[00144997]基于H-亚磷酸酯等磷试剂的新型有机反应

有机磷化学到目前已经发展为一门较为成熟的学科,由于有机磷化合物在有机合成、农药、阻燃和光电材料、医药等领域具有重要应用,研究人员仍不遗余力的致力于开发有机磷化合物合成的新方法以及提高相关化学反应的安全性和可持续性。H-亚磷酸酯[HP（O）（OR）2]在有机磷化学研究及应用过程中占据显著地位。作为重要的反应中间体,常被应用于合成具有多种生物活性的化合物,如：含C-P键的氨基膦酸、氨基膦酸酯、双膦酸、炔基膦酸酯、α-羟基膦酸酯、环氧烷基磷酸酯;含C-N键的磷酰胺和含有C-O键的核苷磷酸酯、聚烯基磷酸酯等。同时,H-亚磷酸酯与 POCl3、PCl3 等其他的磷试剂相比具有廉价易得、易保存、结构稳定等优点,一直被中外的有机磷化学研究的工作者所重视,并逐渐成为研究的热点之一。 H-亚磷酸酯主要以四配位异构体的形式存在。H-亚磷酸酯中含有强极性的磷酰基（P=O）,这一结构决定了H-亚磷酸酯的高反应活性,在有机合成中具有重要的应用价值。该项目基于对有机磷试剂H-亚磷酸酯的研究,采用H-亚磷酸酯为反应助剂或者反应试剂,在温和条件下实现了系列含磷、硫、氮、氧有机分子的高效合成。本项目的实施取得了具有国际领先水平的原创性研究成果,为有机磷化学的研究提供了新思路和新方法。 项目重要科学发现如下： H-亚磷酸酯参与活化氮杂环C-H键的新反应构建 含氮杂环化合物,特别是含有喹啉结构的天然/非天然衍生物具有广泛的药物活性,如抗疟疾、抗HIV、抗阿尔茨海默、抗抑郁和抗高血压活性等,然而,喹啉类药物在人体中2位易被氧化而导致其治疗效果下降,为了阻止这种氧化过程,近年来涌现出很多合成2-取代喹啉衍生物的新方法,这类有机合成成为目前研究热点之一。近年来,通过过渡金属催化C-H键活化来实现杂环化合物的直接官能团化已经有诸多报道。然而,这些方法中基本需要贵金属甚至有毒金属的参与,而通过无金属参与或廉价金属催化来实现杂环化合物定向官能团化的报道却很有限。本项目首先提出了在H-亚磷酸酯辅助作用下,通过喹啉氮氧化物与氨、伯胺、仲胺、醇等化合物反应,实现喹啉氮氧化物选择性C-H键官能团化。与之前的合成方法相比,该方法具有反应条件简单、条件温和、原料试剂便宜易得、产品范围广等优点。 H-亚磷酸酯参与自由基反应 H-亚磷酸酯中含有强极性的磷酰基（P=O）,这一结构决定了H-亚磷酸酯的高反应活性,这类化合物的反应多样性是由其两个反应中心所决定,即磷原子和烷氧基的α-碳原子,反应中涉及的官能团有烷氧基、P-H和P=O。本项目首次在无金属参与下的温和条件下,以过氧化物作为H-亚磷酸酯的开关,通过活化苯并噻唑衍生物2位的C-H键,直接构建C-C键和C-P键,合成了两类新的2-酰基苯并噻唑和2-苯并噻唑膦酸酯衍生物;首次用廉价易得的AgNO3/ CuSO4·5H2O做催化剂,K2S2O8做氧化剂,在室温的条件下,以端基炔和H-亚磷酸酯为原料,通过氧化偶联构建C-P键,高效的合成了系列β-羰基膦酸酯衍生物。 项目迄今发表相关SCI论文30余篇。项目第一完成人在陈晓岚国内外学术会议上作邀请报告十余次,被评为河南省高等学校教学名师、河南省高层次人才。项目研究成果对有机磷化学、有机硫化学理论发展和含磷、硫等杂原子的有机功能分子的创制具有重要意义,推动了含有磷、硫杂原子化学的发展。