CN102203106A - 制备6-氯二苯并[d,f] [1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的主题是一种制备6-氯二苯并[d,f][1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯（式1）的方法，其包括以下步骤：a)在惰性气体和搅拌下，将悬浮于惰性溶剂中的2,2'-二羟基联苯加入反应器中的过量三氯化磷中；b)从反应混合物中导出并中和所产生的气体；c)分离过量的三氯化磷以及溶剂；d)获得6-氯二苯并[d,f][1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯。
Description
本发明涉及一种制备6-氯二苯并[d,f] [1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯即化合物1的方法,
化合物1是尤其在配体合成中起重要作用的结构部分。
这种配体例如是化合物2,即6,6'-[(3,3'-二-叔丁基-5,5'-二甲氧基-1,1'-联苯基-2,2'-二基)双(氧基)]双(二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯)，缩写为Biphephos，其广泛应用于过渡金属催化的反应中,
化合物2例如用于对烯烃的过渡金属催化的氢氨基甲基化(E. Petricci， A. Mann， J. Salvadori， M. Taddei， Tetrahedron Letters 2007，48，8501-8504)，氢氰化(US 5,449,807)，加氢甲酰基化(US 4,769,498，CN1986055)，异构化(US 5,440,067)和环烃基化(US 5,962,744)中。
化合物2的制备通常是在3个合成步骤中由可商购的起始材料制得：为了制备骨架，使3-叔丁基-4-羟基茴香醚氧化反应成二芳基化合物3,3'-叔丁基-2,2'-二羟基-5,5'-二甲氧基联苯。为了制备侧链，使三氯化磷与2,2'-二羟基联苯进行反应，从而形成化合物1。最后，所提到的两个步骤的反应产物在碱存在下相互缩合成Biphephos 2。
目前已知的所有制备化合物1 (6-氯二苯并[d,f][1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯)的方法都导致形成不希望的副产物，因而产率降低或者需要高的能量消耗或时间损耗。
因此在US 4,769,498中将三氯化磷滴加到2,2'-二羟基联苯中，在此情况下形成了亚磷酸酯类副产物，只有通过数小时的高能量的热平衡才能尽可能抑制该副产物(参见L. Anschütz， W. Marquardt， Chem. Ber. 1956， 89， 1119-1123)或/和必须对产物进行麻烦的真空蒸馏，这需要很高的温度(同上以及在L. V. Vehzhnikov和P. A. Kirpichnkov， Zh. Obshch. Khim.， 1967， 37， 1355)，或者需要工业上难以实现的130 Pa和更小的真空(EP 0 730 574以及V. N. Tsarev，A. A. Kabro， S. K. Moiseev， V. N. Kalinin， O. G. Bondarev， V. A. Davankov， K. N. Gavrilov， Russ. Chem. Bull.， Int. Ed. Vol 53， 2004， 814-818)。
与之相反，在CN 1986055中，先装入过量的三氯化磷，并加入2,2’-二羟基联苯。但没有更详细说明相对于三氯化磷而言的这种高反应性化合物如2,2'-二羟基联苯的添加方式和方法以及反应过程。为了从反应混合物中分离化合物1和其进一步纯化，采用真空蒸馏，在此同样没有更详细的说明，例如压力范围和温度范围。1的产率仅为71%。没有公开化合物1的更详细表征。
在FR 2873696提供的类似方法中，为了获得足够的选择性，需要将反应混合物高能量地冷却到0℃，以及为了捕获所形成的氯化氢气体，需要加入胺，其后果是形成胺盐酸盐，后者必须被过滤掉。不过由于全部的反应混合物是高腐蚀性的，因此需要昂贵的不易腐蚀的过滤设备，例如由DIN 2.4610合金制的过滤设备。此外还必须将所形成的胺盐酸盐残渣麻烦地清除或者循环利用。
作者还发现，对于由A. van Rooy， P. C. J. Kamer， P. W. N. M. van Leeuwen， K. Goubitz， J. Fraanje， N. Veldman和A. L. Spek在Organometallics 1996， 15， 835-847中提出的在四氢呋喃中的方法，其中描述的加碱是不允许的，因为否则会形成因四氢呋喃酸式裂解而产生的最高达10 %的副产物。不过，必须加入的胺又需要麻烦的过滤和/或真空蒸馏。
另外，除了产品产率以及纯度方面外，对于安全实施本发明方法，尤其是考虑到转化为工业方法，决定性的是以使得该缩合反应的散热可控地进行的方式加入2,2'-二羟基联苯。
在Zh. Obshch. Khim.， 1967， 37，1355中，L. V. Verizhnikov和P. A. Kirpichnkov描述了一种方法变体，在该变体中，反应物三氯化磷和2,2'-二羟基联苯在室温混合，加热至沸，接下来通过高真空蒸馏分离产物。由于其中两种高反应性的化合物直接混合，因此在对应较大配料情况下不再能保证可控地散热的标准。该反应的热效应为-54 kJ/mol，因此是强放热的。不过出于安全原因，可控地散热在工业规模上是绝对需要的。否则，当直接混合两种高反应性的化合物时，会突然释放所有的热量。对于小的实验室配料而言，该热量可以尚无危险地排放，但对于工业规模的反应而言则存在相当大的危险趋势。
因此本发明的目的是开发一种方法，其由2,2'-二羟基联苯和三氯化磷以高产率和纯度提供化合物1，不用依靠高能量的平衡过程或冷却过程，并且不用蒸馏产物、加碱或使用四氢呋喃。理想情况下，该方法即使在大工业规模上也能安全地操作。
已发现该目的可以通过一种制备6-氯二苯并[d,f] [1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯的方法实现，该方法包括以下步骤：
a) 在惰性气体和搅拌下，将悬浮于惰性溶剂中的2,2'-二羟基联苯加入反应器中的过量三氯化磷中；
b) 从反应混合物中导出并中和所产生的气体；
c) 分离过量的三氯化磷以及溶剂，优选在反应结束后进行分离；
d) 获得6-氯二苯并[d,f] [1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯。
对于本发明方法而言决定性的是，将在惰性溶剂中的悬浮液形式的2,2'-二羟基联苯加入过量的三氯化磷中。尤其是存在2倍至25倍，优选10倍至15倍过量的三氯化磷，基于摩尔比例计。特别优选2,2'-二羟基联苯的添加在压力范围为0.07至0.12 MPa下进行。本发明意义上的惰性溶剂原则上是在所述条件下是稳定的且非反应性的所有溶剂。所述惰性溶剂优选是芳族烃或烃混合物，例如二甲苯或甲苯，尤其是甲苯。如果是芳族烃混合物，则其优选主要含有甲苯，尤其是大于50重量%的甲苯。通常情况下悬浮液的计量加入过程在工业上难以实施，因为沉降的固体颗粒很快导致计量加入管线堵塞。该悬浮液优选通过以下的参数调节到以下数值范围，其中：
· 悬浮液中的固体份额在至少10至60质量%的范围内变化，以及
· 悬浮的2,2'-二羟基联苯的至少90 %的颗粒具有至少1至最大1000微米的尺寸。
例如通过技术人员早已熟知的可购得的激光衍射测量来实现对该参数的控制和调整。当固体含量例如接近下限时，可以通过重新搅拌而使悬浮液再次进行混合，从而重又提高固体含量。
反应结束后，分离过量的三氯化磷和惰性溶剂（优选主要含有甲苯）。该分离优选通过蒸馏，优选在低压下进行，特别优选进行精馏。回收的三氯化磷和溶剂又用于合成过程中。以几乎定量的产率和高纯度保留下化合物1。
本发明的实施方式令人惊讶地表明，在环境温度和没有加碱情况下仅形成很少量的副产物，并且2,2'-二羟基联苯在甲苯中的沉积速度慢，以致于即使在轻微的搅拌下在计量加入容器中也观察不到干扰性的堵塞或结块过程。
即使没有其他阐述，技术人员对上述描述内容仍可以最大范围来利用。因此，优选的实施方式和实施例只是描述性的，决不能以任何方式理解为对公开内容的限制。以下借助实施例更详细地解释本发明。以类似方式可得到本发明可选的实施方式。
实施例
在用氮气惰性化的1000 ml反应物容器中，将177.65 g (960mmol)粉末状的2,2'-二羟基联苯（其中至少90 %的晶粒的粒度介于1和1000微米之间）在搅拌下悬浮于710.61 g的甲苯中。保持该粒度分布对于悬浮液的稳定而言是有利的。通过激光衍射测量，检测到该悬浮液的固体含量最高达60%。当该值接近10质量%的下限时，通过重新开始搅拌重又达到上限值。在用氮气惰性化的6000 ml反应器中装入1574 g (11.46 mol)的三氯化磷。为了控制热效应，将该6000 mL反应器恒温在20℃，并搅拌。该反应器通过装填有氢氧化钠液的废气洗涤器连接隔膜泵。调节工作压力为0.07至0.09 MPa，从而使所产生的气体安全地通过废气洗涤器导出。将反应物容器安置在反应器之上，并在其最深的位置处通过玻璃管与反应器的盖子连接。在反应物容器的出口处，通过球形旋塞来调节悬浮液流。在2.5 h内，将所述反应物容器的内含物导入所述反应器中。所述旋塞任何时间都容易打开和关闭。没有出现堵塞或结块。添加完成后，在20℃下继续搅拌15 min，然后在反应器中存在澄清、浅黄色溶液。接下来将该反应器抽真空直至0.02 MPa，并加热到50℃。在用氮气惰性化的容器中蒸馏出过量的三氯化磷和含甲苯的溶剂。将反应器温度逐步升高到91℃。2.25 h后，结束蒸馏。剩下几乎无色、高粘度的液体。
产率：> 99%的理论值。纯度：98%；由GC/MS和31P-NMR-测量求得(500 MHz高场测量，用85 %正磷酸作为外标准，1溶于d8-甲苯中)，位移为δ= 185.21 ppm。
Claims (7)
1.制备6-氯二苯并[d,f] [1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯的方法，其包括以下步骤：
a) 在惰性气体和搅拌下，将悬浮于惰性溶剂中的2,2'-二羟基联苯加入反应器中的过量三氯化磷中；
b) 从反应混合物中导出并中和所产生的气体；
c) 分离过量的三氯化磷以及溶剂；
d) 获得6-氯二苯并[d,f] [1,3,2]-二氧杂磷杂环庚二烯。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，含有2,2'-二羟基联苯的悬浮液的固体含量范围为10至60质量%。
3.根据权利要求1和2的方法，其特征在于，所使用的2,2'-二羟基联苯的至少90 %的颗粒具有1至1000微米的粒度。
4.根据权利要求1至3的方法，其特征在于，作为惰性溶剂，使用芳族烃或烃混合物。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述芳族烃混合物主要含有甲苯。
6.根据权利要求1至5的方法，其特征在于，在低压下蒸馏分离过量的三氯化磷和芳族烃混合物。
7.根据权利要求1至4的方法，其特征在于，精馏分离的三氯化磷和芳族烃重又用于制备过程中。
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