众所周知,三苯基氧膦是很多反应模式下的当量副产物,这种化合物性质稳定,但应用相对较少,所以很多时候化学家只能将其当做废料处理。大量的三苯基氧膦(TPPO)副产物如何处理,一文探究其前世,今生和归处
有意思的是,最近发现有人真的对三苯基氧膦的还原下手了,并且是对一系列的氧化膦下手,来自浙江杨帆新材料股份有限公司的研究人员发现:无溶剂条件下,将氧化膦、亚磷酸,碘三者混合搅一搅,就能实现氧化膦的还原。
这种新方法相比较传统方法,避免了有毒试剂的使用,也不存在副产物处理困难的缺点,成本低,底物范围广!

控制实验显示,碘和亚磷酸缺一不可。

反应条件优化时,发现最佳反应条件为:无溶剂,H₃PO₃用 3.0 当量,I₂用 1.0 当量,100℃,氮气保护,反应 40 小时。此时三苯基膦(2a)的产率最高(82%)。

底物兼容筛选:

多种三级单齿膦氧化物在无溶剂条件下被成功还原为相应的膦。含卤素原子(如氟、溴)及羧酸基团的底物同样适用。

三苯基氧膦(TPPO)还原成三苯基膦(TPP),还是有人对它下手了!

双膦氧化物可选择性还原,但单还原更有优势。手性BINAP氧化物也被成功还原,保留构型的情况下产率达90%。增加H3PO3和I2用量后,完全去氧产物的产率为39%。

除了膦氧化物,磷和硫结合的 “磷硫化物”,也能在这种体系中被还原。

反应机理:

通过31P NMR监测反应进程,推测反应机理为:亚磷酸与碘反应生成碘代磷酸中间体并释放HI,随后亲核氧攻击三苯基氧膦,形成中间体B。接着,亚磷酸中的磷原子受中间体B的氧原子进攻,促使P-O键断裂,生成焦磷酸、HI和还原产物Ph3P。

要注意的是还原产物Ph3P容易在加热、水和碘存在下重新转化为Ph3PO,这解释了为何在有水条件下反应不发生。此外,HI可轻易转化为I2,为未来开发碘催化过程提供了可能性。

通用反应步骤:

一般步骤:在氮气保护下,将膦氧化物、亚磷酸和碘混合,在密封管中加热至指定温度和时间。反应结束后,用有机溶剂溶解,水洗去除磷酸、焦磷酸等水溶性副产物;有机相经干燥、浓缩,通过过柱或重结晶进一步提纯,得到目标磷膦产物。

文献:J. Xiao, J. Wang, H. Zhang, J. Zhang, L.B. Han, Reduction of Triphenylphosphine Oxide to Triphenylphosphine by Phosphonic Acid, J Org Chem, 88 (2023) 3909-3915.