SalenMn（Ⅲ）催化的非活化烯烃的氯胺化反应研究

罗小杨

摘 要：得到成環的化合物的一种十分重要的方法就是使用不饱和的化合物在分子内部进行环化反应。在众多环状化合物的制备方法中，分子中存在氮原子的不饱和化合物能参与反应从而来合成我们所希望得到的氮杂环化合物。例如说，吡啶、哌啶。具有氮原子的化合物在世界分布广泛，具有着别的化合物没有的生物和药物价值，吗啡、阿托品、可待因等很多的天然产物中具有含氮原子的杂环。

关键词：杂环化合物;分子内氯胺化;SalenMn（Ⅲ）催化

氯胺化反应是能够把氯原子和氨同时加到双键两端的反应，氯胺化反应得到的是邻位两个基团分别为氯原子和氨基的化合物。在烯烃分子内进行氯胺化反应的产物主要是杂环化合物。这种化合物是生成含有氮原子化合物的关键的中间体结构。这篇论文利用一种新的催化剂SalenMn（Ⅲ），来合成所需要的氮杂环化合物。此反应方便进行，条件十分温和，不跟空气发生反应，因此可以在敞口的情况下进行反应.

一、底物合成路线的相关解析

本次底物合成分为三步即：（1）溴丙烯与二苯乙腈的反应：二苯乙腈在强碱氢化钠的作用下失去一个氢原子生成一个碳负离子，之后进攻溴丙烯的烯丙位发生亲核取代得到产物二苯基戊烯腈。（2）戊烯腈被四氢锂铝还原生成戊烯胺：在氢化锂铝的作用下二苯基戊烯腈的氰基被还原为伯氨基，经过氢氧化钠水溶液的淬灭后生成二苯基戊烯胺。（3）戊烯胺与TsCl反应生成所要制备的底物：TsCl的作用与卤代烃一样，它与二苯基戊烯胺作用，发生了亲核取代反应，生成反应底物。三乙胺在这里不是用作催化剂，而是为了中和反应产生的盐酸。

二、底物合成反应中间体的形成

实验操作：称取0.1摩尔（大约2.4g）氢化钠，放入500毫升圆底烧瓶中。称取0.1摩尔（大约19.32g）二苯乙腈，将二苯乙腈溶于DMF（N，N-二甲基甲酰胺）中，缓慢滴入盛有氢化钠的圆底烧瓶中。搅拌两个小时后，再称取0.1摩尔（大约12.1g）溴丙烯，冰水浴滴加进上述溶液，搅拌十二小时后，得到第一步产物，戊烯腈。接下来将反应所得物加入到分液漏斗中，加入水和二氯甲烷，来进行水洗和萃取。（其中，加入水是希望以此除去在水相中的DMF，加入二氯甲烷是为了将反应所得的产物从水中萃取到二氯甲烷中，二氯甲烷易挥发，很容易除去，从而得到纯净的产物。）进行三次水洗。然后将萃取液导入锥形瓶中，加入无水氯化钙进行干燥，再过滤分离固液混合物，除掉氯化钙，得到中间体一的二氯甲烷溶液，旋蒸除去二氯甲烷，得到淡黄色液体。接下来进行柱层析，为了除掉水洗未清除的DMF，填充柱由下到上依次加入棉花、石英砂、硅胶（80g）用石油醚溶解后加入填充柱，静置过夜，第二天，将所得的淡黄色液体产物加入填充柱，以石油醚和乙酸乙酯为流动相，比例为10：1，进行淋洗。将分离所得物在薄层硅胶板上点样，通过紫外分光仪，收集具有产物点的试管，旋转蒸发后，得到19.58g中间体1，产率82.61%

实验现象：将氢化钠滴加到二苯乙腈中，溶液变为黄色液体，滴加完成后，溶液变成红褐色，继续搅拌溶液颜色加深。两个小时后，在冰水浴条件下，加入溴丙烯一段时间后，溶液最终呈现为乳黄色油状物。

实验分析：二苯乙腈易溶于DMF，氢化钠被氧化，溴丙烯与反应体系反应，二苯乙腈发生碳原子的烷基化，并最终形成戊烯腈。

三、底物中间体与底物的合成

称取两当量的四氢铝锂（大概6.23g），并向其中缓慢加入一定量的四氢呋喃（将分子筛放入四氢呋喃溶液中浸泡3天，以除去其中的水分），然后将中间体1的四氢呋喃溶液在冰水浴条件下，缓慢滴加进溶液中。室温条件下，搅拌48小时。反应完成后，用冰水浴将反应液降温至0℃，缓慢加入与氢化铝锂等质量的10%的氢氧化钠水溶液8ml，搅拌后加入无水氯化钙干燥，过滤，旋转蒸发得17.02g黄色液体，产率71.81%

向中间体2加入一定量的二氯甲烷作为溶剂，称取1.2倍量（大约16.47g）的对甲苯磺酰氯，和一倍量的三乙胺（大约7.28g），搅拌过夜，旋蒸，得到实验所需的最终产物（含杂质）。然后，硅胶柱层析，以石油醚/乙酸乙酯作为流动相（石油醚：乙酸乙酯=80：1），将其中得到杂质除去，进行旋蒸除去石油醚和乙酸乙酯，旋蒸的过程中，旋蒸瓶壁面上出现了白色的结晶，静置几天后，将其倒入胶塞瓶中进行保存，以供下一步实验使用，产率达到了63% 。

实验现象：中间体2为淡黄色液体，加入对甲苯磺酰氯和三乙胺之后，搅拌下溶液颜色稍有加深，变为黄色。在最后柱层析阶段，经过点板确定是所得产物的试管中的液体是白色透明的。旋转蒸发后，得到的是白色结晶固体。

综上所述，通过相关研究，我们发现，若想完成实验，就需要首先，合成了反应所需的底物，并且通过重复试验，改进实验中的不足，提高了底物合成反应的产率。然后，通过改变条件，得到了氯胺化反应的产物，并通过调节时间提高了氯胺化反应的产率。学会并熟练了有机合成的一些基本操作，如：萃取、柱层析、过滤、旋转蒸发仪的使用。学会有机合成中常用软件ChemBioDraw， Endnote和MestReNova等操作及分析方法。学会了查阅文献，提高了分析所遇到问题、解决所遇到问题的能力。

参考文献：

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