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2,7-二甲氧基-3,6-二苯氧基萘的合成*

2015-04-23王远祥王江红陈明剑姜秋玮宗乾收吴建一

合成化学 2015年8期
关键词:联吡啶碘化二甲酯

王远祥,王江红,陈明剑,姜秋玮,宗乾收,吴建一

(1.常州大学石油化工学院,江苏常州 213164;2.嘉兴学院生物与化学工程学院,浙江嘉兴 314001;3.浙江省芳烃磺酸技术研究中心,浙江嘉兴 314001)

萘及其衍生物是一类重要的化工中间体[1-2],用途广泛。萘基块因具有富电子的性质在超分子化学主体分子[3-4]和客体分子[4-6]的设计方面有很好的应用,如基于2-羟基萘甲醛分子探针的设计[3],该主体分子对铝离子具有很好的选择性识别作用。另外,基于萘基块的结构在耐高温聚合物的应用方面也有报道[7]。

2012年本课题组[8]报道了基于萘基块新型开链冠醚的合成及晶体结构研究,由于这个开链冠醚结构的侧链较短对联吡啶盐没有络合作用。因此,2013年我们[9]基于富电子的 2,7-位萘基块设计并合成了具有更大空腔的新型冠醚二萘并[30]-冠-8,并研究了其晶体结构及其对联吡啶盐的络合性能,研究结果表明该主体分子对缺电子的联吡啶盐具有较好的识别作用。

Scheme 1

为了进一步增加萘基块的富电子,本文设计并合成了含有两个苯氧基的新化合物——2,7-二甲氧基-3,6-二苯氧基萘(3)。即以 3,6-二溴-2,7-二羟基萘(1)为起始原料,与硫酸二甲酯经甲醚化反应制得 3,6-二溴-2,7-二甲氧基萘(2);2 与苯酚在碘化亚铜催化下经取代反应合成了3(Scheme 1),总收率 82.5%,其结构经1H NMR,13C NMR,ESI-MS和元素分析表征。并对3的合成条件进行了优化。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SGW X-4型熔点仪(温度未校正);Bruker 400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标);UltimaTm Global MICROMASS-TOF型质谱仪;PE 2400Ⅱ型CHNS/O元素分析仪。

1按文献[9]方法自制;硫酸二甲酯、氯化亚铜、溴化亚铜和碘化亚铜,国药集团化学试剂有限公司;其余所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1)2的合成

在反应瓶中依次加入1 5.00 g(15.8 mmol),无水碳酸钾4.80 g(34.8 mmol),硫酸二甲酯4.38 g(34.8 mmol)和干燥丙酮60 mL,搅拌下回流反应18 h。冷却至室温,过滤除去碳酸钾,滤液减压浓缩后用乙醇重结晶得淡黄色固体2 5.27 g,收率 97%;1H NMR δ:3.98(s,6H,CH3),7.04(s,2H,ArH),7.86(s,2H,ArH);13C NMR δ:56.2,105.7,111.4,125.3,131.0,133.9,154.3;IR ν:3 050(C - H),2 880(C - H),1 510(C=C),1 265(C -O),690(C -H)cm-1;ESI-MS m/z:344.91{[M+H]+};Anal.calcd for C12H10O2Br2:C 41.65,H 2.91;found C 41.62,H 2.89。

(2)3的合成

在25 mL史莱克反应瓶中依次加入2 1.21 g(3.5 mmol),六次甲基四胺 49.0 mg(0.35 mmol),CuI 66.66 mg(0.35 mmol)和磷酸钾2.97 g(14.0 mmol),氮气置换三次,搅拌下加入除氧苯酚 0.82 g(8.7 mmol)的 DMF(5 mL)溶液,于120℃反应24 h。冷却至室温,用二氯甲烷(10 mL)稀释,过滤,滤饼用二氯甲烷(10 mL)洗涤,合并滤液和洗液,减压蒸馏,剩余物经快速硅胶柱层析[洗脱剂:V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=10∶1]纯化得白色固体3 1.10 g,收率86%,m.p.258.0℃ ~260.0 ℃;1H NMR δ:3.98(s,6H,OCH3),7.04(d,J=7.6 Hz,4H,ArH),7.10 ~7.13(m,ArH),7.23(s,2H,ArH),7.34(t,J=7.6 Hz,4H,ArH);13C NMR δ:56.0,106.8,115.9,118.1,123.0,123.7,128.7,129.7,145.0,150.5,157.6;IR ν:3 057(C -H),2 880(C -H),1 510(C=C),1 265(C-O),1 030(C -O),690(C -H)cm-1;ESI-MS m/z:373.14{[M+H]+};Anal.calcd for C24H20O4:C 77.40,H 5.41;found C 77.41,H 5.43。

2 结果与讨论

2.1 表征

3的1H NMR分析表明:δ 3.98处的单峰为萘环上6个甲氧基氢吸收峰;δ 7.04处的双重峰为苯环上4个质子吸收峰;δ 7.10~7.13处的多重峰为萘环上的两个氢和苯环上的两个氢吸收峰;δ 7.23处的单峰为萘环上的两个氢吸收峰;δ 7.34处的三重峰为苯环上4个氢吸收峰。13C NMR,ESIMS和元素分析结果与Scheme 1预期结构吻合。

2.2 合成

以1为起始原料,在碳酸钾作用下与硫酸二甲酯经甲醚化反应制得2;2与苯酚经取代反应合成3。该反应中用到六次甲基四胺、磷酸钾和碘化亚铜,其中磷酸钾为碱,碘化亚铜为催化剂,六次甲基四胺为辅助催化剂,两步总收率82.5%。

由2合成3的反应需氮气保护,所用溶剂需经4 Å分子筛干燥处理。我们还考察了不同铜盐对该反应的影响,结果见表1。由表1可见,在CuI/K3PO4反应体系中未加辅助配体时,收率仅6%。加入六次甲基四胺作为辅助配体后,收率大幅提高至86%。在这一基础上,比较了各种铜盐的催化能力,结果显示CuCl,CuBr和CuI的催化能力相似;以 Cu2O为催化剂时,收率降至65%,这可能与 Cu2O的溶解度有关,和文献[10-11]报道相似;CuCl2为催化剂时,收率较低(60%)。因此以CuI为催化剂较好。

表1 不同铜盐催化剂对3收率的影响*Table 1 Effect of different copper salts on yield of 3

综上所述,本文合成了基于萘基块新化合物——2,7-二甲氧基-3,6-二苯氧基萘,研究了萘环3,6-位溴原子与苯酚的醚化条件,为萘环引入更强的富电子的基团提供了研究基础。

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