1,2-二[3-(6-甲基-8-叔丁基-3,4-二氢-1,3-苯并噁嗪)基]乙烷与新型双氮桥联四酚化合物的合成*

王 英, 徐小平, 姚英明, 纪顺俊

(1. 连云港师范高等专科学校 化学系，江苏 连云港 222006; 2. 苏州大学 材料与化学化工学院,江苏 苏州 215123)

N-取代的3,4-二氢-1,3-苯并噁嗪具有生物活性，是潜在的安定剂和镇静剂，还是制备酚醛树脂和酚类衍生物的潜在中间体[1～3]。一般以酚、伯胺和甲醛为原料，通过Mannish缩合反应来制备[4～6]。

本文报道以2-叔丁基-4-甲基苯酚、甲醛和乙二胺为原料，在甲醇中回流反应2 h，高产率地合成1,2-二[3-(6-甲基-8-叔丁基-3,4-二氢-1,3-苯并噁嗪)基]乙烷(1); 1与2-萘酚在甲苯中回流反应3 d制得新型双氮桥联四酚化合物(2, Scheme 1)，其结构经1H NMR， IR， MS和元素分析表征，并测定了1的晶体结构。

Scheme1

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

XT-4型显微熔点仪(温度计未校正)；NMRatatem 300 MHz型核磁共振仪(CDC13或DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Varian 1000 FT-IR型红外光谱仪(KBr压片);TOF-MS型质谱仪；CARLO-ERBA EA-1110型自动元素分析仪。

所用试剂均为市售商品，使用前未经纯化处理。

1.2 合成

(1) 1的合成

在反应瓶中加入2-叔丁基-4-甲基苯酚3.28 g(20 mmol)的甲醇(20 mL)溶液，乙二胺0.67 mL(10 mmol)和37%甲醛4.07 g(50 mmol)，搅拌下回流(油浴温度90 ℃)反应2 h。冷却，抽滤，滤饼用冷甲醇洗涤两次,干燥得白色固体1,产率72%, m.p.154 ℃～154.5 ℃;1H NMRδ: 1.35(s, 18H, CH3in Bu), 2.23(s, 6H, CH3), 2.95(s, 4H, CH2), 4.01(s, 4H, CH2), 4.89(s, 4H, CH2), 6.61(s, 2H, ArH), 6.92(s, 2H, ArH); IRν: 3 025, 2 960, 2 877, 1 607, 1 481, 1 032, 951 cm-1; HR-MSm/z: Calcd for C28H40N2O2(M+) 436.309 0, found 436.308 4; Anal.calcd for C28H40N2O2: C 77.02, H 9.23, N 6.42; found C 76.89, H 9.17, N 6.35。

(2) 2的合成

在反应瓶中加入1 0.18 g(0.5 mmol), 2-萘酚0.14 g(1 mmol)和甲苯2 mL，搅拌下回流反应3 d。冷却，抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤两次，干燥得白色固体2,产率56%, m.p.191 ℃～192℃;1H NMRδ: 1.16(s, 18H, CH3in Bu), 2.05(s, 6H, CH3), 2.75(s, 4H, CH2), 3.55(s, 4H, CH2), 3.96(s, 4H, CH2), 6.46(s, 2H, ArH), 6.63(s, 2H, ArH), 7.13～7.16(d,J=9 Hz, 2H, ArH), 7.24～7.29(t,J=7.5 Hz, 2H, ArH), 7.38～7.43(t,J=7.5 Hz, 2H, ArH), 7.70～7.81(m, 6H, ArH), 10.01(s, 4H, OH); IRν: 3 436, 3 045, 2 962, 2 868, 1 627, 1 562, 1 480, 1 383 cm-1; HR-MSm/z: Calcd for C48H56N2O4(M+) 724.424 0, found 724.423 6; Anal.calcd for C48H56N2O4: C 79.52, H 7.79, N 3.86; found C 79.41, H 7.70, N 3.81。

1.3 1的晶体结构测定

1在乙酸乙酯中重结晶，两天后得到无色单晶。置于带有石墨单色器MoKα辐射(λ=0.071 075 nm)的Rigaku Saturn CCD衍射仪上收集数据。数据经Lorentz和极化效应校正。晶体结构采用Fourier技术由直接法解出，用全矩阵最小二乘法基于FZ对结构进行修正。非氢原子经各向异性修正，氢原子按理论加氢的方法产生，并参加最后一轮修正。

2 结果与讨论

2.1 1的合成

2-叔丁基-4-甲基苯酚、乙二胺和甲醛在甲醇中回流反应2 h，可以以很高的产率得到1。为了得到其精确结构，培养了1的单晶，X-衍射结果进一步证实了1结构的正确性。虽然文献[7]报道该反应可以得到N,N′-二(2-羟基-5-甲基-3-二叔丁基苯基甲基)乙二胺(A)，但在实验中却没有发现A。可能是A比较活泼，一旦生成就可以与过量的甲醛继续反应生成1。同样，也没有发现类似咪唑啉桥联双酚结构的化合物，可能是由于温度差异导致的结果[8]。

在3,4-二氢-1,3-苯并噁嗪的结构中，2-位碳由于受到相邻杂原子的吸电子作用而略带正电荷，容易接受中性亲核试剂的进攻，过程中C─O键发生断裂而导致开环生成相应的酚类化合物。目前，文献中常见的亲核试剂有(取代)苯酚、吲哚、二级胺、2-萘酚等[4，5，9～11]，而对于3,4-二氢-1,3-苯并噁嗪类底物，结构比较单一，一个分子中只含有一个苯并噁嗪骨架，对于双苯并噁嗪或桥联的苯并噁嗪类骨架的反应报道很少，而桥联的双酚或多酚类骨架是用途广泛的优良配体。鉴于此，我们尝试了1与2-萘酚的反应,中等收率制得新四酚化合物2。相对于1， 2的IR吸收峰有若干处明显的变化：在3 440 cm-1左右有一中等偏强的宽吸收峰，这反映2存在羟基(1无明显吸收);由于引入了两个2-萘酚骨架以及噁嗪环的开环，所以2的芳环骨架振动峰变得非常明显(1 627 cm-1， 1 562 cm-1， 1 480 cm-1)，这也直接促使了C─O伸缩振动峰的加强。

2.2 1的晶体结构

1的分子结构图见图1；晶体结构数据和修正参数见表1，选择的键长和键角见表2。由图1和表2可见，整个分子的对称中心处于C(9)-C(9A)的中点处，相对于间隔基团-CH2-CH2-，两个噁嗪环处于最稳定的反式构象。C(8)-O(1)， N(1)-C(8)， C(7)-N(1)和C(6)-C(7)的键长显示它们为典型的单键，而C(1)-O(1)键长为0.138 1(2) nm，介于C-O单和C=O双键的键长之间，具有部分双键性质，这可能是由于氧原子上的孤对电子向苯环离域引起的。

图 1 1的分子结构图Figure 1 Molecular structure of 1

Comp1Formula(Weight)C28H40N2O2(436.62)Temperature/K293(2)Crystal system(Space group)monoclinic(C 2/c)a, b, c/Å16.145 5(17), 9.120 6(7), 17.822 8(18)β/(°)110.831(2)Volume/Å32 453.0(4)Z4Calculated density/g·cm-31.182F(000)952Crystal size/mm0.40×0.30×0.24Data/restraints/parameters2 785/0/150Range/(°)3.08/27.48Goodness of fit on F21.058R1, ωR2[I>2σ(I)](all data)0.071 8, 0.163 80.091 5, 0.176 9

表 2 1的部分键长和键角Table 2 Selection bond lenghts and angles of 1

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