新型不对称双席夫碱化合物的合成及其晶体结构

余荣华， 林家皇， 倪青玲， 谢　瑶， 王亚娜， 梁光明

(广西师范大学 化学与药学学院，广西 桂林　541004)



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通信联系人： 倪青玲，副教授， E-mail: niql123@sina.com

新型不对称双席夫碱化合物的合成及其晶体结构

余荣华， 林家皇， 倪青玲*， 谢瑶， 王亚娜， 梁光明

(广西师范大学 化学与药学学院，广西 桂林541004)

摘要：采用“一锅法”，小分子NH3和水杨醛分别与2-氨甲基吡啶和4-氨甲基吡啶经缩合反应合成了两种新型的不对称双席夫碱化合物——2-{1,2-二[(E)-2-羟基苯亚甲氨基]-2-(2-吡啶基)乙基}苯酚(2a)和2-{1,2-二[(E)-2-羟基苯亚甲氨基]-2-(4-吡啶基)乙基}苯酚(2b)，其结构经1H NMR,13C NMR, IR和X-射线单晶衍射(2b)表征。2b(CCDC： 1 423 247)属单斜晶系，P2(1)/n空间群，晶胞参数a=10.764(3) Å， b=9.725(2) Å， c=21.934(5) Å， β=93.291(9) °， V=2 292.2(9) Å3， Dc=1.268 mg·cm-3， Z=4， F(000)=920， μ=0.084 mm-1。

关键词：水杨醛； 氨基吡啶； 不对称席夫碱； 合成； 晶体结构

席夫碱类化合物具有亚胺基团(RC=N)，通常由伯胺和活性羰基缩合而成，自1864年被Schiff发现以来，至今仍是科研人员们研究的热点。席夫碱因N原子的杂化轨道上有孤对电子，和不饱和C=N键可作为良好的供电体，在化学与生物学上具有重要意义[1]，而且席夫碱金属配合物在分析化学、医药化学、工业和农业中具有广泛应用[2-6]。以水杨醛和胺类物质为反应原料合成的席夫碱类化合物因具有抗菌性[5-7]和抗肿瘤活性[7-9]等生物活性，被广泛应用在生物和医药领域中。而双席夫碱也具有重要的生物活性和药理活性，但因植物提取难或合成复杂，影响了其在相关领域中的广泛应用。

本课题组一直致力于合成新型席夫碱，与之前用水杨醛和伯胺缩合合成席夫碱[5,10-12]不同的是，本文以小分子NH3和水杨醛分别与2-氨甲基吡啶(1a)和4-氨甲基吡啶(1b)进行缩合反应，采用“一锅法”，合成了两种新型的不对称双席夫碱化合物——2-{1,2-二[(E)-2-羟基苯亚甲氨基]-2-(2-吡啶基)乙基}苯酚(2a)和2-{1,2-二[(E)-2-羟基苯亚甲氨基]-2-(4-吡啶基)乙基}苯酚(2b)(Scheme 1)，其结构经1H NMR,13C NMR, IR和X-射线单晶衍射(2b)表征。

Scheme 1

1实验部分

1.1　仪器及试剂

XT-4型熔点仪(温度未校正)；Avance AV 500MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；FI-IR型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片)；2400 II型元素分析仪；Bruker SMART CCD型X-射线单晶衍射仪。

1a， 1b和水杨醛，化学纯；其余所用试剂均为分析纯。

1.2　2a和2b的合成

在反应瓶中加入水杨醛7.33 g(0.06 mol)和无水甲醇20 mL，通入饱和NH3， N2气保护，搅拌下于65 ℃缓慢滴加1a 2.16 g(0.02 mol)的无水甲醇(6 mL)溶液，滴毕，回流反应6 h。冷却至室温，过滤，滤饼用无水甲醇洗涤，干燥得2a。

用类似的方法合成2b(用甲醇/二氯甲烷重结晶)。

2a: 金黄色固体，产率53.90%， m.p.231~233 ℃；1H NMRδ: 5.34(d,J=8.50 Hz, 1H, CH), 5.67(d,J=8.50 Hz, 1H, CH), 6.76~6.84(m, 6H, ArH), 7.04(q,J=7.55 Hz, 1H, PyH), 7.26~7.30(m, 6H, ArH), 7.43(d,J=7.70 Hz, 1H, PyH), 7.76(m, 1H, PyH), 8.37(s, 1H, N=CH), 8.48(s, 1H, N=CH), 8.57(d,J=4.35 Hz, 1H, PyH), 9.70(s, 1H, OH), 13.23(s, 2H, OH)；13C NMRδ:70.9, 115.9, 116.8, 119.5, 123.2, 125.9, 128.9, 129.5, 132.2, 137.2, 149.7, 155.7, 159.6, 160.8, 166.6； IRν: 3 444(s), 3 066(m), 1 627(vs), 1 596(m), 1 497(m), 1 459(m), 1 279(s), 749(s) cm-1。

2b: 黄色块状晶体，产率66.6%， m.p.230~231 ℃；1H NMRδ: 5.23(d,J=6.75 Hz, 1H, CH), 5.35(d,J=6.75 Hz, 1H, CH), 6.68~7.71(m, 1H, ArH), 6.79~6.91(m, 5H, ArH), 7.01~7.05(m, 1H, PyH), 7.18~7.20(q, 1H, PyH), 7.28~7.35(m, 6H, ArH), 8.47(t,J=9.45 Hz, 4H, PyH， N=CH), 9.80(s, 1H, OH), 13.16(s, 1H, OH), 13.48(s, 1H, OH)；13C NMRδ: 72.2, 75.3, 115.9, 116.9, 119.4, 123.2, 123.6, 125.7, 129.3, 132.3, 133.2, 149.9, 150.0, 154.9, 160.7, 166.9, 167.2； IRν: 3 422(s), 3 061(m), 1 627(vs), 1 603(s), 1 490(m), 1 455(s), 1 278(s), 754(s) cm-1。

1.3　晶体结构测定

将2b单晶(0.48 mm×0.42 mm×0.26 mm)置衍射仪上，在437.48 K用经石墨单色化的MoKα射线(λ=0.710 73 Å)，以ω/2θ扫描方式收集衍射数据13 577个。利用SHELXTL-97程序通过最小二乘法定义F2直接法解析晶体结构，氢原子坐标经差值Fourier合成得到，非氢原子坐标由直接法得到。氢原子采用各向同性热参数修正，其他原子采用各向异性热参数修正。晶体结构用全矩阵最小乘法修正[I>2σ(I)]。2b(CCDC： 1 423 247)的晶体学数据见表1。

2结果与讨论

2.1　晶体结构

2b的晶体结构和晶胞堆积图分别见图1和图2，主要键长和键角见表2，氢键键长和键角见表3。由图1可见，2b是一个潜在的六齿配体，其中包括3个酚氧原子[O1， O2， O3]，两个亚胺基原子[N1， N2]和一个吡啶氮原子[N3]。分子中还含有两个手性C原子[C22， C8]，它们均为sp3杂化，且可绕键轴自由旋转。

表1　2b的晶体学数据

表2　2b的主要键长和键角

表3　2b的氢键键长和键角

*Ⅰ1-x, -y, 1-z;Ⅱ3/2-x, 1/2+y, 1/2-z;Ⅲ1-x, -y, 1-z;Ⅳ1+x, y, z

由图1和表2可见，2b的键长和键角均在正常范围内。此外，三个带有酚羟基的苯环与吡啶环均向不同方向伸展，位于图形右边的两个带有酚羟基的苯环之间的夹角为75.46°，而与CH直接相连的吡啶环和苯环之间的夹角为46.97°，它们中心点间的距离为4.364 Å，存在弱的π…π堆积作用。分子中酚氧原子O2C与另一分子上的吡啶氮原子N3A可形成氢键[O2C-H┈N3A]，同时存在分子内氢键[O3-H┈N2， O1-H┈N1]，因氢键的存在使分子构筑成一维锯齿状结构。由图2可见，2b分子通过氢键和π…π堆积作用构筑成三维超分子结构。

图 1 2b的晶体结构图

图 2 2b的晶胞堆积图

3结论

以水杨醛和氨甲基吡啶为主要原料经缩合反应合成了两种新型的不对称双席夫碱化合物——2-{1,2-二[(E)-2-羟基苯亚甲氨基]-2-(2-吡啶基)乙基}苯酚和2-{1,2-二[(E)-2-羟基苯亚甲氨基]-2-(4-吡啶基)乙基}苯酚。

该合成方法具有操作简便、反应时间短及成本低等优点。打破了以往以双胺类化合物和手性(非手性)醛(酮)为原料通过复杂反应获得不对称双席夫碱的传统合成手段，是目前合成不对称双席夫碱的理想方法之一。

参考文献

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Synthesis and Crystal Structures of Novel Asymmetric Bis-Schiff Bases

YU Rong-hua,LIN Jia-huang,NI Qing-ling*,

XIE Yao,WANG Ya-na,LIANG Guang-ming

(School of Chemistry and Pharmaceutical Sciences, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Abstract：Two novel asymmetric bis-schiff bases, 2-【1,2-bis{[(E)-(2-hydroxyphenyl)ymethylidene]amino}-2-(2-pyridinyl)ethyl】phenol(2a) and 2-【1,2-bis{[(E)-(2-hydroxyphenyl)methylidene]amino}-2-(4-pyridinyl)ethyl】phenol(2b), were synthesized via one-pot method by condensation of sailcylaldehyde and NH3with 2-aminomethylpyridine or 4-aminomethylpyridine, respectively. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR, IR and X-ray single crystal diffraction(2b). 2b(CCDC： 1 423 247) belongs to monoclinic system, space group P2(1)/n with a=10.764(3) Å， b=9.725(2) Å， c=21.934(5) Å， β=93.291(9) °， V=2 292.2(9) Å3， Dc=1.268 mg·cm-3， Z=4， F(000)=920， μ=0.084 0 mm-1.

Keywords：salicylaldehyde; aminopyridine; asymmetry bis-schiff base; synthesis; crystal structure

中图分类号：O625.6; O76

文献标志码：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.15325

作者简介：余荣华(1988-)，女，汉族，河南信阳人，硕士研究生，主要从事金属有机化学研究。 E-mail: 1271781676@qq.com

基金项目：国家自然科学基金资助项目(21202024， 21373063， 21462005)

收稿日期：2015-09-15