新型不對稱雙席夫堿化合物的合成及其晶體結構

余榮華， 林家皇， 倪青玲， 謝　瑤， 王亞娜， 梁光明

(廣西師范大學 化學與藥學學院，廣西 桂林　541004)

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通信聯(lián)系人： 倪青玲，副教授， E-mail: niql123@sina.com

新型不對稱雙席夫堿化合物的合成及其晶體結構

余榮華， 林家皇， 倪青玲*， 謝瑤， 王亞娜， 梁光明

(廣西師范大學 化學與藥學學院，廣西 桂林541004)

摘要：采用“一鍋法”，小分子NH3和水楊醛分別與2-氨甲基吡啶和4-氨甲基吡啶經(jīng)縮合反應合成了兩種新型的不對稱雙席夫堿化合物——2-{1,2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基]-2-(2-吡啶基)乙基}苯酚(2a)和2-{1,2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基]-2-(4-吡啶基)乙基}苯酚(2b)，其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR, IR和X-射線單晶衍射(2b)表征。2b(CCDC： 1 423 247)屬單斜晶系，P2(1)/n空間群，晶胞參數(shù)a=10.764(3) ?， b=9.725(2) ?， c=21.934(5) ?， β=93.291(9) °， V=2 292.2(9) ?3， Dc=1.268 mg·cm-3， Z=4， F(000)=920， μ=0.084 mm-1。

關鍵詞：水楊醛； 氨基吡啶； 不對稱席夫堿； 合成； 晶體結構

席夫堿類化合物具有亞胺基團(RC=N)，通常由伯胺和活性羰基縮合而成，自1864年被Schiff發(fā)現(xiàn)以來，至今仍是科研人員們研究的熱點。席夫堿因N原子的雜化軌道上有孤對電子，和不飽和C=N鍵可作為良好的供電體，在化學與生物學上具有重要意義[1]，而且席夫堿金屬配合物在分析化學、醫(yī)藥化學、工業(yè)和農業(yè)中具有廣泛應用[2-6]。以水楊醛和胺類物質為反應原料合成的席夫堿類化合物因具有抗菌性[5-7]和抗腫瘤活性[7-9]等生物活性，被廣泛應用在生物和醫(yī)藥領域中。而雙席夫堿也具有重要的生物活性和藥理活性，但因植物提取難或合成復雜，影響了其在相關領域中的廣泛應用。

本課題組一直致力于合成新型席夫堿，與之前用水楊醛和伯胺縮合合成席夫堿[5,10-12]不同的是，本文以小分子NH3和水楊醛分別與2-氨甲基吡啶(1a)和4-氨甲基吡啶(1b)進行縮合反應，采用“一鍋法”，合成了兩種新型的不對稱雙席夫堿化合物——2-{1,2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基]-2-(2-吡啶基)乙基}苯酚(2a)和2-{1,2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基]-2-(4-吡啶基)乙基}苯酚(2b)(Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR, IR和X-射線單晶衍射(2b)表征。

Scheme 1

1實驗部分

1.1　儀器及試劑

XT-4型熔點儀(溫度未校正)；Avance AV 500MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標)；FI-IR型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片)；2400 II型元素分析儀；Bruker SMART CCD型X-射線單晶衍射儀。

1a， 1b和水楊醛，化學純；其余所用試劑均為分析純。

1.2　2a和2b的合成

在反應瓶中加入水楊醛7.33 g(0.06 mol)和無水甲醇20 mL，通入飽和NH3， N2氣保護，攪拌下于65 ℃緩慢滴加1a 2.16 g(0.02 mol)的無水甲醇(6 mL)溶液，滴畢，回流反應6 h。冷卻至室溫，過濾，濾餅用無水甲醇洗滌，干燥得2a。

用類似的方法合成2b(用甲醇/二氯甲烷重結晶)。

2a: 金黃色固體，產率53.90%， m.p.231~233 ℃；1H NMRδ: 5.34(d,J=8.50 Hz, 1H, CH), 5.67(d,J=8.50 Hz, 1H, CH), 6.76~6.84(m, 6H, ArH), 7.04(q,J=7.55 Hz, 1H, PyH), 7.26~7.30(m, 6H, ArH), 7.43(d,J=7.70 Hz, 1H, PyH), 7.76(m, 1H, PyH), 8.37(s, 1H, N=CH), 8.48(s, 1H, N=CH), 8.57(d,J=4.35 Hz, 1H, PyH), 9.70(s, 1H, OH), 13.23(s, 2H, OH)；13C NMRδ:70.9, 115.9, 116.8, 119.5, 123.2, 125.9, 128.9, 129.5, 132.2, 137.2, 149.7, 155.7, 159.6, 160.8, 166.6； IRν: 3 444(s), 3 066(m), 1 627(vs), 1 596(m), 1 497(m), 1 459(m), 1 279(s), 749(s) cm-1。

2b: 黃色塊狀晶體，產率66.6%， m.p.230~231 ℃；1H NMRδ: 5.23(d,J=6.75 Hz, 1H, CH), 5.35(d,J=6.75 Hz, 1H, CH), 6.68~7.71(m, 1H, ArH), 6.79~6.91(m, 5H, ArH), 7.01~7.05(m, 1H, PyH), 7.18~7.20(q, 1H, PyH), 7.28~7.35(m, 6H, ArH), 8.47(t,J=9.45 Hz, 4H, PyH， N=CH), 9.80(s, 1H, OH), 13.16(s, 1H, OH), 13.48(s, 1H, OH)；13C NMRδ: 72.2, 75.3, 115.9, 116.9, 119.4, 123.2, 123.6, 125.7, 129.3, 132.3, 133.2, 149.9, 150.0, 154.9, 160.7, 166.9, 167.2； IRν: 3 422(s), 3 061(m), 1 627(vs), 1 603(s), 1 490(m), 1 455(s), 1 278(s), 754(s) cm-1。

1.3　晶體結構測定

將2b單晶(0.48 mm×0.42 mm×0.26 mm)置衍射儀上，在437.48 K用經(jīng)石墨單色化的MoKα射線(λ=0.710 73 ?)，以ω/2θ掃描方式收集衍射數(shù)據(jù)13 577個。利用SHELXTL-97程序通過最小二乘法定義F2直接法解析晶體結構，氫原子坐標經(jīng)差值Fourier合成得到，非氫原子坐標由直接法得到。氫原子采用各向同性熱參數(shù)修正，其他原子采用各向異性熱參數(shù)修正。晶體結構用全矩陣最小乘法修正[I>2σ(I)]。2b(CCDC： 1 423 247)的晶體學數(shù)據(jù)見表1。

2結果與討論

2.1　晶體結構

2b的晶體結構和晶胞堆積圖分別見圖1和圖2，主要鍵長和鍵角見表2，氫鍵鍵長和鍵角見表3。由圖1可見，2b是一個潛在的六齒配體，其中包括3個酚氧原子[O1， O2， O3]，兩個亞胺基原子[N1， N2]和一個吡啶氮原子[N3]。分子中還含有兩個手性C原子[C22， C8]，它們均為sp3雜化，且可繞鍵軸自由旋轉。

表1　2b的晶體學數(shù)據(jù)

表2　2b的主要鍵長和鍵角

表3　2b的氫鍵鍵長和鍵角

*Ⅰ1-x, -y, 1-z;Ⅱ3/2-x, 1/2+y, 1/2-z;Ⅲ1-x, -y, 1-z;Ⅳ1+x, y, z

由圖1和表2可見，2b的鍵長和鍵角均在正常范圍內。此外，三個帶有酚羥基的苯環(huán)與吡啶環(huán)均向不同方向伸展，位于圖形右邊的兩個帶有酚羥基的苯環(huán)之間的夾角為75.46°，而與CH直接相連的吡啶環(huán)和苯環(huán)之間的夾角為46.97°，它們中心點間的距離為4.364 ?，存在弱的π…π堆積作用。分子中酚氧原子O2C與另一分子上的吡啶氮原子N3A可形成氫鍵[O2C-H┈N3A]，同時存在分子內氫鍵[O3-H┈N2， O1-H┈N1]，因氫鍵的存在使分子構筑成一維鋸齒狀結構。由圖2可見，2b分子通過氫鍵和π…π堆積作用構筑成三維超分子結構。

圖 1 2b的晶體結構圖

圖 2 2b的晶胞堆積圖

3結論

以水楊醛和氨甲基吡啶為主要原料經(jīng)縮合反應合成了兩種新型的不對稱雙席夫堿化合物——2-{1,2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基]-2-(2-吡啶基)乙基}苯酚和2-{1,2-二[(E)-2-羥基苯亞甲氨基]-2-(4-吡啶基)乙基}苯酚。

該合成方法具有操作簡便、反應時間短及成本低等優(yōu)點。打破了以往以雙胺類化合物和手性(非手性)醛(酮)為原料通過復雜反應獲得不對稱雙席夫堿的傳統(tǒng)合成手段，是目前合成不對稱雙席夫堿的理想方法之一。

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Synthesis and Crystal Structures of Novel Asymmetric Bis-Schiff Bases

YU Rong-hua,LIN Jia-huang,NI Qing-ling*,

XIE Yao,WANG Ya-na,LIANG Guang-ming

(School of Chemistry and Pharmaceutical Sciences, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Abstract：Two novel asymmetric bis-schiff bases, 2-【1,2-bis{[(E)-(2-hydroxyphenyl)ymethylidene]amino}-2-(2-pyridinyl)ethyl】phenol(2a) and 2-【1,2-bis{[(E)-(2-hydroxyphenyl)methylidene]amino}-2-(4-pyridinyl)ethyl】phenol(2b), were synthesized via one-pot method by condensation of sailcylaldehyde and NH3with 2-aminomethylpyridine or 4-aminomethylpyridine, respectively. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR, IR and X-ray single crystal diffraction(2b). 2b(CCDC： 1 423 247) belongs to monoclinic system, space group P2(1)/n with a=10.764(3) ?， b=9.725(2) ?， c=21.934(5) ?， β=93.291(9) °， V=2 292.2(9) ?3， Dc=1.268 mg·cm-3， Z=4， F(000)=920， μ=0.084 0 mm-1.

Keywords：salicylaldehyde; aminopyridine; asymmetry bis-schiff base; synthesis; crystal structure

中圖分類號：O625.6; O76

文獻標志碼：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.15325

作者簡介：余榮華(1988-)，女，漢族，河南信陽人，碩士研究生，主要從事金屬有機化學研究。 E-mail: 1271781676@qq.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(21202024， 21373063， 21462005)

收稿日期：2015-09-15