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《武汉工程大学学报》 2016年3期 209-212 出版日期：2016-06-22 ISSN:1674-2869 CN:42-1779/TQ

席夫碱的一锅法合成及还原

1　引　言席夫碱最早是由Schiff H在1964年发现的，他在研究伯胺与活泼羰基的反应时发现了席夫碱（图1）. 席夫碱可以和元素周期表中的大多数金属形成不同的配合物，是应用非常广泛的配体. 但在席夫碱金属配合物的研究过程中，化学工作者发现部分席夫碱配体的稳定性差. 席夫碱的这一缺陷制约了它在配位化学中的应用范围. 席夫碱的还原产物是将席夫碱配体选择性地还原，这样可以在一定程度上解决部分席夫碱稳定性差的问题. 席夫碱还原化合物柔韧性较席夫碱有较大提高，在参与配位时有更大的自由度，而且芳香族席夫碱还原化合物还是高分子化合物、医药以及农药的重要组成部分［1］. 邻碘芳香族席夫碱还原化合物还是合成内酰胺［2］、喹唑啉［3］、吲哚衍生物［4］、苯并噻唑［5］等的重要原料，也能作为分子内芳基化反应［6］、分子内Heck反应［7］的底物. 文献中的合成席夫碱还原化合物的方法一般涉及到使用剧毒的氰化物［8］以及昂贵的钴-铑合金催化剂［9］，而且反应时间长，选择性低. 本研究报道了一种“一锅法”合成席夫碱还原化合物的方法，该反应条件温和、底物普适性广，反应快捷（2 h~3 h），合成的席夫碱还原化合物产率高（83%~92%）. 2　实验部分2.1　化学试剂与材料所有底物都是来自Merck或Aldrich或Alfa Aesar，所有试剂都严格按照标准方法处理；GC（气相色谱，流动相为氢气）用带自动注射器GC-8130（Fisons）色谱仪测定详细信息为：1个FI 检测器和1个-1710毛细管柱（0.25 μm×25 m×0.25 mm， Macherey-Nagel）；核磁采用Agilent 400MR型核磁共振波谱仪，以CDC13为溶剂，TMS为内标；高分辨质谱用Finnigan MAT 95Q质谱仪测定，轰击源为EI. 2.2　席夫碱还原化合物的合成典型操作（TP）： 1 C的合成，见图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次加入醋酸硼氢化钠（31.78 g， 150 mmol），反应液在室温条件下搅拌2 h. TLC显示原料完全反应，反应液真空条件下浓缩，浓缩得到的油状物用水洗涤，二氯甲烷萃取水相，无水硫酸镁干燥，浓缩有机相得白色固体8.42 g（1 C）. 本实验中所有合成的席夫碱的还原化合物归纳在表1中. 2.2.1　1 C的合成（Tab. 1，Entry 1）　根据（TP），浓缩有机相得白色固体8.42 g（1 C），收率92%. 熔点39 oC ； 1H NMR （400 MHz， CDCl3） δ ： 7.39~ 7.21 （m， 5 H）， 7.15 （t， J = 7.8 Hz， 2 H）， 6.70 （t， J = 7.3 Hz， 1 H）， 6.61 （d， J = 7.8 Hz， 2 H）， 4.29 （s，2 H），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， found 183.105 6. 2.2.2　2 C的合成（Tab. 1，Entry 2）　根据（TP），浓缩有机相得无色油状物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， 1.2 Hz， 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. 2.2.3　3 C的合成（Tab. 1，Entry 3）　根据（TP），浓缩有机相得淡黄色油状物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 = 1.9 Hz， 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. 2.2.4　4 C的合成（Tab. 1，Entry 4）　根据（TP），浓缩有机相得得淡黄色油状物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. 2.2.5　5 C的合成（Tab. 1，Entry 5）　根据（TP），浓缩有机相得黄色固体9.05 g （5 C），收率85%. 熔点50 ℃ ； 1H NMR （400 Mz， CDCl3） δ： 7.35 （m， 4 H）， 7.27 （d， J = 6.9 Hz， 1 H）， 6.77 （d， J = 8.8 Hz， 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 calcd for C14H15NO： 213.115 4， found 213.115 9. 2.2.6　6 C的合成（Tab. 1，Entry 6）　根据（TP），浓缩有机相得白色固体10.33 g （6 C），收率85%. 熔点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 = 8.8 Hz， 2 H）， 6.59 （d， J = 8.8 Hz， 2 H）， 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. 2.2.7　7 C的合成（Tab. 1，Entry 7）　根据（TP），浓缩有机相得白色固体9.76 g （7 C），收率86%. 熔点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/z calcd for C15H17NO： 227.131 0， found 227.131 8. 2.2.8　8 C的合成（Tab. 1，Entry 8）　根据（TP），浓缩有机相得黄色油状物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 = 8.9 Hz， 2 H）， 6.55 （d， J = 8.9 Hz， 2 H）， 4.33 （s， 2 H）， 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. 3　结果与讨论本文以苯胺与苯甲醛为模板底物对反应条件进行探索，如图3所示，反应条件的摸索采用GC或者GC-MS检测. 模板底物在对甲苯磺酸和甲醇或乙醇的反应体系中几乎都没有目标化合物生成，在乙酸和二氯乙烷反应体系中反应无法彻底完成，只有少量目标化合物生成. 但在乙酸和二氯乙烷反应体系中加入3个当量的醋酸硼氢化钠后，反应迅速彻底完成（Tab. 1，Entry1），反应收率高（92%）. 醋酸硼氢化钠是一种高效的高选择性的还原试剂，用其对席夫碱进行选择性还原，便可以定量快捷地合成席夫碱还原化合物，所得的产物易分离，产率高. 对于空间位阻大的底物（Tab. 1，Entry2~ Entry4）的收率也可以达到87%以上，本方法的底物适用性较为广泛，能适用于芳基席夫碱还原化合物的大剂量制备，还原产物可以不用分离而直接使用，因此具有较为重要的工业应用价值. 4　结　语本研究报道了一种一锅法制备芳基席夫碱还原化合物的方法：用醋酸硼氢化钠原位对生成的席夫碱进行快速定量还原，所得的产物产率高，可以不用柱色谱分离而直接使用，该合成方法的底物普适性广，也可以用于目标化合物的大量制备中. 本方法合成简单，方便快捷，可以为这类席夫碱还原化合物的合成提供一条重要的参考途径.