2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-吡啶基-4-咪唑烷基]苯酚的合成及晶體結(jié)構(gòu)

王亞娜，林家皇，倪青玲，張　芳，余榮華，王修建

(廣西師范大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004)

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2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-吡啶基-4-咪唑烷基]苯酚的合成及晶體結(jié)構(gòu)

王亞娜，林家皇，倪青玲，張芳，余榮華，王修建

(廣西師范大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004)

摘要：水楊醛分別與2-氨甲基吡啶和4-氨甲基吡啶通過(guò)親核反應(yīng)，得到2種雙席夫堿2-{1，2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基)]-2-(吡啶基)乙基}苯酚，其還原產(chǎn)物與甲醛發(fā)生關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到2種結(jié)構(gòu)新穎的多酚羥基咪唑啉化合物2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(2-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2a)和2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(4-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2b)，用1H NMR、13C NMR、IR等對(duì)2a、2b的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò)X-射線單晶衍射確定了2a的晶體結(jié)構(gòu)，2a的晶體屬于單斜晶系，P21/c空間群，晶胞參數(shù)：a=1.346 0(4) nm，b=1.477 1(4) nm， c=1.202 7(5) nm，β=100.490(1)°， V=2.351 1(14) nm3，Dc=1.281 mg/cm-3， Z=4， F(000)=960.439 0， μ=0.08 mm-1。

關(guān)鍵詞：水楊醛；氨基吡啶；咪唑啉化合物；合成； 晶體結(jié)構(gòu)

含氮雜環(huán)化合物是一類具有重要應(yīng)用價(jià)值和生物活性的化合物，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥與日化等各個(gè)方面。咪唑啉是含氮雜環(huán)化合物的重要代表，其核心的五元雜環(huán)是天然產(chǎn)物化學(xué)、藥物化學(xué)[1-2]、表面活性劑、防腐蝕[3-4]、配位化學(xué)[5-6]、金屬有機(jī)催化[7-8]等領(lǐng)域的關(guān)鍵基團(tuán)，并且咪唑啉中的二氮雜五元環(huán)上的氮原子具有孤對(duì)電子，是較好的供電子體，這賦予了該類化合物重要的化學(xué)與生物學(xué)上的意義，所以咪唑啉衍生物雜環(huán)結(jié)構(gòu)的合成一直是化學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)[9-12]。

本文利用水楊醛和氨基吡啶反應(yīng)合成了雙席夫堿，再經(jīng)還原，最后還原產(chǎn)物(1a， 1b)和甲醛進(jìn)行關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到2種結(jié)構(gòu)新穎的多酚羥基咪唑啉化合物2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(2-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2a)和2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(4-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2b)，并用1HNMR、13CNMR、IR對(duì)2a、2b的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過(guò)X-射線單晶衍射確定了2a的晶體結(jié)構(gòu)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器及試劑

XT-4型熔點(diǎn)儀；PerkinElmer(PE)OneFT-IRSpectrometer傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片)；AvanceAV500MHz核磁共振波譜儀；BrukerSMARTCCD衍射儀。

甲醛為化學(xué)純，其余試劑均為分析純。

1.2化合物的合成與表征

2-{1，2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基)]-吡啶基乙基}苯酚依據(jù)文獻(xiàn)[13]合成，化合物2a，2b的合成路線見(jiàn)圖1。

圖1　目標(biāo)化合物2a，2b的合成路線Fig.1　Synthetic route of the title compounds 2a，2b

1.2.12-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(2-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2a)的合成

取0.501 7g(1mmol)2-{1，2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基)]-2-吡啶基乙基}苯酚(1a)溶于無(wú)水乙醇，冰水浴，緩慢滴加3.41mL(2mmol)甲醛及10mL乙醇的混合液，攪拌下滴加2～3滴濃鹽酸，反應(yīng)48h，旋干，固體用CH3CH2OH和CH2Cl2(體積比為1∶1) 的混合溶液溶解，放置揮發(fā)，過(guò)濾，干燥，得白色固體2a，產(chǎn)率為82.1%。

2a：m.p.181～183 ℃。1HNMR(DMSO-d6，500MHz)：3.56(d，J=13.54Hz，2H，NCH2N)，3.77～3.96(m，4H，CH2PhOH)，4.43～4.60(d，J=9.49Hz，2H，NCHCHN)，6.44～6.76(m，8H，PhH)，6.81～7.07(m，4H，PhH)，7.11～7.46(t，J=7.36Hz，3H，PyH)，8.27(s，H，J=4.37Hz，PyH)，9.69(s，H，PhOH)，10.50(d，2H，CH2PhOH)。13CNMR(DMSO-d6，125MHz)：51.3，52.5，68.6，72.0，74.6，115.9，118.4，119.3，122.3，123.8，128.8，130.3，136.0，148.2，156.9，158.9。IR(KBr，cm-1)：3 423(s)，3 069(s)，2 940(m)，1 591(s)，1 489(s)，1 459(m)，1 252(s)，761(m)，746(s)。

1.2.22-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(4-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2b)的合成

用與1a合成類似的方法合成了2b，白色固體，產(chǎn)率83.8%。

2b：m.p.148～151 ℃。1HNMR(MeOH-d4，500MHz)：3.63(d，J=7.00Hz，2H，NCH2N)，3.82～3.95(m，4H，CH2PhOH)，4.45～4.57(d，2H，NCHCHN)，6.63～7.20(m，8H，PhH)，7.20～7.25(m，4H，PhH)，7.38(d，J=5.89Hz，2H，PyH)，8.50(d，J=5.87Hz，2H，PyH)。13CNMR(MeOH-d4，125MHz)：49.3，54.6，69.3，73.3，75.1，115.7，116.8，119.7，121.5，123.6，129.1，130.5，130.9，131.5，148.7，155.8，156.1。IR(KBr，cm-1)：3 407(s)，3 088(s)，2 989(m)，1 607(s)，1 461(s)，1 427(m)，1 247(s)，755(s)。

1.32a的單晶制備和結(jié)構(gòu)測(cè)定

稱取2a的粗產(chǎn)品0.090 6g(0.2mmol)于2mLCH3OH和4mLCH2Cl2中攪拌溶解，過(guò)濾，緩慢揮發(fā)，3d后得無(wú)色正方形塊狀晶體。

選取大小為0.48mm×0.42mm×0.26mm的2a單晶做X-射線衍射分析，采用石墨單色化MoKα射線(λ=0．071 073nm)，以ω/2θ掃描方式收集數(shù)據(jù)，在3.1°<θ<27.5° 共收集21 813個(gè)衍射點(diǎn)，其中獨(dú)立衍射點(diǎn)5 333個(gè)，最終偏差因子R1=0.037 7，wR2=0.107 0，氫原子坐標(biāo)經(jīng)差值Fourier合成得到，非氫原子坐標(biāo)由直接法得到。氫原子采用各向同性熱參數(shù)修正，其他原子采用各向異性熱參數(shù)修正，晶體結(jié)構(gòu)用全矩陣最小乘法修正[I>2σ(I)]。結(jié)果表明2a的晶體屬于單斜晶系，P2(1)/c空間群，晶胞參數(shù)：a=1.346 0(4)nm，b=1.477 1(4)nm，c=1.202 7(5)nm，β=100.490(1)°，V=2.351 2(14)nm3，Dc=1.281mg·cm-3，Z=4，F(xiàn)(000)=960.439 0，μ=0.08mm-1。2a(CCDC： 1434038)的晶體學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　2a的晶體學(xué)參數(shù)

2結(jié)果與討論

2a的分子結(jié)構(gòu)和晶胞堆積圖分別見(jiàn)圖2、圖3和圖4，氫鍵鍵長(zhǎng)見(jiàn)表2，主要鍵長(zhǎng)和鍵角見(jiàn)表3。由圖2可見(jiàn)，2a是一個(gè)潛在的六齒配體，其中包括3個(gè)酚氧原子[O1，O2，O3]，2個(gè)氨基氮原子[N1，N2]和1個(gè)吡啶環(huán)氮原子[N3]，其中吡啶上的N原子處于2位，使2a更容易與金屬配位。分子中還含有2個(gè)手性碳原子[C1，C2]，它們均為sp3雜化。

2a的3個(gè)帶酚羥基的苯環(huán)與吡啶環(huán)均伸向不同的方向，與中央的咪唑啉環(huán)的夾角均接近90°。由表3可知咪唑啉環(huán)上5個(gè)鍵角總和為518°，顯示咪唑啉五元環(huán)稍偏離平面結(jié)構(gòu)，平面偏離值為0.173 4。分子中C—N、C—O和C—C鍵長(zhǎng)都處于正常范圍。分子內(nèi)存在O—H…N氫鍵，同時(shí)苯環(huán)[C4～C9]和吡啶環(huán)間存在分子內(nèi)π…π作用，兩環(huán)中心間距離為0.377nm(見(jiàn)圖2)。分子間的O—H…N氫鍵(O2—H2…N3i，i：x， 1/2-y， -1/2+z)沿b軸連接分子成一維鏈狀(圖3)，同時(shí)分子間的C—H…π作用也參與連接分子成三維結(jié)構(gòu)(圖4)。

虛線為分子內(nèi)O—H…N氫鍵和π…π作用圖2　2a的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.2　Molecular structure of 2a

圖3　化合物2a沿b軸的分子間O—H…N氫鍵Fig.3　Intermolecular O—H…N interactions along b axis of 2a

圖4　化合物2a的分子堆積圖Fig.4　Packing diagram of 2a

D—H…Ad(D—H)/nmd(H…A)/nmd(D…A)/nm∠(DHA)/(°)O1—H1…N20.0940(2)0.1830(2)0.2696(14)152.1(18)O2—H2…N310.0970(2)0.1810(2)0.2778(16)174.5(19)O3—H3…O20.1010(2)0.2520(2)0.2968(14)106.8(14)O3—H3…N10.1010(2)0.1720(2)0.2660(14)153.1(18)C1—H1A…O320.0989(14)0.2493(14)0.3406(14)153.3(11)C8—H8…O320.0984(14)0.2460(14)0.3273(16)139.8(10)

1： x， 1/2-y， -1/2+z; 2： x， 1/2-y， 1/2+z。

3結(jié)論

本文利用文獻(xiàn)[13]合成的1a和1b作為原料，與甲醛通過(guò)縮合反應(yīng)關(guān)環(huán)得到咪唑啉衍生物2-[1，3-二(2-羥基苯甲基)-5-(2-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2a)和2-[1，3-二(2-羥基苯基)-5-(4-吡啶基)-4-咪唑烷基]苯酚(2b)，這種咪唑啉衍生物含有較多的配位點(diǎn)，是潛在的六齒配體，并且因化合物中有2個(gè)手性碳，具有潛在的生物活性和藥理作用。這種合成方法反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，事實(shí)上通過(guò)這種方法，我們嘗試了合適地改變咪唑啉環(huán)上的取代基可得到不同的咪唑啉衍生物，有利于系統(tǒng)地探討這類結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，系統(tǒng)的合成工作我們?nèi)栽陂_(kāi)展中。

表3　2a的主要鍵長(zhǎng)和鍵角

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(責(zé)任編輯王龍杰)

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2016.02.015

收稿日期：2016-01-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21202024，21373063，21462005)；廣西研究生教育創(chuàng)新項(xiàng)目(YCSZ2015092)

中圖分類號(hào)：O626.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-6600(2016)01-0105-06

SynthesisandCrystalStructureof2-[1，3-bis(2-hydroxybenzyl)-5-pyridyl-4-imidazolidinyl]phenol

WANGYana，LINJiahuang，NIQingling，ZHANGFang，YURonghua，WANGXiujian

(SchoolofChemistryandPharmaceuticalSciences，GuangxiNormalUniversity，GuilinGuangxi541004，China)

Abstract:Sailcylaldehyde reacts respectively with 2-aminomethylpyridine and 4-aminomethylpyridine to afford two bis-schiff bases， whose reduction products，2-[1，2-bis{[(E)-(2-hydroxyphenyl)methylidene]amino}-2-pyridinylethyl]phenol (1a，1b)， further react with formaldehyde to produce two novel imidazolines derivates，2-[1，3-bis(2-hydroxy benzyl)-5- (2-pyridyl)-4-imidazolidinyl] phenol(2a) and 2-[1，3-bis(2-hydroxy benzyl)-5-(4-pyridyl)-4-imidazolidinyl] phenol(2b). Their structures were characterized by1H NMR，13C NMR， IR and X-ray single-crystal diffraction(2a). 2a belongs to monoclinic system， space group P2(1)/n with a=1.346 0(4) nm， b=1.477 1(4) nm， c=1.202 7(5) nm， β=100.490 0(1)°， V=2.351 1(14) nm3， Dc=1.281 mg/cm-3， Z=4， F(000)=960.439 0， μ=0.08 mm-1.

Keywords:sailcylaldehyde; aminomethylpyridine; imidazoline; synthesis; crystal structure

通信聯(lián)系人：倪青玲(1972—)，女，湖南邵東人，廣西師范大學(xué)副教授。E-mail：niql123@sina.com