N，N-或N，O(S)-腙、肟雙齒配體的合成與表征

張占金，唐旭靜，張 偉，肖 宇，陳會(huì)英

(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連116605)

N，N- 或N，O(S)-雙齒配體是一類重要的有機(jī)配體，在溫和條件下，可與廉價(jià)過渡金屬原位催化多種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，其中之一是協(xié)助銅在交叉偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用。2006 年，Liu 等［1］將亞胺類N，N -雙齒配體用于碘代芳烴與二芳基胺類化合物的N -芳基化反應(yīng)中，表明其有很好的活性。Buchwald 課題組［2］系統(tǒng)地研究了二胺類N，N -雙齒配體協(xié)同下，CuI 催化的N -芳基化反應(yīng)。碘代芳烴、溴代芳烴，甚至在特定條件下不活潑的氯代芳烴都能高轉(zhuǎn)化率地發(fā)生C -N 偶聯(lián)反應(yīng)。Cristau 等［3］將N，N-或N，O -肟雙齒配體-Cu2O 催化體系用在催化吡唑類化合物分別與碘代芳烴、溴代芳烴的N-芳基化反應(yīng)中，結(jié)果證明肟配體表現(xiàn)出了很高的催化活性。Pu 等［4］合成了8 -羥基喹啉類N，O-雙齒配體的銅配合物，并考察了它與其他配體在噠嗪酮類化合物的N-芳基化反應(yīng)中的催化效能，得到了較高收率的產(chǎn)物。2008 年，Lam 等［5］考察了吡啶甲酸類N，O-雙齒配體的CuI 催化體系在酰肼類化合物的N-芳基化反應(yīng)中的催化活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該催化系統(tǒng)對(duì)N-芳基化反應(yīng)有較好的催化性能。從已見報(bào)道看，對(duì)N，S-雙齒配體的研究則較少。

本文設(shè)計(jì)并合成了11 種N，N-或N，O(S)-腙、肟雙齒配體，并通過物理方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。預(yù)計(jì)這些配體可能會(huì)有較好的催化活性。合成反應(yīng)的路線及產(chǎn)物如圖1。

圖1 N，N-或N，O(S)-腙、肟雙齒配體的合成

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

Mercury Plus 400 核磁共振儀(美國(guó)Varian 公司);Waters Micromass Q - TOF Premie 四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(美國(guó)waters 公司);X-4 數(shù)顯顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀(北京泰克儀器有限公司)。

2 - 甲氧基苯甲醛(AR)、2 - 乙氧基苯甲醛(AR)、2 -吡啶甲醛(AR)、2 -呋喃甲醛(AR)、2-噻吩甲醛(AR)、苯肼鹽酸鹽(AR)、1 -甲基苯肼鹽酸鹽(AR)及羥胺鹽酸鹽(AR)(北京百靈威化學(xué)技術(shù)有限公司);其他試劑(或溶劑)均為國(guó)內(nèi)市售分析純?cè)噭?，使用前未?jīng)進(jìn)一步純化。

1.2 N，N-或N，O(S)-腙、肟雙齒配體的合成

以2 -噻吩甲醛苯肼亞胺(6b)合成為例:將7.7 mmol(1.11 g)鹽酸苯肼加入到裝有磁攪拌子的50 mL 圓底燒瓶中，加入12 mL 三乙胺作為吸酸劑和溶劑，然后添加7.7 mmol(0.71 mL，0.86 g)噻吩甲醛。氬氣保護(hù)并攪拌下，油浴加熱反應(yīng)瓶至95 ℃，恒溫回流24 h。反應(yīng)畢，冷卻至室溫后，過濾，并用3 ×5 mL 乙酸乙酯洗滌固體，得濾液，無(wú)水硫酸鈉干燥。濾出干燥劑后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去三乙胺和乙酸乙酯，得固體粗產(chǎn)物。以無(wú)水乙醇重結(jié)晶得1.46 g 黃色晶體，產(chǎn)率94 %，熔點(diǎn)139 ～140 ℃。按照上述方法合成了具有代表性的3a、3b、4a、5a、5b、6a、6b、6c、7a、7b、7c 等11 種N，N-或N，O(S)-腙和肟雙齒配體。

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)物的測(cè)定及表征

產(chǎn)物氫和碳的核磁共振譜測(cè)定時(shí)采用氘代氯仿作溶劑，TMS 作內(nèi)標(biāo)。高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜測(cè)定時(shí)采用乙腈作溶劑，APCI 離子源。產(chǎn)物產(chǎn)率、熔點(diǎn)及波譜測(cè)定結(jié)果如下。

2 -甲氧基苯甲醛-N -甲基苯腙(3a):淡黃色固體(1.74 g，產(chǎn)率94 %)。mp:82 ～83 ℃。1H NMR (CDCl3):δ 8.07 ～8.05(d，J=6.9 Hz，1H)，7.91(s，1H)，7.49 ～7.19(m，5H)，7.03 ～6.91(m，3H)，3.90 (s，3H)，3.45 (s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.69，56.01，111.40，115.68，120.83，121.40，125.80，125.87，128.38，129.22，129.49，148.57，157.41。HRMS(APCI)C15H17N2O(M +H+):計(jì)算241.130 0，發(fā)現(xiàn)241.134 3。

2 -甲氧基苯甲醛苯腙(3b):橙色固體(1.12 g，產(chǎn) 率64 %)。mp:109 ～110 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.46(s，1H)，8.15 ～8.14(d，J=7.5 Hz，1H)，7.52 ～7.48(t，J=7.4 Hz，1H)，7.26 ～7.22(m，3H)，7.14 ～6.97 (m，2H)，6.97 ～6.84(m，3H)，4.03 (s，3H)。13C NMR (CDCl3):δ 56.31，111.56，114.05，121.33，121.73，128.78，129.28，129.38，132.69，133.63，148.57，157.77。HRMS(APCI)C14H15N2O (M + H+):計(jì)算227.110 2，發(fā)現(xiàn)227.117 5。

2 -乙氧基苯甲醛-N -甲基苯腙(4a):淡黃色固體(1.89 g，產(chǎn)率96 %)。mp:66 ～67 ℃。1H NMR (CDCl3):δ 8.06 ～8.04(d，J=7.6 Hz，1H)，7.94(s，1H)，7.43 ～7.22(m，5H)，7.09 ～6.72(m，3H)，4.15 ～4.10 (m，2H)，3.45 ～3.30(d，J=22.8 Hz，3H)，1.50 ～1.48(t，J=6.7 Hz，3H)。13C NMR (CDCl3):δ 15.44，33.70，64.46，112.60，115.70，120.84，121.31，125.91，125.95，128.88，129.21，129.47，148.56，156.84。HRMS(APCI)C16H19N2O (M + H+):計(jì)算255.144 7，發(fā)現(xiàn)255.152 1。

2 -呋喃甲醛-N -甲基苯腙(5a):黃色固體(1.36 g，產(chǎn)率88 %)。mp:54 ～55 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 7.47 ～7.34(m，6H)，6.96(s，1H)，6.56(s，1H)，6.47(s，1H)，3.38(s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.46，107.71，111.74，115.78，121.11，123.01，129.27，142.42，147.84，152.59。HRMS(APCI)C12H13N2O (M + H+):計(jì)算201.095 6，發(fā)現(xiàn)201.102 9。

2 -呋喃甲醛苯腙(5b):橙色固體(1.12 g，產(chǎn)率78 %)。mp:94 ～95 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.61(s，1H)，7.58(s，1H)，7.47 ～7.41(m，1H)，7.33 ～6.96(m，4H)，6.93 ～6.87(m，1H)，6.59 ～6.26(m，2H)。13C NMR (CDCl3):δ 109.34，111.73，113.08，120.49，122.34，129.51，143.18，144.98，150.78。HRMS(APCI)C11H11N2O(M +H+):計(jì)算187.079 8，發(fā)現(xiàn)187.087 1。

2 -噻吩甲醛-N -甲基苯腙(6a):淡黃色固體(1.63 g，產(chǎn)率98 %)。mp:81 ～82 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 7.69(s，1H)，7.37 ～7.32(m，4H)，7.27 ～7.16(m，1H)，7.14 ～6.88(m，3H)，3.40(s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.92，115.61，121.16，125.30，125.96，127.41，128.15，129.29，142.66，147.60。HRMS(APCI)C12H13N2O(M +H+):計(jì)算217.070 0，發(fā)現(xiàn)217.080 3。

2 -噻吩甲醛苯腙(6b):黃色固體(1.46 g，產(chǎn)率94 %)。mp:139 ～140 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 7.87 (s，1H)，7.29 ～7.26(d，J=13.5 Hz，4H)，7.15 ～6.95(m，4H)，6.89 ～6.86(t，J=6.9 Hz，1H)。13C NMR (CDCl3):δ 113.02，120.44，126.11， 126.60， 127.39， 129.49， 132.42，140.66，144.61。HRMS (APCI)C11H11N2S (M+H+):計(jì)算203.056 1，發(fā)現(xiàn)203.063 4。

2 -噻吩甲醛肟(6c):白色固體(0.88 g，產(chǎn)率90 %)。mp:130 ～131 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.34 (br，1H)，8.31(s，1H)，7.61(s，1H)，7.44(s，1H)，7.12 (s，1H)。13C NMR (CDCl3):δ 126.71，127.55，129.88，132.66，145.18。HRMS(APCI)C5H6NOS(M+H+):計(jì)算128.0102，發(fā)現(xiàn)128.0175。

2 -吡啶甲醛-N -甲基苯腙(7a):黃色固體(1.59 g，產(chǎn)率98 %)。mp:78 ～79 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 8.53(s，1H)，8.02 ～8.00(d，J=7.4 Hz，1H)，7.68 ～7.62(m，2H)，7.40 ～7.34(m，4H)，7.26 ～6.81(m，2H)，3.45(s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.70，116.00，119.44，121.67，122.21，129.35，132.53，136.64，147.71，148.99，156.03。HRMS(APCI)C13H14N3(M +H+):計(jì)算212.111 1，發(fā)現(xiàn)212.118 4。

2 -吡啶甲醛苯腙(7b):黃色固體(1.37 g，產(chǎn)率90 %)。mp:159 ～160 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.85(s，1H)，8.64(s，1H)，7.73(s，1H)，7.34 ～7.12(m，7H)，6.93 ～6.91(d，J=5.9 Hz，1H)。13C NMR (CDCl3):δ 113.45，120.89，122.00，124.02，128.23，129.52，136.96，144.95，147.79，154.39。HRMS(APCI)C12H12N3(M +H+):計(jì)算198.096 7，發(fā)現(xiàn)198.104 0。

2 -吡啶甲醛肟(7c):淡粉色固體(0.88 g，產(chǎn)率94 %)。mp:110 ～111 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 10.53 (br，1H)，8.63 ～8.57(d，J=24.7 Hz，1H)，8.37 ～8.32(d，J=18.7 Hz，1H)，7.86 ～7.84(t，J=14.1 Hz，1H)，7.75 ～7.71(t，J=7.7 Hz，1H)，7.31 ～7.26(t，J=8.5 Hz，1H)。13C NMR(CDCl3):δ 121.27，124.25，137.29，149.26，150.04，151.99。HRMS(APCI)C6H7N2O (M +H+):計(jì)算123.0489，發(fā)現(xiàn)123.0562。

2.2 產(chǎn)物的收率

除了2 -甲氧基苯甲醛苯腙(3b)和2 -呋喃甲醛苯腙(5b)的產(chǎn)率在一般水平(分別是64 %及78 %)外，其他產(chǎn)物的收率都達(dá)到了優(yōu)良的水平(88 % ～98 %)。這可能是因?yàn)? -甲氧基苯甲醛芳環(huán)上含有供電子甲氧基，共軛效應(yīng)的結(jié)果使得醛的羰基碳更小一些，不利于發(fā)生親核加成反應(yīng)的緣故;而呋喃環(huán)上的氧也是以供電子共軛效應(yīng)為主，與上述類似，結(jié)果也導(dǎo)致2 -呋喃甲醛與苯肼反應(yīng)產(chǎn)率的降低。

2.3 產(chǎn)物的1H NMR 譜

3a，4a，5a，6a 及7a 中NCH3上氫的化學(xué)位移由于氮的去屏蔽作用普遍向低場(chǎng)移動(dòng)，從參考值的δ 2.78 分別移向δ 3.45，3.45 ～3.30，3. 38，3.40及3.45，基本上在δ 3. 30 ～3. 45。除了4a(d，J=22.8 Hz，3H)外，其他都是單峰。5b，6b及7b 與雜芳環(huán)相連的次甲基(CH)上氫的化學(xué)位移與參考值比較，由于受到雜芳環(huán)及亞胺氮的影響也向低場(chǎng)移動(dòng)，分別為δ 9.61 (參考值δ 7.5)，δ 7.87 (參考值δ 7.50)，δ 9.85 (參考值δ 8.8)。7a，7b 及7c 吡啶環(huán)氮鄰位碳上的氫由于來自氮的去屏蔽影響，其化學(xué)位移基本上都向低場(chǎng)移動(dòng)。6c 在芳環(huán)與亞胺氮中間的次甲基(CH)上氫的化學(xué)位移為δ 8.31 (參考值δ 6.8)，與參考值的差別較大，可能是雜芳環(huán)和亞胺氮共同作用的結(jié)果，也可能與肟上羥基的負(fù)誘導(dǎo)作用有關(guān)。6c 和7c上羥基(OH)氫的化學(xué)位移分別為δ 9. 34 和δ 10.53，比參考值(δ 9.0)大，對(duì)后者的影響更大一些，而且它們的峰型也比較寬。所有產(chǎn)物其他氫的化學(xué)位移基本上在參考值附近擺動(dòng)，與目標(biāo)化合物相符合。

2.4 產(chǎn)物的13C NMR 譜

3a，4a，5a，6a 及7a 上NCH3碳的化學(xué)位移分別是δ 33.69，33.70，33.46，33.92 及33.70，都比參考值δ 42.4 小，向高場(chǎng)移動(dòng)的原因可能與氮上的孤電子對(duì)有關(guān)。3a 與3b 芳環(huán)上與氧相連次甲基(CH)上碳的化學(xué)位移分別為δ 157.41(參考值δ 162.5)和δ 148.57(參考值δ 154.7)，都比參考值小，有可能也是上述原因所致。11 種產(chǎn)物中環(huán)外次甲基(CH)上碳的化學(xué)位移由于(雜)芳環(huán)和亞胺氮共同作用的結(jié)果，產(chǎn)生去屏蔽作用，向低場(chǎng)移動(dòng)。(雜)芳環(huán)上與雜原子鄰位碳的化學(xué)位移同樣因去屏蔽的原因也移向低場(chǎng)。3a、3b、4a、5a、5b、6a、6b、7a 及7b與叔胺氮相連的苯環(huán)上次甲基(CH)碳的化學(xué)位移也由于氮的去屏蔽作用而向低場(chǎng)移動(dòng)。產(chǎn)物其他碳的化學(xué)位移均在參考值附近，基本上與目標(biāo)化合物相一致。

2.5 產(chǎn)物的HRMS 譜

11 種目標(biāo)化合物的高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜峰均為正電離模式下形成的正的分子離子峰，計(jì)算值和發(fā)現(xiàn)值符合程度良好，能夠滿足誤差要求。去氫后基本上與目標(biāo)化合物分子量相一致，進(jìn)而決定了目標(biāo)化合物的化學(xué)組成。

3 結(jié) 論

使用廉價(jià)、易得的原料2 -甲氧基苯甲醛、2 -乙氧基苯甲醛、2 -吡啶甲醛、2 -呋喃甲醛、2 -噻吩甲醛、苯肼鹽酸鹽、1 -甲基苯肼鹽酸鹽、羥胺鹽酸鹽等，在溫和的反應(yīng)條件下，合成了11 種具有代表性的N，N -或N，O(S)-腙、肟雙齒配體。除了個(gè)別化合物外，絕大多數(shù)產(chǎn)物的收率都在良好的水平。測(cè)定了所有合成配體的熔點(diǎn)。通過1H NMR 譜、13C NMR 譜及HRMS 譜對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了表征，結(jié)果與目標(biāo)化合物相符。配體在過渡金屬協(xié)同下的催化活性正在驗(yàn)證中，預(yù)計(jì)會(huì)有較好的結(jié)果呈現(xiàn)。

［1］LIU Y H，CHEN C，YANG L M. Diazabutadiene:a simple and efficient ligand for copper - catalyzed N -arylation of aromatic amines［J］. Tetrahedron Letters，2006，47:9275 -9278.

［2］KLAPARS A，HUANG X，BUCHWALD S L. A general and efficient copper catalyst for the amidation of arylhalides［J］. J. Am. Chem. Soc.，2002，124:7421 -7428.

［3］CRISTAU H J，CELLIER P P，SPINDLER J F，et al.Mild conditions for copper - catalyzed N - arylation of pyrazoles［J］. Eur. J. Org. Chem.，2004，69:695 -709.

［4］PU Y M，KU Y Y，GRIEME T，et al. An efficient copper - catalyzed N - arylation of pyridazinones with a structurally well - defined copper complex［J］. Tetrahedron Letters，2006，47:149 -153.

［5］LAM M S，LEE H W，CHAN A S C. Copper(I)-picolinic acid catalyzed N - arylation of hydrazides ［J］.Tetrahedron Letters，2008，49:6192 -6194.