2－氨基-6-二茂铁基-4-（2，4-二氯苯基）吡啶-3-腈类化合物的微波合成和结构表征

贾润红，彭菊花，屠树江

（1.连云港师范高等专科学校初等教育系，江苏连云港 222006；2.徐州师范大学化学化工学院，江苏徐州 221116）

2－氨基-6-二茂铁基-4-（2，4-二氯苯基）吡啶-3-腈类化合物的微波合成和结构表征

贾润红1，彭菊花1，屠树江2

（1.连云港师范高等专科学校初等教育系，江苏连云港 222006；2.徐州师范大学化学化工学院，江苏徐州 221116）

标题化合物C24H20Cl2FeN2O2是由2，4-二氯苯甲醛、乙酰二茂铁、氰乙酸乙酯、醋酸铵在水相中微波辐射下反应制得。结构通过单晶X射线衍射法测定，其晶体属单斜晶系、空间群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，相对分子质量Mr＝495.17，晶胞密度Dc＝1.503 g／cm3，Z＝4，λ＝0.071 073 nm，吸收系数μ（MoKα）＝0.958 mm－1，F（000）＝1 016，最终偏离因子R＝0.079 7，w R＝0.161 6。

微波辐射；二茂铁取代吡啶；晶体结构

微波辐射技术因具有反应时间短、产率高等特点，在有机合成领域得到广泛应用［1－3］。二茂铁由于具有热力学稳定性、光化学稳定性、低毒性和易修饰性，而被应用于各个方面，如：不对称催化、分子探针、电化学传感器、光学器件、非线性光学。近年来，许多报道中显示二茂铁类化合物还具有重要生物活性，如：二茂铁修饰吡唑并杂环酮类小分子化合对人肺癌细胞生长具有良好的抑制作用［4］。研究还表明二茂铁基化合物能够清除·OH自由基，从而达到抑制癌细胞增殖的作用［5］，程明等利用二茂铁酞胺基衍生物特殊的生物活性，合成了含二茂铁基新型的Aβ阻断肽，对老年性痴呆具有很强的抑制作用［6］。因此，研究二茂铁类化合物的合成具有很重要的意义［7］。

吡啶类化合物呈现出诱人的生物活性和药理活性［8］，引起科学家的注意并广泛被合成［9－10］。其中，含有2（1 H）-吡啶酮结构单元的化合物具有抗细菌［11］、抗真菌［12］、抗癌［13］等药理学性质，被作为强心剂［14］、心理疗法药剂［15］、潜在的 HIC-1转录酶抑制剂［16］；2（1H）-吡啶酮衍生物还被认定为有效的肽模拟物，如凝血酶抑制剂、人类鼻病毒3C蛋白酶抑制剂［17］和组织因子VIIa抑制剂［18］。由于2（1 H）-吡啶酮环体系具有的显著生物和药理活性，目前已成为农药化学和医药化学研究的重要中间体［15－17］，也是天然产物合成中有价值的结构单元合成子［18－19］。因此，对这类化合物的合成已经引起了有机化学家的注意。笔者曾经报道了用苯甲醛、乙酰二茂铁、腈基取代化合物、醋酸铵在水相中经微波辐射下反应［20－21］，为了进一步分析与确定该类化合物的结构，笔者合成并测定了其晶体结构。在水相中进行的有机反应，替代了传统反应中的有机溶剂，避免了有毒原料的使用，符合绿色化学的原则。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

使用了EmrysTMCreator微波合成仪（瑞典Personal Chemistry公司提供）进行微波实验；用Bruker DPX 400 MHz或Inova-400 MHz型光谱仪测定核磁共振谱，以DMSO-d6为溶剂，内标TMS；红外光谱用Tensor 27型红外光度仪（KBr压片）；用XT-5型显微熔点测定仪测定化合物的熔点，温度计未经校正。X射线衍射分析在Siemens P4型四圆衍射仪上进行；实验所用的2，4-二氯苯甲醛、氰乙酸乙酯、乙酰二茂铁、醋酸铵均为分析纯试剂。

1.2 标题化合物的合成

标题化合物合成路线如图1所示。

在10 m L EmrysTMCreator微波合成仪专用反应容器中分别放入2，4-二氯苯甲醛（1 mmol）、乙酰二茂铁（1 mmol）、氰乙酸乙酯（1 mmol）、醋酸铵（2 mmol），在加入2 m L水，充分混匀后，放入 EmrysTMCreator微波合成仪中。仪器先自动预搅拌混合物10 s后，在功率为200 W，温度为120℃的条件下，辐射6 min，取出反应容器，在空气中冷却至室温后，静置，抽滤，得到的粗产品用95%乙醇重结晶后，得到红色菱形单晶，用于X射线衍射分析该单晶的结构。该化合物产率95%，熔点195～197℃。

图1 标题化合物的合成路线Fig.1 Synthetic route of title compound

1.3 X射线衍射实验与晶体结构分析

该晶体的结构在Siemens P4型四圆衍射仪上测定。将0.33 mm×0.09 mm×0.07 mm红色菱形单晶置于四圆衍射仪上，石墨单色器单色化的MoKα（λ＝0.071 073 nm）对单晶进行辐射，以ω／2θ扫描方式在1.580＜θ＜25.01°范围内收集了10 266个衍射点，其中可观测衍射点1 853个（I＞2σ（I）），独立衍射点3 786个（Rint＝0.084 5）。该化合物晶体属单斜晶系，空间群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，相对分子质量Mr＝495.17，晶胞密度Dc＝1.503 g／cm3，Z＝4，λ＝0.071 073 nm，吸收系数μ（MoKα）＝0.958 mm－1，F（000）＝1 016，晶体结构用直接法解得，使用全矩阵最小二乘法对原子参数进行修正，最终偏离因子R＝0.079 7，w R＝0.161 6，最终差值电子云密度的最高峰为563 nm－3，最低峰为－690 nm－3。最后精修过程中的最大移动值（Δ／σ）max＝0，S＝1.095。

2 结果与讨论

目标化合物是在水相中由2，4-二氯苯甲醛、氰乙酸乙酯、乙酰二茂铁、醋酸铵经微波辐射反应制得。反应在6 min内完成，机理可能经历了缩和、加成、成环和消除的过程。产物的结构经核磁、红外和元素分析证实，单晶X射线分析更进一步确证了目标化合物的结构。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），与其结构相吻合。分子式 C24H20Cl2Fe N2O2计算值为（%）：C 58.21；H 4.07；N 5.66，实验值为C 58.13；H 4.16；N 5.78。

在红外光谱中，3 421 cm－1和3 303 cm－1出现氨基（NH2）的特征吸收峰，同时在2 200附近没有出现氰基（CN）的特征吸收峰。在1 682 cm－1出现羰基伸缩振动吸收峰。在氢核磁共振谱中，在δ＝7.11×10－6范围内出现宽的单峰，2个氢，为氨基的吸收峰；在δ＝5.00×10－6出现1个单峰，2个氢，为二茂铁基上氢的吸收峰；在δ＝4.47×10－6范围内出现1个单峰，2个氢，为二茂铁基上氢的吸收峰；在δ＝4.08×10－6范围内出现1个单峰，5个氢，为二茂铁基上氢的吸收峰；在δ＝3.88×10－6范围内出现1个四重峰，2个氢，为酯基上CH2的吸收峰；在δ＝0.73×10－6出现1个三重峰，3个氢，为酯基上CH3的吸收峰；在δ＝6.67×10－6～7.71×10－6时出现芳氢的多重峰，氢原子个数与其结构相吻合。

为更明确地确定产物结构，笔者进行了X射线单晶衍射分析。表1为非氢原子坐标及热参数，表2为主要键长值、键角值，表3中列出了平面方程和原子与平面的距离，表4中列出了4个平面的二面角值，图2为分子结构透视图，图3为分子的晶胞堆积图。

表1 非氢原子坐标（×104）和热参数（10－2 nm2）Tab.1 Atomic coordinates（×104）and thermal parameters（10－2 nm2）

在晶体结构中，有4个平面：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个平面均共平面。生成的吡啶环与平面2之间的二面角为76.34°，与平面4之间的二面角为17.82°，平面3与平面4之间的二面角为1.508°，这2个二茂铁的平面几乎平行。生成的吡啶环C（1），C（2），C（3），C（4），C（5），N（1）形成共轭体系，C（1）—C（2），C（2）—C（3）键长分别为0.141 1（8），0.139 8（9）nm，较一般的C—C单键（0.154 nm）略短，较一般的C═ C双键（0.134 nm）略长，N（1）—C（6）键长为0.134 1（8）nm，较一般的C—N单键（0.147 nm）略短，考虑可能是因为形成了共轭体系，键长趋于平均化的缘故。

表2 主要键长值和键角值Tab.2 Selected bond lengths and bond angles

表3 最小二乘平面和原子与平面距离Tab.3 Least squares plane equations and deviations of the atoms

3 结 论

在微波辐射条件下，以2，4-二氯苯甲醛、乙酰二茂铁、醋酸铵、氰乙酸乙酯为原料，以水为溶剂，实现了2-氨基-6-二茂铁基-4-（2，4-二氯苯基）吡啶-3-腈类化合物的合成，并对其结构进行了分析。以吡啶类化合物为底物可以合成多种药物，具有重要的生物活性，本方法形成了生产该类化合物的有效方法，同时为合成新的类似化合物提供了参考。 该方法具有产率高（95%），反应时间短（6 min），操作简单，后处理方便的优点，同时以水为反应溶剂，实现了该类化合物的绿色合成，具有重要意义。

表4 平面之间的两面角Tab.4 Dihedral angles between the planes

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Synthesis of 2-amino-6-ferrocenyl-4-（2，4-dichlorophenyl）pyridine-3-carbonitrile under microwave irradiation and its crystal structure

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（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；责任编辑：王海云

国家自然科学基金资助项目（20672090）；江苏省自然科学基金资助项目（BK2006033）

贾润红（1980-），女，江苏连云港人，讲师，硕士，主要从事有机合成方面的研究。