SalenMn（Ⅲ）催化的非活化烯烴的氯胺化反應(yīng)研究

羅小楊

摘 要：得到成環(huán)的化合物的一種十分重要的方法就是使用不飽和的化合物在分子內(nèi)部進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)。在眾多環(huán)狀化合物的制備方法中，分子中存在氮原子的不飽和化合物能參與反應(yīng)從而來(lái)合成我們所希望得到的氮雜環(huán)化合物。例如說(shuō)，吡啶、哌啶。具有氮原子的化合物在世界分布廣泛，具有著別的化合物沒(méi)有的生物和藥物價(jià)值，嗎啡、阿托品、可待因等很多的天然產(chǎn)物中具有含氮原子的雜環(huán)。

關(guān)鍵詞：雜環(huán)化合物;分子內(nèi)氯胺化;SalenMn（Ⅲ）催化

氯胺化反應(yīng)是能夠把氯原子和氨同時(shí)加到雙鍵兩端的反應(yīng)，氯胺化反應(yīng)得到的是鄰位兩個(gè)基團(tuán)分別為氯原子和氨基的化合物。在烯烴分子內(nèi)進(jìn)行氯胺化反應(yīng)的產(chǎn)物主要是雜環(huán)化合物。這種化合物是生成含有氮原子化合物的關(guān)鍵的中間體結(jié)構(gòu)。這篇論文利用一種新的催化劑SalenMn（Ⅲ），來(lái)合成所需要的氮雜環(huán)化合物。此反應(yīng)方便進(jìn)行，條件十分溫和，不跟空氣發(fā)生反應(yīng)，因此可以在敞口的情況下進(jìn)行反應(yīng).

一、底物合成路線的相關(guān)解析

本次底物合成分為三步即：（1）溴丙烯與二苯乙腈的反應(yīng)：二苯乙腈在強(qiáng)堿氫化鈉的作用下失去一個(gè)氫原子生成一個(gè)碳負(fù)離子，之后進(jìn)攻溴丙烯的烯丙位發(fā)生親核取代得到產(chǎn)物二苯基戊烯腈。（2）戊烯腈被四氫鋰鋁還原生成戊烯胺：在氫化鋰鋁的作用下二苯基戊烯腈的氰基被還原為伯氨基，經(jīng)過(guò)氫氧化鈉水溶液的淬滅后生成二苯基戊烯胺。（3）戊烯胺與TsCl反應(yīng)生成所要制備的底物：TsCl的作用與鹵代烴一樣，它與二苯基戊烯胺作用，發(fā)生了親核取代反應(yīng)，生成反應(yīng)底物。三乙胺在這里不是用作催化劑，而是為了中和反應(yīng)產(chǎn)生的鹽酸。

二、底物合成反應(yīng)中間體的形成

實(shí)驗(yàn)操作：稱取0.1摩爾（大約2.4g）氫化鈉，放入500毫升圓底燒瓶中。稱取0.1摩爾（大約19.32g）二苯乙腈，將二苯乙腈溶于DMF（N，N-二甲基甲酰胺）中，緩慢滴入盛有氫化鈉的圓底燒瓶中。攪拌兩個(gè)小時(shí)后，再稱取0.1摩爾（大約12.1g）溴丙烯，冰水浴滴加進(jìn)上述溶液，攪拌十二小時(shí)后，得到第一步產(chǎn)物，戊烯腈。接下來(lái)將反應(yīng)所得物加入到分液漏斗中，加入水和二氯甲烷，來(lái)進(jìn)行水洗和萃取。（其中，加入水是希望以此除去在水相中的DMF，加入二氯甲烷是為了將反應(yīng)所得的產(chǎn)物從水中萃取到二氯甲烷中，二氯甲烷易揮發(fā)，很容易除去，從而得到純凈的產(chǎn)物。）進(jìn)行三次水洗。然后將萃取液導(dǎo)入錐形瓶中，加入無(wú)水氯化鈣進(jìn)行干燥，再過(guò)濾分離固液混合物，除掉氯化鈣，得到中間體一的二氯甲烷溶液，旋蒸除去二氯甲烷，得到淡黃色液體。接下來(lái)進(jìn)行柱層析，為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、硅膠（80g）用石油醚溶解后加入填充柱，靜置過(guò)夜，第二天，將所得的淡黃色液體產(chǎn)物加入填充柱，以石油醚和乙酸乙酯為流動(dòng)相，比例為10：1，進(jìn)行淋洗。將分離所得物在薄層硅膠板上點(diǎn)樣，通過(guò)紫外分光儀，收集具有產(chǎn)物點(diǎn)的試管，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到19.58g中間體1，產(chǎn)率82.61%

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將氫化鈉滴加到二苯乙腈中，溶液變?yōu)辄S色液體，滴加完成后，溶液變成紅褐色，繼續(xù)攪拌溶液顏色加深。兩個(gè)小時(shí)后，在冰水浴條件下，加入溴丙烯一段時(shí)間后，溶液最終呈現(xiàn)為乳黃色油狀物。

實(shí)驗(yàn)分析：二苯乙腈易溶于DMF，氫化鈉被氧化，溴丙烯與反應(yīng)體系反應(yīng)，二苯乙腈發(fā)生碳原子的烷基化，并最終形成戊烯腈。

三、底物中間體與底物的合成

稱取兩當(dāng)量的四氫鋁鋰（大概6.23g），并向其中緩慢加入一定量的四氫呋喃（將分子篩放入四氫呋喃溶液中浸泡3天，以除去其中的水分），然后將中間體1的四氫呋喃溶液在冰水浴條件下，緩慢滴加進(jìn)溶液中。室溫條件下，攪拌48小時(shí)。反應(yīng)完成后，用冰水浴將反應(yīng)液降溫至0℃，緩慢加入與氫化鋁鋰等質(zhì)量的10%的氫氧化鈉水溶液8ml，攪拌后加入無(wú)水氯化鈣干燥，過(guò)濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得17.02g黃色液體，產(chǎn)率71.81%

向中間體2加入一定量的二氯甲烷作為溶劑，稱取1.2倍量（大約16.47g）的對(duì)甲苯磺酰氯，和一倍量的三乙胺（大約7.28g），攪拌過(guò)夜，旋蒸，得到實(shí)驗(yàn)所需的最終產(chǎn)物（含雜質(zhì)）。然后，硅膠柱層析，以石油醚/乙酸乙酯作為流動(dòng)相（石油醚：乙酸乙酯=80：1），將其中得到雜質(zhì)除去，進(jìn)行旋蒸除去石油醚和乙酸乙酯，旋蒸的過(guò)程中，旋蒸瓶壁面上出現(xiàn)了白色的結(jié)晶，靜置幾天后，將其倒入膠塞瓶中進(jìn)行保存，以供下一步實(shí)驗(yàn)使用，產(chǎn)率達(dá)到了63% 。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：中間體2為淡黃色液體，加入對(duì)甲苯磺酰氯和三乙胺之后，攪拌下溶液顏色稍有加深，變?yōu)辄S色。在最后柱層析階段，經(jīng)過(guò)點(diǎn)板確定是所得產(chǎn)物的試管中的液體是白色透明的。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到的是白色結(jié)晶固體。

綜上所述，通過(guò)相關(guān)研究，我們發(fā)現(xiàn)，若想完成實(shí)驗(yàn)，就需要首先，合成了反應(yīng)所需的底物，并且通過(guò)重復(fù)試驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中的不足，提高了底物合成反應(yīng)的產(chǎn)率。然后，通過(guò)改變條件，得到了氯胺化反應(yīng)的產(chǎn)物，并通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間提高了氯胺化反應(yīng)的產(chǎn)率。學(xué)會(huì)并熟練了有機(jī)合成的一些基本操作，如：萃取、柱層析、過(guò)濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的使用。學(xué)會(huì)有機(jī)合成中常用軟件ChemBioDraw， Endnote和MestReNova等操作及分析方法。學(xué)會(huì)了查閱文獻(xiàn)，提高了分析所遇到問(wèn)題、解決所遇到問(wèn)題的能力。

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