3,3'-（3-氟基苯亞甲基）雙（吲哚-2-甲酸甲酯）的合成及其晶體結構

施星浩，周 進，2, 凌 天，張志遠，李玉龍，蔣 蕻，孫宏順

（1.南京科技職業學院，江蘇省磁共振靶向顯像劑工程實驗室,江蘇南京210048；2.南京工業大學化學與分子工程學院,江蘇南京211816）

吲哚類化合物是構筑具有生物活性的復雜有機分子的重要結構單元[1]。其中雙吲哚甲烷類衍生物作為諸多陸地和海洋生物的代謝產物在自然界中廣泛存在[2]，并且具有豐富的藥理和生物活性，如抗菌[3]、抗炎[4]、抗高血脂[5]、抗焦慮[6]、抗癌[7]等。另外，它們還能有效促進人體內雌性激素的代謝[8]，又是合成一類組織壞死親和性磁共振靶向對比劑的前體化合物[9]。在分析化學領域，它們還被用作陰離子受體和用于固相萃取[10-11]。

由于雙吲哚甲烷類衍生物有著諸多的應用，其合成方法也引起了研究人員的廣泛關注[12-13]。在催化劑研究方面，主要涉及的有質子酸類、路易斯酸類、離子液體類以及固載催化劑和配合物催化劑等[14]。本課題組在前期研究中，報道了用CuBr2為催化劑制備雙吲哚甲烷類衍生物，并研究了部分化合物的單晶結構數據[15-17]。

本文以吲哚-2-甲酸甲酯和4-氟苯甲醛為原料，利用微波輻射，以CuBr2為催化劑成功合成了3,3'-（3-氟基苯亞甲基）雙（吲哚-2-甲酸甲酯）（3），合成路線見圖1，產物結構經1H NMR、13C NMR、ESI-MS、FT-IR 和元素分析確證，并對其進行了單晶結構解析。

圖1 產物3 的合成路線Fig.1 The synthetic route of compound 3

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WF-4000 型常壓微波合成系統（上海屹堯分析儀器有限公司）；XT4A 顯微熔點測定儀（控溫型）（北京市科儀電光儀器廠）, 溫度未校正；ZF7 三用紫外分析儀（鞏義市予華儀器有限責任公司）；BRUKER DRX300 型核磁共振儀（德國BRUKER 公司）；FIR-360 紅外光譜儀（美國Nicolet 公司）；Mircomass Q-TOF micro 型質譜儀; Vario EL III 元素自動分析儀（美國Elementar 公司）；Bruker Smart Apex ⅡCCD 單晶衍射儀。

所用試劑均為國產分析純,未經提純。

1.2 3,3’-（3-氟基苯亞甲基）雙（吲哚-2-甲酸甲酯）的合成

在100 mL 單口燒瓶中將0.70 g（4 mmol）吲哚-2-甲酸甲酯溶于30 mL 的無水乙腈中，再加入0.25 g（2 mmol）對氟苯甲醛和0.022 g（0.10 mmol）CuBr2，將單口燒瓶置于微波反應器中，400 W 下反應3 min，TLC（20% 乙酸乙酯-石油醚）檢測反應完成。過濾，靜置，有晶體析出，再過濾、洗滌、無水乙腈重結晶得白色固體0.86 g，收率95% ，m.p.214.5 ℃～215.7℃；1HNMR （300 MHz,DMSO）δ 11.83 （s,2H）,7.45 （d,J=8.7 Hz,3H）,7.31（dd,J=14.4,7.8 Hz,1H）,7.15 （t,J=7.6 Hz,2H）,7.07（d,J=8.2 Hz,1H）,6.94（d,J=7.7 Hz,1H）,6.82（d,J=10.2 Hz,1H）,6.71（t,J=7.6 Hz,2H）,6.59（d,J=8.3 Hz,2H）, 3.77（s, 6H）;13C NMR（75 MHz, DMSO）δ: 163.7,161.5, 147.1, 147.0, 136.3, 129.9, 129.8, 126.6, 124.7,124.2, 123.8, 123.2, 121.4, 119.6, 115.3, 115.0, 113.0,112.8, 51.4, 38.9; IR （KBr）υ: 3342, 3055, 2949, 1699,1613, 1587, 1537, 1444, 1318, 1251, 1080, 994, 857, 818,743; MS m/z: 456.15, 479.2 （M ＋Na）+；Anal.calcd for C27H21FN2O4: C 71.04, H 4.64, N 6.14; found C 71,14, H 4.60,N 6.11.

2 結果與討論

2.1 晶體結構測定

將化合物（3）的單晶（0.20 mm×0.20 mm×0.10 mm）置于X-衍射儀上,于20℃用經石墨單色器單色化的Mo Kα 射線（λ=0.603A?）,以ω/2θ 掃描方式收集衍射數據4 429 個,其中I ＞2σ（I）獨立衍射點為4 161個,用于結構分析。晶體結構由直接法解出，以XSCANS程序尋找衍射峰后精確測定出晶胞參數。所有計算結果由SHELXL-97 程序完成,全部非氫原子坐標和各向異性溫度因子經全矩陣最小二乘法修正。

2.2 表征

產物（3）的分子結構圖、晶胞堆積圖和氫鍵示意圖分別見圖2～圖3,主要鍵長和鍵角見表1,氫鍵鍵長和鍵角見表2。晶體結構解析表明:產物（3）屬三斜晶系,P-1 空間群,晶胞參數ɑ=9.677 0（19）A?,b=10.111（2）A?,c=12.818（3）A?,β=82.77（3）°,V=1 132.3（5）A?3,Z=2,F（000）=2 332,μ=0.10 mm-1,R[F2＞2σ（F2）]=0.068,wR（F2）=0.191[I ＞2σ（I）]。

如圖2 所示,晶體（3）中兩個吲哚環幾乎處于垂直狀態，其二面角為86.8（5）°，苯環（C2-C7）與兩個吲哚環N1/C8-C15 和N2/C18-C25 的二面角分別為84.4（4）°和86.9（3）°，吲哚環上的甲酯基與吲哚環幾乎處于平行狀態，其二面角分別為10.0（5）° 和9.7（4）°。另如圖3 所示,在該晶體結構中存在分子間N—H…O 氫鍵（見表2）,氫鍵的存在降低了體系能量,有利于晶體結構穩定。

圖2（3）的分子結構圖Fig.2 Molecular structure of（3）

圖3（3）的晶胞堆積圖及氫鍵示意圖Fig.3 Packing diagram and H-bond structure of (3)

表1（3）的部分鍵長和鍵角Tab.1 Selected bond lengths and angles of (3)

表2 (3) 的氫鍵鍵長和鍵角Tab.2 Hydrogen bond lengths and bond angles of (3)

3 結論

以吲哚-2-甲酸甲酯和對氟苯甲醛為原料,在微波輻射條件下，以CuBr2為催化劑，成功合成了一種雙吲哚甲烷類化合物3,3'-（4-氟基苯基）雙（吲哚甲烷-2-甲酸甲酯），并對其進行了單晶結構解析。鑒于雙吲哚甲烷類衍生物在新型組織壞死親和性磁共振靶向對比劑方面的全新應用，有關其在該方面的應用研究正在進行中。