有机化学实验作为化学类的核心课程，对增强学生动手实践能力、巩固理论知识、培育创新思维都具有重大的意义。但是，相较于有机化学的快速发展，目前开设实验内容多为比较陈旧的验证性实验，不能紧跟当前化学发展的前沿领域，这对创新人才的培养是不利的^[1]。随着新材料、新技术和新手段的兴起，为了使学生更好地了解科技前沿，不能仅仅停留在几十年前经典的验证实验上，需要在实验内容编排上体现创新性，要将最新的科研成果及时地引入到有机化学实验教学中，不但能适应本科阶段人才培养的要求，同时还应满足学生之后的科研、工作需求。

有机膦是一类非常重要的有机化合物，在医药、农药、功能材料和有机催化等方面具有重要的应用价值^[2]。在有机合成领域，还有很多有关膦作为试剂或催化剂的人名反应被陆续发展起来，如：膦作为反应试剂参与的Wittig反应^[3]、Staudinger反应^[4]、Appel反应^[5]和Mitsunobu反应^[6]，还有膦作为催化剂参与的Morita-Baylis-Hilmann反应^[7]。尽管有机膦这么重要，但是基础有机化学对其讲解却非常有限，而有机化学实验中更是鲜有涉及膦的实验操作(仅有Wittig实验)，这与有机膦化学的重要性是非常不匹配的。因此，本科有机化学实验教学也要与时俱进，迫切需要开设一个合适的有机膦制备实验。

本实验以廉价、商业易得的三苯基膦和丙炔酸乙酯为原料，利用膦的亲核性，让其与丙炔酸乙酯发生Michael加成反应，产生一类膦杂1，3-偶极子，再利用磷的亲氧性，实现三苯基膦中苯基的迁移，最终构建了一类结构新型的有机膦化合物。本实验不但给学生展示了有机膦的反应性，帮助他们理解膦的亲核性，同时还引入了一个新的重排反应，让学生了解重排的驱动力是什么，更有利于他们理解有机反应。本实验所需原料可以直接商业购买，廉价易得，反应条件温和，易于控制，且反应时间短，反应15 min即可反应完全，可以利用薄层色谱对反应进程进行跟踪。后处理主要涉及柱色谱，由于原料和产物极性差异比较大，可以方便快速地分离出产物。产物结构通过熔点、红外光谱、核磁共振等表征。从实验开始，到分离，再到结构表征，整个过程只需要3个学时即可完成。本实验实现了有机化学、化学分析和仪器分析等课程的完美融合，有利于提高学生的综合实验技能，培养学生遇到问题、分析问题、解决问题的能力，激发创新意识，深化对所学知识的理解和运用。

本项目以廉价易得的三苯基膦和丙炔酸乙酯为原料，以5当量的水为氧源，在乙腈溶剂中反应，15 min即可反应完全。如图 1所示，该反应经历Michael加成、水的加成和迁移三个过程。第一步Michael加成反应利用的是膦的亲核性以及丙炔酸乙酯的亲电性，产生一个两性离子中间体A。该中间体可以与水发生加成反应，生成中间体B。磷极易形成磷氧双键，且磷原子相连的基团是很好的Michael受体，两种因素共同作为驱动力促使最后的迁移过程很容易发生。

实验所需要的主要试剂如表 1所示。

实验所需的主要仪器如表 2所示，其余仪器包含：反应瓶、搅拌子、铁架台、试管架、试管、100 mL圆底烧瓶和移液器等。

清洗一颗磁子并加入到4 mL反应瓶中，用分析天平称取54.6 mg (0.2 mmol)三苯基膦放入反应瓶中，用吸管吸取1 mL乙腈加入反应瓶中，再用100 μL的移液枪分别移取40 μL水、30 μL (0.3 mmol，ρ = 0.968 g∙mL⁻¹)丙炔酸乙酯加入反应瓶中，盖上瓶盖，将其置于加热搅拌装置中，反应温度设为40 ℃。15 min后将反应瓶取出，冷却至室温，可观察到有白色固体析出。

取一适宜大小的薄层色谱板，标出反应基线，用毛细管分别取三苯基膦、Tx (稀释后的产物体系)、Tn (产物体系)、丙炔酸乙酯进行点样。取PE (石油醚)/EA (乙酸乙酯)体积比12 : 1的溶液1 mL于展开池中，将薄板置于展开池中展开，让溶剂向上展开约90%的薄板长度。从展开池中取出薄板，立即用铅笔标注出溶剂前沿的位置。将薄板置于254 nm紫外灯下观察，发现三苯基膦的点未出现，说明反应完全。再取1 mL PE/EA体积比1 : 1的溶液于展开池中，将薄板置于展开池中再次展开，让溶剂到达相同的高度(第一次展开时铅笔所在高度)。取出薄板，并将其置于254 nm紫外灯下观察，根据比移值R_f，我们可以发现有不同于原料点的产物点出现，说明有新产物产生(图 2)。

搭建柱层析装置。取少量冷却后的反应液于尖底离心管中，加入二氯甲烷进行稀释留样。将剩余的反应溶液转移到50 mL反应瓶中，加入粗硅胶，少量多次进行拌样，并将样品倒入柱层析中，保持柱层析中样品粗硅胶齐平，再次向其倒入少许粗硅胶并塞上棉花。再取PE/EA体积比2 : 1的溶液300 mL，倒入柱层析装置中。打开活塞，加压使溶剂经过柱子，并用洁净试管接收流出来的溶液。在接收过程中要不断检测反应体系。将检测到有单一产物试管中的溶液倒入一个洁净的100 mL反应瓶(已知质量)，利用旋转蒸发仪减压蒸出其中的溶剂以及低沸点杂质，得到纯净的白色固体。称重，计算产率。

产品通过熔点、红外光谱、高分辨质谱进行表征(图 3)。此外，我们还通过称取20 mg左右纯品溶解在0.6 mL氘代氯仿中，测定了产品的核磁共振氢谱、碳谱和磷谱(见图 4–6)。

本实验采用廉价易得的三苯基膦和丙炔酸乙酯作为起始原料，通过P—C (sp²)键断裂-重组策略实现了有机膦分子的高效合成。通过在反应15 min后用薄层色谱对反应进行检测，三苯基膦的原料点消失(图 2)，反应完全。反应结束后，通过简单的柱色谱即可实现目标产物的分离。得到67.9 mg白色固体，收率为90%。

对采用柱层析纯化后的产品进行熔点、高分辨质谱以及核磁共振波谱(氢谱、碳谱、磷谱)分析，结果如图 3、图 4、图 5和图 6所示，数据如下：熔点：160.1–160.7 ℃；¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.97–7.93 (m, 2H, Ar-H)，7.57–7.51 (m, 3H, Ar-H)，7.45 (dd, J₁ = 12.0 Hz, J₂ = 8.0 Hz, 2H, Ar-H)，7.34 (t, J = 8.0 Hz, 1H, Ar-H)，7.27–7.22 (m, 4H, Ar-H)，7.19–7.13 (m, 3H, Ar-H)，4.10–4.05 (m, 1H, Ar—CH)，3.91 (d, J = 8.0 Hz, 2H, O—CH₂)，3.13–3.05 (m, 1H, CH)，2.93–2.86 (m, 1H, CH)，1.02 (t, J = 8.0 Hz, 3H, CH₃)；¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 171.2 (d, J = 17.0 Hz, 1C)，135.0 (d, J = 5.0 Hz, 1C)，131.9 (d, J = 3.0 Hz, 1C)，131.3 (d, J = 9.0 Hz, 1C)，131.0 (d, J = 8.0 Hz, 1C)，129.7 (d, J = 5.0 Hz, 1C)，128.7 (d, J = 11.0 Hz, 1C)，128.1 (dd, J₁ = 12.0 Hz, J₂ = 2.0 Hz, 1C)，127.1 (d, J = 3.0 Hz, 1C)，60.7, 42.9 (d, J = 68.0 Hz, 1C)，34.9, 13.9；³¹P NMR (162 MHz, CDCl₃) δ 33.15；IR (KBr) ν 3451，2913，1733，1180，702 cm⁻¹。HRMS (ESI) calcd. for C₂₃H₂₄O₃P [M + H]⁺：379.1441，found：379.1458。由以上数据可知，所得化合物即为目标产物。

本实验融合了有机化学实验教学中的多个方面，不仅让学生加深了对膦化学的理解，同时让他们进一步了解了重排反应及迁移过程的驱动力和本质，有助于激发他们的学习热情。实验中还用到了一些分离、分析技术，如薄层色谱、柱色谱、核磁共振波谱、高分辨质谱、熔点等，进一步加强了他们对这些技术的应用熟练程度。另外，本实验所采用的原料廉价易得，反应条件温和，反应时间短，后处理简单，满足本科有机化学教学实验的需要。总之，本实验紧紧围绕当前科技前沿领域进行开展，可行性高，易于纳入大学有机化学实验课程。

本实验以廉价易得的三苯基膦和丙炔酸乙酯为起始原料，合成了一种新的有机膦分子。反应15 min即进行完全，以90%的收率得到目标产物，具有条件温和、操作简便、快速高效的优点。本实验以膦化学的研究前沿为基础，打破了当前实验教材的局限，能够提高学生的实验操作技能，扩宽学生的学习视野，激发学生的学习热情。

(1) 该实验是一个非验证性实验，能够很好地与当前科技前沿联系起来。

(2) 该实验属于有机化学综合实验，研究内容弥补了当前实验教材的空缺。

(3) 有利于学生掌握苯迁移重排反应的驱动力，对有机膦有更深的理解。