膦烯酮和beta-膦内酰胺合成研究

Beta-phospholactams are phosphorus analogs of beta-lactams. To date, no efficient synthetic methods have been developed for their preparation. On the basis of our investigations into the synthesis, mechanism, and stereochemistry in the preparations of beta-lactams and beta-sultams from ketenes and sulfenes with imines during recent ten years, we plan to study the synthesis of beta-phospholactams from alkylidenephosphinates and imines in the current project. Dihydrophosphinine oxides are first prepared from 3-phospholene oxides and dichlorocarbene followed by a rearrangement and undergo Diels-Alder reaction with dimethyl butynedioate to give rise to bicyclic adducts, which further undergo a retro-Diels-Alder reaction, affording alkylidenephosphinates. We will study electrophilic order of different alkylidenephosphinates and realize the preparation of beta-phospholactams from alkylidenephosphinates and imines. We will also investigate the synthesis of six-membered ring products, 1,5,2-diazaphosphinane 2-oxides, from alkylidenephosphinates and less steric imines. The mechanisms and stereochemistry on both of reactions will be investigated as well in the project.

beta-膦内酰胺是beta-内酰胺的含磷类似物，目前尚无有效的合成方法。基于我们课题组近十年来关于通过烯酮与亚胺合成beta-内酰胺和烯砜与亚胺合成beta-磺内酰胺，及其反应机理和立体化学方面的研究基础。在本项目中拟开展通过膦烯酮与亚胺反应来合成beta-膦内酰胺类化合物研究。通过氧代磷杂环戊烯与二氯卡宾的加成及重排得到氧代磷杂环己二烯，其与丁炔二甲酸酯的Diels-Alder环加成产物发生逆Diels-Alder环加成就可以生成烃基膦烯酮。用五硫化二磷对Diels-Alder环加成产物进行处理，再发生逆Diels-Alder环加成就可以生成烃基硫代膦烯酮。研究膦烯酮的亲电活性顺序。通过烃基膦烯酮和亚胺来实现beta-膦内酰胺的合成，还将研究膦烯酮与两分子小位阻亚胺生成六元环产物。以及烃基膦烯酮与亚胺形成beta-膦内酰胺和六元环产物的立体化学及其反应机理。

与β-内酰胺和β-磺内酰胺相比，β-膦内酰胺的合成研究一直进展缓慢，本项目研究探索了2-氧代-2-磷杂双[2.2.2]辛-5,7-二烯类化合物的逆Diels-Alder反应、膦酰基重氮烷类化合物的Wolff重排和膦酰氯酯碱消除三种制备膦烯酮的方法，结果表明，膦酰基重氮烷类化合物的Wolff重排和膦酰氯酯的碱消除都是制备膦烯酮的有效方法，可用于制备结构多样性的膦烯酮。但存在好的亲电试剂时，膦酰氯酯形成的膦酰基负离子会与亲电试剂发生反应，不形成膦烯酮。且由膦酰氯乙酯制备的P-乙氧基膦烯酮比由膦酰基重氮烷制备的P-芳基膦烯酮富电子，亲电性差，与亲核性不强的亚胺不易发生环合反应。而P-芳基膦烯酮的亲电性较好，可以与亚胺发生环合反应。重氮(芳基)甲基(二芳基)氧膦与链状亚胺在微波辅助下的环合反应，成功实现了β-次膦内酰胺类化合物的合成，这是首次实现了由膦烯酮与亚胺的环合反应合成β-次膦内酰胺，是一类通用的合成方法。重氮(芳基)甲基(二芳基)氧膦与环状亚胺在微波辅助下的环合反应，实现了δ-次膦内酰胺类化合物的合成。与醛酮在微波辅助下的环合反应，实现了δ-次膦内酯类化合物的合成。芳甲基膦酰氯与环状亚胺在碱KHMDS存在下环合可以得到δ-膦内酰胺类化合物；而非芳甲基膦酰氯与亚胺在碱KHMDS存在下反应，可以得到α,β-不饱和的反式-膦酰胺类化合物。该反应为全新的合成α,β-不饱和的反式-膦酰胺类化合物的方法，也体现出膦酰氯与酰氯和磺酰氯不同的反应特性，加深了对膦酰氯反应性的认识。