4_氯_2_2_二氰基_N_氯乙酰基丁酰胺_3_酮的合成及结构表征

Jou rnal of Shanx i U n iversity(N at.Sci.Ed.)

　　文章编号:025322395(2008)0120077203

42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺232酮的合成及结构表征Ξ

石玉芳3,贾成刚,赵明根

(忻州师范学院化学系,山西忻州034000)

摘　要:以甲氨酰二氰基甲基化钾为原料,在室温条件下,采用固液相表面接触法与过量氯乙酰氯反应,合成了具

有多个功能基的丁酰胺类化合物42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺232酮,产率为11.2%;m.p.147.8℃～

148.1℃;其结构经I R.、1H NM R确认.

关键词:固液相表面接触法;42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺232酮;合成

中图分类号:O621　　　文献标识码:A

一些酰胺类化合物因具有抗癌、抗惊厥、抗变态反应及抗炎活性的作用而得到了广泛的关注[1].依据分子构效关系,分子中含有双活性基团的酰胺类化合物及由它们为原料制成的化合物,可能具有更高的生物活性[2,3].42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺232酮不仅是合成噻唑类化合物的重要中间体,并能作为优良的桥联配体合成新型桥联多核配合物,在新型分子铁磁材料、新型光学材料、金属有机化学研究中有较为广泛的应用[4,5].同时,也是一种重要的用于合成高效杀菌剂[6]、杀虫杀螨剂[7]、除草剂[8]等农药的中间体.本研究工作采用固液相表面接触法合成了这一新型酰胺类化合物,并经I R及1H NM R进行了结构表征.其合成路线如下:

1　实验部分

1.1　仪器与试剂

W R S-1A数字熔点仪(上海精密科学仪器有限公司);FT I R8400型红外光谱仪(日本岛津公司),KB r压片;1H NM R用FT-80A型核磁共振仪测定(美国VA R I NA公司),DM SO2d6为溶剂,TM S为内标;丙二腈C.P.(国药集团化学试剂有限公司);氰酸钾A.R.(进口);氯乙酰氯C.P.(北京市昌平石鹰化工厂).

1.2　甲氨酰二氰基甲基化钾的合成

在装有温度计,电动搅拌器,回流冷凝管的250mL的四口烧瓶中,依次加入丙二腈(0.25mo l,16.5g),溶剂(125mL已经纯化的DM F),待丙二腈全部溶解后,在剧烈搅拌的条件下,慢慢加入氰酸钾(0.25mo l,20.25g),将其全部加完之后,继续保持剧烈搅拌0.5h,然后将反应混合液加热,在回流状态下反应80m in,趁热过滤,将滤液冷却至0℃有晶体析出,经减压抽滤,用无水乙醇洗涤滤饼多次,得到10.5g纯净白色粉末状晶体.产率28.6%.其结构经红外光谱确定,与文献[5,9]报道的数据相吻合.I R.Μm ax c m-1(KB r压片):34(N H2,s);3477(N H2,s);2170(CN,s);2197(CN,s);1651(C=O,s);1578(CON H2,s).

Ξ收稿日期:2006207204;修回日期:2006212226

　　基金项目:忻州师院基金(20040702)

　　作者简介:石玉芳(19712),女,山西忻州人,讲师,硕士,从事有机化学合成.E2m ail:syf139********@sin.com.1.3　42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺232酮化合物的合成

在装有温度计和回流冷凝管的100mL的三口烧瓶中加入15mL氯乙酰氯,室温搅拌下,将1g(6.79×10-3mo l)有机盐甲氨酰二氰基甲基化钾分数次加入到反应体系,约5h加完,待全部加完后,继续搅拌反应17h.观察反应现象,反应液由起始的白色浊液变成黄色浊液.反应结束后,室温下减压抽掉剩余的氯乙酰氯,向烧瓶中加入35mL二氯甲烷,有沉淀生成;然后将其转移到烧杯中,再向其中加入20mL蒸馏水,将混合液搅拌均匀、静置.然后经减压抽滤,用蒸馏水洗涤滤饼得黄色粉末状晶体,重0.2g;产率11.2%.m.p.147.8℃～148.1℃.I R.Μm ax c m-1:3377(N H,s);2230(CN,s);1719(C=O,s);1699(C=O, s);1578(CON H,s);1443(CH2,s);1398(CH2,s).1H NM R∆H(ppm):7.36(1H,s,CON HCO);4.30(2H,s,C l-CH2CO);2.29 (2H,s,N-CO-CH2C l).加入重水后:∆H(ppm):4.30(2H,s,C l-CH2CO);2.29(2H,s,COCH2C l);4.36(2H,s,H2O).

2　结果与讨论

2.1　关于甲氨酰二氰基甲基化钾的合成

实验中发现,固定其它条件不变,延长搅拌时间,有利于产物的生成,同时采用电动搅拌而不采用磁力搅拌是实验成功的关键.该产物在H2O、DM F和DM SO等强极性溶剂中有大的溶解性,而在一般的有机溶剂中几乎不溶.另外,实验表明,按照文献[5]报道的实验方法制备该有机盐的产率与文献报道的相差很大,并未达到文献报道的71%,而仅有28.6%.据我们推

测:文献报道的反应时间可能不是0.75h,在实验过程中我们采用一组对照实验(如表1),从表中可以得出结论:当反应底物的量不变时,随着反应时间的加长,产率有线性增长的趋势.因此,推测文献报道的反应时间应该是7.5h,而不应该是0.75h.有关这一问题,我们作了进一步的实验研究并发现,先将丙二腈熔化以液体加入可减少溶剂量,并可使反应产率达到70%以上.

表1　反应时间对产率的影响

Table1　The effect of reaction ti m e on conversion 反应时间 m in反应产率 %

4011.1

5014.4

8028.6

2.2　关于目标化合物的合成

该合成反应必须在无水条件下进行,有水极易引起氯乙酰氯的分解,将使收率降低甚至得不到产物.因此,保证试剂与仪器的无水与干燥是实验成功的关键.实验所给出的产物产率较低,可能与非均相反应有关.另外,在氯乙酰氯大过量的反应条件下,若有机盐甲氨酰二氰基甲基化钾的分子中含有两个活泼的酰胺氢均与氯乙酰氯反应时,既可以发生N2氯乙酰化反应,又可以发生N,N2二氯乙酰化反应.从理论上分析,当发生N2氯乙酰化反应时,生成的42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺2 32酮的氮原子上的氢活性更高,更容易发生N,N2二氯乙酰化反应.但是实验产物经波谱分析鉴定是42氯22,22二氰基2N2氯乙酰基丁酰胺232酮,而不是42氯22,22二氰基2N,N2二氯乙酰基丁酰胺232酮.酰胺的活泼氢仍然保留下来.分析其原因可能是当三个羰基通过共价键连接在同一个氮原子上时,因氮原子的原子半径较小,原子间距离较近,在结构上显得比较拥挤,空间位

阻较大(如图1所示),致使分子的内能升高,不稳定性加大,而不容易形成.当发生N2氯乙酰化反应后

,产物分子几乎呈现链

状的线形分子(如图2所示),这种分子符合文献上报道的形成液晶分子材料所需要的刚性结构.进而我们预测:当把分子中的两个氯原子用带有柔顺基团的芳香环和芳杂环取代后,使得分子的可极化性增大,化合物的熔点降低,更有利于液晶相的生成.有关产物产率的提高研究仍在进行,并有新的进展.

图1　理论预测发生N,N2氯乙酰化反应产物分子的球棍模型F ig.1　T he m allet model

of the p roduct mo lecu le on the N,N2ch lo ride2acylating reacti on by theo retical p redicti on 图2　发生N2氯乙酰化反应时产物分子的球棍模型F ig.2　T he m allet model of the p roduct modecu le

on the N2ch lo ride acylating reacti on

87山西大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　31(1)　2008　

2.3　关于目标化合物的表征

目标化合物的结构采用红外光谱和氢核磁共振谱进行了表征.核磁谱显示了目标化合物中所含的三种类型的氢质子,经重水交换后氮原子上的氢质子峰消失,只剩两个亚甲基上的四个氢原子,结合红外光谱的测定结果,结构已被确证.

2.4　结语

以有机盐甲氨酰二氰基甲基化钾,氯乙酰氯为主要原料,在室温下,采用固液相表面接触法合成了42氯22,22二氰基2N 2氯乙酰基丁酰胺232酮.该化合物在DM F ,DM SO 等强极性溶剂中有良好的溶解性,而在其他一般的有机溶剂中溶解性较差.同时,该化合物为进一步合成具有更高生物活性的农药、医药,开发新型分子铁磁材料,导电材料,新型发光材料等提供了中间体.

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海:华东理工大学出版社,2002:2582303.

Syn thesis and Structure Character iza tion of 4-Chloro -2,

2-D icyano -N -Chloroacetyl Butanam ide -3-Ketone

SH I Yu 2fang ,J I A Cheng 2gang ,ZHAO M ing 2gen

(D ep a rt m en t of Che m istry ,X inz hou T eacher ’s U n iversity ,X inz hou 034000,Ch ina )

Abstract :A new com pound ,42ch lo ro 22,22dicyano 2N 2ch lo roacetyl bu tanam ide 232ketone ,w as syn thesized by the reacti on of po tassium m onocarbam oyl 2dicyano 2m eth ide w ith ch lo roacetyl ch lo ride th rough su rface con tact m ethod of so lid 2liqu id p hase under room tem p eratu re .T he reacti on yield w as 11.2%and the

m elting po in t of the p roduct w as 147.8℃

～148.1℃T he m o lecu lar structu re w as characterized by I R and 1HNM R .

Key words :the su rface con tact m ethod of so lid 2liqu id p hase ;syn theses ;42ch lo ro 22,22dicyano 2N 2ch lo roacetyl bu tanam ide 232ketone 9

7　　　　　　　　　　　　石玉芳等:42氯22,22二氰基2N 2氯乙酰基丁酰胺232酮的合成及结构表征