新型苯乙酰脒類化合物的合成及其感光性能*

馮筱晴，王瑞瑞，唐龍，姚昶旭，宋國強

(1.常州大學制藥與生命科學學院，江蘇 常州 213164; 2.常州市藥品制造與質量控制工程重點實驗室，江蘇 常州 213164)

新型苯乙酰脒類化合物的合成及其感光性能*

馮筱晴1，2，王瑞瑞1，唐龍1，姚昶旭1，宋國強1

(1.常州大學制藥與生命科學學院，江蘇 常州 213164; 2.常州市藥品制造與質量控制工程重點實驗室，江蘇 常州 213164)

以氫化鋁鋰為還原劑，甲基叔丁基醚為溶劑，1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-壬烯(1)于55℃反應9 h制得1，5-二氮雜雙環［4.3.0］壬烷(2)，收率87.9%，純度＞95.0%。2分別與溴代苯乙酮(3a)，對甲氧基溴代苯乙酮(3b)和對溴基溴代苯乙酮(3c)進行消除反應合成了3個新型的苯乙酰基潛雙環脒類化合物(4a～4c)，其結構經1H NMR和LC-MS表征。采用正交實驗對合成4a～4c的反應條件進行了優化。在最佳反應條件［以甲苯為溶劑，3a 25.2mmol，n(3a)∶n(K2CO3)∶n(2)=1.0∶2.0∶1.4，于15℃反應24 h］下，1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-苯乙酰基壬烷(4a)收率89.0%，純度87.9%。感光性能研究結果表明，1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-(4-甲氧基)苯乙酰基壬烷(4b)經紫外曝光400 mJ·cm-1，其引發性能最強，分解轉化近45%;曝光2 000 m J· cm-1，4b分解轉化近90%。

1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-壬烯;1，5-二氮雜雙環［4.3.0］壬烷;光產堿劑;合成;感光性能

光產堿劑(PBGs)主要指那些經紫外光照射可產生胺等堿類物質的化合物［1-2］。相對于PBGs，光產酸劑研究報道較多［3-5］，但其存在一定缺陷，如經紫外線照射后產生強酸，可能會對反應體系基線產生腐蝕，致使產品發生故障等。為此研究者們對PBGs的研究產生興趣［6-9］。經過近二十年的研究和更新換代，PBGs發展速度極快，其熱穩定性、溶解性、多功能性以及光敏性等均得到顯著提高，由此發展出了一系列新型PBGs［10］。這些PBGs可以光引發單體聚合、解聚、交聯及與去交聯等反應，尤其適用于汽車涂層和微電子加工等領域［11］。

PBGs的優勢獨特，其分子經光照后，產生的有機堿在空氣中穩定，克服氧阻聚，可應用于金屬涂層不易產生腐蝕［12-13］，催化除含碳碳雙鍵以外的含其他官能團的新型樹脂聚合，也可以催化代兩種不同基團的樹脂進行交聯聚合。隨著PBGs在微電子成像及其他UV固化涂層領域廣泛地應用［14-17］，PBGs的市場需求量不斷增長，對其性能要求也不斷提高。

取代苯乙酰基雙環脒類PBGs是以1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-壬烯(1)為結構主體，經紫外光曝照后釋放出的1是一種弱親核性的有機強堿，且樹脂相溶性較好，由此可以期待此類PBGs在多種類型官能團陰離子固化配方中應用，開闊輻射固化涂層的應用領域，所以對此類PBGs的合成工藝研究具有非常重要的意義［18-20］。

本文以氫化鋁鋰為還原劑，甲基叔丁基醚為溶劑，1于55℃反應9 h制得1，5-二氮雜雙環［4.3.0］壬烷(2)，收率87.9%，純度＞95.0%。2分別與溴代苯乙酮(3a)，對甲氧基溴代苯乙酮(3b)和對溴基溴代苯乙酮(3c)進行消除反應反應合成了3個新型的苯乙酰基潛雙環脒類化合物(4a～4c，Scheme 1)，其結構經1H NMR和LC-MS表征。采用正交實驗對合成4a～4c的反應條件進行了優化。并用履帶式光固化機和TG研究了4a～4c的光敏性和熱穩定性，探究了該系列PBGs的分子構效關系。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

島津紫外光譜儀;島津GC-2010型氣相色譜儀;島津LC-10ATVP型液相色譜儀;Bruker DRX 500型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標);島津液相色譜-質譜聯用儀;紫外光固化機，保定市特種光源電器廠。

1，工業級;3a，上海凌峰化學試劑有限公司; 3b和3c，化學純;氫化鋁鋰，上海潤捷化學試劑有限公司;DMF，甲基叔丁基醚(MTBE)和THF，分析純，使用前按標準方法干燥除水。

1.2 合成

(1)2的合成

在四口燒瓶中加入1 10.0 g(0.16 mol)和MTBE 100 mL，攪拌下于55℃分批加入氫化鋁鋰1.9 g(0.10 mol)，加畢，于55℃反應9 h(GC跟蹤)。降溫至-5℃，依次加入水3.6 mL，10% NaOH溶液3.6 mL和水3.6 mL，于室溫反應1 h。抽濾，濾液旋蒸除溶得淡黃色液體2 8.3 g，收率89.0%，純度95.0%(HPLC);1H NMRδ:3.27～3.32(t，1H，CH)，2.12～3.11(t，4H，CH2)，1.61～2.00(m，6H，CH2)，1.39～1.49(m，2H，CH2);LC-MS m/z:127{［M+H］+}。

(2)4a～4c的合成(以4a為例)

在四口燒瓶依次加入3a 5.0 g(25.2 mmol)，KI 0.42 g，K2CO35.2 g(37.8 mmol)及THF 80 mL，攪拌下于室溫滴加2 4.75 g(37.7 mmol，30 min內)，滴畢，于15℃反應24 h(LC跟蹤)。過濾，濾液旋蒸除去THF，殘余物用100 mL乙酸乙酯溶解，有機相用蒸餾水洗滌，無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得4a 4.90 g。

用類似的方法合成4b(于15℃反應8 h)和4c(于10℃反應6 h)。

1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-苯乙酰基壬烷(4a):紅褐色黏稠狀液體，收率80.0%，純度82.0%(HPLC，下同);1H NMRδ:7.98～7.96 (d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，7.65～7.61(t，1H，ArH)，7.53～7.49(t，2H，ArH)，4.17～3.60 (d，J=5.0 Hz，2H，NCH2CO)，3.28～3.20(m，1H，NCH)，2.38～2.10(m，4H，NCH2)，2.27～2.22(q，2H，NCH2)，2.09～1.47(m，6H，CH2);LC-MS m/z:245{［M+H］+};UV-Vis λmax:246 nm。

1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-(4-甲氧基)苯乙酰基壬烷(4b):橙黃色油狀液體，收率85.0%，純度89.92%;1H NMRδ:7.73～7.71(d，J= 8.1 Hz，2H，ArH)，7.54～7.52(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，4.37～4.28(d，J=5.6 Hz，2H，NCH2CO)，3.92～3.81(s，3H，OCH3)，3.14～3.10(m，1H，NCH)，2.49～2.10(m，4H，NCH2)，2.04～1.79(q，4H，CH2)，1.73～1.61 (m，1H，CH2)，1.59～1.47(m，3H，CH2); LC-MS m/z:275{［M+H］+};UV-Visλmax:275 nm。

5-(4-溴基苯乙酰基)-1，5-二氮雜雙環［4.3.0］壬烷(4c):紅棕色油狀液體，收率75.5%，純度81.6%;1H NMRδ:8.15～8.10(d，J=4.0 Hz，2H，ArH)，8.00～7.94(d，J=4.0 Hz，2H，ArH)，4.10～3.97(d，J=6.4 Hz，2H，NCH2CO)，3.38～3.10(m，1H，NCH)，2.85～2.52(m，4H，NCH2)，2.39～2.12(q，4H，NCH2)，2.07～1.02(m，4H，CH2);LC-MS m/z: 324{［M+H］+};UV-Visλmax:214 nm。

2 結果與討論

2.1 2的合成

通過對反應時間、溶劑和投料比的選擇探究合成2的最佳工藝。實驗得出當以LiAlH4為還原劑，MTEBE為溶劑，1 0.16 mol，n(1)∶n(Li-AlH4)=1.0∶0.6，于55℃反應9 h，收率最高(89.0%)。

2.2 4a的合成工藝優化

以2和3a反應合成4a為模板，采用三因素［溶劑(A)，n(3a)∶n(K2CO3)(B)和n(3a)∶n (2)(C)］三水平進行L9(33)正交實驗，考察諸因素對反應的影響，結果見表1。從表1可見，各因素對收率的影響順序為:B＞A＞C，最佳反應條件為A3B3C2。在此條件下進行重復性實驗，收率最高為89.0%，純度87.9%。

表1 合成4a的正交試驗設計與結果*Table 1 Design and result of orthogonal experiment for synthesizing 4a

從表1還可知，在合成4a的反應中，作為縛酸劑的堿用量對產率的影響最大。堿的用量太少，消除反應所產生的HBr會消耗掉部分2，導致反應不完全，產率降低。溶劑對反應的影響次之，投料比的影響相對來說較小。

2.3 4b和4c的合成工藝優化

分別采用四因素(堿用量、投料比、反應時間和反應溫度)，三水平對合成4b和4c的反應條件進行優化，結果見表2。

2.4 構效關系

溴代苯乙酮苯環上含有溴基等吸電子基時可以增強苯乙酰基的活性，使其與2的反應活性增加，所需活化能降低，反應時間縮短，且反應溫度也較低;而當含有甲氧基(3b)這類給電子基時，苯乙酰基活性降低，反應所需活化能增加，反應時間增加，產率較高。

表2 4b和4c的正交實驗結果Table 2 Orthogonal experimental results for synthesizing 4b and 4c

2.5 性能

(1)感光性能

以甲醇為溶劑，配制c(4)為1.0×10-2mol· L-1，在經過一定強度(mJ·cm-2)的紫外光照射后，用液相色譜跟蹤4的分解轉化，結果見圖1。由圖1可見，經過不同強度的紫外光照射后，4a～4c都有不同程度的轉化。曝光400 mJ·cm-2后，4b的引發活性最高，先被引發，分解轉化近45%; 4a的光引發性能最弱，只轉化55%左右。經曝照2 000mJ·cm-2后，4a～4c的轉化均在50%以上，其中4b最終轉化90%。相比之下，4c只轉化60%。由此說明，溴代苯乙酮苯環上取代相應的吸電子或給電子基團時，可以明顯地增強此類取代苯乙酰基DBN類光產堿劑的紫外光引發活性。

圖1 4a～4c的紫外曝光強度與轉化率曲線Figure 1 UV exposure intensity and conversion curves of 4a～4c

2.6 熱穩定性

4a～4c的TG曲線見圖2。由圖2可見，4a的熱穩定性較4b和4c差，失重5%和10%的溫度分別為132℃和161℃。而4b和4c失重5%和10%的最低溫度提高至161℃和182℃。其中4c的熱穩定性相對最好，其失重5%和10%的溫度分別高于180℃和202℃，由此可以推測在溴代苯乙酮苯環上取代鹵素、甲氧基等基團時可以明顯提高取代苯乙酰基DBN類光產堿劑的熱穩定性。

圖2 4a～4c的TG曲線Figure 2 TG curves of4a～4c

3 結論

(1)以DBN和帶有不同取代基的溴代苯乙酮類化合物為起始原料，采用兩步法合成了一系列取代苯乙酰基DBN脒類光產堿劑(4a～4c)。該方法新穎獨特，方便快捷，操作簡單且產率高、成本低、純度高。

(2)合成1，5-二氮雜雙環［4.3.0］-5-苯乙酰基壬烷(4a)的最佳反應條件為:以甲苯為溶劑，3a 25.2mmol，n(3a)∶n(K2CO3)∶n(2)=1.0∶2.0∶1.4，于15℃反應24 h，收率89.0%，純度87.8%。4a失重5%的溫度為132℃。

(3)合成5-(4-甲氧基苯乙酰基)-1，5-二氮雜雙環［4.3.0］壬烷(4b)的最佳反應條件為:以DMF為溶劑，3b 28.1 mmol，n(3b)∶n(K2CO3)∶n (2)=1.0∶1.3∶1.5，于15℃反應8 h，收率91.2%。4b失重5%的溫度為161℃。

(4)合成5-(4-溴基苯乙酰基)-1，5-二氮雜雙環［4.3.0］壬烷(4c)的最佳反應條件為:以二口惡烷為溶劑，3c 18 mmol，n(3c)∶n(K2CO3)∶n (2)=1.0∶1.6∶1.2，于10℃反應6 h，收率87.8%。4c失重5%的溫度為180℃。

(5)性能研究表明，當溴代苯乙酮苯環上有吸電子或給電子基團時，可以明顯地增強取代苯乙酰基DBN類光產堿劑的紫外光引發活性，為潛雙環脒類光產堿劑的進一步研究提供理論參考。

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Synthesis and Photosensitivities of Novel Phenylacetyl Am idines

FENG Xiao-qing1，2，WANG Rui-rui1，
TANG Long1，YAO Chang-xu1，SONG Guo-qiang1

(1.College of Pharmacy and Life Science，Changzhou University，Changzhou 213164，China;2.Key Laboratory of Pharmaceutical Manufacturing and Quality Control Engineering of Changzhou，Changzhou 213164，China)

1，5-Diazabicyclo［4.3.0］nonane(2)in yield of87.9%with 95%purity was prepared by reduction of 1，5-diazabicyclo［4.3.0］nonene using LiAlH4as the reductant and methyl tert-butyl ether as the solventat55℃for 9 h.Three novel amidine photobase generators(4a～4c)were synthesized by elimination reaction of 2 with bromoacetophenene(3a)，p-hydroxy-bromoacetophenene(3b) and p-bromoyl-bromoacetophenene(3c)，respectively.Reaction conditions of synthesizing 4a～4c were optimized by L9(33).The yield and purity of 1，5-diazabicyclo［4.3.0］-5-phenylacetyl-nonane (4a)were 89.0%and 87.9%under optimum reaction conditions［toluene was the solvent，3a 25.2 mmol，n(3a)∶n(K2CO3)∶n(2)was1.0∶2.0∶1.4，at15℃for24 h］.The structure and photosensitivity were characterized by1H NMR，LC-MS and TG.The results showed that conversion of 5-(4-methoxyphenylacetyl)-1，5-diazabicyclo［4.3.0］nonane(4b)at exposure 400 mJ·cm-1was 45%.Conversion of 4b was 90%at exposure 2 000 mJ·cm-1.

1，5-diazabicyclo［4.3.0］nonene;1，5-diazabicyclo［4.3.0］nonane;photolatent;synthesis;photosensitivity

O621.3

A

1005-1511(2014)02-0183-05

2013-01-06;

2014-01-16

常州大學校基金資助項目(czuyj10012)

馮筱晴(1974-)，女，漢族，江蘇常州人，博士，講師，主要從事藥物合成及電子材料方面的研究與開發。

宋國強，教授，E-mail:drugs@vip.sina.com