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2-(1-苄基-1H-1,2,3-三唑-4-)吡啶及其镍(Ⅱ)配合物的合成及结构的确定

2011-01-11秦璐崔杰王聪聪陈霞

关键词:叠氮苄基三唑

秦璐,崔杰,王聪聪,陈霞

(山西大学 化学化工学院与应用化学研究所,山西 太原 030006)

2-(1-苄基-1H-1,2,3-三唑-4-)吡啶及其镍(Ⅱ)配合物的合成及结构的确定

秦璐,崔杰,王聪聪,陈霞*

(山西大学 化学化工学院与应用化学研究所,山西 太原 030006)

以2-乙炔基吡啶、苄基氯、叠氮化钠为原料通过Click Chemistry的方法,合成一种新的“Click”配体,并对其结构进行X-射线单晶衍射表征.再与后过渡金属NiBr2(DME)作用,合成其金属配合物,对其结构进行红外光谱、元素分析表征.

“Click”配体;镍(Ⅱ)配合物;铜催化

“Click Chemistry”[1]——“点击化学”,是一种快速合成大量化合物的新方法,目前,该方法已渗透到聚合物的合成等领域[2].其主要在非催化及铜催化[3]的叠氮化物-炔环加成反应中得以体现.本文以2-乙炔基吡啶、苄基氯、叠氮化钠为原料合成“Click”配体,同时得到其晶体,并进行了X-射线单晶衍射,确定了该化合物的结构.再与NiBr2(DME)反应,得到其金属配合物,并通过红外光谱、元素分析对其结构进行了确定.合成路线如图1所示.

图1 目标化合物的合成路线Fig.1 Synthetic route to the compound 1,2

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器

2-乙炔基吡啶,苄基氯,叠氮化钠,溴化镍(DME),N,N-二甲基甲酰胺,无水碳酸钠,抗坏血酸,硫酸铜,无水硫酸钠,二氯甲烷:经钠丝处理回流后使用.所用试剂均为分析纯.

Flash-EA 1112微分析仪,Perkin Elmer FI-IR 2000红外光谱仪.

1.2 化合物1的合成

配体1的合成参照文献[4-5].具体过程:20 m L(4∶1)的 N,N-二甲基甲酰胺/水混合液中,加入苄基氯(0.50 m L,4.4 mmol),叠氮化钠(0.30 g,4.8 mmol),无水碳酸钠(0.624 g,6.0 mmol),硫酸铜(0.492 g,2.4 mmol),抗坏血酸(0.84 g,4.8 mmol),然后加入2-乙炔基吡啶(0.40 m L,4.0 mmol),室温下搅拌反应混合物20 h后,变为黄色浊液,用乙酸乙酯萃取有机相,并用水洗.有机相用无水硫酸钠干燥,过滤除去无水硫酸钠,旋干溶剂,得到无色透明固体0.726 g,产率77%.熔点:95℃.IR(KBr;cm-1):3 104.9,2 948.9,2 164.9,2 030.1,1 978.5,1 709.4,1 599.1,1 571.3,1 544.8,1 492.9,1 455.8,1 434.5,1 346.9,1 210.9,1 151.0,1 077.2,1 041.6,901.9,854.0,780.8,706.6.元素分析(质量百分数%),C14H12N4:理论值C 71.17,H 5.12,N 23.71;实测值 C 69.77,H 5.10,N 23.04.

1.3 配合物2的制备

氮气保护下,取配体1(0.235 g,0.996 mmol)于Schlenk瓶中,加入20 m L二氯甲烷,为无色溶液.然后加入溴化镍(DME)(0.30 g,0.996 mmol),室温下搅拌1 h,有浅褐色沉淀生成,静置,滤出沉淀,抽干溶剂后,得0.348 g浅褐色固体[6-10],产率65%.熔点:大于300 ℃.IR(KBr;cm-1):3 329.6,3 081.2,3 027.0,2 164.4,1 978.6,1 612.0,1 577.9,1 478.7,1 449.3,1 427.5,1 364.3,1 337.7,1 266.8,1 214.7,1 204.0,1 155.4,1 113.8,1 095.0,1 078.8,1 057.2,1 017.9,992.2,914.5,870.2,731.5,695.2.元素分析(质量百分数%),C14H12Br2NiN4:理论值 C 36.97,H 2.66,N 12.32;实测值 C 36.03,H 3.04,N 11.71.

2 结果与讨论

2.1 化合物1的合成及谱图解析

化合物1的合成较为简单,在常温下反应20 h即可.从配体1的红外光谱数据来看,3 104.9 cm-1处的吸收峰表示苯环上=C-H 的伸缩振动,1 599.1 cm-1,1 571.3 cm-1,1 544.8 cm-1,1 434.5 cm-1为苯环的骨架振动吸收峰,证明有苯环存在,1 455.8 cm-1为-CH2-吸收峰,1 041.6 cm-1为C-N的吸收峰,901.9 cm-1为芳环上C-H弯曲振动的吸收峰,706.6 cm-1处有吸收峰表示有单取代苯环.

图2是化合物1的X-射线衍射晶体结构图.从图中我们可以明确地看出,该化合物中吡啶的炔化物与苯的叠氮化物通过“Click”反应得到单一的一个1,2,3-三唑环合物,由于这个五元环的影响,使得整个化合物为扭曲的结构.其中,键角分别为:C7-N4-N3(111.25°),C7-N4-C8(128.69°),C8-N4-N3(119.87°),N2-N3-N4(106.78°),C6-C5-N1(115.75°),C4-C5-C6(121.30°),C6-N2-N3(108.84°),C8-C9-C14(120.54°),C8-C9-C10(120.22°),C6-C7-N4(104.61°),C7-C6-N2(108.53°),C5-C6-N2(122.68°),C5-C6-C7(128.78°),C9-C8-N4(111.96°),其中,在1,2,3-三唑五元环合物中,键长分别为:C(7)-N(4)为1.342 6Å,N(3)-N(4)为1.354 6Å,N(2)=N(3)为1.318 4Å,C(6)=C(7)为1.373 9Å,N(2)-C(6)为1.363 2Å,而C(5)-C(6)键长为1.473 0Å,明显比C(6)=C(7)要长.由于空间位阻的关系,1,2,3-三唑五元环合物中N2,N3,N4通过C(5)-C(6)旋转到了吡啶基团中N原子的另一侧.因此,该配体与金属作用时比较困难,反应时间较长,最终使得目标化合物呈扭曲结构.

图2 化合物1的分子结构Fig.2 Molecular structure of compound 1

2.2 配合物2的制备及谱图解析

配合物2的制备应在氮气保护条件下进行,实验操作要按照Schlenk技术进行.该反应时间较短,产率较高.从红外光谱数据中看,配合物2在3 081.2 cm-1处有吸收峰,为苯环=C-H的伸缩振动吸收峰;其次,1 612.0 cm-1,1 577.9 cm-1,1 427.5 cm-1处有吸收峰,为芳环的骨架振动,证明有苯环存在;再次,1 612.0 cm-1,1 577.9 cm-1,1 427.5 cm-1处有吸收峰,为芳环的骨架振动,证明有苯环存在;1 449.3 cm-1处出现吸收峰,表示存在-CH2-;在1 057.2 cm-1处有C-N的吸收峰;914.5 cm-1为芳环上C-H弯曲振动的吸收峰;695.2 cm-1处出现吸收峰,说明存在单取代苯环.

3 结论

本文以2-乙炔基吡啶为基本原料,最终由“Click”反应得到一种新的配体化合物,该化合物结构已由X-射线单晶衍射确定,同时制备了其镍(Ⅱ)的配合物,并对其进行表征.

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Synthesis and Structural Studies of 2-(1-benzyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl)pyridine and Its Nickel(Ⅱ)Complex

QIN Lu,CUI Jie,WANG Cong-cong,CHEN Xia
(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,ShanxiUniversity,Taiyuan030006,China)

A new kind of“Click”ligand was prepared by the reaction of 2-Ethynylpyridine with benzyl chloride and sodium azide by way of Click Chemistry,the compound 1 was characterized by X-ray single crystal diffraction,and it was reacted with NiBr2(DME).The complexes were characterized by IR spectrum and elemental analysis.

Click ligand;nickel(Ⅱ)metal complex;copper catalyse

O621.3

A

0253-2395(2011)S2-0036-03

2011-09-24

国家自然科学基金(21072120);山西省科技攻关项目(20110321055)

秦璐(1987-),女,山西忻州人,硕士研究生.*通讯联系人:E-mail:chenxia@sxu.edu.cn

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