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(jié)構(gòu)

施星浩，周 進(jìn)，2, 凌 天，張志遠(yuǎn)，李玉龍，蔣 蕻，孫宏順

（1.南京科技職業(yè)學(xué)院，江蘇省磁共振靶向顯像劑工程實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京210048；2.南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院,江蘇南京211816）

吲哚類化合物是構(gòu)筑具有生物活性的復(fù)雜有機(jī)分子的重要結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jìn)人體內(nèi)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?qū)Ρ葎┑那绑w化合物[9]。在分析化學(xué)領(lǐng)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(yīng)用，其合成方法也引起了研究人員的廣泛關(guān)注[12-13]。在催化劑研究方面，主要涉及的有質(zhì)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(bào)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(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)[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(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR、13C NMR、ESI-MS、FT-IR 和元素分析確證，并對其進(jìn)行了單晶結(jié)構(gòu)解析。

圖1 產(chǎn)物3 的合成路線Fig.1 The synthetic route of compound 3

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WF-4000 型常壓微波合成系統(tǒng)（上海屹堯分析儀器有限公司）；XT4A 顯微熔點(diǎn)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(zé)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(zhì)譜儀; Vario EL III 元素自動(dòng)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(chǎn)分析純,未經(jīng)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(yīng)器中，400 W 下反應(yīng)3 min，TLC（20% 乙酸乙酯-石油醚）檢測反應(yīng)完成。過濾，靜置，有晶體析出，再過濾、洗滌、無水乙腈重結(jié)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(jié)果與討論

2.1 晶體結(jié)構(gòu)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(jīng)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(shù)據(jù)4 429 個(gè),其中I ＞2σ（I）獨(dú)立衍射點(diǎn)為4 161個(gè),用于結(jié)構(gòu)分析。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解出，以XSCANS程序?qū)ふ已苌浞搴缶_測定出晶胞參數(shù)。所有計(jì)算結(jié)果由SHELXL-97 程序完成,全部非氫原子坐標(biāo)和各向異性溫度因子經(jīng)全矩陣最小二乘法修正。

2.2 表征

產(chǎn)物（3）的分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)解析表明:產(chǎn)物（3）屬三斜晶系,P-1 空間群,晶胞參數(shù)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(gè)吲哚環(huán)幾乎處于垂直狀態(tài)，其二面角為86.8（5）°，苯環(huán)（C2-C7）與兩個(gè)吲哚環(huán)N1/C8-C15 和N2/C18-C25 的二面角分別為84.4（4）°和86.9（3）°，吲哚環(huán)上的甲酯基與吲哚環(huán)幾乎處于平行狀態(tài)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖2（3）的分子結(jié)構(gòu)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(jié)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(jìn)行了單晶結(jié)構(gòu)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?qū)Ρ葎┓矫娴娜聭?yīng)用，有關(guān)其在該方面的應(yīng)用研究正在進(jìn)行中。