5-甲氧基-2-{(E)-[(3-甲基吡啶-2-基)亚氨基]甲基}苯酚的合成与表征

白林山，周 影，李竹琴，俞婉霞，丁 盛，宋 瑞

(安徽工业大学化学与化工学院,安徽马鞍山243002)

5-甲氧基-2-{(E)-[(3-甲基吡啶-2-基)亚氨基]甲基}苯酚的合成与表征

白林山，周 影，李竹琴，俞婉霞，丁 盛，宋 瑞

(安徽工业大学化学与化工学院,安徽马鞍山243002)

研究2-羟基-4-甲氧基苯甲醛与2-氨基-3-甲基吡啶缩合反应合成新型席夫碱衍生物5-甲氧基-2-{(E)-[(3-甲基吡啶-2-基)亚氨基]甲基}苯酚的方法。实验结果表明：当2-羟基-4-甲氧基苯甲醛与2-氨基-3-甲基吡啶摩尔比为1:1，反应时间为6 h，反应温度为75℃时，反应产率最高。用IR、1H NMR、元素分析和X射线单晶衍射法对产物结构表征，表明：目标化合物属单斜晶系，空间群为P21/n，晶胞参数β=96.54°，a=4.64(7)Å，b=28.23(4)Å，c=9.46(14)Å，Dc=1.30×103kg/m3，Z=4，V=1 230(3)Å3，μ=0.09 mm-1，R1=0.10，wR2=0.18。

5-甲氧基-2-{(E)-[(3-甲基吡啶-2-基)亚氨基]甲基}苯酚；2-羟基-4-甲氧基苯甲醛；2-氨基-3-甲基吡啶；合成；晶体结构

席夫碱衍生物及其配合物具有抗菌、抗肿瘤等药理活性[1]，在催化、功能材料及分析化学等领域也具有广泛应用[2]。吡啶及其衍生物是重要的有机合成中间体，可用于合成杀虫剂、除草剂及杀菌剂，如啶酰菌胺和啶氧菌酯等[3]。Giri等[4]研究了水杨醛缩氨基吡啶席夫碱(HL)及其配合物[Cu4L4(H2O)4](ClO4)4的合成及表征。在配合物晶体结构中，4个等价铜原子均以五配位方式形成配合物，铜原子之间存在较强的反铁磁交换作用。Kaya等[5]合成了一系列2,4-二羟基苯甲醛缩2-氨基吡啶类席夫碱及其低聚席夫碱衍生物，研究了产物的荧光性能、热稳定性及电化学性质。合成的聚席夫碱热稳定性较好，可作为潜在的工程材料。Zhang等[6]合成了4种5-取代吡啶-2(1H)酮衍生物，对HBV病毒具有较强的抑制作用，可作为治疗乙肝的候选药物。

本文研究5-甲氧基-2-{(E)-[(3-甲基吡啶-2-基)亚氨基]甲基}苯酚的合成方法，用IR、1H NMR、元素分析和X射线单晶衍射法表征产物的分子及晶体结构。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Vario EL III型元素分析仪(德国Elementar元素分析系统公司)，Bruker Avance II 400 MHz核磁共振波谱仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标，瑞士Bruker公司)，Spectrum One型傅里叶变换红外光谱仪(KBr压片法，美国Perkin Elmer公司)，SMART APEX II型X射线单晶衍射仪(德国Bruker公司)，R-1002型旋转蒸发仪(郑州长城科工贸有限公司)，WRS-1B数字熔点仪(温度计未校正，上海精科实业有限公司)。

2-羟基-4-甲氧基苯甲醛(99%，百顺(北京)化学科技有限公司)，2-氨基-3-甲基吡啶(95%，上海晶纯生化科技股份有限公司)，正己烷(AR，国药集团化学试剂有限公司)，无水乙醇(AR，国药集团化学试剂有限公司)，使用前未进一步纯化。

1.2 目标化合物的合成

合成反应路线见图1。

称取0.152 g(1 mmol)2-羟基4-甲氧基苯甲醛和0.108 g(1 mmol)2-氨基-3-甲基吡啶于两口烧瓶中，加入10 mL无水乙醇，搅拌至溶解，75℃下回流反应6 h，冷却至室温。减压蒸馏除去溶剂，析出黄色固体，用正己烷洗涤，过滤，无水乙醇重结晶，得黄色晶体，真空干燥12 h。产率69.25%，熔点116.90～117.40℃，元素分析，C14H14N2O2，实测值(计算值)%：C 68.57(68.40)；N 12.23(12.28)；H 5.31(5.30)。

1.3 目标化合物晶体结构测定

选取目标化合物尺寸合适的晶体，置于BRUKER SMARTAPEX II型X射线单晶衍射仪上，在296(2)K下采用石墨单色化的Mo Kα射线(λ=0.071 073 nm)，以ω/2θ扫描方式收集衍射点，对全部强度数据进行经验吸收校正和Lp因子校正。晶体结构由直接法解出，所有氢原子由理论加氢法得到，所有非氢原子由差值Fourier法得到，全部非氢原子坐标和各向异性热参数经全矩阵最小二乘法精修。计算结果均由SHELXTL97程序包完成[7]。

2 结果与讨论

2.1 溶剂对目标化合物产率的影响

固定反应物2-羟基-4-甲氧基苯甲醛与2-氨基-3-甲基吡啶摩尔比为1∶1，反应温度为75℃，反应时间为6 h，考察了不同溶剂对目标化合物产率的影响，结果见表1。由表1可知，在极性溶剂中，反应产率较高。本实验选择无水乙醇为反应溶剂。

2.2 反应物配比对目标化合物产率的影响

以无水乙醇为溶剂，固定反应温度为75℃，反应时间为6 h，研究反应物配比对反应产率的影响，结果见图2。由图2可知，2-羟基-4-甲氧基苯甲醛与2-氨基-3-甲基吡啶摩尔比在1:1～2:1范围内，反应产率为62%～73.35%，变化不大。为节约原料及便于产物分离，本实验选择反应物配比为1:1。

2.3 反应时间对目标化合物产率的影响

以无水乙醇为溶剂，固定反应物配比为1:1，反应温度为75℃，研究反应时间对反应产率的影响，结果见图3。由图3可知，随反应时间延长，反应产率逐渐增大。当反应时间为6 h左右时，产率最大。反应时间大于6 h，产率逐渐降低，可能是目标产物分解等副反应的影响。本实验选择反应时间为6 h。

表1 溶剂种类对产率的影响Tab.1 Effect of solvents on the yield

2.4 反应温度对目标化合物产率的影响

以无水乙醇为溶剂，固定反应物配比为1:1，反应时间为6 h，研究反应温度对目标产物产率的影响，结果见图4。由图4可知，随反应温度升高，反应产率逐渐增大，当反应温度大于65℃时，产率趋于最大。本实验选择反应温度为75℃。

2.5 目标化合物的波谱特征

采用IR和1H NMR表征产物分子结构，结果见表2。由表2可知，在3 435.21 cm-1出现分子内缔合氢键伸缩振动吸收峰，在1 623.96 cm-1出现C=N伸缩振动吸收峰。在1 563.15～1 437.27 cm-1范围内出现苯环和吡啶环骨架振动吸收峰，在1 214.78 cm-1出现2-羟基-4-甲氧基苯甲醛分子酚羟基C-O伸缩振动强吸收峰。2-羟基-4-甲氧基苯甲醛分子C=O和2-氨基-3-甲基吡啶分子NH2吸收峰消失，说明形成目标席夫碱化合物[8]。

表2 目标化合物IR和1H NMR分析结果Tab.2 IR and1H NMR data of the target compound

1H NMR分析结果表明，δ2.45处单峰为苯环上-CH3信号峰，δ3.88处单峰为-OCH3信号峰。吡啶环中N原子电负性较大，吡啶环上氢化学位移较苯环氢处于低场，在δ7.33～δ8.32之间出现多峰，化学位移值较大，而苯环氢信号峰出现在δ6.49～δ7.10之间。δ9.32处单峰为-CH=N-信号峰，说明席夫碱的生成[9]。化合物在溶剂中易形成分子内氢键，产生较大去屏蔽作用，共振发生在低场，酚羟基信号峰出现在δ14.46处。

2.6 目标化合物晶体结构解析

目标化合物主要晶体结构参数见表3，4，分子结构和晶胞堆积见图5，6。晶体结构解析表明，目标化合物晶体属单斜晶系，空间群为P21/n，晶胞参数β=96.54°，a=4.64(7)Å，b=28.23(4)Å，c=9.46(14)Å，Dc=1.30×103kg/m3，Z=4，V=1 230(3)Å3，μ=0.09 mm-1，R1=0.10，wR2=0.18。

表3 目标化合物的晶体学数据Tab.3 Crystal data and for the target compound

目标化合物中存在苯环、吡啶环和C=N三个平面，苯环与吡啶环的二面角为1.310(44)°，几乎处于同一平面，整个分子以N1=C8为中心呈E式构型。化合物C-C键长在1.371(3)～1.505(4)Å范围内，其它键长和键角值均在正常范围内，C4-O2键长为1.332(2)Å，介于单键和双键键长之间。缩合反应生成的C8=N1键长为1.30(3)Å，与正常C=N双键键长吻合[10]。化合物晶体结构中同时存在分子内和分子间氢键，分子内氢键O2-H2…N1(见图7)，键长为2.74(33)Å，键角为147.75(204)°。分子间氢键C14-H14…O2(见图7），键长为3.54(45)Å，键角为140.67(158)°。通过分子内和分子间氢键作用晶体结构稳定存在。

表4 目标化合物的主要键长和键角Tab.4 Selected bond lengths(Å)and angles(°)for the title compound

3 结 论

本文合成了一种新型席夫碱衍生物5-甲氧基-2-{(E)-[(3-甲基吡啶-2-基)亚氨基]甲基}苯酚，当反应物配比为1:1，反应时间为6 h，反应温度为75℃时，反应产率最大。通过IR、1H NMR、元素分析和X射线单晶衍射法对产物的分子及晶体结构表征知，目标化合物的晶体属于单斜晶系，空间群为P21/n。

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[7]Sheldrick G M.SHELXTL97:Program for Crystal Structure Refinement[Z].University of Goettingen,Germany,1997.

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责任编辑：丁吉海

Synthesis and Characterization of 5-Methoxy-2-{(E)-[(3-methylpyridin-2-yl)imino]methyl}Phenol

BAI Linshan,ZHOU Ying,LI Zhuqin,YU Wanxia,DING Sheng,SONG Rui
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University of Technology,Ma′anshan 243002,China)

The synthesis of a new Schiff base 5-methoxy-2-{(E)-[(3-methylpyridin-2-yl)imino]methyl}phenol based on the condensation reaction of 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde and 2-amino-3-methylpyridine was investigated.Experimental results showed that the maximum yield was obtained by the reaction between 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde and 2-amino-3-methylpyridine with a molar ratio of 1:1 under the temperature of 75℃for 5 h.The structure of the target compound was characterized with IR,1H NMR and X-ray single crystal diffraction.The compound crystallizes in the monoclinic system,space group P21/n,withβ=96.54°,a=4.64(7)Å, b=28.23(4)Å,c=9.46(14)Å,Dc=1.30×103kg/m3,Z=4,V=1 230(3)Å3,μ=0.09 mm-1,R1=0.10,wR2=0.18.

5-methoxy-2-{(E)-[(3-methylpyridin-2-yl)imino]methyl}phenol;2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde;2-amino-3-methylpyridine;synthesis;crystal structure

O621.25

A

10.3969/j.issn.1671-7872.2015.02.009

2014-05-09

安徽省高校自然科学研究项目(KJ2012A050)；安徽省研究生“千人联合培养”计划项目(20110034；20120012)；国家级大学生创新创业训练计划项目(AH201410360019)

白林山(1963-)，男，河南唐河人，博士，教授，主要从事分析化学和天然药物化学研究。

1671-7872(2015)-02-0138-05