)前言 B) 分类和命名 2 一配位磷化合物 3 二配位磷化合物 4 三配位磷化合物 5 四配位有机磷 6 五配位有机磷 7 六配位有机磷 8 有机磷自由基 9 有机磷化合物的核磁和质谱 10. 有机合成中的有机磷试剂
i-Pr2N-P=N-Bu-t t-BuN3
t-Bu
i-Pr2N
P N N N N
Bu-t
_
N2
i-Pr2N-P
• [4+1]
t-Bu-P=N-Ar +
t-Bu
P
NAr
Ph N N N Me P
Ph
+
O=C-Me O=C-Me
N N
N P
Me O O
Me
Me
源自文库
•[4+2]
CH3 N C N N Me N X Ph Ph P N N X
F3C PH2 KOH FC P
H3C
R Me3SiO
PCl2
C PSiMe3
KOH
NaOH - (Me3Si)2O
HC
R C
P
P
起始原料的合成：
本课题组：一配位磷化合物的合成
3Me3SiCl PCl3 3Mg THF (Me3Si)3P 3MgCl2
O P(SiMe3)3 NaOH 160~180 C
R=SiMe3, X=Cl, Br
R-P=NR1 + Z Z=O,S,Se,CCl2
NR1 R-P Z
(diylides)
⑤ .Ene反应 （与丙烯类、炔类发生Ene反应）
(Me3Si)2N-P=NSiMe3 +CH2=C=C
CH3 CH3
H3C C CH2
H2C=C
_
(Me3Si)2NP
N
桥式配位
Ene反应
H + P Me2C
P
CH2 2 + P P CH2H C 2
3. 二配位磷化合物
• • • • (1)二配位三价正离子 (2)二配位三价负离子 (3)二配位三价中性分子 (4)二配位五价
(1)二配位三价正离子
• 2）化学性质 • A)与路易斯碱的作用
(2)二配位三价负离子
H3C 900--1100 ℃ PCl2 HC P + 2 HCl
绝大多数一配位磷在通常条件下是气体,而且很不稳定,只能 在低温和惰性气体中保持.
• 有些化合物在20℃下是稳定的,如
t Bu
C
Me
Me
P
t
Bu Me
C
C
P
Et Me
C
C
P
该类化合物的结构与相应的腈类相似.例如 HC---N 和 HC---P 都是线性结构,相对于C-N C-P单键缩短的程度几乎相等. 该类化合物的磷谱位移绝大多数在高场. -60ppm附近,这是由于磷碳三键有很强的屏蔽 效应.碳谱表明磷碳三键中的碳位移在低场 160-190ppm附近,这是sp杂化碳的特征
• 1.2加成
HX + P R RCH=PCl HX RCH2PCl2
X2
+
P
But
CX=PX
X2
t-Bu
C X2
PX2
[1+2]环化加成
与1,3偶极子的[3+2]环化加成
重氮
腈亚胺
腈氧
叠氮
硝酮
O N P N 41 O
O P C Bu
t
(RO)2P C N O O (RO)2P
O Bu
t
(RO)P
_
X
X C P N Me C N
X-C
C-X +
P
PhCN
X= H,CO2Et
与极性试剂的加成
R-PH=NR1
X
(B)
1.1加成
R-P=NR + HX
1
R-P-NHR1
X
(A)
1.2加成
氧化加成
X2
X
R2N-P=NR
X X
R2N-P=NR
R R NX
1
2
R2N-P=NR R1R2N
X
R X
1
R2N-P=NR
(3)二配位三价中性分子
• 环状磷杂亚胺类（-P=N-）的合成
CN
PCl3 +
NC CN
CN
CN NH N P
R N N CH3 P N
C=C
CN
R-C
NH
N-N=CHPh
CH3
-HCl + (Me2N)2PCl -(Me2N)2CHPh
其他制备方法：
O O
OSiMe3 R P
C R'
R-P(SiMe3)2 + Cl-C-R'
P C N H R
PH2
-H2O
NH-C-R
O
O
Br NH-C-R
P(OEt)3 NiCl2 O
P(OEt)2 NH-C-R
LiAlH4
P(OEt)2 NH-CH2-R
P C N H R
O
SiMe3 2RP(SiMe3)2 + (COCl)2 R-P-C=O R-P-C=O SiMe3
R-P=C-OSiMe3 R-P=C-O SiMe3
SiMe3 SiMe3
OSiMe3 R P
C
R'
R-NH-N=C CH3 -2HCl PCl3 -2HCl R C-SCH2R' HN
R'
N C CH2 N R P
R'
Cl
-HCl
N C CH RN P
R'
R C N
S CH R' P Cl R S C N P C R'
-HCl
O
PH2 NH2
R-C-Cl O R-C-OEt NH R-C-OCH3 R-C(OEt)3 RCHO
H
SiMe3 H3C C CH2
H2C=C
(Me3Si)2NP
NHSiMe3
(Me3Si)2N P=NSiMe3 +CH3-C=C-CH3
-
(Me3Si)2N-P
NHSiMe3 C=C=CH2 CH3
(4) 二配位五价
R-P-C-R'
SiMe3
NR1
NR1
Ph-P(SiMe3)2 + Cl-C-R2
Ph-P-C-R2
SiMe3
Ph
NR1SiMe3 P
C
R2
S
Ph-P(SiMe3)2 + CS2
[Ph-P-C-SSiMe ]
3
Ph
SSiMe3 P
C
SiMe3
SSiMe3
O
R-P(SiMe3)2 + R'NCO
R-P-C-N-R'
O O O -O-P-O-P-O-P-O-CH2 __ __ __ O O O O ATP
B
O O -O-P-O-P-O-CH2 __ __ O O O ADP
B
O CH2 O P OH O
O
B
OH
OH OH
OH OH
c-AMP
近年来，生命有机磷化学研究异常活跃 ,如DNA基因节段的修饰； 生物膜的结构、功能和人工模拟及合成；酶的活性调节途径—— 磷酰化与去磷酰化``````。
合成方法
• 1. 热消除法(消去HX or ClSiMe3)
H3CH2C 700--1100 ℃ PCl2 - HCl H3C C P
Ph C Me3Si PCl
heat - Me3SiCl
Ph
C
P
Me3Si C Me3Si PCl
heat - Me3SiCl
Me3Si
C
P
2 固碱消除法
• 消除HX or 六甲基硅氧醚
B) 分类和命名
• 三种分类方法
这种分类过于简单，已不适应磷化学的发展
• （3）以磷的氧化数分类
中英文命名
• （4）磷杂环化合物 • 1）单环化合物
• 3）多环磷杂化合物
2 一配位磷化合物
• 磷原子以一个σ 键与另一个基团相连接形 成的一类化合物称一配位磷化合物. • 1961,Gier首先制备出--膦杂乙炔 phosphaacetylene
1.
A) 前言 近二十年来，有机磷化学研究出现了令人瞩 目的新进展。主要表现在：
• (1）.新型结构类型有机磷化合物的大量涌现 • 独特的成键类型不仅丰富了有机磷学科的基础理 论，而且为人们研究更新的成键类型提供了依据
P
P
P
P
P
P
P
(2）.生命有机磷化学研究成为热点
生命机体中许多内源活性物质都含有磷酸酯结构单元 DNA和RNA骨架结构 ，ATP, ADP, c-AMP L.Todd言简意赅地指出“哪里有生命哪里就有磷。”
O
Me3SiO Bu P
t
(CH3)3CCCl But C
C
P
SiMe3
Me3SiOSiMe3
化学反应
• 磷炔，具有不饱和性，能参与多种加成 反应； • 磷碳三键的极性与SP杂化碳原子上取代 基性质无关，与腈类如-CN中三键的极性 相反，即碳原子是偶极的负端； • -0.307e • H C P • 0.226e 0.081e
R-P-C-O SiMe3 R-P-C-O SiMe3
[2+3]环化
Me N N Ac N P N O Ac Me N Me
+ ArCNO
Ac N P
Ar
N P O N
Ar
[4+2]环化
R1 N R2 R N P N R1 R2 P
+
R N
Ph N Ph P Ph
N
Ph
CO2Me
Ph CO2Me Ph P R
A:R = i-Pr; B:R = s-Bu
Diels-Alder反应
120℃ +
P
R P
R
R1 R
2
R=tBu, CMe2Et
X + P
R
3
R4 R2 X R R3 R
4 2
R1
R3
R1
P
R4
P
R1,R2,R3,R4=Ph, Pr,H, Me; X= C=O,CO2,
膦炔与烯的反应
• 配位反应
(3）.有机磷药物有重大发现
O O
NH P-N(CH2CH2Cl)2
目前抗艾滋病药物的研究极其活跃，而有机磷抗艾滋病药物 更引起人们的关注，成为主攻方向.Foscarnet (HO)2P(O)CO2H 作为抗艾滋病药已在临床上应用 近二十几年来，双磷酸酯(Bisphosphorates)作为药物的研究 成为热点,发现它们具有明显治疗骨髓病,骨炎,骨质疏松效果. 其中,Clodronate已经应用到临床.
O O (OH)2P-CCl2-P(OH)2
• 通过结构与活性关系研究,发现了高活性药物 Risedronate, 临床试验表明各种骨病中具有非常 高的疗效.
O HO P HO CH2 OH O OH P OH
C
Risedronate
N
(4）.有机磷农药遇到挑战
二战后第一个杀虫剂开辟纪元; 有机磷化合物广泛用作除草剂 杀菌剂\植物生长调节剂等; 常年使用,害虫产生抗药性
+ R-C=C-CO2Me
Ph
-PhCN
P R Ph
环化加成
• [2+1]
(Me3Si)2N_P=N_SiMe3 + O=C(CF3)2 (Me3Si)2N P
O C (CF3)2
N_SiMe3
•[2+3]
i-Pr2N
t-BuCHN2
P
t-Bu
N N
N
Bu-t
_
N2
NBu-t i-Pr2N-P CHBu-t NBu-t NBu-t
第三节 有机磷化学
参考书： 1、刘纶祖、刘钊杰 编著，有机磷化学导论， 华中师范大学出版社，1990 2、赵玉芬、赵国辉 编著，元素有机化学
目 录
• • • • • • • • • • 1 A)前言 B) 分类和命名 2 一配位磷化合物 3 二配位磷化合物 4 三配位磷化合物 5 四配位有机磷 6 五配位有机磷 7 六配位有机磷 8 有机磷自由基 9 有机磷化合物的核磁和质谱 10. 有机合成中的有机磷试剂
i-Pr2N-P=N-Bu-t t-BuN3
t-Bu
i-Pr2N
P N N N N
Bu-t
_
N2
i-Pr2N-P
• [4+1]
t-Bu-P=N-Ar +
t-Bu
P
NAr
Ph N N N Me P
Ph
+
O=C-Me O=C-Me
N N
N P
Me O O
Me
Me
源自文库
•[4+2]
CH3 N C N N Me N X Ph Ph P N N X
F3C PH2 KOH FC P
H3C
R Me3SiO
PCl2
C PSiMe3
KOH
NaOH - (Me3Si)2O
HC
R C
P
P
起始原料的合成：
本课题组：一配位磷化合物的合成
3Me3SiCl PCl3 3Mg THF (Me3Si)3P 3MgCl2
O P(SiMe3)3 NaOH 160~180 C