功能性雙取代乙炔單體的合成

何 寧

(中國刑事警察學院 法化學系，遼寧 沈陽 110035)

1 實驗材料

對溴苯甲酸甲酯、N-氯代丁二酰亞胺(NCS)從安耐吉公司購買，三甲基硅乙炔(TMSA)、N,N'-二環己基碳二亞胺(DCC) 、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、對碘苯酚、五氟苯酚、超干二氯甲烷從百靈威公司購買，三甲基硅基丙炔醇從阿拉丁公司購買，2-碘乙醇從Alfa公司購買，二(三苯基膦)二氯化鈀(Ⅱ)PdCl2(PPh3)2從浙江冶金所購買，硝酸銀、碘化亞銅、對甲基苯磺酸(TsOH)、氫氧化鉀、無水硫酸鎂、濃鹽酸試劑以及正己烷、甲醇、二氯甲烷(DCM)、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、四氫呋喃、三乙胺、甲苯溶劑均從國藥化學試劑公司購買。除溶劑四氫呋喃、甲苯在氮氣保護下以二苯甲酮為指示劑加鈉回流除水除氧并蒸餾提純，三乙胺加KOH蒸餾脫水后使用外，其它藥品均未經處理直接使用。

2 測試儀器

1H NMR和13C NMR核磁譜圖在Bruker ARX 500NMR波譜儀上測得，以氘代氯仿(CDCl3)為溶劑，四甲基硅烷(TMS)為內標。

3 單體的制備

圖式1 單體的合成路線
Scheme 1 Synthetic routes to monomers (M1 to M4) of 1-chloro-2-phenylacetylene derivatives.

單體的合成路線見圖式1，具體的實驗操作步驟如下所述：

(1)化合物2的制備[1]。往250 mL單口圓底燒瓶中加入6.451 g(30 mmol)對溴苯甲酸甲酯，放入適中的磁子，然后在手套箱中稱取421 mg(0.6 mmol)PdCl2(PPh3)2、29 mg(0.15 mmol)CuI加入到燒瓶中并封裝。取出后注入50 mL新蒸THF和50 mL除水處理過的三乙胺，待催化劑完全溶解后，再注入5.2 mL(36 mmol)三甲基硅乙炔，攪拌并加熱至55 ℃反應24 h。反應結束后，冷卻至室溫，用濾紙過濾，THF洗滌數次，將濾液旋干。粗產物用硅膠色譜柱分離提純，淋洗液為石油醚和乙酸乙酯混合溶劑(10∶1 v/v)。得到5.609 g黃色固體2，產率80.5%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：7.97(d，2H)，7.52 (d，2H)，3.92 (s，3H)，0.26 (s，9H)。

(2)化合物3的制備[2]。在250 mL單口圓底燒瓶中依次加入適中磁子、4.647 g(20 mmol)化合物2、5.341 g(40 mmol)NCS、1.019 g(6 mmol)AgNO3。用雙排管抽真空充氮氣3次后，注入80 mL乙腈，待攪拌溶解后再緩慢注入13 mL(12 mmol)TBAF。該體系在室溫下攪拌反應3 h后，過濾以除去體系中的沉淀，將濾液旋干，粗產物使用硅膠色譜柱進行分離提純，淋洗液為石油醚和二氯乙烷混合溶劑(5∶1 v/v)，得到3.466 g白色固體3，產率89%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：7.98 (d，2H)，7.50 (d，2H)，3.92 (s，3H)。

(3)化合物4的制備。在小燒杯中稱取2.253 g (40 mmol) KOH，再加入50 mL甲醇與50 mL去離子水溶解。往250 mL單口圓底燒瓶中依次加入適中磁子、2.919 g (15 mmol)化合物3、50 mL的THF，待固體溶解后，將配好的KOH/CH3OH/H2O溶液加入燒瓶中，室溫下攪拌反應3h。反應結束后，將反應液倒入攪拌下的200 mL濃度為1 mol/L的鹽酸溶液中，使用乙酸乙酯萃取3次，合并有機相，用無水MgSO4干燥，旋干溶劑得到粗產物。用硅膠色譜柱進行分離提純，淋洗液為石油醚和乙酸乙酯混合溶劑(10∶1 v/v)，得到2.486 g白色固體4，產率91.8%。1H NMR (500 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：8.04 (d，2H)，7.63 (d，2H)，2.06 (m，1H)。

(4)單體的制備[3-4]。M1：向250 mL單口圓底燒瓶中依次加入適中磁子、1.806 g (10 mmol)化合物4、1.841 g(10 mmol)五氟苯酚、3.093 g(15 mmol)DCC、73 mg(0.6 mmol)DMAP、103 mg(0.6 mmol)TsOH和150 mL超干DCM，在室溫下攪拌反應24 h。用濾紙過濾除去沉淀，濾液旋干后得粗產物。用硅膠色譜柱分離提純，淋洗液為石油醚和乙酸乙酯混合溶劑(v/v 10∶1)，得到2.853 g白色固體M1，產率82.3%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：8.15 (d，2H)，7.60 (d，2H)。13C NMR (125MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：162.0，132.4，130.6，128.8，126.6，72.9，68.4。19F NMR (400MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：-152.4，-157.6，-162.1。

M2：單體M2由化合物4與三甲基硅基丙炔醇反應制得，制備方法與投料量均與單體M1的制備相同，得到2.344 g白色固體，產率80.6%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：7.83 (d，2H)，7.31 (d，2H)，4.73 (s，2H)，0.20 (s，9H)。13C NMR (125MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：165.4，132.3，130.1，129.6，127.5，99.1，92.7，71.8，69.0，53.8，0.3。

M3：單體M3由化合物4與對碘苯酚反應制得，制備方法與投料量均與單體M1的制備相同，得到2.892 g白色固體，產率75.6%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：8.10 (d，2H)，7.72 (d，2H)，7.55 (d，2H)，6.97 (d，2H)。13C NMR (125MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：164.1，150.7，138.6，132.2，130.1，128.9，127.8，123.9，90.2，72.1，68.7。

M4：單體M4由化合物4與碘乙醇反應制得，制備方法與投料量均與單體M1的制備相同，得到2.419g白色固體，產率72.3%。1H NMR (400 MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：8.01 (d，2H)，7.51 (d，2H)，4.57 (t，2H)，3.43 (t，2H)。13C NMR (125MHz，CDCl3)，δ (TMS，ppm)：164.9，131.7，129.4，129,1，126.9，71.3，68.4，64.8，0.3。

4 單體的結構表征

單體的合成路線在Scheme 1中給出，分Sonogashira偶聯反應、氯代反應、水解反應、酯化反應四步進行，各步反應產率均較高，中間產物通過氫譜進行了表征，得到的目標產物即聚合單體通過氫譜、碳譜、氟譜、紅外光譜進行了表征，中間產物和單體的詳細表征數據見實驗部分，所有中間產物和單體的結構表征結果與預期一致。

圖1 單體M1的核磁譜圖

Fig.119F NMR spectrum of (A) M1 in CDCl3,1H NMR spectrum of (B) M1 in CDCl3,and13C NMR spectrum of (C) M1 in CDCl3

單體M1的核磁譜圖見圖1。19F NMR譜圖中M1在δ = -152.4，-157.6和-162.1 ppm處有三個共振吸收峰，分別對應于五氟苯環上3種化學環境的氟原子，它們的積分比為2∶1∶2，與五氟苯環上的5個氟原子對應。1H NMR譜圖中M1在δ = 8.15和7.60 ppm處有兩個共振峰，分別對應于苯環上兩種化學環境的氫原子，其積分比為1∶1，而兩種化學環境的氫原子個數都是2個，結果相符。13C NMR譜圖中M1在δ = 162.0，132.4，130.6，128.8，126.6，72.9，68.4 ppm處有7個共振峰，在162.0 ppm處出現對應于酯基碳原子的共振峰，三鍵碳原子的共振峰出現在72.9、68.4 ppm，而132.4、130.6、128.8、126.6 ppm處的共振峰對應于苯環的4種化學環境的碳原子。

單體M2的核磁譜圖見圖2。1H NMR譜圖中M2在δ = 7.83、7.31、4.73、0.20 ppm處有4個共振峰，7.83和7.31 ppm處的共振峰對應苯環上兩種化學環境的氫原子，4.73 ppm處的共振峰對應于-O-CH2-基團上的氫原子，0.20 ppm處的共振峰對應于三甲基硅基上的氫原子，它們的積分比為2∶2∶2∶9，符合單體結構中4種化學環境的氫原子數。13C NMR譜圖中M2在δ = 165.4、132.3、130.1、129.6、127.5、99.1、92.7、71.8、69.0、53.8、0.3 ppm處有11個共振峰，165.4 ppm處的共振峰對應于酯基碳原子，132.3、130.1、129.6、127.5 ppm處的共振峰對應于苯環上4種化學環境的碳原子，在99.1、92.7、71.8、69.0 ppm處出現的共振峰與兩個三鍵的碳原子一一對應，53.8 ppm處的共振峰對應于-O-CH2-基團上的碳原子，0.3 ppm處的共振峰對應于三甲基硅基上的碳原子。

圖2 單體M2的核磁譜圖Fig.2 1H NMR (A) and 13C NMR (B) spectra of M2 in CDCl3

圖3 單體M3的核磁譜圖Fig.3 1H NMR (A) and 13C NMR (B) spectra of M3 in CDCl3

單體M3的核磁譜圖見圖3。1H NMR譜圖中M3在δ = 8.10、7.72、7.55和6.97 ppm處有4個共振峰，分別對應兩個苯環上的4種化學環境的氫原子，其積分比為1∶1∶1∶1，而每種化學環境的氫原子均為2個，結果與預期結構相符。13C NMR譜圖中M3在δ = 164.1、150.7、138.6、132.2、130.1、128.9、127.8、123.9、90.2、72.1和68.7 ppm處出現11個共振峰，164.1 ppm處的共振峰對應于酯基碳原子，兩個三鍵碳原子對應于72.1和68.7 ppm處的共振峰，在150.7、138.6、132.2、130.1、128.9、127.8、123.9和90.2 ppm處出現的共振峰分別對應于兩個苯環中8種化學環境不同的碳原子。

單體M4的核磁譜圖見圖4。1H NMR譜圖中M4在δ = 8.01、7.51、4.57、3.43 ppm處出現4個共振峰，8.01和7.51 ppm處出現的共振峰對應于苯環上兩種化學環境的氫原子，4.57和3.43 ppm處的共振峰則對應于-O-CH2-CH2-I烷基鏈上的兩種化學環境的氫原子，4個共振峰的積分比分別為1∶1∶1∶1，符合單體結構中4種化學環境的氫原子數。13C NMR譜圖中M4在δ = 164.9、131.7、129.4、129.1、126.9、71.3、68.4、64.8和0.3 ppm出現9個共振峰，164.9 ppm處的共振峰對應酯基碳原子，131.7、129.4、129.1和126.9 ppm處出現的共振峰對應于苯環上4種化學環境的碳原子，71.3和68.4 ppm處出現的共振峰對應于兩個三鍵碳原子，64.8和0.3 ppm處出現的共振峰則對應于-O-CH2-CH2-I烷基鏈上的兩種化學環境的碳原子。

圖4 單體M4的核磁譜圖Fig.4 1H NMR (A) and 13C NMR (B) spectra of M4 in CDCl3

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(本文文獻格式：何寧.功能性雙取代乙炔單體的合成[J].山東化工,2018,47(7):19-21.)