2－氨基-6-二茂鐵基-4-（2，4-二氯苯基）吡啶-3-腈類化合物的微波合成和結(jié)構(gòu)表征

賈潤(rùn)紅，彭菊花，屠樹江

（1.連云港師范高等?？茖W(xué)校初等教育系，江蘇連云港 222006；2.徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州 221116）

2－氨基-6-二茂鐵基-4-（2，4-二氯苯基）吡啶-3-腈類化合物的微波合成和結(jié)構(gòu)表征

賈潤(rùn)紅1，彭菊花1，屠樹江2

（1.連云港師范高等?？茖W(xué)校初等教育系，江蘇連云港 222006；2.徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州 221116）

標(biāo)題化合物C24H20Cl2FeN2O2是由2，4-二氯苯甲醛、乙酰二茂鐵、氰乙酸乙酯、醋酸銨在水相中微波輻射下反應(yīng)制得。結(jié)構(gòu)通過單晶X射線衍射法測(cè)定，其晶體屬單斜晶系、空間群P21／n，a＝0.749（3）nm，b＝1.136（3）nm，c＝2.577（3）nm，α＝γ＝90°，β＝94.021（2）°，V＝2.188（1）nm3，相對(duì)分子質(zhì)量Mr＝495.17，晶胞密度Dc＝1.503 g／cm3，Z＝4，λ＝0.071 073 nm，吸收系數(shù)μ（MoKα）＝0.958 mm－1，F(xiàn)（000）＝1 016，最終偏離因子R＝0.079 7，w R＝0.161 6。

微波輻射；二茂鐵取代吡啶；晶體結(jié)構(gòu)

微波輻射技術(shù)因具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高等特點(diǎn)，在有機(jī)合成領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1－3］。二茂鐵由于具有熱力學(xué)穩(wěn)定性、光化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性和易修飾性，而被應(yīng)用于各個(gè)方面，如：不對(duì)稱催化、分子探針、電化學(xué)傳感器、光學(xué)器件、非線性光學(xué)。近年來，許多報(bào)道中顯示二茂鐵類化合物還具有重要生物活性，如：二茂鐵修飾吡唑并雜環(huán)酮類小分子化合對(duì)人肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)具有良好的抑制作用［4］。研究還表明二茂鐵基化合物能夠清除·OH自由基，從而達(dá)到抑制癌細(xì)胞增殖的作用［5］，程明等利用二茂鐵酞胺基衍生物特殊的生物活性，合成了含二茂鐵基新型的Aβ阻斷肽，對(duì)老年性癡呆具有很強(qiáng)的抑制作用［6］。因此，研究二茂鐵類化合物的合成具有很重要的意義［7］。

吡啶類化合物呈現(xiàn)出誘人的生物活性和藥理活性［8］，引起科學(xué)家的注意并廣泛被合成［9－10］。其中，含有2（1 H）-吡啶酮結(jié)構(gòu)單元的化合物具有抗細(xì)菌［11］、抗真菌［12］、抗癌［13］等藥理學(xué)性質(zhì)，被作為強(qiáng)心劑［14］、心理療法藥劑［15］、潛在的 HIC-1轉(zhuǎn)錄酶抑制劑［16］；2（1H）-吡啶酮衍生物還被認(rèn)定為有效的肽模擬物，如凝血酶抑制劑、人類鼻病毒3C蛋白酶抑制劑［17］和組織因子VIIa抑制劑［18］。由于2（1 H）-吡啶酮環(huán)體系具有的顯著生物和藥理活性，目前已成為農(nóng)藥化學(xué)和醫(yī)藥化學(xué)研究的重要中間體［15－17］，也是天然產(chǎn)物合成中有價(jià)值的結(jié)構(gòu)單元合成子［18－19］。因此，對(duì)這類化合物的合成已經(jīng)引起了有機(jī)化學(xué)家的注意。筆者曾經(jīng)報(bào)道了用苯甲醛、乙酰二茂鐵、腈基取代化合物、醋酸銨在水相中經(jīng)微波輻射下反應(yīng)［20－21］，為了進(jìn)一步分析與確定該類化合物的結(jié)構(gòu)，筆者合成并測(cè)定了其晶體結(jié)構(gòu)。在水相中進(jìn)行的有機(jī)反應(yīng)，替代了傳統(tǒng)反應(yīng)中的有機(jī)溶劑，避免了有毒原料的使用，符合綠色化學(xué)的原則。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

使用了EmrysTMCreator微波合成儀（瑞典Personal Chemistry公司提供）進(jìn)行微波實(shí)驗(yàn)；用Bruker DPX 400 MHz或Inova-400 MHz型光譜儀測(cè)定核磁共振譜，以DMSO-d6為溶劑，內(nèi)標(biāo)TMS；紅外光譜用Tensor 27型紅外光度儀（KBr壓片）；用XT-5型顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)定化合物的熔點(diǎn)，溫度計(jì)未經(jīng)校正。X射線衍射分析在Siemens P4型四圓衍射儀上進(jìn)行；實(shí)驗(yàn)所用的2，4-二氯苯甲醛、氰乙酸乙酯、乙酰二茂鐵、醋酸銨均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 標(biāo)題化合物的合成

標(biāo)題化合物合成路線如圖1所示。

在10 m L EmrysTMCreator微波合成儀專用反應(yīng)容器中分別放入2，4-二氯苯甲醛（1 mmol）、乙酰二茂鐵（1 mmol）、氰乙酸乙酯（1 mmol）、醋酸銨（2 mmol），在加入2 m L水，充分混勻后，放入 EmrysTMCreator微波合成儀中。儀器先自動(dòng)預(yù)攪拌混合物10 s后，在功率為200 W，溫度為120℃的條件下，輻射6 min，取出反應(yīng)容器，在空氣中冷卻至室溫后，靜置，抽濾，得到的粗產(chǎn)品用95%乙醇重結(jié)晶后，得到紅色菱形單晶，用于X射線衍射分析該單晶的結(jié)構(gòu)。該化合物產(chǎn)率95%，熔點(diǎn)195～197℃。

圖1 標(biāo)題化合物的合成路線Fig.1 Synthetic route of title compound

1.3 X射線衍射實(shí)驗(yàn)與晶體結(jié)構(gòu)分析

該晶體的結(jié)構(gòu)在Siemens P4型四圓衍射儀上測(cè)定。將0.33 mm×0.09 mm×0.07 mm紅色菱形單晶置于四圓衍射儀上，石墨單色器單色化的MoKα（λ＝0.071 073 nm）對(duì)單晶進(jìn)行輻射，以ω／2θ掃描方式在1.580＜θ＜25.01°范圍內(nèi)收集了10 266個(gè)衍射點(diǎn)，其中可觀測(cè)衍射點(diǎn)1 853個(gè)（I＞2σ（I）），獨(dú)立衍射點(diǎn)3 786個(gè)（Rint＝0.084 5）。該化合物晶體屬單斜晶系，空間群P21／n，a＝0.749（3）nm，b＝1.136（3）nm，c＝2.577（3）nm，α＝γ＝90°，β＝94.021（2）°，V＝2.188（1）nm3，相對(duì)分子質(zhì)量Mr＝495.17，晶胞密度Dc＝1.503 g／cm3，Z＝4，λ＝0.071 073 nm，吸收系數(shù)μ（MoKα）＝0.958 mm－1，F(xiàn)（000）＝1 016，晶體結(jié)構(gòu)用直接法解得，使用全矩陣最小二乘法對(duì)原子參數(shù)進(jìn)行修正，最終偏離因子R＝0.079 7，w R＝0.161 6，最終差值電子云密度的最高峰為563 nm－3，最低峰為－690 nm－3。最后精修過程中的最大移動(dòng)值（Δ／σ）max＝0，S＝1.095。

2 結(jié)果與討論

目標(biāo)化合物是在水相中由2，4-二氯苯甲醛、氰乙酸乙酯、乙酰二茂鐵、醋酸銨經(jīng)微波輻射反應(yīng)制得。反應(yīng)在6 min內(nèi)完成，機(jī)理可能經(jīng)歷了縮和、加成、成環(huán)和消除的過程。產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁、紅外和元素分析證實(shí)，單晶X射線分析更進(jìn)一步確證了目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)。IR（KBr，ν，cm－1）：3 421，3 303，3 266，1 682，1 589，1 476，1 287，1 265，1 103，822。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）（δ，×10－6）：7.71（d，1H，Ar H，J＝1.6 Hz），7.51（dd，1H，Ar H，J1＝8.0 Hz，J2＝1.6 Hz），7.36（d，1H，Ar H，J＝8.8 Hz），7.11（s，2H，NH2），6.67（s，1H，Ar H），5.00（s，2H，ferrocenyl），4.47（s，2H，ferrocenyl），4.08（s，5H，ferrocenyl），3.88（q，2H，CH2，J＝6.8 Hz），0.73（t，3H，CH3，J＝6.8 Hz），與其結(jié)構(gòu)相吻合。分子式 C24H20Cl2Fe N2O2計(jì)算值為（%）：C 58.21；H 4.07；N 5.66，實(shí)驗(yàn)值為C 58.13；H 4.16；N 5.78。

在紅外光譜中，3 421 cm－1和3 303 cm－1出現(xiàn)氨基（NH2）的特征吸收峰，同時(shí)在2 200附近沒有出現(xiàn)氰基（CN）的特征吸收峰。在1 682 cm－1出現(xiàn)羰基伸縮振動(dòng)吸收峰。在氫核磁共振譜中，在δ＝7.11×10－6范圍內(nèi)出現(xiàn)寬的單峰，2個(gè)氫，為氨基的吸收峰；在δ＝5.00×10－6出現(xiàn)1個(gè)單峰，2個(gè)氫，為二茂鐵基上氫的吸收峰；在δ＝4.47×10－6范圍內(nèi)出現(xiàn)1個(gè)單峰，2個(gè)氫，為二茂鐵基上氫的吸收峰；在δ＝4.08×10－6范圍內(nèi)出現(xiàn)1個(gè)單峰，5個(gè)氫，為二茂鐵基上氫的吸收峰；在δ＝3.88×10－6范圍內(nèi)出現(xiàn)1個(gè)四重峰，2個(gè)氫，為酯基上CH2的吸收峰；在δ＝0.73×10－6出現(xiàn)1個(gè)三重峰，3個(gè)氫，為酯基上CH3的吸收峰；在δ＝6.67×10－6～7.71×10－6時(shí)出現(xiàn)芳?xì)涞亩嘀胤?，氫原子個(gè)數(shù)與其結(jié)構(gòu)相吻合。

為更明確地確定產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，筆者進(jìn)行了X射線單晶衍射分析。表1為非氫原子坐標(biāo)及熱參數(shù)，表2為主要鍵長(zhǎng)值、鍵角值，表3中列出了平面方程和原子與平面的距離，表4中列出了4個(gè)平面的二面角值，圖2為分子結(jié)構(gòu)透視圖，圖3為分子的晶胞堆積圖。

表1 非氫原子坐標(biāo)（×104）和熱參數(shù)（10－2 nm2）Tab.1 Atomic coordinates（×104）and thermal parameters（10－2 nm2）

在晶體結(jié)構(gòu)中，有4個(gè)平面：平面1（C（1），C（2），C（3），C（4），C（5），N（1）），平面2（C（19），C（20），C（21），C（22），C（23），C（24）），平面3（C（11），C（12），C（13），C（14），C（15）），平面4（C（6），C（7），C（8），C（9），C（10））。4個(gè)平面均共平面。生成的吡啶環(huán)與平面2之間的二面角為76.34°，與平面4之間的二面角為17.82°，平面3與平面4之間的二面角為1.508°，這2個(gè)二茂鐵的平面幾乎平行。生成的吡啶環(huán)C（1），C（2），C（3），C（4），C（5），N（1）形成共軛體系，C（1）—C（2），C（2）—C（3）鍵長(zhǎng)分別為0.141 1（8），0.139 8（9）nm，較一般的C—C單鍵（0.154 nm）略短，較一般的C═ C雙鍵（0.134 nm）略長(zhǎng)，N（1）—C（6）鍵長(zhǎng)為0.134 1（8）nm，較一般的C—N單鍵（0.147 nm）略短，考慮可能是因?yàn)樾纬闪斯曹楏w系，鍵長(zhǎng)趨于平均化的緣故。

表2 主要鍵長(zhǎng)值和鍵角值Tab.2 Selected bond lengths and bond angles

表3 最小二乘平面和原子與平面距離Tab.3 Least squares plane equations and deviations of the atoms

3 結(jié) 論

在微波輻射條件下，以2，4-二氯苯甲醛、乙酰二茂鐵、醋酸銨、氰乙酸乙酯為原料，以水為溶劑，實(shí)現(xiàn)了2-氨基-6-二茂鐵基-4-（2，4-二氯苯基）吡啶-3-腈類化合物的合成，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。以吡啶類化合物為底物可以合成多種藥物，具有重要的生物活性，本方法形成了生產(chǎn)該類化合物的有效方法，同時(shí)為合成新的類似化合物提供了參考。 該方法具有產(chǎn)率高（95%），反應(yīng)時(shí)間短（6 min），操作簡(jiǎn)單，后處理方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)以水為反應(yīng)溶劑，實(shí)現(xiàn)了該類化合物的綠色合成，具有重要意義。

表4 平面之間的兩面角Tab.4 Dihedral angles between the planes

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JIA Run-hong1，PENG Ju-hua1，TU Shu-Jiang2
（1.Elementary Education Department，Lianyungang Teacher＇s College，Lianyungang Jiangsu 222006，China；2.College of Chemistry and Chemical Engineering，Xuzhou Normal University，Xuzhou Jiangsu 221116，China）

The title compound C24H20Cl2FeN2O2was synthesized by the reaction of 2，4-dichlorobenzaldehyde，acetylferrocene，ethyl cyanoacetate，and ammonium acetate in aqueous medium under microwave irradiation.Its crystal structure was determined by single-crystal X-ray diffraction.The crystal is of monoclinic and space groupP21／n，a＝0.749（3）nm，b＝1.136（3）nm，c＝2.577（3）nm，α＝γ＝90°，β＝94.021（2）°，V＝2.188（1）nm3，Mr＝495.17，Dc＝1.503 g／cm3，Z＝4，λ＝0.071 073 nm，μ（MoKα）＝0.958 mm－1，F(xiàn)（000）＝1 016，R＝0.079 7，andw R＝0.161 6.

microwave irradiation；ferrocenyl-pyridine derivatives；crystal structure

O624.12

A

1008-1542（2012）01-0006-05

2011-11-01；責(zé)任編輯：王海云

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20672090）；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（BK2006033）

賈潤(rùn)紅（1980-），女，江蘇連云港人，講師，碩士，主要從事有機(jī)合成方面的研究。