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磷元素处元素周期表第三周期,15主族,原子核外电子排布式:1s22s22p63s23p3。特殊的电子结构使得有机磷化合物具有从三配位到六配位多种复杂结构式,而多变的结构让其具有了丰富多彩的性质,在生物医药,材料,有机合成等领域发挥着举足轻重的作用。上世纪,Arbuzov,Todd等磷化学家发展的一系列P-X(X=C,N,O,S等)构建方法,为磷化学的发展做出了巨大贡献。近年来,随着金属有机化学的不断发展,金属辅助下,简洁高效构建P-X(X=C,N,O,S等)键成了磷化学新的合成研究方向。本论文的主要内容如下: 第一部分P-C(sp2)的构建:发展了CuI催化二芳基碘盐与P(O)H化合物的偶联反应。该反应在室温空气中反应10 min即可高产率得到磷配体的前提原料芳基膦化合物。详细研究了底物的适用性和选择性。该方法的突出特点是可以定量合成大位阻芳基膦化合物,为大位阻的磷配体合成提供了高效的合成方法。 第二部分P-C(sp3)的构建:发展了三价锰促进TMSN3和氢亚磷酸酯对烯烃的双官能团化反应,在一步反应中同时引入磷酰基和叠氮基团。在此基础之上,从产物衍生出多种含氮有机磷化合物。机理研究表明:反应的关键步骤是首先经过磷酰基自由基对双键加成,生成碳自由基,然后碳自由基被氧化成碳正离子,最后叠氮负离子捕获该正离子形成双官能团化产物。 第三部分P-O键的构建:发展了Bu4NI催化P(O)H化合物与甲苯衍生物的偶联反应合成苄基膦(磷)酸酯类化合物。我们用廉价易得的化工原料甲苯类化合物来代替传统的醇。机理研究表明:反应关键步骤是甲苯的Csp3-H键的氧化,同时P(O)H被氧化成P(O)OH。最后,两种氧化产物实现了C-O键和P-O键的构建。 第四部分P-S键的构建:发展了Cu(OTf)2催化氢亚磷酸酯、单质硫、苯硼酸三组份一锅高效的合成硫磷酸酯的新方法。该反应在室温空气条件下温和进行,一些具有生物活性的化合物可以用该方法高效合成。