3,6-二氨基-N-異丁基鄰苯二甲酰亞胺的合成

陳碧瓊， 楊心師， 袁立華， 馮 文

(四川大學(xué) 化學(xué)學(xué)院 教育部輻射物理與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 原子核科學(xué)技術(shù)研究所,四川 成都 610064)

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、孔徑可調(diào)控及功能多樣化的剛性大環(huán)是近年來超分子研究領(lǐng)域所關(guān)注的焦點(diǎn)[1，2]。利用三中心氫鍵導(dǎo)向一步縮合高效成環(huán)，是除模板、分子內(nèi)環(huán)化、可逆共價等方法之外的一種新型的大環(huán)合成法。鄰位二取代間苯二酰鹵與間或?qū)Ρ蕉吩谌行臍滏I和遠(yuǎn)程位阻效應(yīng)作用下，可使分子骨架呈剛性誘導(dǎo)寡聚芳酰胺有不同的彎曲程度，合成空腔尺寸可調(diào)控的環(huán)芳酰胺[3～7]，且環(huán)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物的羰基氧指向環(huán)內(nèi)部，形成富電子親水空腔，環(huán)狀結(jié)構(gòu)還可通過自組裝形成不同類型的納米分子結(jié)構(gòu)，如納米管、球等特性[8～10]，使其在離子選擇性識別[11，12]、模擬離子通道[13]，藥物輸送和緩釋、液晶[14～16]等方面具有潛在應(yīng)用價值。合成這類大環(huán)的關(guān)鍵之一是采用含分子內(nèi)氫鍵的適當(dāng)?shù)亩穯误w。但目前導(dǎo)致成環(huán)過程中分子內(nèi)氫鍵形成的二胺類構(gòu)筑單元僅局限于如鄰位烷氧基取代的間或?qū)Ρ蕉贰?/p>

為了合成一種空腔孔徑較大的新型大環(huán)芳酰胺,本文設(shè)計(jì)并合成了一種新型的含酰亞胺結(jié)構(gòu)的對苯二胺衍生物——3,6-二氨基-N-異丁基鄰苯二甲酰亞胺(1)： 3-硝基鄰苯二甲酸經(jīng)成酐得到3-硝基鄰苯二甲酸酐(2)；2與異丁胺作用生成N-異丁基-3-硝基鄰苯二甲酰亞胺(3)；3經(jīng)Pd/C催化氫化并醋酸酐?；?-乙酰氨基-N-異丁基鄰苯二甲酰亞胺(4)； 4經(jīng)硝化制得3-乙酰氨基-N-異丁基-6-硝基鄰苯二甲酰亞胺(5)； 5用濃硫酸除去乙酰基得6； 6經(jīng)催化氫化合成了1(Scheme 1)，總收率16．4%,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和ESI-MS表征。

Scheme1

該方法具有操作方法簡單、產(chǎn)率較高等優(yōu)點(diǎn)，是合成該對苯二胺衍生物的一種較好方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Bruker AVⅡ-500 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；ThermoFisher Scientifitic 的FinniganTMTSQ Quantum UltraTM型質(zhì)譜儀。

按文獻(xiàn)[17]方法合成2,黃色固體，產(chǎn)率95%；1H NMRδ： 8.34(t,J=7.9 Hz， 1H), 8.44(d,J=7.6 Hz， 1H)， 8.53(d,J=8.0 Hz， 1H)； ESI-MSm/z： Calcd for C8H3NO5{[M+H]+}193.00, found 194.1[M+H+]}。其余所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1) 3的合成[18]

在反應(yīng)瓶中加入無水DMF 80 mL和2 15.0 g(77.7 mmol)，攪拌下回流15 min；用注射法滴加異丁胺5.63 g(77.1 mmol)(1 h);回流反應(yīng)2 h;加入乙酸酐20 mL，回流反應(yīng)3 h。減壓蒸除乙酸酐和DMF，剩余物用乙醚(200 mL)溶解，依次用飽和NaHCO3溶液(3×100 mL)和水(3×100 mL)洗滌，無水MgSO4干燥，蒸除溶劑后用乙醇重結(jié)晶得黃色固體310.13 g,產(chǎn)率53%；1H NMRδ： 8.76(d,J=8.5 Hz， 1H), 7.71(t,J=8.5 Hz， 1H), 7.53(d,J=7.1 Hz， 1H), 2.29(d,J=1.5 Hz， 2H), 2.10(m, 1H), 1.02(d,J=6.5 Hz， 6H); ESI-MSm/z： Calcd for C12H12N2O4[M+] 248.2, found 249.2{[M+H]+}。

(2) 4的合成

將3 3.09 g(12.4 mmol)溶于乙酐30 mL和冰醋酸40 mL中，加入Pd/C 0.60 g，于95 ℃/4 Pa加氫振蕩4 h。過濾，濾餅用乙醚(70 mL)溶解后，依次用飽和NaHCO3溶液(3×30 mL)和水洗滌，無水MgSO4干燥，蒸除溶劑后用冷乙醇重結(jié)晶得白色固體4 2.67 g，產(chǎn)率82.4%；1H NMRδ： 9.56(s, 1H), 8.77(d,J=8.5 Hz， 1H), 7.66(t,J=8.0 Hz， 1H), 7.51(d,J=7.0 Hz， 1H), 3.47(d,J=7.0 Hz， 2H), 2.27(s, 3H), 2.11(m, 1H), 0.95(d,J=7.0 Hz， 6H)；13C NMRδ： 170.64, 169.36, 168.15, 137.40, 135.90, 131.52, 124.73, 118.04, 115.64, 45.38, 28.00, 25.07, 20.23; ESI-MSm/z： Calcd for C14H16N2O3[M+] 260.1, found 261.0{[M+H]+}。

(3) 5的合成

在反應(yīng)瓶中加入40.50 g(1.92 mmol)，冰水浴冷卻，于0 ℃加入CH2Cl26 mL，攪拌使其溶解；于10 min內(nèi)滴加濃H2SO41 mL和發(fā)煙HNO31 mL;攪拌10 min,加入碎冰，用乙醚(3×100 mL)萃取，合并醚層，依次用飽和NaHCO3溶液(3×10 mL)和水(3×100 mL)洗滌，無水MgSO4干燥，蒸除溶劑后用乙醚/正己烷重結(jié)晶得黃色固體5 0.33 g，產(chǎn)率56.3%；1H NMRδ： 10.04(s, 1H), 8.96(d,J=9.2 Hz， 1H), 8.15(d,J=9.2 Hz， 1H), 3.52(d,J=7.6 Hz， 2H), 2.33(s, 3H), 2.11(m, 1H), 0.96(d,J=6.8 Hz， 6H)；13C NMRδ： 169.63, 168.86, 162.58, 140.85, 131.41, 125.10, 124.28, 116.42, 46.09, 27.86, 25.20, 20.23; ESI-MSm/z： Calcd for C14H15N3O5[M+] 305.1, found 305.9{[M+H]+}。

(4) 6的合成

將5 0.32 g(1.05 mmol)溶于30 mL混合溶劑[V(甲醇) ∶V(CH2Cl2)=2 ∶1]中，攪拌下于5 ℃滴加濃硫酸4 mL，滴畢，于室溫反應(yīng)1.5 h左右。用6 mol·L-1NaOH溶液中和至pH≈7，依次用CH2Cl2和水洗滌，用正己烷萃取，合并萃取液，濃縮有機(jī)液得黃色固體6 0.22 g,產(chǎn)率79.6%；1H NMRδ： 8.02(d,J=8.5 Hz， 1H), 6.87(d,J=9.0 Hz， 1H), 5.90(s, 2H), 3.47(d,J=7.5 Hz， 2H), 2.12(m, 1H), 0.94(d,J=6.5 Hz， 6H)；13C NMRδ： 168.96, 163.42, 148.57, 131.59, 126.56, 120.06, 111.59, 81.35, 45.75, 27.86, 20.27; ESI-MSm/z： Calcd for C12H13N3O4[M+] 263.1, found 264.2{[M+H]+}。

(5) 1的合成

將60.5 g(1.90 mmol)溶于CH2Cl2(30 mL)中，加入Pd/C 75 mg，于23 ℃/2 Pa加氫振蕩2.5 h。后處理同1．2(2)得紅色固體10.39 g，產(chǎn)率88.1%；1H NMRδ： 6.75(s, 2H), 4.80(s, 4H), 3.41(d,J=7.0 Hz， 2H), 2.09(m, 1H), 2.12(m, 1H), 0.93(d,J=6.5 Hz， 6H)；13C NMRδ： 170.03, 137.97, 124.86, 110.26, 44.76, 28.04, 20.28; ESI-MSm/z： Calcd for C12H15N3O2[M+] 233.1， found 234.0{[M+H]+}。

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