Anwendung von Triphosgen in der organischen Synthese

1. Einführung von Sanphosgen

Festes Phosgen, auch Triphosgen genannt. Der chemische Name lautet Bis(trichlormethyl)carbonat [Bis(trichlormethyl)carbonat], abgekürzt als BTC (Strukturformel siehe Abbildung 1) und ist ein idealer Ersatz für Phosgen. Phosgen und Diphosgen werden häufig bei der Synthese von Arzneimitteln, Pestiziden, organischen Zwischenprodukten und Polymermaterialien verwendet. Aufgrund ihrer geringen Sicherheit ist ihre Verwendbarkeit jedoch stark eingeschränkt. Phosgen und Diphosgen haben einen niedrigen Siedepunkt, sind flüchtig und hochgiftig und wurden in vielen Ländern verboten oder eingeschränkt.

Triphosgen wurde erstmals 1880 entdeckt. BTC ist ein weißer Kristall mit einem stechenden Geruch, einem relativen Molekulargewicht von 296,75, einem Schmelzpunkt von 79–83 °C und einem Siedepunkt von 203–206 °C. Es ist in organischen Lösungsmitteln wie Ether, Tetrahydrofuran, Chloroform und Hexan löslich. Bei Raumtemperatur weist BTC einen extrem niedrigen Oberflächendampfdruck und eine hohe thermische Stabilität auf. Selbst bei Destillationstemperatur findet nur eine geringe Zersetzung statt. Daher wird es in der Industrie nur als allgemein giftiger Stoff behandelt. Die chemischen Reaktionen, an denen es beteiligt ist, sind oft sehr mild, mit hoher Selektivität und hoher Ausbeute. Derzeit wird es häufig bei der Synthese von Carbonaten, Chloralkanen, Säurechloriden, Säureanhydriden, Harnstoff und Polyheterocyclen verwendet.

In diesem Artikel werden hauptsächlich die Herstellung von Triphosgen und seine praktische Anwendung in der organischen Synthese in den letzten Jahren vorgestellt und zusammengefasst.

Zwei oder drei Lichter

Gassynthesen

Derzeit sind die Herstellungsmethoden von BTC hauptsächlich Batch-Methode und kontinuierliche Methode; Der Mechanismus ist die Chlorierungsreaktion von Dimethylcarbonat unter Photokatalyse.

2.1 Batch-Methode

Dimethylcarbonat wird in Tetrachlorkohlenstoff gelöst und unter Licht wird Chlorgas kontinuierlich über mehr als 20 Stunden eingeleitet, wodurch eine Reaktion mit freien Radikalen auftritt. Nach Abschluss der Reaktion wird Tetrachlorkohlenstoff abdestilliert, zurückgewonnen und mechanisch verwendet, und es können weiße BTC-Kristalle mit einer Ausbeute von über 95 % erhalten werden.

2.2 Kontinuierliche Methode

Das kontinuierliche Verfahren basiert auf zwei Reaktionen und je nach Bedarf können drei Produkte BTC, Dimethylcarbonat und Salzsäure gewonnen werden, was ein ideales Verfahren zur Herstellung von BTC darstellt.

3. Die Anwendung von Triphosgen

Triphosgen kann bei einer niedrigeren Temperatur eine Phosgenierungsreaktion mit einem Nukleophil eingehen; Ein Molekül Triphosgen entspricht drei Molekülen Phosgen und hat viele Anwendungen in der organischen Feinsynthese.

3.1 Reaktion von BTC mit Hydroxylverbindungen

3.1.1 BTC kann mit verschiedenen Hydroxylverbindungen reagieren, um Chlorformiatprodukte zu erhalten

3.1.2 Das gebildete Chlorformiat-Zwischenprodukt kann mit überschüssiger Hydroxylverbindung kombiniert werden, um das Carbonatprodukt zu erhalten

3.1.3 Triphosgen kann auch mit vicinalen Diolen unter Bildung zyklischer Carbonate reagieren, was dem Schutz funktioneller Hydroxylgruppen gleichkommt

3.1.4 Triphosgen ist auch ein gutes Chlorierungsreagenz, das unter milden Bedingungen Chlorierungsreaktionen durchführen kann

3.1.5 Oxidation mit Alkoholen zu Aldehyden und Ketonen

3.2. Reaktion von BTC mit Carbonsäureverbindungen

3.2.1 Bildung von Säurechloriden

3.2.2 Anhydridbildung

Ein Carbonsäuremolekül kann mit 1/6 BTC in Tetrahydrofuran und Ethylacetat unter Bildung von Säureanhydrid reagieren.

3.3 Reaktion von BTC mit Aminoverbindungen

3.3.1 Bildung von Isocyanaten mit primären Aminen

Isocyanatverbindungen sind eine wichtige Klasse von Polymermaterialien, wie z. B. Polybenzylidenpolyisocyanat, Hexamethylendiisocyanat usw.; Isocyanat kann mit überschüssigen Aminen Harnstoffverbindungen bilden, die häufig in Pestiziden und pharmazeutischen Zwischenprodukten vorkommen.

3.3.2 BTC und sekundäre Amine zur Erzeugung von Säurechloridderivaten

1996 nutzte Kaufman Prolin als Rohstoff und BTC-geschützte Aminogruppen zur Herstellung chiraler Aminosäurevorläufer.

Es kann auch Harnstoffzwischenprodukte mit überschüssigen sekundären Aminen erzeugen und dann mit metallorganischen Reagenzien reagieren, um entsprechende Ketone zu erzeugen.

3.4 BTC und bifunktionelle Verbindungen zur Bildung heterozyklischer Verbindungen

3.4.1 Reaktion von BTC mit N,N-bifunktionellen Verbindungen

Wenn die Verbindung gleichzeitig primäre Amine, sekundäre Amine und Carboxylgruppen enthält, weist BTC eine höhere Selektivität für primäre Amine auf und sekundäre Amine und Carboxylgruppen müssen nicht geschützt werden.

3.4.2 Reaktion von BTC mit N, O-bifunktionellen Verbindungen

3,5 BTC und N-Formamid bilden Isocyanid oder Imin

3,6 BTC und Aldoxim oder Amid bilden Nitrilverbindungen

3.7 FC-Reaktion zwischen BTC und aromatischen Verbindungen

Verweise:

[1] Xing Fenglan. Forschung und Anwendung einer Reihe von Verbindungen, die durch Triphosgen anstelle von Phosgen synthetisiert werden [J], Fine and Specialty Chemicals, 2006, 14(21): 11

[2] Wang Zhengping, Liu Tiancai. Synthese und Anwendung von Triphosgen [J], Progress in Chemical Industry, 2002, 21(3): 172

[3] Liao Lian’an, Zhao Shicai. Synthese und Anwendung von Triphosgen [J], Chemical Production and Technology, 1998, 4:33

[4] Lv Feng, Liu Yuting, Zou Jing, Zhang Dade, Yao Zuguang [J], Information Recording Materials, 2004, 5(3): 21

[5] Eekert, H., Forster, R. Angew. Chem., int. Ed, 1987, 922. [6] Jones, SS, et al. US 4321399(1990)