碱催化剂的合成、表征及其在P-H键脱氢偶联反应中的应用

Organophosphorus compounds have been widely used in fields of organic synthesis, asymmetric catalysis, bio-medicine, food additives, as well as functional materials. In the past decade, the catalysts for the synthesis of organophosphorus compounds have been focused on transition metals and their complexes. However, transition metals are easily coordinated to organic phosphorus compounds leading to the poison of catalysts in the reactions. The low substrate adaptability as well as low yields of these reactions is difficult to overcome. Based on the extensive literature survey and preliminary studies, this proposal is going to design, synthesize and characterize a series of base catalysts with different base strength, different coordination nature and steric configuration. These catalytic systems will be applied in dehydrogenation coupling reaction of the P-H bonds. Through screening and optimization the alkali catalysts, a series of high catalytic efficient base catalysts or catalytic systems for the synthesis of organic phosphorus compounds will be explored, and then transition metal free methods for high catalytic efficient and green synthesis of organic phosphorus compounds will be developed. Implementation of this project has important scientific value and practical significance.

有机磷化合物在有机合成、不对称催化、生物医药、食品添加剂以及功能材料等领域有着广泛的应用。近十年来，有机磷化合物的合成一直偏重用过渡金属及其配合物进行催化，但在反应过程中，过渡金属易与有机磷化合物配位、催化剂易中毒，具有底物适应性差、反应产率低甚至难以进行等缺点。针对上述缺点，在大量文献调查和前期研究的基础上，本项目设计、合成、表征系列具有不同碱强度、不同配位性质、不同立体构型的碱催化剂，应用于P-H键脱氢偶联反应，筛选和优化适于该反应的碱催化剂，开发出合成有机磷化合物的高效碱催化剂或催化体系，力争突破使用过渡金属催化合成有机磷化合物的传统思维，建立无过渡金属催化的有机磷化合物的高效、绿色合成新方法。本项目的成功实施具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

有机磷化合物在有机合成、不对称催化、生物医药、食品添加剂以及功能材料等领域有着广泛的应用。有机磷化合物的合成一直偏重用过渡金属及其配合物进行催化，但过渡金属易与有机磷化合物配位、催化剂易中毒，导致底物适应性差、反应产率低甚至难以进行。本项目围绕碱性条件下的有机磷化合物的合成及机理开展研究工作。研究了无金属多组分偶联反应、磷氢加成反应、P-H键为氢源的氢化反应、P-C键的形成反应等等。此外，还开展了简单的酸性P-H键化合物在合成中应用研究。上述研究获得了合成有机磷化合物的系列碱催化剂/催化体系，初步揭示了催化剂的结构与其性能之间的关系，建立了几种有机磷化合物的绿色、高效的无金属合成新方法。本项目超额完成了拟定的任务目标，在均相催化和有机磷化学领域取得了具有较重要科学价值的研究成果，在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Synth. Catal.、Acs Catalysis、Catal. Sci. Technol.、Org. Lett.、J. Org. Chem.、Org. Biomol. Chem.等国际知名SCI期刊上发表了18篇研究论文，其中含高水平国际期刊论文（SCI Q1）12篇，以第一申请人申请中国发明专利13件 (共16项)。以上研究成果为有机磷化合物的合成提供了新的思路，对我国磷化学、化工的可持续发展提供了理论依据和实验支持。