1,3-二 (4-苯胺)金剛烷的合成＊

孔黎春, 胡曉春

(浙江師范大學化學與生命科學學院,浙江金華 321004)

1,3-二 (4-苯胺)金剛烷的合成＊

孔黎春, 胡曉春

(浙江師范大學化學與生命科學學院,浙江金華 321004)

以 1-金剛烷醇與乙酰苯胺為原料,在濃硫酸介質(zhì)中室溫下發(fā)生傅克烷基化反應,合成得到 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷,然后將其水解合成了 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷,合計收率為 64%,產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜、1H和13C核磁共振譜表征.該方法產(chǎn)率較高,大大方便了 1,3-金剛烷二芳基衍生物的合成.

1-金剛烷醇;1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷;1,3-二 (4-苯胺)金剛烷;合成

本文以 1-金剛烷醇為原料,在 98%硫酸作用下與乙酰苯胺反應,生成 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷,然后水解合成目標產(chǎn)物 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷.具體合成路線如下：

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Bruker-Avance 400 MHz核磁共振儀 (CDCl3或 D2O為溶劑,T MS為內(nèi)標),NEXUS670型紅外光譜儀 (KBr壓片),Electrothermal型數(shù)字熔點儀(溫度計未校正),安捷倫 GC-6820型氣相色譜儀,大連依利特 P230Ⅱ高效液相色譜儀.

1-金剛烷醇 (自制,氣相色譜分析含量 ＞98%),GF254薄層層析硅膠 (青島海洋化工有限公司),其他試劑均為分析純.

1.2 合成與表征

1.2.1 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷

將 3.75 g(25 mmol)1-金剛烷醇和7.8 g(50 mmol)乙酰苯胺加入干燥的圓底燒瓶中,然后加37.5 mL 98%硫酸及磁子,室溫 (25℃)下磁力攪拌反應,高效液相色譜 (HPLC)跟蹤反應進程,反應 2 h后倒入盛有 75 mL水的燒杯中,析出固體,吸濾、水洗,粗產(chǎn)品用乙醇 /水重結(jié)晶得白色晶體7 g,產(chǎn)率為 70%.熔點：274～276℃;IR(KBr)σ/cm-1：3 297,3 256,2 908,2 849,1 666,1 601,1 535;1H NMR(400 MHz,d6-DMSO)：1.73(s,2 H),1.82～1.90(m,10 H),2.02(s,6 H),2.23(s,2 H),7.31(d,4 H,J=8.4 Hz),7.49(d,4 H,J=8.4 Hz),9.80(s,2 H);13C NMR(100 MHz,d6-DMSO)：24.38,29.49,35.75,36.89,42.22,49.06,119.32,125.40,137.38,145.60,168.50.

1.2.2 1,3-二 (4-苯胺 )金剛烷

在干燥的 100 mL圓底燒瓶中加入 3.0 g 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷 (7.5 mmol)和 40 mL無水乙醇,慢慢搖晃,然后加入 10 mL水和 4.8 g氫氧化鈉 (120 mmol),混合均勻后裝上冷凝管,80℃加熱回流,HPLC跟蹤反應進程,加熱回流6 h后靜置一段時間,待其冷卻后將反應液倒入150 mL水中,有淡黃色的固體析出,抽濾得粗產(chǎn)物2.3 g,用 40%的乙醇水溶液進行重結(jié)晶,抽濾,得到白色固體 2.16 g,產(chǎn)率為 91%.熔點：194～196℃;IR(KBr)σ/cm-1：3 435,3 360,2 914,2 845,1 623,1 515;1H NMR(400 MHz,CDCl3)：1.58(s,2 H),1.85～1.98(m,10 H),2.26(s,2 H),3.54(s,4 H),6.66(d,4 H,J=8.4 Hz),7.18(d,4 H,J=8.4 Hz);13C NMR(100 MHz,CDCl3)：29.70,35.99,36.53,42.58,49.40,115.09,125.72,125.81,141.37.

為進一步確定其結(jié)構(gòu),將上述產(chǎn)物與鹽酸反應生成 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷鹽酸鹽.熔點：＞300 ℃;1H NMR(400 MHz,D2O)：1.55(s,2 H),1.69(m,10 H),2.07(s,2 H),7.21(d,4 H,J=8.4 Hz),7.36(d,4 H,J=8.4 Hz);13C NMR(100 MHz,D2O)：29.06,34.87,36.96,41.28,48.29,122.71,126.81,127.42,151.96.

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對烷基化反應產(chǎn)物收率的影響

在 n(乙酰苯胺)∶n(1-金剛烷醇)=2 ∶1,反應時間為 2 h的條件下,考察了反應溫度對烷基化反應的影響,結(jié)果見圖1.由圖1可以看出,當溫度較低 (＜25℃)時,隨著溫度的升高,產(chǎn)物的收率提高;但超過一定溫度時,因為在溫度較高的情況下濃硫酸的氧化性急劇增加,原料發(fā)生部分炭化,導致主反應選擇性降低,從而反應的收率又開始下降.

圖1 溫度對烷基化反應收率的影響

2.2 乙酰苯胺用量對烷基化產(chǎn)物收率的影響

1-金剛烷醇 25 mmol,其余反應條件如1.2.1,考察了乙酰苯胺用量對 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷收率 (以 1-金剛烷醇計算)的影響 (見表1).由表1可見,隨著乙酰苯胺用量的增加,產(chǎn)物收率增加,當n(乙酰苯胺)∶n(1-金剛烷醇)為1∶1時,收率為 44.6%,未見金剛烷一取代物生成;當兩者比例為 2∶1時,收率最高;繼續(xù)增加乙酰苯胺用量則收率無明顯變化.

表1 乙酰苯胺用量對烷基化反應產(chǎn)物收率的影響

2.3 氫氧化鈉用量對水解產(chǎn)物收率的影響

水解反應可在堿性溶液或酸性溶液中進行.由于 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷較穩(wěn)定,易溶于乙醇,不溶于鹽酸溶液,而其苯環(huán)上的乙酰胺基在堿性條件下易脫去乙?；獬砂被?因而選擇在 NaOH的醇-水溶液中進行水解,水解反應用 HPLC跟蹤.1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷7.5 mmol,其余反應條件如1.2.2,考察了 NaOH用量對產(chǎn)物收率的影響 (見表2).由表2可以看出,當 n(1,3-二 (4-乙酰氨基苯基 )金剛烷)∶n(NaOH)為 1∶14時,即使增加反應時間,水解反應也不完全;當兩者物質(zhì)的量比為 1∶16時,收率較好;繼續(xù)增大 NaOH用量,收率無明顯變化.

表2 氫氧化鈉用量對水解產(chǎn)物收率的影響

3 結(jié) 論

采用 1-金剛烷醇與乙酰苯胺在 98%硫酸介質(zhì)中室溫下發(fā)生傅克烷基化反應,可以直接合成1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷,由其堿水解合成 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷,該合成路線具有反應產(chǎn)率較高、易提純等優(yōu)點,大大方便了 1,3-金剛烷二芳基衍生物的合成.

[1］郭建維,崔英得,米鎮(zhèn)濤,等.雙環(huán)戊二烯加氫異構(gòu)化合成金剛烷[J］.催化學報,2001,22(3)：271-274.

[2］蔡小華,胡薇,姚祖鳳,等.金剛乙胺鹽酸鹽的制備工藝改進[J］.中國藥物化學雜志,2002,12(3)：161-163.

[3］Baum K,Archibald T G.1,3-diethynyladamantane and methods of polymerization thereof：US,4849565[P］.1989-07-18[2004-10-20］.http：//v3.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=EPODOC&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=19890718&CC=US&NR=4849565A&KC=A.

[4］劉卅,郭建維.相轉(zhuǎn)移催化法合成新型金剛烷基聚芳酯[J］.化工學報,2008,59：1556-1564.

[5］Chern Y T,Shiue H C.Low dielectric constantpolyimides derived from 1,3-bis(4-aminophenyl)adamantane[J］.MacromolChem Phys,1998,199：963-969.

[6］Novikov S S,Khardin A P,Radchenko S S,et al.Method of obtaining 1,3-bis-(4′-aminophenyl)-adamantane：SU,632688[P］.1978-11-15[2006-05-11］.http：//v3.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=EPODOC&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=19781115&CC=SU&NR=632688A1&KC=A1.

[7］胡曉春,孔黎春,馮云龍,等.1,3-金剛烷二甲酸的制備[J］.浙江師范大學學報：自然科學版,2004,27(2)：152-154.

Synthesis of 1,3-bis(4-am inophenyl)adamantane

KONGLichun, HU Xiaochun

(College of Chem istry and Life Science,Zhejiang Nor mal University,Jinhua Zhejiang 321004,China)

Firstly,1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine was synthesized as a result of Friedel-Crafts alkylation of 1-adamantanol and Acetanilide with 98%sulfuric acid as the medium at room temperature.Secondly,1,3-bis(4-aminophenyl)adamantane was formed by hydrolysis of 1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine.The total yields rate was 63%and its structure was confirmed by I R,1H NMR and13C NMR.This route had the advantage of higher yields,which would make the synthesis of 1,3-diaryladamantane more convenient.

1-adamantanol;1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine;1,3-bis(4-aminophenyl)adamantine;synthesis

O621.25

A

2009-09-05

浙江省教育廳科研項目(Y200805661)

孔黎春 (1979-),男,浙江磐安人,工程師,碩士.研究方向：有機合成及分析.

1001-5051(2010)01-0079-03

(責任編輯 薛 榮)

金剛烷 (adamantane)是一種高度對稱、非常穩(wěn)定的籠狀烴,對光穩(wěn)定性好,潤滑性能優(yōu)異,具有良好的親脂性,以其為原料可以合成多種單取代和多取代金剛烷衍生物[1］.單取代金剛烷衍生物如鹽酸金剛烷胺 (amantadine)、鹽酸金剛烷乙胺 (rimantadine)作為抗流感病毒化學原料藥,在我國已經(jīng)得到廣泛應用[2］.據(jù)文獻[3］報道,金剛烷二取代衍生物也具有良好的抗病毒作用;同時,由于它具有雙官能團而很容易合成各種不同的高分子材料[4］,這些材料材質(zhì)透明度好、硬度高、抗沖擊及熱穩(wěn)定性能優(yōu)異,在有機新材料領(lǐng)域有著廣泛的應用前景,特別在光通訊領(lǐng)域的應用前景十分看好.文獻 [5］報道了用 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷和各種芳基二酸酐合成高分子材料聚酰亞胺,該高分子材料具有介電常數(shù)低、拉伸性能好、可溶于許多有機溶劑等優(yōu)點.

關(guān)于 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷的合成文獻報道有如下 2種方法.方法一：以 1,3-二溴代金剛烷原料,與二苯基脲在 AlCl3作用下合成 1,3-二芳基金剛烷衍生物,然后水解生成 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷[6］,該方法收率為 48%;方法二：以 1,3-二溴代金剛烷為原料,與苯在 FeCl3作用下合成1,3-二苯基金剛烷,然后硝化、還原合成 1,3-二(4-苯胺)金剛烷[5］,每一步收率在 25%～60%,總收率只有 5.3%.2種合成方法均以 1,3-二溴代金剛烷為原料,而 1,3-二溴代金剛烷需要用液溴等試劑合成,環(huán)境污染嚴重[7］;另外,合成目標產(chǎn)物的收率都較低,原子經(jīng)濟性較差.