席夫堿的一鍋法合成及還原

董志兵，劉　方，王　敏，劉　敏，曾夢甜，許　萬

武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

席夫堿的一鍋法合成及還原

董志兵，劉方，王敏，劉敏，曾夢甜，許萬

武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

席夫堿是一種應(yīng)用廣泛的配體，它能與元素周期表中的大多數(shù)金屬形成配合物，部分席夫堿配體穩(wěn)定性差，但席夫堿還原化合物的穩(wěn)定性普遍較好，所以研究高效合成席夫堿還原化合物的方法對拓寬席夫堿在配位化學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義.研究報道了一種“一鍋法”合成及還原席夫堿的方法，使用的還原劑為醋酸硼氫化鈉，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)快捷（只需2～3 h即可完成反應(yīng)），產(chǎn)率高，中間體席夫堿可以不用分離而直接進行還原，反應(yīng)的底物適用性廣，且可以用于大劑量的目標(biāo)化合物的制備中.用該方法合成了8種席夫堿還原物，其中三種為鄰碘芳基席夫堿還原化合物，它們是許多醫(yī)藥、農(nóng)藥的重要組成部分.

一鍋法；席夫堿；醋酸硼氫化鈉；還原

1　引　言

席夫堿最早是由Schiff H在1964年發(fā)現(xiàn)的，他在研究伯胺與活潑羰基的反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)了席夫堿（圖1）.

圖1　席夫堿的合成Fig.1　Synthesis of Schiff base

席夫堿可以和元素周期表中的大多數(shù)金屬形成不同的配合物，是應(yīng)用非常廣泛的配體.但在席夫堿金屬配合物的研究過程中，化學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)部分席夫堿配體的穩(wěn)定性差.席夫堿的這一缺陷制約了它在配位化學(xué)中的應(yīng)用范圍.席夫堿的還原產(chǎn)物是將席夫堿配體選擇性地還原，這樣可以在一定程度上解決部分席夫堿穩(wěn)定性差的問題.席夫堿還原化合物柔韌性較席夫堿有較大提高，在參與配位時有更大的自由度，而且芳香族席夫堿還原化合物還是高分子化合物、醫(yī)藥以及農(nóng)藥的重要組成部分［1］.鄰碘芳香族席夫堿還原化合物還是合成內(nèi)酰胺［2］、喹唑啉［3］、吲哚衍生物［4］、苯并噻唑［5］等的重要原料，也能作為分子內(nèi)芳基化反應(yīng)［6］、分子內(nèi)Heck反應(yīng)［7］的底物.

文獻中的合成席夫堿還原化合物的方法一般涉及到使用劇毒的氰化物［8］以及昂貴的鈷-銠合金催化劑［9］，而且反應(yīng)時間長，選擇性低.本研究報道了一種“一鍋法”合成席夫堿還原化合物的方法，該反應(yīng)條件溫和、底物普適性廣，反應(yīng)快捷（2 h～3 h），合成的席夫堿還原化合物產(chǎn)率高（83%～92%）.

2　實驗部分

2.1化學(xué)試劑與材料

所有底物都是來自Merck或Aldrich或Alfa Aesar，所有試劑都嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法處理；GC（氣相色譜，流動相為氫氣）用帶自動注射器GC-8130 （Fisons）色譜儀測定詳細(xì)信息為：1個FI檢測器和1個-1710毛細(xì)管柱（0.25 μm×25 m×0.25 mm，Macherey-Nagel）；核磁采用Agilent 400MR型核磁共振波譜儀，以CDC13為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)；高分辨質(zhì)譜用Finnigan MAT 95Q質(zhì)譜儀測定，轟擊源為EI.

2.2席夫堿還原化合物的合成

典型操作（TP）：1 C的合成，見圖2.

向溶有化合物（苯胺，4.66 g，50 mmol；苯甲醛，5.31 g，50 mmol；乙酸，6.00 g，100 mmol）的100 mL二氯乙烷溶液中分3次加入醋酸硼氫化鈉（31.78 g，150 mmol），反應(yīng)液在室溫條件下攪拌2 h.TLC顯示原料完全反應(yīng)，反應(yīng)液真空條件下濃縮，濃縮得到的油狀物用水洗滌，二氯甲烷萃取水相，無水硫酸鎂干燥，濃縮有機相得白色固體8.42 g（1 C）.

本實驗中所有合成的席夫堿的還原化合物歸納在表1中.

圖2　席夫堿還原化合物的合成路線Fig.2　Synthesis route of the reduced Schiff base compounds

2.2.11 C的合成（Tab.1，Entry 1）根據(jù)（TP），濃縮有機相得白色固體8.42 g（1 C），收率92%.熔點39oC；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.39～

7.21（m，5H），7.15（t，J=7.8Hz，2H），6.70（t，J= 7.3Hz，1H），6.61（d，J=7.8Hz，2H），4.29（s，2H），3.97（s，1 H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ：148.24，139.54，129.36，128.72，127.59，127.31，117.64，112.93，48.39；HRMS（ESI）：m/z calcd for C13H13N：183.104 8，found183.105 6.

2.2.22 C的合成（Tab.1，Entry 2）根據(jù)（TP），濃縮有機相得無色油狀物13.91 g（2 C），收率90%.1H NMR（400 MHz，CDCl3）d 7.68（dd，J=7.8，1.4 Hz，1H），7.38～7.26（m，5H），7.18～7.13（m，1H），6.54（dd，J=8.0，1.2Hz，1H），6.45（td，J=7.6，1.5 Hz，1H），4.63（brs，1H），4.41（d，J=5.6 Hz，2H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）d 147.00，139.01，138.65，129.42，128.73，127.30，127.21，118.83，111.04，85.32，48.30.HRMS（ESI）：m/z calcd for C13H12IN：309.001 4，found 309.000 7.

2.2.33 C的合成（Tab.1，Entry 3）根據(jù)（TP），濃縮有機相得淡黃色油狀物16.83 g（3 C），收率87%.1H NMR（400 MHz，CDCl3）d：7.50（d，J= 8.3 Hz，1H），7.29～7.40（m，5H），6.67（d，J=1.9Hz，1H），6.59（dd，J=8.1，2.2 Hz，1H），4.63（br s，1H），4.36（d，J=5.4 Hz，2H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）d：148.21，139.83，137.82，128.85，127.61，127.33，123.62，121.61，113.63，83.00，48.32.HRMS （ESI）：m/z calcd for C13H11BrIN：386.912 0，found 386.912 6.

2.2.44 C的合成（Tab.1，Entry 4）根據(jù)（TP），濃縮有機相得得淡黃色油狀物14.92 g（4 C），收率88%.1H NMR（400 MHz，CDCl3）d：7.27～7.40（m，5H），6.79（dd，J=8.8，2.9 Hz，1H），6.49（d，J= 8.8 Hz，1H），4.36（d，J=5.4 Hz，2H），4.28（br s，1H），3.71（s，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）d：152.00，141.91，139.02，128.71，127.22，124.65，115.52，111.51，85.33，56.01，49.15.HRMS （ESI）：m/z calcd for C14H14INO：339.012 0，found 339.012 5.

2.2.55 C的合成（Tab.1，Entry 5）根據(jù)（TP），濃縮有機相得黃色固體9.05 g（5 C），收率85%.熔點50℃；1HNMR（400Mz，CDCl3）δ：7.35（m，4H），7.27（d，J=6.9Hz，1H），6.77（d，J=8.8Hz，2 H），6.60（d，J=8.8 Hz，2 H），4.28（s，2 H），3.77（s，1 H），3.74（s，3 H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ：152.30，142.58，139.81，128.73，127.68，127.30，115.03，114.22，55.94，49.38.HRMS（ESI）：m/z calcdforC14H15NO：213.115 4，found213.115 9.

2.2.66 C的合成（Tab.1，Entry 6）根據(jù)（TP），濃縮有機相得白色固體10.33 g（6 C），收率85%.熔點97℃；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.28（d，J=8.4 Hz，2 H），6.87（d，J=8.5 Hz，2 H），6.77（d，J=8.8Hz，2H），6.59（d，J=8.8Hz，2H），4.19（s，2 H），3.79（s，3 H），3.73（s，3 H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ：158.78，152.12，142.52，131.66，128.81，114.87，114.09，113.96，55.79，55.28，48.70.HRMS（ESI）：m/z calcd for C15H17NO2：243.125 9，found 243.125 1.

2.2.77 C的合成（Tab.1，Entry 7）根據(jù)（TP），濃縮有機相得白色固體9.76 g（7 C），收率86%.熔點107℃；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.26（d，J=7.8 Hz，2 H），7.15（d，J=7.8 Hz，2 H），6.77 （d，J=8.8 Hz，2 H），6.60（d，J=8.8 Hz，2 H），4.23 （s，2 H），3.74（s，4 H），2.34（s，3 H）；13C NMR （100 MHz，CDCl3）δ：152.24，142.65，136.91，136.72，129.38，127.66，115.01，114.19，55.93，49.11，21.23.HRMS（ESI）： m/zcalcdfor C15H17NO：227.131 0，found 227.131 8.

2.2.88 C的合成（Tab.1，Entry 8）根據(jù)（TP），濃縮有機相得黃色油狀物11.66 g（8 C），收率83%.1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.56（d，J= 8.1 Hz，2 H），7.45（d，J=8.0 Hz，2 H），6.76（d，J= 8.9Hz，2H），6.55（d，J=8.9Hz，2H），4.33（s，2H），3.88（s，1 H），3.71（s，3 H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ：152.49，144.17，142.00，129.44（q，J= 32.4 Hz），127.59，125.60（q，J=3.8 Hz），122.99，115.04，114.24，55.83，48.73.HRMS（ESI）：m/z calcd for C15H14F3NO：281.102 7，found 281.103 6.

表1　合成席夫堿的還原化合物Tab.1　Synthesis of the Schiff base reduction compounds

3　結(jié)果與討論

本文以苯胺與苯甲醛為模板底物對反應(yīng)條件進行探索，如圖3所示，反應(yīng)條件的摸索采用GC或者GC-MS檢測.模板底物在對甲苯磺酸和甲醇或乙醇的反應(yīng)體系中幾乎都沒有目標(biāo)化合物生成，在乙酸和二氯乙烷反應(yīng)體系中反應(yīng)無法徹底完成，只有少量目標(biāo)化合物生成.但在乙酸和二氯乙烷反應(yīng)體系中加入3個當(dāng)量的醋酸硼氫化鈉后，反應(yīng)迅速徹底完成（Tab.1，Entry1），反應(yīng)收率高（92%）.醋酸硼氫化鈉是一種高效的高選擇性的還原試劑，用其對席夫堿進行選擇性還原，便可以定量快捷地合成席夫堿還原化合物，所得的產(chǎn)物易分離，產(chǎn)率高.對于空間位阻大的底物（Tab.1，Entry2～Entry4）的收率也可以達到87%以上，本方法的底物適用性較為廣泛，能適用于芳基席夫堿還原化合物的大劑量制備，還原產(chǎn)物可以不用分離而直接使用，因此具有較為重要的工業(yè)應(yīng)用價值.

圖3　一鍋法合成席夫堿還原化合物的反應(yīng)條件探索Fig.3　Exploration of reaction conditions of one-pot synthesis of the reduced Schiff base compounds

4　結(jié)　語

本研究報道了一種一鍋法制備芳基席夫堿還原化合物的方法：用醋酸硼氫化鈉原位對生成的席夫堿進行快速定量還原，所得的產(chǎn)物產(chǎn)率高，可以不用柱色譜分離而直接使用，該合成方法的底物普適性廣，也可以用于目標(biāo)化合物的大量制備中.本方法合成簡單，方便快捷，可以為這類席夫堿還原化合物的合成提供一條重要的參考途徑.

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本文編輯：張瑞

Synthesis and Reduction of Schiff Base by One-Pot Method

DONG Zhibing，LIU Fang，WANG Min，LIU Min，ZENG Mengtian，XU Wan

School of Chemistry and Environmental Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China

Schiff base is a kind of widely-used ligand which can form complexes with most of metals in the periodic table.The stability of Schiff base ligand is bad，but the reduced Schiff base shows much better stability. Thus，it is very important to explore the synthetic method of the reducted Shiff base，which may broaden the applications of these compounds.A facile one-pot synthesis and reduction of Schiff base is reported by using sodium triacetoxyborohydride as the reductant.The reaction underwent in a smooth and rapid manner with high yield，and the intermediate Schiff base is reduced directly without further separation process.The obtained substrate has wide applicability and can be applied in scaled-up synthesis of the target molecular.By using this method，eight kinds of the reduced Schiff base derivatives were synthesized，three of them are ortho-iodinated phenyl amines，which are important starting materials for the drugs and pesticides synthesis.

one-pot；Schiff base；sodium triacetoxyborohydride；reduction

O621

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2016.03.001

1674-2869（2016）03-0209-04

2016-04-05

董志兵，博士，教授.E-mail：zhibingdong80@aliyun.com