含三氟甲基茚滿化合物核磁共振譜研究*

奉　強,張　琦,何　冰, 張小玲,李仲輝

(1 成都師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，四川　成都　611130；2 成都師范學(xué)院功能分子研究所，四川　成都　611130)

?

含三氟甲基茚滿化合物核磁共振譜研究*

奉強1,2,張琦1,2,何冰1,2, 張小玲1,2,李仲輝2

(1 成都師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，四川成都611130；2 成都師范學(xué)院功能分子研究所，四川成都611130)

含三氟甲基茚滿化合物因其獨特的理化性質(zhì)和生物活性在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文報道了八個含三氟甲基茚滿骨架化合物的核磁共振波譜1H NMR，13C NMR及DEPT 135。研究發(fā)現(xiàn)在所報道的該類化合物的13C NMR譜圖中，三氟甲基碳原子、與CF3直接連接的季碳原子以及與該季碳相鄰的叔碳原子均裂分為規(guī)律的四重峰：中間高兩邊低；兩個稠環(huán)橋頭碳原子較其它芳碳原子處于更低場。在1H NMR中，芳環(huán)上氫原子化學(xué)位移也是規(guī)律呈現(xiàn)。

三氟甲基茚滿；核磁共振；13C NMR；1H NMR；DEPT135

氟原子或含氟基團引至藥物分子藥效團中常常會改善藥物的生理活性及提高其體內(nèi)代謝穩(wěn)定性，因而越來越成為新藥研發(fā)中常選基團[1-2]。含茚滿骨架的化合物是一類廣泛存在并且具有很高生物活性的化合物，近年來其相關(guān)化合物的研究報道較多，如5-氟-1-茚酮是合成非甾體抗炎類藥舒林酸的關(guān)鍵中間體[3-4]，我們合成的5-三氟甲基-2-茚酮亦用著中間體合成抗癌新藥進行生物活性研究[5]。

在含氟原子和三氟甲基化合物的核磁共振譜譜圖中，因氟原子的強烈裂分影響導(dǎo)致臨近碳原子被裂分得特別奇特，常與其他碳原子共振峰交叉而難以辨別，故在研究含氟化合物的合成中，目標(biāo)分子的表征和確證顯得尤為重要。本文對八個含三氟甲基茚滿骨架的化合物的核磁共振譜1H NMR，13C NMR，DEPT 135進行探究，研究其規(guī)律，同時根據(jù)NMR數(shù)據(jù)，結(jié)合電子云密度和1H-1H COSY等相關(guān)信息完成了該系列化合物中碳、氫原子全歸屬。

1　實　驗

1.1化合物合成

圖1　三氟甲基茚化合物結(jié)構(gòu)Fig.1　Structures of the eight trifluoromethyl compounds

參閱文獻[5-6]，合成了八個三氟甲基取代茚化合物，結(jié)構(gòu)如圖1所示。所有化合物經(jīng)柱層析或重結(jié)晶純化后送檢。

1.2NMR實驗部分

1H NMR，13C NMR，DEPT 135均在Bruker Avance 400 MHz 型核磁共振儀上完成。樣品氫譜以CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)；碳譜以d6-DMSO為內(nèi)標(biāo)(δ=35.51 ppm)。所有實驗均采用標(biāo)準(zhǔn)脈沖程序，測試溫度為300 K。

化合物碳原子編號如圖2化合物所示。

圖2　三氟甲基茚滿化合物分子結(jié)構(gòu)及碳原子編號Fig.2　Structure of the trifluoromethyl compound and its carbon atom number

2　結(jié)果與討論

2.1化合物(1～8)的1H NMR譜分析

三氟甲基茚滿化合物(1～8)的1H NMR數(shù)據(jù)列于表1。

表1　三氟甲基茚化合物(1～8)1H NMR(溶劑：CDCl3)Table 1　The 1H NMR of the trifluoromethyl compounds (1～8) (Solvent:CDCl3)

八個化合物中芳環(huán)氫具有相同的模式(見圖3)。在化合物(1～8)1H NMR譜中，根據(jù)表1數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)位移、峰形、積分值以及耦合常數(shù)，可歸屬各芳碳上氫原子。由于受間位氫原子裂分影響小，儀器沒有分辨出g碳原子上氫原子的裂分，故將最低場的單峰氫歸屬于g碳上氫原子。相鄰碳上氫原子耦合作用，d和e碳原子上氫原子將產(chǎn)生裂分，耦合常數(shù)相同。因此，兩個耦合常數(shù)相同均裂分為二重峰的低場氫原子歸屬于d和e碳上氫原子。根據(jù)電子云密度估算化學(xué)位移值亦得知，e碳上氫原子較d碳上氫原子處于更低場。根據(jù)化合物1H NMR 數(shù)據(jù)，結(jié)合DEPT 135譜圖和1H-1H COSY信息，應(yīng)用電子云密度估算驗證，得出八個化合物中所有sp3-H的歸屬。

綜上可知表1中從左至右，依次分別為a、b、c、d、e、g碳上氫原子化學(xué)位移。

圖3　化合物5的1H NMR 及化合物2、3、4的局部1H NMRFig.3　The 1H NMR of compound 5 and the local 1H NMR of compounds 2,3 and 4

2.2化合物(1～8)的13C NMR譜分析

將三氟甲基茚滿化合物(1～8)的13C NMR 和DEPT 135數(shù)據(jù)列表如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，結(jié)合分子結(jié)構(gòu)，容易辨識出化合物芳碳原子和非芳碳原子，即表2中第1、2、3豎列為非芳區(qū)，是a、b、c碳原子化學(xué)位移值，第8豎列為三氟甲基碳原子化學(xué)位移值，其余為苯環(huán)上芳碳原子化學(xué)位移值。根據(jù)化合物13C NMR 和 DEPT 135信息(圖4～圖6)得知，表2中第4、5、7豎列為d、e、g叔碳原子；第6、9、10豎列為季碳原子的化學(xué)位移，即f碳原子和稠環(huán)橋頭碳原子。

表2　三氟甲基茚化合物(1～8)的13C NMR (溶劑：d6-DMSO)和DEPT 135(溶劑：CDCl3)Table 2　The 13C NMR (Solvent:d6-DMSO) and DEPT 135 (Solvent:CDCl3) of the trifluoromethyl compounds(1～8)

由表2中知從左至右，依次分別為a、b、c、d、e、f、g、CF3及稠環(huán)橋頭碳原子化學(xué)位移。

圖4　化合物2的13C NMR和DEPT 135Fig.4　The 13C NMR and DEPT 135 of compound 2

圖5　化合物3的13C NMR和DEPT135Fig.5　The 13C NMR and DEPT 135 of compound 3

圖6　化合物4的13C NMR和DEPT135Fig.6　The 13C NMR and DEPT 135 of compound 4

3　結(jié)　論

將合成的八個含三氟甲基茚滿骨架化合物的1H NMR、13C NMR 與其DEPT 135進行對比，判斷出分子中CH2，CH，CF3和季碳原子，同時將分子中每個氫原子歸屬到所在碳原子上。這八個化合物芳環(huán)上的碳原子以及CF3具有一致的特征：

(1)三氟甲基碳原子裂分。受直接連接氟原子的影響，八個化合物的三氟甲基碳原子都發(fā)生強烈裂分，C-F偶合遵循 N+1規(guī)則(N為碳原子上連接F原子數(shù)目)，CF3的碳原子都裂分為四重峰。偶合常數(shù)為270 HZ，該四重峰都在120～128 ppm 處出現(xiàn)，兩強兩弱，中心強，兩邊弱(見圖6)。

(2)與CF3在直接相連的碳原子(f)受三個氟原子偶合效應(yīng)強，也裂分為四重峰，仍然是兩強兩弱，中心強，兩邊弱。由于與氟原子相距兩條單鍵的距離，偶合常數(shù)較三氟甲基碳原子減小，將至31.5～32 Hz。

(3)與碳原子(f)相鄰的叔碳原子(e和g)受CF3遠程偶合也是裂分為兩強兩弱，中心強，兩邊弱的四重峰。由于與氟原子相距三條單鍵的距離遠，偶合常數(shù)都下降至3.7 Hz。

(4)剩下歸屬于d叔碳原子，由于離CF3較遠，未能檢測到氟原子對其遠程偶合作用，故表現(xiàn)為去偶的單峰。

[1]Chang C S, Negishi M, Nakano T, et al. 7,7-Difluoroprostacyclin derivative, AFP-07, a highly selective and potent agonist for the prostacyclin receptor[J]. Prostaglandins, 1997, 53(2): 83-90.

[2]G J Peters, C H K?hne. Fluoropyrimidines as antifolate drugs[A].Antifolate Drugs in Cancer Therapy[C]. Humana Press, 1999:101-145.

[3]S Anna, D S Piero. Sulindac derivatives for treatment of cancer: WO, 2006134489[P].2006.

[4]Y Moon, J Z Kim, H Yang et al. Growth compensatoryrole of sunlindac sulfide-indaced thrombospondin-1 linked with EPR1/2 and RhoA GTPase signaling pathways[J]. Life Sciences, 2008, 82(11-12): 591-599.

[5]奉強, 何冰, 張琦, 等. 5-三氟甲基-2-茚酮的合成及表征[J]. 化學(xué)研究與應(yīng)用, 2014, 26(9): 1445-1449.

[6]張琦, 奉強, 何冰, 等. 6-三氟甲基-1-茚醇脫水產(chǎn)物的合成和表征[J]. 成都師范學(xué)院學(xué)報, 2015(7): 108-110.

Investigation on Spectra of Indane Compounds Containing Trifluoromethyl by1H NMR and13C NMR Methods*

FENGQiang1,2,ZHANGQi1,2,HEBing1,2,ZHANGXiao-ling1,2,LIZhong-hui2

(1 College of Chemistry and Life Science, Chengdu Normal University, Sichuan Chengdu 611130;2 Institute of Functional Molecular, Chengdu Normal University, Sichuan Chengdu 611130, China)

Compounds containing trifluoromethyl and indanone are applicated in many fields because of their unique properties of physics and chemistry as well as excellent bioactivities. Herein,1H NMR,13C NMR, and DEPT 135 spectra methods were used to investigate eight indane compounds containing trifluoromethyl. The carbon atom of trifluoromethyl, the quaternary carbon atom directly connects with trifluoromethyl and the other two tertiary carbon atoms adjacent to the quaternary carbon atom were all split into quartet in their13C NMR spectra, and the two bridge carbon atoms in the fused rings were in low field than other aromatic carbon atoms. In1H NMR spectra, the spectra of the hydrogen atoms being on the tertiary carbon atoms were also in regular pattern.

trifluoromethyl indane; nuclear magnetic resonance;13C NMR;1H NMR; DEPT135

四川省科技廳科技支撐計劃(2009GZ0167, 2012FZ0129)。

奉強(1974-)，男，講師，主要從事有機合成研究。

張小玲(1964-)，女，教授，主要從事材料化學(xué)研究工作。

O621.4

A

1001-9677(2016)08-0044-03