磷酸型化合物設(shè)計(jì)合成方法研究進(jìn)展

1、第35卷第*期精 細(xì) 化 工Vol.35, No.*2018年*月FINE CHEMICALS*. 2018 收稿日期：2018-00-00; 定用日期：2018-00-00; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180000作者簡介：程玉橋（1969），男，教授，E-mail：.電話.:長期從事Gemini型驅(qū)油用表面活性劑、無機(jī)/有機(jī)功能材料以及基于“荷葉效應(yīng)”界面修飾改性物質(zhì)的設(shè)計(jì)合成、中試工藝及應(yīng)用基礎(chǔ)研究研究。 杜婷婷（1992），女，研究生。磷酸型化合物設(shè)計(jì)合成方法研究進(jìn)展程玉橋1，杜婷婷1，牛春榮1，薛莉娜1，晉戰(zhàn)穩(wěn)2，馮喆1（1.天津工業(yè)大

2、學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，天津 300387；2.中國石化勝利油田有限公司純梁采油廠，山東 濱州 256504）摘要：磷元素作為“生命活動的調(diào)控中心”而備受關(guān)注，磷化合物憑借優(yōu)異性能與眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，吸引著許多科學(xué)家在磷化合物設(shè)計(jì)、合成與性能方面開展了大量、深入和系統(tǒng)的研究工作，在高端日化、醫(yī)藥衛(wèi)生以及生命科學(xué)等理論與應(yīng)用方面取得豐碩的成果。但原子經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、環(huán)境友好性以及綠色產(chǎn)業(yè)化方面有待進(jìn)一步提高。本文在近年來研究基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地綜述了設(shè)計(jì)合成磷化合物的Kabachnik-Fields反應(yīng)、Atherton-Todd反應(yīng)、Abramov反應(yīng)等及反應(yīng)機(jī)理，為構(gòu)筑新型磷酸酯型化合物、開發(fā)

3、該類化合物的新功能提供重要參考，同時對含磷化合物在三次采油、航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：磷類化合物；表面活性劑；亞磷酸酯；Kabachnik-Fields反應(yīng)；合成中圖分類號：O627.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：Research Advance in Design and Synthesis Methods of Compounds Based on Phosphoric AcidCHENG Yuqiao1，DU Tingting1，NIU Chunrong1，XUE Lina1 ，JIN Zhanwen2，F(xiàn)ENG Zhe1(1.School of Environm

4、ental and Chemical Engineering，Tianjin Polytechnic University，Tianjin，300387，Tianjin，China; 2.Sinopec Shengli Oilfield Company Limited Pure Beam Oil Production Plant , Shandong 256504)Abstract：Phosphorus has attracted much attention as a “regulatory center for life activities”. The excellent perform

5、ance of phosphorus compounds and its wide application in many fields have attracted many scientists to carry out extensive, in-depth and systematic research work on the design, synthesis and performance of phosphorus compounds. High-end daily, medical and health sciences and life sciences have achie

6、ved fruitful results in theory and application. However, the aspects of atomic economy, industrial application, environmental friendliness and green industrialization need to be further improved. Based on recent studies, this paper systematically reviews the Kabachnik-Fields reaction, Atherton-Todd

7、reaction and other reaction mechanisms for the design and synthesis of phosphorus compounds. Provides an important reference for constructing new phosphate ester compounds and developing new functions for such compounds. At the same time, the development trend of phosphorus-containing compounds in t

8、ertiary oil recovery, aerospace and other application fields is prospected.Keywords： phosphine; surfactants; phosphonites; Kabachnik-Fields reaction; synthesisPAGE 6精細(xì)化工 FINE CHEMICALS第35卷第*期程玉橋等: 磷酸型化合物設(shè)計(jì)合成方法研究進(jìn)展PAGE 5磷元素是生命體內(nèi)不可或缺的一種重要微量元素，對研究生命體的起源與進(jìn)化具有十分重要的意義1。經(jīng)過幾十年的深入研究，有機(jī)磷化學(xué)得到迅速發(fā)展，如今磷化學(xué)不再簡單的屬于有

9、機(jī)化學(xué)一個分支2，已成為一門獨(dú)立的學(xué)科，并在整個化學(xué)領(lǐng)域有著重要的地位。有機(jī)磷化合物，如磷酸型化合物及其衍生物較高的生物活性受到科學(xué)家重視，早期應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如今已滲透到了生活中每一個領(lǐng)域，如在生命科學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生3-4、航空航天5、材料科學(xué)、高端日化6以及三次采油等領(lǐng)域中均得到廣泛的應(yīng)用7。換句話來說，有機(jī)磷化合物幾乎涉及與影響到國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，石油以其在國民經(jīng)濟(jì)與世界政治中的重要作用推動磷酸型化合物的進(jìn)一步向前發(fā)展。在“三次采油”8技術(shù)中，磷酸型表面活性劑具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：一是磷酸型表面活性劑耐酸堿性能比較強(qiáng)，具有良好生物活性，且容易生物降解，符合油藏環(huán)境平衡的理念；

10、二是良好改性功能材料的單體，其研究熱點(diǎn)：液固界面“超疏水超疏油”現(xiàn)象，其中重要界面修飾改性功能材料是磷酸型納米顆粒，首先對改性納米二氧化硅固體界面進(jìn)行磷化物修飾，制備一種具有良好分散性能的水性納米雜化有機(jī)磷化合物9，然后再通過物理或化學(xué)作用在固體表面形成一層仿荷葉納米微凸起，即形成“荷葉效應(yīng)”10，從而大幅度提高石油采收率。基于三次采油用的磷酸酯化合物具有良好的洗滌、乳化、防銹、分散等性能和易生物降解性能，本文較為系統(tǒng)地對近年來合成有機(jī)磷化合物方法研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期為化學(xué)工作者們在構(gòu)筑新型有機(jī)磷化合物、開發(fā)有機(jī)磷化合物的應(yīng)用時提供參考。1 有機(jī)磷化合物的合成方法根據(jù)反應(yīng)類型的不同，基于磷

11、酸型化合物的制備方法可分為Atherton-Todd反應(yīng)11、Kabachnik-Fields反應(yīng)12、Abramov反應(yīng)13、Michaels加成反應(yīng)14以及偶聯(lián)反應(yīng)等。反應(yīng)通式和特點(diǎn)見表1。表1 磷酸型化合物的制備方法Table 1 Method for preparing phosphoric acid type compound反應(yīng)類型反應(yīng)通式反應(yīng)特點(diǎn)Kabachnik-Fields反應(yīng)三組分一鍋法合成-氨基膦酸酯化合物，易工業(yè)化Atherton-Todd反應(yīng)易操作、可靠、適應(yīng)范圍廣偶聯(lián)反應(yīng)反應(yīng)條件溫和，底物適用性范圍較廣Michaels加成反應(yīng)需要金屬作催化劑Abramov反應(yīng)無需過

12、渡金屬的催化，避免了環(huán)境污染1.1 Kabachnik-Fields反應(yīng)Kabachnik-Fields反應(yīng)是以胺、羰基化合物（醛或酮）和亞磷酸酯為底物合成-氨基膦酸酯反應(yīng)15。胺的堿性決定了反應(yīng)途徑，即“亞胺”途徑和“羥基膦酸酯”途徑。胺的堿性較弱時，羰基化合物與胺反應(yīng)脫去一分子水形成亞胺化合物，亞胺化合物易受到親核試劑H-亞磷酸酯的進(jìn)攻，發(fā)生親核反應(yīng)12，即“亞胺”途徑。胺的堿性較強(qiáng)時，反應(yīng)途徑相反，首先羰基化合物與H-亞磷酸酯反應(yīng)形成羥基膦酸酯，然后與胺脫去一分子水生成-氨基膦酸酯，即“羥基膦酸酯”途徑。但水楊醛的反應(yīng)根據(jù)“亞胺”途徑發(fā)生，與胺的堿性無關(guān)。反應(yīng)特點(diǎn)：(1)三組分“一鍋”法

13、高效一步反應(yīng)，符合原子經(jīng)濟(jì)性理念；(2)反應(yīng)可在微波輔助無有機(jī)溶劑條件下反應(yīng)。近年來，許多催化劑被應(yīng)用于Kabachnik-Fields反應(yīng)中，如氨基酸Schiff堿和Lewis酸16、無水Mg(ClO4)217、碘18等催化劑。并在無溶劑、無催化劑、在微波輔助下，醛、胺、亞磷酸酯三組分“一鍋”法制備-氨基膦酸酯19，減輕了化學(xué)試劑對環(huán)境的危害，符合綠色化學(xué)理念。反應(yīng)通式見表1。2011年，Blint19等報(bào)道了在無溶劑條件下，以伯胺、多聚甲醛和亞磷酸酯為反應(yīng)底物，微波反應(yīng)器(MW)加熱合成了N-烷基雙(膦氧物)衍生物()，產(chǎn)率95%。反應(yīng)路線如下所示：2015年，梁靜17用先Michael加

14、成后Kabachnik-Fields反應(yīng)路線拓展了磷氮六元雜環(huán)的合成。首先在有機(jī)堿條件下，次磷酸乙酯對亞丙基丙酮進(jìn)行Michael加成，主要生成物是1,4-加成產(chǎn)物；然后和胺、醛進(jìn)行三組分縮合反應(yīng)，得六元磷氮雜環(huán)化合物()。由于次磷酸乙酯的不穩(wěn)定性，在堿性環(huán)境下容易氧化，反應(yīng)需要在氬氣氛圍下進(jìn)行。作者還嘗試了次磷酸銨和六甲基二硅烷胺生成HP(OSiMe3)2，并且反應(yīng)在無催化劑存在的情況下均可進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)路線如下所示：2016年，方毅林20用生物電子等排原理和拼合原理設(shè)計(jì)、并用Kabachnik-Fields反應(yīng)成功合成了新穎的(苯氨基)(2-氧代-1,2二氫喹啉-3-基)甲基膦酸二乙酯化合

15、物(BAQPE)。首先以乙酰苯胺為原料，合成2-氯喹啉-3-甲醛；再與醋酸混合，制備2-氧代-1,2-二氫喹啉-3-甲醛；最后與苯胺、亞磷酸二乙酯反應(yīng)合成產(chǎn)物BAQPE()。避免了中間體席夫堿的分離。反應(yīng)路線如下所示：2017年，王玉鳳18等報(bào)道了由亞磷酸三烷基酯作磷源通過碘催化的Kabachnik-Fields反應(yīng)合成-氨基磷酸酯的方法。首先以碘作催化劑，4-溴苯甲醛、亞磷酸三乙酯、對甲苯胺為原料，制備-氨基磷酸酯，產(chǎn)率84%；然后以上述產(chǎn)物、甲醛溶液、二氧六環(huán)為反應(yīng)底物，得含磷酸酯的苯并噁嗪化合物()。反應(yīng)速度快，底物的適用性較廣。反應(yīng)為合成-氨基磷酸酯提供了高效簡潔的方法。反應(yīng)路線如下，

16、機(jī)理見圖1。圖1 Kabachnik-Fields反應(yīng)機(jī)理示意圖Fig.1 Schematic diagram of Kabachnik-Fields reaction mechanism1.2 Atherton-Todd反應(yīng)Atherton-Todd反應(yīng)是以亞磷酸二烷基酯和伯胺或仲胺作反應(yīng)底物，在四氯化碳存在條件下堿性環(huán)境中反應(yīng)生成氨基磷酸酯的過程。反應(yīng)底物添加順序決定了反應(yīng)機(jī)理，首先H-亞磷酸酯通過氯代烴轉(zhuǎn)化成含PCl鍵五配位磷中間體，親核試劑醇、胺或硫醇的負(fù)離子進(jìn)攻中間體的PCl鍵反應(yīng)生成多種五配位磷化合物。反應(yīng)由堿的強(qiáng)度確定反應(yīng)速度，通常反應(yīng)中有機(jī)胺類化合物作堿。近年來，反應(yīng)還擴(kuò)展到亞

17、磷酸二烷基酯與非醇胺試劑的反應(yīng)。反應(yīng)應(yīng)用于苯酚脫氧、合成-官能化的氨基磷酸酯等。反應(yīng)通式見表1。2014年，高鵬21在Atherton-Todd反應(yīng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了在CO2插入下雙氨基酸氫膦烷與仲胺的反應(yīng)，并合成了氨基甲酸螺磷烷酯化合物。用四氯化碳作鹵化劑，雙氨基酸氫膦烷、仲胺為原料反應(yīng)，合成氨基甲酸螺膦烷酯()。反應(yīng)體系中引入CO2氛圍，抑制了副反應(yīng)的發(fā)生及焦螺膦烷酯（POP）的生成，并能生成單一的氨基甲酸螺磷烷酯化合物，提高了反應(yīng)產(chǎn)率；反應(yīng)不需要過渡金屬的催化，是一種環(huán)境友好型的固定CO2的方法。反應(yīng)路線如下，機(jī)理見圖2。圖2 Atherton-Todd反應(yīng)機(jī)理示意圖Fig.2 Sche

18、matic diagram of Atherton-Todd reaction mechanism2015年，游曉輝22主要研究了五配位雙亮氨酸氫膦烷和五配位雙丙氨酸氫膦烷與酚的類Atherton-Todd反應(yīng)及其立體化學(xué)機(jī)理。第一步用L-亮氨酸(丙氨酸)、三氯化磷、三乙胺制備五配位雙亮氨酸(或雙丙氨酸)氫膦烷；第二步，五配位氨酸氫膦烷和酚類作為原料，室溫?cái)嚢柘逻M(jìn)行反應(yīng)得產(chǎn)物()。為減少第一步反應(yīng)的副反應(yīng)發(fā)生，降低了反應(yīng)溫度，從而提高產(chǎn)率，并且縮短了反應(yīng)時間，均可在數(shù)分鐘內(nèi)完成反應(yīng)。反應(yīng)路線如下所示：2016年，代旺23提出了用相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基碘化胺(PTC)催化Atherton-Todd反

19、應(yīng)的方法。首先用L-氨基酸、三氧化磷、三乙胺反應(yīng)制備雙氨基酸氫膦烷的光學(xué)純的一對非對映異構(gòu)體，并分離了產(chǎn)物的非對映異構(gòu)體；然后構(gòu)型純的雙氨基酸氫膦烷和烯丙式鹵代烴在四丁基碘化胺作相轉(zhuǎn)移催化劑的條件下進(jìn)行Atherton-Todd反應(yīng)。反應(yīng)路線如下所示：2017年，Wang24等報(bào)道了在空氣及三乙胺存在下通過二氟苯基膦氧化合物和醇進(jìn)行Atherton-Todd反應(yīng)合成二苯基次膦酸酯的有效方法。以對硝基芐醇、二苯基膦氧化物為原料，在n-C4F9SO2F輔助下反應(yīng)，得目標(biāo)產(chǎn)物。在此反應(yīng)中，全氟烷基磺酰氟既不能用來輔助苯酚和胺與氫氧化膦或H-膦酸酯的反應(yīng)，也不能用醇與H-膦酸酯的輔助反應(yīng)。反應(yīng)路線如下

20、所示：1.3 偶聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)是以H-亞磷酸酯和碳碳不飽和鍵為反應(yīng)底物，在金屬鹽催化條件下反應(yīng)形成含CP鍵含磷化合物的反應(yīng)。反應(yīng)過程中，H-亞磷酸酯與催化劑金屬鹽反應(yīng)形成絡(luò)合物，然后金屬鹽絡(luò)合物轉(zhuǎn)金屬反應(yīng)，最后經(jīng)過消除反應(yīng)合成目標(biāo)產(chǎn)物。因其不需要使用官能團(tuán)化的底物被眾多化學(xué)研究者和工作者關(guān)注。該反應(yīng)主要有以下優(yōu)勢：(1)反應(yīng)條件較溫和，底物實(shí)用性范圍較廣；(2)原子經(jīng)濟(jì)性高，契合綠色化學(xué)發(fā)展理念。并在有機(jī)合成與工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。反應(yīng)通式見表1。2013年，許凱25首次報(bào)道了在有機(jī)相或者水相中過渡金屬催化H-亞磷酸二烷基酯與惰性的芳基氯代物的copper-free Sonogashira偶聯(lián)

21、反應(yīng)，并合成了一系列的芳基內(nèi)炔化合物。在有機(jī)相中，以環(huán)鈀化合物palladacycle作催化劑，芳基氯代物與H-亞磷酸二異丙酯為原料進(jìn)行反應(yīng)。在水相中，以二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物palladacycle/X-Phos作催化劑，4-溴苯甲醚與二異丙基H-亞磷酸酯共同溶于水中，進(jìn)行反應(yīng)，最高氣相產(chǎn)率為69%。在水相中添加劑異丙醇可抑制二異丙基H-亞磷酸酯水解，氣相產(chǎn)率提高到95%。水相中以價廉易得反應(yīng)物通過偶聯(lián)反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物()，最大限度地降低了生產(chǎn)成本，使得其反應(yīng)具有巨大的工業(yè)應(yīng)用價值。反應(yīng)路線如下所示：2014年羅莎26提出一條安全、方便、環(huán)境友好并高效的交叉脫氫偶聯(lián)反應(yīng)來制備-氨基磷酸酯化合物

22、方案。首先用四氫異喹啉制備叔胺N-芳基四氫異喹啉；然后以N-芳基四氫異喹啉和亞磷酸二烷基酯類化合物為原料，合成-氨基磷酸酯化合物()，產(chǎn)率在78%87%。但底物亞磷酸二烷基酯換為二芳基磷氧化合物時，會使得反應(yīng)產(chǎn)率大大降低。反應(yīng)路線如下所示：2015年，閔澤輝27報(bào)道了銀鹽催化制備吲哚基膦酸酯的方法。首先以吲哚、溴化芐為原料制備中間體1-芐基吲哚；然后以1-芐基吲哚、亞磷酸二乙酯為原料，并在AgNO3/K2S2O8體系下的催化氧化條件下發(fā)生交叉偶聯(lián)反應(yīng)，中等較高產(chǎn)率合成了吲哚基膦酸酯()。反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用，可減少過渡金屬的用量，并減輕對環(huán)境的危害，同時也更加貼近綠色化學(xué)的理念。反應(yīng)路線

23、如下，機(jī)理見圖3。圖3 偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理示意圖Fig.3 Schematic diagram of coupling reaction mechanism2017年，張?jiān)?8報(bào)道了用,-不飽和羧酸經(jīng)過脫羧交叉偶聯(lián)來構(gòu)筑CP鍵。以肉桂酸、亞磷酸二異丙酯為原料，在氬氣的氛圍下進(jìn)行脫羧偶聯(lián)反應(yīng)，制得芳基乙烯基磷酸酯化合物()。單取代的氯原子和雙氯原子均可用于偶聯(lián)反應(yīng)；并且芳環(huán)空間位阻對反應(yīng)影響不大。但苯環(huán)上電子云密度減低時，不利于脫羧反應(yīng)進(jìn)行。反應(yīng)路線如下所示：1.4 Michaels加成反應(yīng)Michaels加成反應(yīng)是以H-亞磷酸酯與含碳碳不飽和鍵化合物為反應(yīng)底物，在堿性催化劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)的過程。

24、反應(yīng)是1,4-共軛加成反應(yīng)過程，一個提供親電共軛體系的化合物（受體）與一個提供親核碳負(fù)離子化合物（給體）的加成反應(yīng)。反應(yīng)被廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物和藥物的合成。反應(yīng)通式見表1。2011年，Sohtome29等提出用構(gòu)象靈活的有機(jī)催化劑開發(fā)了在有機(jī)溶劑中亞磷酸二苯酯與硝基烯烴的P-Michaels加成反應(yīng)。以亞磷酸二苯酯與硝基烯烴為原料，得加成產(chǎn)物(XIII)。證實(shí)，實(shí)驗(yàn)在非極性溶劑中能夠更好的提供對映體選擇性。加入水時，觀察到對映體選擇性的顯著改善，產(chǎn)率由89增至95。該反應(yīng)涉及反應(yīng)底物范圍較廣泛，與芳族和脂族硝基烯烴的反應(yīng)均有高的對映體選擇性。反應(yīng)路線如下所示：2014年，Li30等提出用鑭系金屬

25、作催化劑，通過不對稱Michaels加成反應(yīng)方法來實(shí)現(xiàn)CP鍵形式的轉(zhuǎn)化。以手性配體與(Me3Si)2N3Yb(1-Cl)Li(THF)3(四配位的鐿甲硅烷基酰胺)絡(luò)合物作催化劑，亞磷酸二乙酯和查耳酮為原料，得目標(biāo)產(chǎn)物(XIV)。并驗(yàn)證反應(yīng)溫度降至0時，反應(yīng)產(chǎn)率幾乎沒有損失，對應(yīng)選擇性也顯著提高；改變加料方式，對應(yīng)選擇性從73%很明顯增至89%，產(chǎn)率也提高到94%。反應(yīng)路線如下所示：2017年，羅永陽31用便宜易得的化學(xué)原料，合成手型氮雜半冠醚配體，并將其作催化劑催化亞磷酸酯與酮的不對稱Michaels加成反應(yīng)。并驗(yàn)證在最佳反應(yīng)條件下具有較為廣泛的底物適用性，產(chǎn)物(XV)產(chǎn)率均在83%99%。但

26、是沒能成功分離最終目標(biāo)產(chǎn)物的兩對非對映異構(gòu)體，也沒有確定其產(chǎn)物的構(gòu)型。反應(yīng)路線如下，機(jī)理見圖4。圖4 Michael加成反應(yīng)機(jī)理示意圖Fig.4 Schematic diagram of Michael addition reaction mechanism 8精細(xì)化工 FINE CHEMICALS第35卷1.5 Abramov反應(yīng)Abramov反應(yīng)是以醛或酮和H-亞磷酸酯為反應(yīng)底物，在有機(jī)強(qiáng)堿（醇負(fù)離子）條件下發(fā)生加成反應(yīng)生成-羥基膦酸酯的反應(yīng)。其中，亞磷酸酯的相對摩爾量決定了反應(yīng)產(chǎn)物，亞磷酸酯與羰基化合物經(jīng)歷對碳原子的親核加成反應(yīng)，通過將磷酸酯中氫或烷基或甲硅烷基從與磷相連的氧轉(zhuǎn)移到新合成

27、的醇鹽中心形成四面體，如果n(醛):n(有機(jī)堿)為2:1時，加入第二個醛分子中導(dǎo)致環(huán)磷酸酯或線性烷基磷酸酯轉(zhuǎn)移。近年來，應(yīng)用于反應(yīng)催化劑有手性二磺酰亞胺13、1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯(DBU)32以及其它有機(jī)堿33，在有機(jī)溶劑中高產(chǎn)率生成目標(biāo)產(chǎn)物。但無催化劑、無溶劑或者在微波輔助下減少使用有機(jī)試劑的Abramov反應(yīng)并未見相關(guān)報(bào)道。反應(yīng)應(yīng)用于合成-羥基衍生物等，反應(yīng)通式見表1。2014年，Guin13等人報(bào)道了一種催化對映選擇性Abramov反應(yīng)。以2-萘甲醛、二乙基三甲基甲硅烷基亞磷酸酯為反應(yīng)底物，以手性二磺酰亞胺作催化劑，合成了幾種官能團(tuán)化的-羥基膦酸酯(XVI)，產(chǎn)率高達(dá)98%。

28、實(shí)驗(yàn)可縮放，在溫和反應(yīng)條件下可以應(yīng)用于1g原料。并且實(shí)驗(yàn)有效避免了使用金屬催化的缺點(diǎn)。反應(yīng)路線如下所示：2015年，趙亞磊33首次報(bào)道了把傳統(tǒng)合成-羥基膦酸酯的方法與氧化還原轉(zhuǎn)化反應(yīng)結(jié)合，用不飽和醛和與化合物制備-酰氧基膦氧化合物。以二丁基膦氧與肉桂醛作反應(yīng)底物，在希萊克管中反應(yīng)，產(chǎn)率達(dá)86%。反應(yīng)由堿協(xié)助的氧化還原體系，無需過渡金屬或氮雜環(huán)卡賓催化，無需借助腈基化試劑，二烷基膦氧和不飽和醛反應(yīng)合成一系列-酰氧基膦氧化合物(XVII)。反應(yīng)具有氧化還原轉(zhuǎn)化過程中的原子經(jīng)濟(jì)性、氧化還原經(jīng)濟(jì)性和步驟經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，并避免了使用酰氯試劑帶來的缺點(diǎn)（步驟經(jīng)濟(jì)性差，副產(chǎn)物對環(huán)境不友好）。反應(yīng)路線如下所示：

29、2017年，Kolodyazhna32等人報(bào)道了合成手性膦?；郊兹┑姆椒āＪ紫扔脕喠姿岫柞ヅc4-二乙氧基甲基苯甲醛為反應(yīng)底物，在1,8-二氮雜雙環(huán)5.4.0十一碳烯(DBU)催化條件下發(fā)生Abramov反應(yīng)，得對映體(S)和(R)-1-羥基甲基膦?；郊兹?XVIII)；然后與(二乙基氨基)三氟代硫烷室溫或適度冷卻下反應(yīng)生成相應(yīng)氟化衍生物。合成的手性膦酰基苯甲醛是用于制備手性磷類似物的天然化合物的起始反應(yīng)底物。如磷酸酪氨酸CP類似物的合成。反應(yīng)路線如下所示：2 應(yīng)用研究進(jìn)展近年來，化學(xué)家們在以上反應(yīng)機(jī)理方面開展的大量卓有成效研究工作，反應(yīng)日臻成熟。從上述綜述來看，反應(yīng)具有經(jīng)典成熟、界面友好

30、、經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境友好以及易于工業(yè)化等特點(diǎn)。從其性能來看，-氨基膦酸酯、-羥基膦酸酯以及-官能化的氨基磷酸酯等衍生物均具有除草、抗菌、抗腫瘤等生物活性，將其引入藥物分子可作為藥物的有效載體，并可以增強(qiáng)藥物的脂溶性，促進(jìn)細(xì)胞對藥物的吸收。在三次采油中，基于磷酸酯表面活性劑良好的乳化性能，能迅速將巖石表面的原油分散、剝離，形成水包油型乳狀液，從而改善油水兩相的流度比，提高波及系數(shù)。因此，在新材料、新能源以及生命科學(xué)等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。2.1 生命科學(xué)在生物體中，一些磷酸的衍生物作為核酸、輔酶的組成部分34，對生命活動有著極其重要的意義。一方面磷酸二酯將DNA和RNA之間的核糖核苷酸連接起來形成

31、載體物質(zhì)在生物體內(nèi)調(diào)控遺傳信息35；另一方面在含有磷酸或焦磷酸等含磷物質(zhì)作輔酶的條件下，生物體才能完成大多數(shù)的細(xì)胞內(nèi)酶促反應(yīng)。與此同時，含磷酸脂的磷化合物參與了生命體內(nèi)的大多數(shù)新陳代謝過程36。大多數(shù)蛋白酶的活性是靠磷?；腿チ柞；瘉硗瓿傻?7，可逆蛋白磷?；磻?yīng)是生物信息在細(xì)胞內(nèi)傳遞的主要方式，是細(xì)胞生長、代謝、癌變和增殖的調(diào)控中心14。細(xì)胞酶可逆共價修飾最重要的是對靶蛋白的磷酸化，由腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）供給磷酸基和能量，磷酸基轉(zhuǎn)移到靶蛋白特異的酪氨酸、蘇氨酸或絲氨酸殘基上，蛋白的脫磷酸是由蛋白磷酸酶催化水解反應(yīng)將磷脫下38。含磷化合物也參與了ATP能量轉(zhuǎn)移過程，磷酸肌酸水解過程中釋放

32、的能量將腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）和磷酸合成ATP。有機(jī)磷化合物以連接作用形成載體、輔酶作用以及水解提供能量等方式參與生物體內(nèi)的生命活動，其化學(xué)本質(zhì)均屬于磷酰化反應(yīng)。因此，磷元素對研究生命體的起源與進(jìn)化具有十分重要的意義。2.2 高端日化 表面活性劑在日化產(chǎn)品中主要起乳化、分散、增溶、潤濕等作用。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)日化產(chǎn)品已不能滿足人們?nèi)找鎸γ篮蒙畹淖非?，高端日化產(chǎn)品除在分子結(jié)構(gòu)與功能上多樣化外，另一重要特征是相容性與友好性，含磷化合物因與細(xì)胞膜磷脂化合物結(jié)構(gòu)相似具有良好相容性39而成為高端日化研究的方向。研究表明，化妝品及其他吸水性的產(chǎn)品中添加有機(jī)磷化合物類表面活性劑成分，能

33、提升它們的吸水性。有機(jī)磷化合物類表面活性劑通常作為乳化劑的組分用到日用化學(xué)品中40，因?yàn)槠渑c人類皮膚特有的親和性以及安全性，對皮膚無任何的不良刺激，備受親睞，成為人們常用化妝品、洗發(fā)香波及沐浴乳的主要成分6。同時由于有機(jī)磷化合物類表面活性劑的生物相容性和降解性，不僅對環(huán)境友好，且具有生物安全性。與常用的離子型表面活性劑相比，含磷表面活性劑可抑制皮膚中水分的蒸發(fā)達(dá)到保濕的效果。通過磷酰化反應(yīng)合成磷酸酯化合物，用于提高維生素C的穩(wěn)定性，在化妝品中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%左右的維生素C磷酸酯鎂能明顯減輕色斑，美白皮膚且無任何刺激性41。隨著人們年齡的增長，膠原纖維和彈性纖維數(shù)量和質(zhì)量隨之減少，使得皮膚松弛

34、而產(chǎn)生皺紋。目前美容抗皺的方法有很多，但本質(zhì)均是增加膠原纖維和彈性纖維數(shù)量和質(zhì)量。此過程中需要用Masson氏三色染色法42測定膠原纖維及彈性纖維的數(shù)量和質(zhì)量，其中主要染色成分是磷鉬酸和磷鎢酸，磷鉬酸作用于膠原纖維，磷鎢酸作用于纖維膠質(zhì)、神經(jīng)膠質(zhì)等，促進(jìn)組織有選擇的染色，減少背景和核的染色，使得背景清晰43。2.3 航空航天 近年來，隨著航空航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對質(zhì)量、效率及綠色生產(chǎn)提出了更高的要求。如飛機(jī)制造是極其復(fù)雜的工程，它是集高、精、尖技術(shù)于一身的高端產(chǎn)業(yè)，也是制造工業(yè)中最為復(fù)雜的高技術(shù)產(chǎn)品之一，因此飛機(jī)的清洗保潔也是保持飛機(jī)良好性能的重要環(huán)節(jié)44。但國內(nèi)航空企業(yè)幾乎都是采用較傳統(tǒng)的人

35、工清洗方式進(jìn)行清洗，仍然處于落后狀態(tài)。清洗方式不僅成本高、效率低、磨損零件、對環(huán)境也有一定污染，而且對工作人員來說勞動強(qiáng)度大、技術(shù)含量低，并有毒有害物質(zhì)危害工作人員的身體健康45；更重要的是這種清洗方式導(dǎo)致飛機(jī)管件受到清洗環(huán)境惡化的二次污染，使得其不易達(dá)到規(guī)定的高清潔程度46。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，航空航天領(lǐng)域?qū)︼w機(jī)、衛(wèi)星等的清潔程度提出了更高要求，傳統(tǒng)清洗方式的清潔程度已不能滿足當(dāng)前要求47。因此對其表界面材料進(jìn)行改性形成“三防”材料48，提高防水、防油和防污能力的研究有著重大的理論意義和實(shí)踐應(yīng)用價值，既滿足了國防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，而且積極響應(yīng)了國家“綠色化學(xué)”49的倡議，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)

36、保。納米改性的磷酸酯型表面活性劑50應(yīng)用于此，可達(dá)到表面形成“三防”（防水、防油、防污）材料的要求。2.4 醫(yī)學(xué)醫(yī)藥由于有機(jī)磷化合物良好的生物和藥物活性，引起醫(yī)學(xué)醫(yī)藥領(lǐng)域工作者和研究者的研究興趣。研究者們圍繞環(huán)狀核苷酸的類似物、衍生物展開了研究，發(fā)現(xiàn)是一類調(diào)節(jié)控制細(xì)胞分化與生長的有效藥物。有機(jī)磷化合物及其衍生物可以選擇性抑制病毒或腫瘤的mRNA表達(dá)，并對艾滋病也有抑制作用14。如，現(xiàn)臨床上應(yīng)用的Foscarnet抗艾滋病和膽固醇基膦酰齊多夫定(CHPZ)治療艾滋病藥物，環(huán)磷酰胺免疫抑制劑藥物等。在各類功能有機(jī)磷化合物中，-氨基酸的含磷類似物-氨基膦酸酯具有抗植物病毒、殺菌、抗癌和抗氧化14等多

37、種生物活性和藥物活性，成為人們研究的熱點(diǎn)。2.5 三次采油石油被稱為“工業(yè)血液”，石油緊缺與大量資源未能高效開發(fā)，將嚴(yán)重影響國家能源安全和制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展。油田開采大致分為3個階段：一次采油技術(shù)、二次采油技術(shù)和三次采油技術(shù)51。在眾多三次采油技術(shù)中，化學(xué)驅(qū)以其“性價比高”而受到科研工作者的廣泛關(guān)注，化學(xué)驅(qū)涉及到一種重要的驅(qū)油用新材料磷酸酯類表面活性劑?；瘜W(xué)驅(qū)油用新材料主要解決液/固界面與液/液界面的問題8。磷酸酯型表面活性劑具有良好的乳化和分散等性能，在液/固界面對原油產(chǎn)生較強(qiáng)的乳化能力，使得巖石上的原油能夠快速分散、剝離形成水包油(O/W)型乳狀液，從而改善油水兩相的流度比、提高波及系數(shù)；液/液

38、界面要求驅(qū)油用材料具有很高的界面活性，較好地降低油水界面張力與油藏環(huán)境的適應(yīng)性。近年來，化學(xué)工作者們將納米材料引入油田化學(xué)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)與現(xiàn)有化學(xué)驅(qū)技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮納米技術(shù)的優(yōu)勢52。但納米顆粒具有較大的表面能很容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象而失去自身獨(dú)特的性能。磷酸酯型表面活性劑良好的穩(wěn)定性和分散性能，其用來改性納米材料，有效阻止納米顆粒在溶液中的團(tuán)聚。3 結(jié)束語近年來，科學(xué)家們在磷化合物研究與開發(fā)方面取得了較大的發(fā)展，不斷地豐富磷化合物理論基礎(chǔ)，顯著地拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，磷化合物呈現(xiàn)出越來越廣泛的應(yīng)用前景。盡管如此，但仍需在以下方面進(jìn)行系統(tǒng)探索研究工作：1.分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣化研究。在新型低成本表面

39、活性劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合磷化合物良好的洗滌乳化、生物降解以及生物安全性，開發(fā)新型磷酸酯表面活性劑，拓寬磷酸酯表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域，并在高端日化、醫(yī)學(xué)醫(yī)藥以及三次采油等領(lǐng)域發(fā)展更為重要的作用。2.化合物合成方法的研究。有機(jī)磷化合物合成均是通過經(jīng)典反應(yīng)進(jìn)行，工藝線路簡單，“一鍋煮”合成方式，反應(yīng)條件較溫和，產(chǎn)率高，符合原子經(jīng)濟(jì)性理念等諸多優(yōu)點(diǎn)，但在溶劑的選擇上還未達(dá)到綠色化學(xué)要求，產(chǎn)業(yè)化差，需加強(qiáng)溶劑和催化劑選擇的研究，并使得合成方法進(jìn)一步研究探索，有助于合成有機(jī)磷化合物的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)Huang Xiaoli(黃曉麗). Study in the synthesis and transfo

40、rmation of -carbamatemethylphosphonate and oxaziridine D. Zunyi: Zunyi Medical University(遵義醫(yī)學(xué)院), 2017.Liu Shuang.(劉雙), Li Yuming(李玉明), Wang Dian(王典), et al. Research progress of asymmetric synthesis of optically active P-stereogenic organophosphoryl compounds by chiral induction J. Chinese Journal

41、Organic Chemistry( 有機(jī)化學(xué)), 2018, 38:341-349.Mahesh R S, Mukunda P K, Dibya S S. et al. Outcome of low dose cyclophosphamide for induction phase treatment of lupus nephritis, a single center studyJ BMC Nephrology, 2016, 17:104.Han Guosheng(韓國勝), He Cheng.(何成), Zhao Junfeng(趙軍峰), et al. Synthesis and c

42、haracterization of phosphoryl derivatives of dihydroxy anthraquinonesJ. Chinese Journal Organic Chemistry(有機(jī)化學(xué)), 2011, 31(11):1848-1851.Zheng Yi.(鄭毅), Yang Yifeng(楊藝峰), Li Hua(李華), et al. New type coating choose for PCBA of spaceing model productsJ. Electronics Process Technology(電子工藝技術(shù)). 2015, 36(2

43、):89-93. Wu Wangbo(吳望波), Zhao Li(趙莉), Zhang Huatao(張華濤), et al. Performance and applications of surfactants ()applications of surfactants in cosmeticsJ. China Surfactant Detergent Cosmetics(日用化學(xué)工業(yè)), 2016, 46(2):75-79.Yang Jia.(楊佳), Shao Jing(肖晶), Zhou Yongpo(周永波), et al. Recent advances in the synth

44、esis of organophosphorus compounds via cross coupling between readily available materials and P-H compoundsJ. Chinese Journal Organic Chemistry (有機(jī)化學(xué)), 2017, 37:1055-1068. Cheng Yuqiao(程玉橋), Liang Shuqin(梁書芹), Zhang Xiansong(張賢松), et al. Research progress of gemini type oil displacement agent interm

45、ediates double end-capping agentvJ. Fine Chemicals(精細(xì)化工), 2017, 34(12):1321-1328.Peng Zhongli(彭忠利), Duan Xianjian(段先建), Huang Guoshu(黃國書). Surface modification of nano-silica by organic phophorus and its application in polypropyleneJ. China Plastics(中國塑料), 2016, 30(2):59-63. Cui Xuyuan(崔旭元), Gao Wan

46、xian(高萬賢). Research status and development prospect of biomimetic superhydrophobic materialsJ. Knitting Industries(針織工業(yè)), 2018, 1:63-67. Stphanie L C, Mathieu B, Hlne C-G, et al. Atherton-Todd reaction: mechanism, scope and applicationsJ. Beilstein Journal Organic Chemistry, 2014, 10:1166-1196.Cherk

47、asov R A, Galkin V I. The Kabachnik-Fields reaction: synthetic potential and the problem of the mechanismJ. Russian Chemical Reviews, 1998, 67(10):857-882.Guin J, Wang Q, Manuel V G, et al. The catalytic asymmetric Abramov reactionJ. Angewandte Chemie International Edition, 2014, 54(1): 355-358.Qu Z

48、hibo(屈智博). Applications of H-phosphonates in synthesis of phosphorus-containing functional compoundsD. Zhengzhou: Zhengzhou University(鄭州大學(xué)), 2012. Gyrgy K, Erika B. The Kabachnik-Fields reaction: mechanism and synthetic useJ. Molecules. 2012, 17:12821-12835. Wan Deihui(萬德惠). Chiral BINOL-amino acid

49、 schiff bases and its metallic complexes as catalysts for asymmertric Kabachnik-Fields reactionD. Haikou: Hai Normal University(海南師范大學(xué)), 2013.Liang Jing(梁靜). Study on the Synthesis of P, N-heterocyclesD. Xuzhou: China University of Mining and Technology(中國礦業(yè)大學(xué)), 2015. Wang Yufeng(王玉鳳), Yang Yajie(楊雅

50、杰), Huang Ling(黃玲), et al. Iodine catalyzed Kabachnik-Fields reaction of trialkyl phosphites: facile access to benzoxazine containing phosphorusJ. Chinese Journal Organic Chemistry(有機(jī)化學(xué)), 2017, 37(12):3220-3228.Erika B, Eszter F, Pter P, et al. N-Benzyl and N-aryl bis(phospha-Mannich adducts): Synth

51、esis and catalytic activity of the related bidentate chelate platinum complexes in hydroformylationJ. Journal of Organometallic Chemistry, 2012, 717:75-82. Fang Yilin(方毅林). Synthesis and biological activities of quinolin-2(1H)-one derivatives D. Changsha: Hunan University(湖南大學(xué)), 2016.Gao Peng(高鵬). S

52、tudy on the CO2 insertion reaction and mechanisms of chiral bisamino hydrospirosphoranes with second aminesD. Zhengzhou: Zhengzhou University(鄭州大學(xué)), 2014.You Xiaohui(游曉輝). The Investigation of the stereochemistry of the Atherton-Todd-type reactions of bis(aminoacyl)spirophosphoranes containing a chi

53、ral phosphorus center with phenolsD. Zhengzhou: Zhengzhou University(鄭州大學(xué)), 2015.Dai Wang(代旺). Researches on the reactions and mechanisms of bisamino hydrospirophosphoranes with allylic halidesD. Zhengzhou: Zhengzhou University(鄭州大學(xué)), 2016.Wang W Y, Jin H A, Yan Z H, et al. Perfluoroalkanosulfonyl f

54、luoride-assisted AthertonTodd-like reaction of diphenylphosphine oxide with alcohols under air generating diphenylphosphinate estersJ. Tetrahedron Letters, 2017, 58(36):3489-3492.Xu Kai(許凱). Palladium-catalyzed the coupling reaction involving dialkyl H-phosphonate or terminal alkynesD. Zhengzhou: Zh

55、engzhouJiangnan University(鄭州大學(xué)), 2013.Luo Sha(羅莎). Applications of metal catalyzed CH bonds activation in the synthesis of pharmaceutically active unitsD. Wuxi: Jiangnan University(江南大學(xué)), 2014.Min Zehui(閔澤輝). Synthesis of -indole phosphonate ester based on CDC reactionD. Changsha: Hunan University(

56、湖南大學(xué)), 2015.Zhang Yun(張?jiān)?. Studies of copper-catalyzed decarboxylative coupling reaction of , -unsaturated carboxylic acids with CF3CH2I Or HP(O)(OiPr)2D. Zhengzhou: Zhengzhou University(鄭州大學(xué)), 2017.Yoshihiro S, Natsuko H, Rika T, et al. Enantioselective phospha-michael reaction of diphenyl phosphon

57、ate with nitroolefins utilizing conformationally flexible guanidinium/bisthiourea organocatalyst: assembly-state tunability in asymmetric organocatalysisJ. Advanced Synthesis & Catalysis, 2011, 353(14/15):2631-2636.Li G Y, Wang L, Yao Z G, et al. Chiral ytterbium silylamide catalyzed enantioselectiv

58、e phospha-Michael addition of diethyl phosphite to chalconesJ. Tetrahedron: Asymmetry, 2014, 25(13/14):989-996.Luo Yongyang(羅永陽). Direct catalytic asymmetric michael addition reaction of dialkyl phosphites to 2-benzylidene-1-indanones by a chiral dinuclear zinc catalystD. Zhengzhou: Zhengzhou Univer

59、sity(鄭州大學(xué)), 2017.Kolodyazhna A O; Grishkun E V, Kolodyazhnyi O I. Synthesis of chiral phosphonobenzaldehydes and phosphonotyrosineJ. Russian Journal of General Chemistry. 2017, 87:5.Zhao Yalei(趙亞磊). Studies on the transformation of P(O)H bonds and its application in organic synthesisD. Changsha: Hun

60、an University(湖南大學(xué)), 2015. Liu Mingyu(劉明玉). Evaluation of two animal models of hyperuricemia based on lipid metabolomicsD. Beijing: Beijing Univesity of Chinese Medicixe(北京中醫(yī)藥大學(xué)), 2018.Xie Xinqiang(謝新強(qiáng)). Phosphorothioate DNA as an antioxidant in bacteriaD. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University(上海交