新型軸手性甲基噁唑啉的合成和表征

王小剛 陳明華 張 垠 易君明

（興義民族師范學(xué)院， 貴州 興義 562400）

具有噁唑啉環(huán)的化合物大多有生物活性，如2-氨基噁唑具有殺真菌、抗菌作用[1]，同時(shí)2-氨基噁唑啉配體鹽酸鹽還是一類抗高血壓藥物[2]，2-噁唑啉官能化聚合物具有增容作用，已成為一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，[3]尤其異噁唑啉類化合物有一定的除草作用，已被研究用作除草劑[4]。目前，單或雙噁唑啉配體在合成和應(yīng)用兩個方面已逐漸成熟，這對研究該配體在分子識別、金屬有機(jī)配合物的催化、各種藥物乃至功能材料等領(lǐng)域提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

近二十年來，人們觀察到噁唑啉類化合物具有不對稱催化作用，能夠作為不對稱催化劑的配體催化一系列的有機(jī)合成反應(yīng)[5-8]。本文合成的化合物希望通過與貴金屬離子生成配合物后，進(jìn)一步了解它們的不對稱催化活性。

以1,10-鄰菲羅啉為原料，經(jīng)高錳酸鉀氧化得到2,2'-聯(lián)吡啶-3,3'-二甲酸（B）；B與氯甲酸乙酯反應(yīng)得到2，2'-聯(lián)吡啶-3，3'-二甲酸乙酯（C）；C與DL-氨基丙醇反應(yīng)得到D；D與亞硫酰氯反應(yīng)得到E；將E與氫氧化鉀在無水乙醇溶劑中環(huán)化得到標(biāo)題化合物（A）。合成路線見反應(yīng)式1。

反應(yīng)式1 標(biāo)題化合物（A）的合成路線Scheme 1 Synthesis route of the title compound(A)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與檢測儀器

1,10-鄰菲羅啉、氫氧化鈉、高錳酸鉀、三乙胺、氯甲酸乙酯、二氯甲烷、無水硫酸鎂、乙醇胺、無水乙醇、亞硫酰氯、氫氧化鉀、飽和碳酸鈉、DL-氨基丙醇

X-射線單晶衍射儀、核磁共振儀、質(zhì)譜儀、X-5顯微熔點(diǎn)測定儀

1.2 標(biāo)題化合物的合成

1.2.1 2,2′-聯(lián)吡啶-3,3′-二甲酸（B）的合成參照文獻(xiàn)[9]，化合物B的收率為68%。

1.2.2 2,2′-聯(lián)吡啶-3,3′-二甲酸乙酯（C）的合成

參照文獻(xiàn)[10]，在250mL三頸圓底燒瓶中放入 10.00g（41.00mmol）2,2′- 聯(lián)吡啶 -3,3′- 二甲酸、100mL 二氯甲烷、13mL（93.4mmol）三乙胺，待2,2′-聯(lián)吡啶-3,3′-二甲酸溶解后，在0℃下用恒壓滴液漏斗緩慢滴加9mL（94.50mmol）氯甲酸乙酯，待氯甲酸乙酯滴加完后，撤去冰水浴，使該反應(yīng)在室溫?cái)嚢?8h，TLC跟蹤檢測至反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)液倒入分液漏斗中，向反應(yīng)液中加適量水，分出有機(jī)層，水層用二氯甲烷萃取（3×50mL），合并有機(jī)層加入無水硫酸鎂干燥，過濾到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶中，蒸出二氯甲烷，得到低熔點(diǎn)固體，該物質(zhì)在55℃下烘干后，再加水震蕩，抽濾，烘干，得到白色固體9.72g，收率為79%。mp.89-90℃；1HNMR（250.14MHz，CDCl3），δ：ppm，8.74（dd,2H），8.36 （dd，2H），7.42 （dd，2H)，4.08（q，4H，2CH2），1.02（t，6H，2CH3）。

1.2.3 化合物D的合成

參照文獻(xiàn)[11-13]，在100mL圓底燒瓶內(nèi)加入1.61g（5.37mmol）2,2'-聯(lián)吡啶-3,3'-二甲酸二乙酯和 0.90g（0.96mL，12.07mmol）DL- 氨基丙醇，用油浴加熱（169℃）攪拌5h，TLC跟蹤檢測至反應(yīng)結(jié)束，冷卻后烘干，稱量得到棕色粘稠1.78g。用硅膠柱色譜分離得到棕色粘稠產(chǎn)物D1.01g，收率為52%。該步得到的產(chǎn)物未純化，直接用于下步實(shí)驗(yàn)。

1.2.4 化合物E的合成

參照文獻(xiàn)[11]稱取 D 1.00g（2.79mmol）放入50mL的圓底燒瓶中，在加入3mL（50.43mmol）SOCl2，室溫?cái)嚢?8h后，停止反應(yīng)，加水猝滅過量的SOC2，然后加飽和碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)至pH=5-6，將該溶液用二氯甲烷萃取三次（3×50mL），合并有機(jī)層并用水洗兩次，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，蒸出溶劑，烘干，得到棕色粘稠物E 0.72g，收率69%。該步得到的產(chǎn)物未純化，直接用于下步實(shí)驗(yàn)。

1.2.5 標(biāo)題化合物（A）的合成

參照文獻(xiàn)[10，14]，在100mL的圓底燒瓶加入E 0.70g（1.77mmol），用無水乙醇作溶劑，加入適量的氫氧化鉀，使溶液的pH值在10-11，加熱（80℃）攪拌回流4h，TLC跟蹤檢測至反應(yīng)結(jié)束，溶液冷卻后（pH值在9-10），過濾，將濾液蒸干，殘留物加入適量水溶后，用二氯甲烷萃取三次（3×50mL），有機(jī)層用水洗兩次，將所得的有機(jī)層混合后用無水硫酸鎂干燥，過濾，蒸出二氯甲烷，烘干，得到皮膚色固體0.20g。收率57%。mp.200.7-206.6℃；1H NMR（DMSO-d6,400MHz,），δ:ppm ，8.65（m，2H，J=8Hz,H1)，8.14（m,2H,J=12Hz,H2），7.51（q,2H,J=12Hz，H2)，4.17（t，2H，J=20Hz，H4），4.08（q,2H，J=20Hz，H4)，3.59（m，2H，J=28Hz，H5)，1.04（t，6H，J=12Hz,2H3）；13CNMR（DMSO-d6，400MHz，），δ:ppm，21.24，61.96，73.86，123.16，123.87，137.37，150.20，157.57，161.35；MS（ESI）323.21[M+H]+。

1.3 標(biāo)題化合物（A）的晶體結(jié)構(gòu)

取少量A溶于二氯甲烷中，過濾后靜置，15天后得到用于X-射線單晶衍射的晶體。

挑選0.13×0.12×0.11（mm）的化合物A的晶體，經(jīng)BrukerSmartApex衍射儀收集數(shù)據(jù)。采用經(jīng)過石墨單射器單色化的MoKα射線(λ=0.71073nm），后以φ-ω掃描方式在一定θ范圍內(nèi)，收集配合物衍射數(shù)據(jù)。衍射強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)吸收校正、LP校正，晶體結(jié)構(gòu)由直接法解得。對全部非氫原子坐標(biāo)及其各向異性熱參數(shù)進(jìn)行了全矩陣最小二乘法修正。所有計(jì)算用SHELX-97程序包完成（晶體學(xué)數(shù)據(jù)見表1）。

表1 化合物A的晶體學(xué)數(shù)據(jù)

2 結(jié)果與討論

標(biāo)題化合物A分子的基元橢球圖見圖1a與晶胞圖見圖1b。

分子內(nèi)通過N1A…O1和N1…O1A間的偶極作用（圖2c）,穩(wěn)定了四個平面環(huán)間的空間位置。

標(biāo)題化合物分子內(nèi)兩個吡啶環(huán)（平面A與平面A1）所在平面之間的二面角為44.35°，顯然兩個吡啶環(huán)不在同一個平面。分子內(nèi)噁唑環(huán)與相鄰吡啶環(huán)（平面B與平面A、平面B1與平面A1）所在平面之間的二面角分別為 45.47°，36.60°（圖 2d）。

化合物A分子與分子間通過C9-H01D…C5（2.810A。）氫鍵一維鏈狀結(jié)構(gòu)（圖 3）。

一維分子鏈間通過C9…H01D…C5間的氫鍵（2.180A。），形成二維結(jié)構(gòu)（圖4）。晶體結(jié)構(gòu)中未見π…π堆砌弱相互作用。

圖1 標(biāo)題化合物的結(jié)構(gòu)橢球圖（a）與晶胞圖(b)（圖中省略了氫原子）Fig 1 The structure ellipsoid diagram(a)and the unit cell graph(b)of the title compound.

圖2 分子相互作用 (a)和內(nèi)環(huán)與環(huán)間的二面角（b）Fig 2 The intermolecular interactions(a)and the dihedral angles(b)

圖 3 標(biāo)題化合物的分子間的一維鏈狀結(jié)構(gòu)Fig 3 The 1D chain structure of the title compound.

圖 4標(biāo)題化合物的二維結(jié)構(gòu)Fig 4 The 2D structure of the title compound.

由于B,B1噁唑環(huán)的位阻作用，使吡啶環(huán)A,A1的自由旋轉(zhuǎn)受限，這是造成具有該種結(jié)構(gòu)的化合物分子具有手性的根本原因，從而使化合物A具有軸手性異構(gòu)體。目前本文得到的單晶只有一種異構(gòu)體，需要進(jìn)一步的探索后，再確定是否還有另一個異構(gòu)體存在。因A的噁唑環(huán)上也有一個手性碳原子，我們使用的氨基醇是外消旋體，下一步改成光學(xué)純的氨基醇合成標(biāo)題化合物，希望得到一個含手性碳原子和軸手性的化合物，為進(jìn)一步研究這類物質(zhì)的不對稱催化性質(zhì)打下物質(zhì)基礎(chǔ)。