N，N-或N，O(S)-腙、肟双齿配体的合成与表征

张占金，唐旭静，张 伟，肖 宇，陈会英

(大连民族大学 生命科学学院，辽宁 大连116605)

N，N- 或N，O(S)-双齿配体是一类重要的有机配体，在温和条件下，可与廉价过渡金属原位催化多种有机化学反应，其中之一是协助铜在交叉偶联反应中的应用。2006 年，Liu 等［1］将亚胺类N，N -双齿配体用于碘代芳烃与二芳基胺类化合物的N -芳基化反应中，表明其有很好的活性。Buchwald 课题组［2］系统地研究了二胺类N，N -双齿配体协同下，CuI 催化的N -芳基化反应。碘代芳烃、溴代芳烃，甚至在特定条件下不活泼的氯代芳烃都能高转化率地发生C -N 偶联反应。Cristau 等［3］将N，N-或N，O -肟双齿配体-Cu2O 催化体系用在催化吡唑类化合物分别与碘代芳烃、溴代芳烃的N-芳基化反应中，结果证明肟配体表现出了很高的催化活性。Pu 等［4］合成了8 -羟基喹啉类N，O-双齿配体的铜配合物，并考察了它与其他配体在哒嗪酮类化合物的N-芳基化反应中的催化效能，得到了较高收率的产物。2008 年，Lam 等［5］考察了吡啶甲酸类N，O-双齿配体的CuI 催化体系在酰肼类化合物的N-芳基化反应中的催化活性，结果发现该催化系统对N-芳基化反应有较好的催化性能。从已见报道看，对N，S-双齿配体的研究则较少。

本文设计并合成了11 种N，N-或N，O(S)-腙、肟双齿配体，并通过物理方法对其结构进行了表征。预计这些配体可能会有较好的催化活性。合成反应的路线及产物如图1。

图1 N，N-或N，O(S)-腙、肟双齿配体的合成

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

Mercury Plus 400 核磁共振仪(美国Varian 公司);Waters Micromass Q - TOF Premie 四级杆飞行时间质谱仪(美国waters 公司);X-4 数显显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司)。

2 - 甲氧基苯甲醛(AR)、2 - 乙氧基苯甲醛(AR)、2 -吡啶甲醛(AR)、2 -呋喃甲醛(AR)、2-噻吩甲醛(AR)、苯肼盐酸盐(AR)、1 -甲基苯肼盐酸盐(AR)及羟胺盐酸盐(AR)(北京百灵威化学技术有限公司);其他试剂(或溶剂)均为国内市售分析纯试剂，使用前未经进一步纯化。

1.2 N，N-或N，O(S)-腙、肟双齿配体的合成

以2 -噻吩甲醛苯肼亚胺(6b)合成为例:将7.7 mmol(1.11 g)盐酸苯肼加入到装有磁搅拌子的50 mL 圆底烧瓶中，加入12 mL 三乙胺作为吸酸剂和溶剂，然后添加7.7 mmol(0.71 mL，0.86 g)噻吩甲醛。氩气保护并搅拌下，油浴加热反应瓶至95 ℃，恒温回流24 h。反应毕，冷却至室温后，过滤，并用3 ×5 mL 乙酸乙酯洗涤固体，得滤液，无水硫酸钠干燥。滤出干燥剂后，旋转蒸发除去三乙胺和乙酸乙酯，得固体粗产物。以无水乙醇重结晶得1.46 g 黄色晶体，产率94 %，熔点139 ～140 ℃。按照上述方法合成了具有代表性的3a、3b、4a、5a、5b、6a、6b、6c、7a、7b、7c 等11 种N，N-或N，O(S)-腙和肟双齿配体。

2 结果与讨论

2.1 产物的测定及表征

产物氢和碳的核磁共振谱测定时采用氘代氯仿作溶剂，TMS 作内标。高分辨飞行时间质谱测定时采用乙腈作溶剂，APCI 离子源。产物产率、熔点及波谱测定结果如下。

2 -甲氧基苯甲醛-N -甲基苯腙(3a):淡黄色固体(1.74 g，产率94 %)。mp:82 ～83 ℃。1H NMR (CDCl3):δ 8.07 ～8.05(d，J=6.9 Hz，1H)，7.91(s，1H)，7.49 ～7.19(m，5H)，7.03 ～6.91(m，3H)，3.90 (s，3H)，3.45 (s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.69，56.01，111.40，115.68，120.83，121.40，125.80，125.87，128.38，129.22，129.49，148.57，157.41。HRMS(APCI)C15H17N2O(M +H+):计算241.130 0，发现241.134 3。

2 -甲氧基苯甲醛苯腙(3b):橙色固体(1.12 g，产 率64 %)。mp:109 ～110 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.46(s，1H)，8.15 ～8.14(d，J=7.5 Hz，1H)，7.52 ～7.48(t，J=7.4 Hz，1H)，7.26 ～7.22(m，3H)，7.14 ～6.97 (m，2H)，6.97 ～6.84(m，3H)，4.03 (s，3H)。13C NMR (CDCl3):δ 56.31，111.56，114.05，121.33，121.73，128.78，129.28，129.38，132.69，133.63，148.57，157.77。HRMS(APCI)C14H15N2O (M + H+):计算227.110 2，发现227.117 5。

2 -乙氧基苯甲醛-N -甲基苯腙(4a):淡黄色固体(1.89 g，产率96 %)。mp:66 ～67 ℃。1H NMR (CDCl3):δ 8.06 ～8.04(d，J=7.6 Hz，1H)，7.94(s，1H)，7.43 ～7.22(m，5H)，7.09 ～6.72(m，3H)，4.15 ～4.10 (m，2H)，3.45 ～3.30(d，J=22.8 Hz，3H)，1.50 ～1.48(t，J=6.7 Hz，3H)。13C NMR (CDCl3):δ 15.44，33.70，64.46，112.60，115.70，120.84，121.31，125.91，125.95，128.88，129.21，129.47，148.56，156.84。HRMS(APCI)C16H19N2O (M + H+):计算255.144 7，发现255.152 1。

2 -呋喃甲醛-N -甲基苯腙(5a):黄色固体(1.36 g，产率88 %)。mp:54 ～55 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 7.47 ～7.34(m，6H)，6.96(s，1H)，6.56(s，1H)，6.47(s，1H)，3.38(s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.46，107.71，111.74，115.78，121.11，123.01，129.27，142.42，147.84，152.59。HRMS(APCI)C12H13N2O (M + H+):计算201.095 6，发现201.102 9。

2 -呋喃甲醛苯腙(5b):橙色固体(1.12 g，产率78 %)。mp:94 ～95 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.61(s，1H)，7.58(s，1H)，7.47 ～7.41(m，1H)，7.33 ～6.96(m，4H)，6.93 ～6.87(m，1H)，6.59 ～6.26(m，2H)。13C NMR (CDCl3):δ 109.34，111.73，113.08，120.49，122.34，129.51，143.18，144.98，150.78。HRMS(APCI)C11H11N2O(M +H+):计算187.079 8，发现187.087 1。

2 -噻吩甲醛-N -甲基苯腙(6a):淡黄色固体(1.63 g，产率98 %)。mp:81 ～82 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 7.69(s，1H)，7.37 ～7.32(m，4H)，7.27 ～7.16(m，1H)，7.14 ～6.88(m，3H)，3.40(s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.92，115.61，121.16，125.30，125.96，127.41，128.15，129.29，142.66，147.60。HRMS(APCI)C12H13N2O(M +H+):计算217.070 0，发现217.080 3。

2 -噻吩甲醛苯腙(6b):黄色固体(1.46 g，产率94 %)。mp:139 ～140 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 7.87 (s，1H)，7.29 ～7.26(d，J=13.5 Hz，4H)，7.15 ～6.95(m，4H)，6.89 ～6.86(t，J=6.9 Hz，1H)。13C NMR (CDCl3):δ 113.02，120.44，126.11， 126.60， 127.39， 129.49， 132.42，140.66，144.61。HRMS (APCI)C11H11N2S (M+H+):计算203.056 1，发现203.063 4。

2 -噻吩甲醛肟(6c):白色固体(0.88 g，产率90 %)。mp:130 ～131 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.34 (br，1H)，8.31(s，1H)，7.61(s，1H)，7.44(s，1H)，7.12 (s，1H)。13C NMR (CDCl3):δ 126.71，127.55，129.88，132.66，145.18。HRMS(APCI)C5H6NOS(M+H+):计算128.0102，发现128.0175。

2 -吡啶甲醛-N -甲基苯腙(7a):黄色固体(1.59 g，产率98 %)。mp:78 ～79 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 8.53(s，1H)，8.02 ～8.00(d，J=7.4 Hz，1H)，7.68 ～7.62(m，2H)，7.40 ～7.34(m，4H)，7.26 ～6.81(m，2H)，3.45(s，3H)。13C NMR(CDCl3):δ 33.70，116.00，119.44，121.67，122.21，129.35，132.53，136.64，147.71，148.99，156.03。HRMS(APCI)C13H14N3(M +H+):计算212.111 1，发现212.118 4。

2 -吡啶甲醛苯腙(7b):黄色固体(1.37 g，产率90 %)。mp:159 ～160 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 9.85(s，1H)，8.64(s，1H)，7.73(s，1H)，7.34 ～7.12(m，7H)，6.93 ～6.91(d，J=5.9 Hz，1H)。13C NMR (CDCl3):δ 113.45，120.89，122.00，124.02，128.23，129.52，136.96，144.95，147.79，154.39。HRMS(APCI)C12H12N3(M +H+):计算198.096 7，发现198.104 0。

2 -吡啶甲醛肟(7c):淡粉色固体(0.88 g，产率94 %)。mp:110 ～111 ℃。1H NMR(CDCl3):δ 10.53 (br，1H)，8.63 ～8.57(d，J=24.7 Hz，1H)，8.37 ～8.32(d，J=18.7 Hz，1H)，7.86 ～7.84(t，J=14.1 Hz，1H)，7.75 ～7.71(t，J=7.7 Hz，1H)，7.31 ～7.26(t，J=8.5 Hz，1H)。13C NMR(CDCl3):δ 121.27，124.25，137.29，149.26，150.04，151.99。HRMS(APCI)C6H7N2O (M +H+):计算123.0489，发现123.0562。

2.2 产物的收率

除了2 -甲氧基苯甲醛苯腙(3b)和2 -呋喃甲醛苯腙(5b)的产率在一般水平(分别是64 %及78 %)外，其他产物的收率都达到了优良的水平(88 % ～98 %)。这可能是因为2 -甲氧基苯甲醛芳环上含有供电子甲氧基，共轭效应的结果使得醛的羰基碳更小一些，不利于发生亲核加成反应的缘故;而呋喃环上的氧也是以供电子共轭效应为主，与上述类似，结果也导致2 -呋喃甲醛与苯肼反应产率的降低。

2.3 产物的1H NMR 谱

3a，4a，5a，6a 及7a 中NCH3上氢的化学位移由于氮的去屏蔽作用普遍向低场移动，从参考值的δ 2.78 分别移向δ 3.45，3.45 ～3.30，3. 38，3.40及3.45，基本上在δ 3. 30 ～3. 45。除了4a(d，J=22.8 Hz，3H)外，其他都是单峰。5b，6b及7b 与杂芳环相连的次甲基(CH)上氢的化学位移与参考值比较，由于受到杂芳环及亚胺氮的影响也向低场移动，分别为δ 9.61 (参考值δ 7.5)，δ 7.87 (参考值δ 7.50)，δ 9.85 (参考值δ 8.8)。7a，7b 及7c 吡啶环氮邻位碳上的氢由于来自氮的去屏蔽影响，其化学位移基本上都向低场移动。6c 在芳环与亚胺氮中间的次甲基(CH)上氢的化学位移为δ 8.31 (参考值δ 6.8)，与参考值的差别较大，可能是杂芳环和亚胺氮共同作用的结果，也可能与肟上羟基的负诱导作用有关。6c 和7c上羟基(OH)氢的化学位移分别为δ 9. 34 和δ 10.53，比参考值(δ 9.0)大，对后者的影响更大一些，而且它们的峰型也比较宽。所有产物其他氢的化学位移基本上在参考值附近摆动，与目标化合物相符合。

2.4 产物的13C NMR 谱

3a，4a，5a，6a 及7a 上NCH3碳的化学位移分别是δ 33.69，33.70，33.46，33.92 及33.70，都比参考值δ 42.4 小，向高场移动的原因可能与氮上的孤电子对有关。3a 与3b 芳环上与氧相连次甲基(CH)上碳的化学位移分别为δ 157.41(参考值δ 162.5)和δ 148.57(参考值δ 154.7)，都比参考值小，有可能也是上述原因所致。11 种产物中环外次甲基(CH)上碳的化学位移由于(杂)芳环和亚胺氮共同作用的结果，产生去屏蔽作用，向低场移动。(杂)芳环上与杂原子邻位碳的化学位移同样因去屏蔽的原因也移向低场。3a、3b、4a、5a、5b、6a、6b、7a 及7b与叔胺氮相连的苯环上次甲基(CH)碳的化学位移也由于氮的去屏蔽作用而向低场移动。产物其他碳的化学位移均在参考值附近，基本上与目标化合物相一致。

2.5 产物的HRMS 谱

11 种目标化合物的高分辨飞行时间质谱峰均为正电离模式下形成的正的分子离子峰，计算值和发现值符合程度良好，能够满足误差要求。去氢后基本上与目标化合物分子量相一致，进而决定了目标化合物的化学组成。

3 结 论

使用廉价、易得的原料2 -甲氧基苯甲醛、2 -乙氧基苯甲醛、2 -吡啶甲醛、2 -呋喃甲醛、2 -噻吩甲醛、苯肼盐酸盐、1 -甲基苯肼盐酸盐、羟胺盐酸盐等，在温和的反应条件下，合成了11 种具有代表性的N，N -或N，O(S)-腙、肟双齿配体。除了个别化合物外，绝大多数产物的收率都在良好的水平。测定了所有合成配体的熔点。通过1H NMR 谱、13C NMR 谱及HRMS 谱对所得产物进行了表征，结果与目标化合物相符。配体在过渡金属协同下的催化活性正在验证中，预计会有较好的结果呈现。

［1］LIU Y H，CHEN C，YANG L M. Diazabutadiene:a simple and efficient ligand for copper - catalyzed N -arylation of aromatic amines［J］. Tetrahedron Letters，2006，47:9275 -9278.

［2］KLAPARS A，HUANG X，BUCHWALD S L. A general and efficient copper catalyst for the amidation of arylhalides［J］. J. Am. Chem. Soc.，2002，124:7421 -7428.

［3］CRISTAU H J，CELLIER P P，SPINDLER J F，et al.Mild conditions for copper - catalyzed N - arylation of pyrazoles［J］. Eur. J. Org. Chem.，2004，69:695 -709.

［4］PU Y M，KU Y Y，GRIEME T，et al. An efficient copper - catalyzed N - arylation of pyridazinones with a structurally well - defined copper complex［J］. Tetrahedron Letters，2006，47:149 -153.

［5］LAM M S，LEE H W，CHAN A S C. Copper(I)-picolinic acid catalyzed N - arylation of hydrazides ［J］.Tetrahedron Letters，2008，49:6192 -6194.