鄰氰基二苯乙烯類化合物的合成與表征

周文軍 鄭土才 陳慧玲 商月婷

（衢州學院化學與材料工程學院，浙江 衢州 324000）

研究與開發

鄰氰基二苯乙烯類化合物的合成與表征

周文軍 鄭土才 陳慧玲 商月婷

（衢州學院化學與材料工程學院，浙江 衢州 324000）

以鄰氰基氯芐與亞磷酸三乙酯反應得到鄰氰基芐基膦酸二乙酯，再與芳醛（苯甲醛、鄰氯苯甲醛、間氯苯甲醛、對甲砜基苯甲醛和2-噻吩甲醛）在甲醇鈉和N,N-二甲基甲酰胺中經Wittig-Horner反應合成了5個鄰氰基二苯乙烯類化合物，收率83.8%～93.1%，其中4個為未見報道的新化合物。所有產品均經熔點、高效液相色譜和核磁共振氫譜等表征。反應的優化條件為鄰氰基芐基膦酸二乙酯、芳醛、甲醇鈉的摩爾比為1.02:1.00:1.08，N,N-二甲基甲酰胺80 mL，反應溫度30℃、時間5～6 h（醛投料0.24 mol）。所用方法具有收率穩定、操作簡便、原料成本低廉等優點。

Wittig-Horner反應；鄰氰基二苯乙烯；芳醛；亞磷酸三乙酯；合成

二苯乙烯是許多生物活性化合物如風車子抑素A4（combretastatin A4）和白藜蘆醇（resveratrol）的重要結構單元[1-6]。因其較長的共軛體系，一般具有較大的非線性極化率和優良的光電性能等，在光學材料、光電材料等中更是應用廣泛[7-11]。

氰基是二苯乙烯結構中最常見的取代基之一，其強吸電子作用廣泛見于光電材料、離子探針、熒光增白劑等結構中[11-14]。但文獻上氰基一般在二苯乙烯的對位，而有關鄰氰基二苯乙烯類化合物國內外報道很少。氰基具有多種反應活性，可以制備酰胺、羧酸和胺等，鄰氰基二苯乙烯經水解、還原或還原、水解后得到的鄰羧基二苯乙烷或鄰苯乙基苯甲酸也是十分有用的醫藥中間體，經催化環合得到二苯并環庚二烯酮，為經典藥物如阿密替林、賽庚啶、酮替芬、氯雷他定等的關鍵結構[15-17]。

二苯乙烯類化合物的合成方法主要有3類：1)氯芐或溴芐先與三苯基膦反應生成季鏻鹽，再與芳醛在強堿和DMF作用下進行Wittig縮合反應制得產物[2,8,10,14]。該法的缺點是三苯基膦價格高，副產氧化三苯基膦與產物不易分離，一般需要使用氫化鈉、叔丁醇鉀等強堿。2)氯芐或溴芐先與亞磷酸三乙酯反應生成芐基膦酸二乙酯，再與芳醛在醇鈉和DMF作用下進行Wittig-Horner縮合制得產物[2,4-5,9,11-12,14]。該法是構建二苯乙烯結構最常用的方法，具有成本低、副產物易分離等優點。3)鹵代芳烴與苯乙烯類化合物經鈀催化的Heck偶聯反應制得產物，該法條件溫和、立體選擇性高、操作簡便，但催化劑價格高、苯乙烯類原料不易得或制備步驟多等[6-8]。

鄰氰基二苯乙烯類化合物的合成一般采用上述方法2)，但按所用原料不同又可分為(A)和(B)2種方法法，(A)法以氯甲基芳烴（即氯芐）和鄰氰基苯甲醛等為主要原料，經Wittig-Horner反應：

(B)法以鄰氰基氯芐和芳醛等為主要原料，經Wittig-Horner反應：

其 中 ，1aAr=C6H5，1bAr=2-ClC6H4，1cAr=3-ClC6H4，1dAr=4-MeSO2C6H4，1eAr=2-C4H3S。

(A)法所用鄰氰基苯甲醛不易制得，價格較高，多數氯甲基芳烴不易得，穩定性差；(B)法所用鄰氰基氯芐價廉易得，多數芳醛價廉易得，穩定性好，因此本研究采用(B)法，即以鄰氰基氯芐、亞磷酸三乙酯、苯甲醛、鄰氯苯甲醛、間氯苯甲醛、對甲砜基苯甲醛（C8H8O3S）和2-噻吩甲醛等為原料，經Wittig-Horner反應合成鄰氰基二苯乙烯、鄰[2-(2-噻吩基)乙烯基]苯甲腈、2-氰基-2′-氯二苯乙烯、2-氰基-3′-氯二苯乙烯和2-氰基-4′-甲砜基二苯乙烯，其中1b～1e為未見文獻報道的新化合物。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

主要原料：苯甲醛為化學純，石油醚（沸程 60～90 ℃）和乙酸乙酯為分析純；鄰氰基氯芐、2-噻吩甲醛、對甲砜基苯甲醛、鄰氯苯甲醛、間氯苯甲醛、亞磷酸三乙酯、N,N-二甲基甲酰胺 （DMF）、 甲醇鈉 （CH3ONa）（質量分數28%以上）、無水乙醇等為工業品；薄層色譜層析（TLC）硅膠GF254薄板（滌綸片基），在254 nm紫外燈下觀察或碘熏顯色，展開劑為石油醚與乙酸乙酯（體積比為3/1或 4/1）。

主要儀器：XT-4雙目顯微熔點測定儀，溫度計未經校正；ZF-1型三用紫外分析儀；核磁共振譜儀（Bruker ARX-500NMR）；高效液相色譜儀（HPLC，p230+uv230，色譜柱為 Shimadzu VP-ODS 250×4.6×10），流動相為乙腈、水、三氟乙酸（體積比700/300/1），檢測波長 240 nm。

1.2 實驗步驟

1.2.1 鄰氰基芐基膦酸二乙酯的合成

500 mL 四口燒瓶中加入 60.6 g（0.40 mol）鄰氰基氯芐，40.0 g（0.24 mol）亞磷酸三乙酯，升溫至130℃，反應平穩后，滴加 33.0 g（0.20 mol）亞磷酸三乙酯，于130～150℃繼續反應5 h，減壓蒸去過量亞磷酸三乙酯及其他低沸物，得淺黃色粘稠液體98.8 g，收率97.6%，不經純化直接用于下一步反應。

1.2.2 鄰氰基二苯乙烯類化合物的合成

以鄰氰基二苯乙烯1a的合成為例：500 mL四口燒瓶中加入61.7 g（0.244 mol）鄰氰基芐基膦酸二乙酯 （C12H14NPO3）、25.4 g （0.240 mol） 苯 甲醛 和DMF60 mL，裝上電動攪拌、溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗，攪拌，控制30℃以下滴加甲醇鈉50.0 g（0.259 mol），滴完保溫反應，溶液由澄清變渾濁，最后析出固體，反應6 h后降溫至20℃以下，良好攪拌下將反應液慢慢傾入1 000 mL冷水中，析出大量細粒狀固體，繼續攪拌30 min，靜置過液，抽濾，水洗數次，50℃真空干燥至恒量，得淺褐色粗品44.8 g。

相似條件下合成了1b～1e，分析數據如表1和表2。

表1 合成的鄰氰基二苯乙烯類化合物相關數據Tab 1 The data of o-lyanostil benes compound synthetized

表2 合成的鄰氰基二苯乙烯類化合物重結晶品核磁共振譜數據Tab 2 The HNMR data of synthetized o-Cyanostilbenes compound

2 結果與討論

鄰氰基氯芐與亞磷酸三乙酯的反應為典型的親核取代反應，磷上的孤電子對進攻缺電子的芐位碳中心，置換氯離子，得到的中間體不穩定，立即重排為鄰氰基芐基膦酸二乙酯，同時放出氯乙烷。由于氰基的強吸電子效應，推斷該反應主要按雙分子機理進行，同時考慮產物沸點很高，所以采用反應物含量較高的無溶劑反應，同時為使鄰氰基氯芐反應完全，使亞磷酸三乙酯過量。副產氯乙烷常溫為氣體，為使反應易于控制，采取先加部分亞磷酸三乙酯升溫反應，平穩后再滴加剩余部分亞磷酸三乙酯的方法，效果較好。減壓蒸餾后產物可直接用于下一步縮合。

鄰氰基芐基膦酸二乙酯與芳醛的Wittig-Horner縮合，以甲醇鈉為堿、DMF為溶劑，選擇30℃為反應溫度，結果列于表3。

表3 鄰氰基二苯乙烯類化合物的合成結果Tab 3 The synthesis result of o-Cyanostilbenes compound

由表3可以看出，收率和質量比較穩定。1b的產率明顯低于其他化合物，可能是鄰位氯和鄰位氰基的立體位阻較大所致。由于甲醇鈉的強堿性和強親核性，能與芳醛發生康尼扎羅反應、與氰基發生加成等副反應，甲醇鈉含量和反應溫度為該反應的關鍵因素，所以滴加甲醇鈉時要嚴格控制滴加速度，從而嚴格控制反應溫度不超過30℃。為使芳醛盡可能反應完全，采用鄰氰基芐基膦酸二乙酯比醛稍過量，甲醇鈉又比鄰氰基芐基膦酸二乙酯稍過量的配比，取得了很好的效果。高效液相色譜和薄層色譜顯示，粗品即有很好的純度?？赡苡捎诟狈磻陌l生，粗品一般為淺褐色或粉白色，精制后均為白色或近乎白色的晶體。

以化合物1d為目標的單因素優化實驗結果見表4。

由表4可以看出，反應的較佳條件為n(C12H14NPO3):n(C8H8O3S):n(CH3ONa)為 1.02:1.00:1.08，DMF用量80 mL，30℃下反應 5～6 h。 溶劑DMF用量偏少使體系較稠，反應控制難度加大，副產物增加；溶劑量偏高則增加成本。溫度偏低，反應時間延長，收率和質量下降；溫度偏高，副產物增多，收率和質量也降低。在較佳條件下，反應平均收率達93.1%（序號 2、6、9、13、15）（醛投料 0.24 mol）。

所合成的化合物均經熔點、薄層色譜、高效液相色譜和核磁共振氫譜表征。核磁氫譜所顯示氫的個數和化學位移均與化合物結構相符。氰基的強吸電子作用，使得烯烴上氫與芳環氫具有相近的化學位移。

3 結論

研究結果表明，由鄰氰基氯芐和芳醛為原料，經Wittig-Horner縮合反應制備鄰氰基二苯乙烯具有收率穩定、操作簡便、原料成本低廉等優點，與文獻的其他方法相比有明顯優勢，缺點是DMF較難回收。產物可進一步水解為鄰羧基二苯乙烯及加氫合成鄰羧基二苯乙烷[17]。

表4 （鄰氰基芐基膦酸二乙酯）與對（甲砜基苯甲醛）縮合制備1d的實驗結果Tab 4 The preparation of 1d from 5 o-cyanostilbenes and C8H8O3S

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Synthesis and Characterization of o-Cyanostilbenes

Zhou Wenjun,Zheng Tucai,Chen Huiling,Shang Yueting

（College of Chemistry and Material Engineering,Quzhou University,Quzhou Zhejiang 324000）

The preparation and characterization of 5 o-cyanostilbenes from o-cyanobenzyl chloride、triethyl phosphite、aromatic aldehydes in N,N-dimethyl formamide via Wittig-Horner reaction are reported.The yields range from 83.8%to 93.1%,among them four compounds has not been previously reported.The products were characterized by melting points,TLC,HPLC and1H-NMR spectroscopy.Optimal reaction conditions are:o-cyanobenzyl diethylphosphite:aldehyde:sodium methoxide (molar ratio)1.02:1.00:1.08,DMF 80 mL,temperature 30℃,time 5～6 h(with 0.24 mol aldehyde).The reported method has the advantages of reliable and high yields,simple operations,cheap and readily available raw materials.

Wittig-Horner reaction；o-cyanostilbenes；aromatic aldehydes；triethyl phosphite；synthesis

TQ246.7

ADOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.03.009

2011-02-18