Clodiphenylphosphine CAS 1079-66-9

Phân tử chứa hai vòng benzen và một nguyên tử phốt pho, mỗi vòng benzen được nối với một nguyên tử clo.

Liên kết AP-C được hình thành giữa nguyên tử phốt pho và nguyên tử cacbon trên vòng benzen và liên kết P-C này có tính phân cực cao hơn.

Phân tử sản phẩm có hai vòng thơm không đối xứng nên phân tử không có các phần tử đối xứng. Nếu sử dụng phối tử bất đối cho phản ứng thì sẽ thu được hợp chất bất đối.

Do phân tử chứa các nguyên tử dị hợp nên các liên kết hóa học trong phân tử sản phẩm tương đối hoạt động và dễ xảy ra phản ứng.

Phân tử sản phẩm là phân tử phân cực và có độ phân cực phân tử tương đối cao.

Nói một cách dễ hiểu, cấu trúc phân tử của nó chứa hai vòng benzen và một nguyên tử phốt pho, có hoạt tính và độ phân cực phân tử cao trong các phản ứng hóa học.

Tuy nhiên, diphenylphosphine không thích hợp cho một số phản ứng tổng hợp hữu cơ vì tính phản ứng và độ chọn lọc thấp. Vì vậy, người ta bắt đầu tìm kiếm các thuốc thử thay thế khác để thay thế diphenylphosphine.

Vào những năm 1950, các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu các dẫn xuất diphenylphosphine với các halogen được giới thiệu.

Năm 1952, nhà hóa học người Mỹ Herbert C. Brown lần đầu tiên tổng hợp đượcclodiphenylphotphinvà áp dụng nó vào các phản ứng tổng hợp hữu cơ. Ông nhận thấy rằng, trong một số trường hợp, nó hiệu quả hơn diphenylphosphine và có thể đạt được thông qua các điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn.

Kể từ đó, nó dần trở thành một trong những thuốc thử quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ và được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ khác nhau. Và con người cũng đã tổng hợp được nhiều thuốc thử phospho hữu cơ hơn bằng cách thay đổi cấu trúc của chúng để đáp ứng các nhu cầu khoa học khác nhau.

Tuyến đường này đóng vai trò là lựa chọn chính cho sản xuất thương mại-quy mô lớn, với nguyên liệu thô rẻ tiền, sẵn có và rào cản đầu tư thiết bị thấp. Lõi của nó dựa vào phản ứng thay thế arylphosphination ái điện giữa benzen và phốt pho triclorua được xúc tác bởi nhôm triclorua khan. Toàn bộ hệ thống phản ứng được phủ nitơ để cách ly độ ẩm, ngăn chặn quá trình thủy phân sản phẩm mục tiêu và hình thành tạp chất oxit diphenylphosphine.

Lượng benzen dư thừa và AlCl₃ khan cân bằng hóa học được nạp vào lò phản ứng-chịu áp suất khô. PCl₃ pha loãng được thêm từng giọt từ từ trong khi duy trì nhiệt độ dưới 30 độ để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ tạo ra sản phẩm phụ triphenylphosphine. Sau khi hoàn tất việc thêm từng giọt, hỗn hợp được gia nhiệt dần dần và giữ ở nhiệt độ không đổi 120–140 độ trong 8–12 giờ. Sản phẩm phụ hydro clorua liên tục được thoát hơi và trung hòa bằng dung dịch kiềm để xử lý chất thải.

Ph₂PCl được hình thành tạo thành một phức chất ổn định với axit Lewis, không thể tách rời bằng cách chưng cất trực tiếp. Hệ thống được làm lạnh đến 60 độ, natri clorua được đưa vào để khử phức và hỗn hợp được giữ ở 80 độ trong 2 giờ để giải phóng sản phẩm mục tiêu tự do. Quá trình chưng cất khí quyển lần đầu tiên được thực hiện để thu hồi benzen và PCl₃ dư chưa phản ứng để tái chế. Quá trình chỉnh lưu chân không-cao tiếp theo sẽ thu thập phần chưng cất ở nhiệt độ 140–142 độ dưới 0,4 kPa, thu được thành phẩm có độ tinh khiết trên 98% và hiệu suất tổng thể dao động từ 70% đến 78%.

Hạn chế lớn của quy trình này là việc tiêu thụ nhôm trichloride theo phương pháp cân bằng hóa học, tạo ra một lượng lớn nhôm-có chứa chất thải rắn nhiễm mặn trong quá trình-xử lý sau và phát sinh chi phí xử lý môi trường cao. Các hệ thống xúc tác chất lỏng ion biến đổi được phát triển trong những năm gần đây cho phép tái chế chất xúc tác và cắt giảm đáng kể việc tạo ra chất thải rắn, tuy nhiên những công nghệ như vậy vẫn còn hạn chế trong việc áp dụng công nghiệp.

Phương pháp ghép nối Grignard phenylmagnesium bromide được sử dụng để chuẩn bị các mẫu có độ tinh khiết cao-lô{1}}nhỏ. Nó mang lại khả năng chọn lọc phản ứng vượt trội với lượng tạp chất tối thiểu, phù hợp cho các ứng dụng trong phòng thí nghiệm bao gồm tổng hợp phối tử và nghiên cứu dược phẩm trung gian.

Tetrahydrofuran khan (THF) hoặc dietyl ete đóng vai trò là dung môi trong điều kiện hoàn toàn khan và không có oxy trong suốt quy trình. Dung dịch PhMgBr pha loãng được thêm từ từ vào hệ thống PCl₃ dư ở nhiệt độ 0–10 độ; nhiệt độ thấp ngăn chặn-các phản ứng thay thế tạo ra triphenylphosphine. Sau khi hoàn thành việc thêm từng giọt, hỗn hợp này được khuấy ở nhiệt độ phòng trong 3 giờ để đạt được sự chuyển hóa hoàn toàn.

Dung dịch amoni clorua bão hòa trong nước được sử dụng để làm nguội kết tủa muối magiê ở nhiệt độ thấp. Quá trình tách chất lỏng-lỏng được thực hiện để thu thập pha hữu cơ, được làm khô trên magie sunfat khan để loại bỏ vết nước. Dung môi có điểm sôi-sôi{4}}thấp được loại bỏ thông qua quá trình bay hơi quay, sau đó là tinh chế chỉnh lưu chân không để thu được sản phẩm lỏng trong suốt không màu.

Các sản phẩm từ tuyến đường này có độ tinh khiết cao hơn so với các sản phẩm từ phương pháp Friedel{0}}Crafts. Tuy nhiên, phenylmagie bromua có chi phí nguyên liệu thô cao và việc chuẩn bị cũng như định lượng-kiểm soát nhiệt độ của thuốc thử Grignard đòi hỏi các tiêu chuẩn vận hành nghiêm ngặt. Ngoài ra, các dung môi dễ cháy và nổ hạn chế việc mở rộng quy mô, giới hạn phương pháp này ở các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm ở cấp độ gam{5}} và hectogram{6}}với hiệu suất tổng thể là 82%–88%.

Danh mục này bao gồm hai-tuyến phụ: phân phối lại nhiệt độ-giai đoạn cao-khí và mất cân đối triphenylphosphine, chủ yếu được triển khai trong các cơ sở đồng-sản xuất tích hợp.

Đối với quá trình pha khí-, benzen và PCl₃ được đưa vào lò phản ứng hình ống hoạt động ở 600 độ để tạo thành chất trung gian đầu tiên là phenylphosphonous dichloride (PhPCl₂). Hai mol chất trung gian trải qua quá trình mất cân bằng nhiệt độ-cao để tạo ra Ph₂PCl đồng thời tái tạo PCl₃ cho nguyên liệu tái chế.

Không cần chất xúc tác kim loại nên lượng chất thải rắn thải ra không đáng kể. Tuy nhiên, điều kiện vận hành ở nhiệt độ-cao có tính ăn mòn nghiêm trọng đặt ra những yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt đối với vật liệu lò phản ứng và làm tăng chi phí tiêu thụ năng lượng; quá trình này chỉ được thực hiện tại các nhà máy hóa chất tích hợp lớn.

Phương trình phản ứng của lộ trình không cân xứng triphenylphosphine là: 2 PPh₃ + PCl₃=3 Ph₂PCl. Lộ trình này hỗ trợ-đồng sản xuất cho các nhà sản xuất sử dụng triphenylphosphine làm sản phẩm phụ, cho phép kiểm soát chi phí nguyên liệu thô. Tuy nhiên, phản ứng đòi hỏi nhiệt độ trên 300 độ, dễ dàng gây ra sự lắng đọng phốt pho nguyên tố làm tắc nghẽn đường ống, kèm theo tính chọn lọc của phản ứng không ổn định. Nó hiếm khi được áp dụng như một con đường tổng hợp chính độc lập.