孔黎春, 胡曉春

(浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江金華 321004)

1,3-二 (4-苯胺)金剛烷的合成＊

孔黎春, 胡曉春

(浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江金華 321004)

以 1-金剛烷醇與乙酰苯胺為原料,在濃硫酸介質(zhì)中室溫下發(fā)生傅克烷基化反應(yīng),合成得到 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷,然后將其水解合成了 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷,合計(jì)收率為 64%,產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜、1H和13C核磁共振譜表征.該方法產(chǎn)率較高,大大方便了 1,3-金剛烷二芳基衍生物的合成.

1-金剛烷醇;1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷;1,3-二 (4-苯胺)金剛烷;合成

本文以 1-金剛烷醇為原料,在 98%硫酸作用下與乙酰苯胺反應(yīng),生成 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷,然后水解合成目標(biāo)產(chǎn)物 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷.具體合成路線如下：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

Bruker-Avance 400 MHz核磁共振儀 (CDCl3或 D2O為溶劑,T MS為內(nèi)標(biāo)),NEXUS670型紅外光譜儀 (KBr壓片),Electrothermal型數(shù)字熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正),安捷倫 GC-6820型氣相色譜儀,大連依利特 P230Ⅱ高效液相色譜儀.

1-金剛烷醇 (自制,氣相色譜分析含量 ＞98%),GF254薄層層析硅膠 (青島海洋化工有限公司),其他試劑均為分析純.

1.2 合成與表征

1.2.1 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷

將 3.75 g(25 mmol)1-金剛烷醇和7.8 g(50 mmol)乙酰苯胺加入干燥的圓底燒瓶中,然后加37.5 mL 98%硫酸及磁子,室溫 (25℃)下磁力攪拌反應(yīng),高效液相色譜 (HPLC)跟蹤反應(yīng)進(jìn)程,反應(yīng) 2 h后倒入盛有 75 mL水的燒杯中,析出固體,吸濾、水洗,粗產(chǎn)品用乙醇 /水重結(jié)晶得白色晶體7 g,產(chǎn)率為 70%.熔點(diǎn)：274～276℃;IR(KBr)σ/cm-1：3 297,3 256,2 908,2 849,1 666,1 601,1 535;1H NMR(400 MHz,d6-DMSO)：1.73(s,2 H),1.82～1.90(m,10 H),2.02(s,6 H),2.23(s,2 H),7.31(d,4 H,J=8.4 Hz),7.49(d,4 H,J=8.4 Hz),9.80(s,2 H);13C NMR(100 MHz,d6-DMSO)：24.38,29.49,35.75,36.89,42.22,49.06,119.32,125.40,137.38,145.60,168.50.

1.2.2 1,3-二 (4-苯胺 )金剛烷

在干燥的 100 mL圓底燒瓶中加入 3.0 g 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷 (7.5 mmol)和 40 mL無(wú)水乙醇,慢慢搖晃,然后加入 10 mL水和 4.8 g氫氧化鈉 (120 mmol),混合均勻后裝上冷凝管,80℃加熱回流,HPLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程,加熱回流6 h后靜置一段時(shí)間,待其冷卻后將反應(yīng)液倒入150 mL水中,有淡黃色的固體析出,抽濾得粗產(chǎn)物2.3 g,用 40%的乙醇水溶液進(jìn)行重結(jié)晶,抽濾,得到白色固體 2.16 g,產(chǎn)率為 91%.熔點(diǎn)：194～196℃;IR(KBr)σ/cm-1：3 435,3 360,2 914,2 845,1 623,1 515;1H NMR(400 MHz,CDCl3)：1.58(s,2 H),1.85～1.98(m,10 H),2.26(s,2 H),3.54(s,4 H),6.66(d,4 H,J=8.4 Hz),7.18(d,4 H,J=8.4 Hz);13C NMR(100 MHz,CDCl3)：29.70,35.99,36.53,42.58,49.40,115.09,125.72,125.81,141.37.

為進(jìn)一步確定其結(jié)構(gòu),將上述產(chǎn)物與鹽酸反應(yīng)生成 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷鹽酸鹽.熔點(diǎn)：＞300 ℃;1H NMR(400 MHz,D2O)：1.55(s,2 H),1.69(m,10 H),2.07(s,2 H),7.21(d,4 H,J=8.4 Hz),7.36(d,4 H,J=8.4 Hz);13C NMR(100 MHz,D2O)：29.06,34.87,36.96,41.28,48.29,122.71,126.81,127.42,151.96.

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)烷基化反應(yīng)產(chǎn)物收率的影響

在 n(乙酰苯胺)∶n(1-金剛烷醇)=2 ∶1,反應(yīng)時(shí)間為 2 h的條件下,考察了反應(yīng)溫度對(duì)烷基化反應(yīng)的影響,結(jié)果見圖1.由圖1可以看出,當(dāng)溫度較低 (＜25℃)時(shí),隨著溫度的升高,產(chǎn)物的收率提高;但超過(guò)一定溫度時(shí),因?yàn)樵跍囟容^高的情況下濃硫酸的氧化性急劇增加,原料發(fā)生部分炭化,導(dǎo)致主反應(yīng)選擇性降低,從而反應(yīng)的收率又開始下降.

圖1 溫度對(duì)烷基化反應(yīng)收率的影響

2.2 乙酰苯胺用量對(duì)烷基化產(chǎn)物收率的影響

1-金剛烷醇 25 mmol,其余反應(yīng)條件如1.2.1,考察了乙酰苯胺用量對(duì) 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷收率 (以 1-金剛烷醇計(jì)算)的影響 (見表1).由表1可見,隨著乙酰苯胺用量的增加,產(chǎn)物收率增加,當(dāng)n(乙酰苯胺)∶n(1-金剛烷醇)為1∶1時(shí),收率為 44.6%,未見金剛烷一取代物生成;當(dāng)兩者比例為 2∶1時(shí),收率最高;繼續(xù)增加乙酰苯胺用量則收率無(wú)明顯變化.

表1 乙酰苯胺用量對(duì)烷基化反應(yīng)產(chǎn)物收率的影響

2.3 氫氧化鈉用量對(duì)水解產(chǎn)物收率的影響

水解反應(yīng)可在堿性溶液或酸性溶液中進(jìn)行.由于 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷較穩(wěn)定,易溶于乙醇,不溶于鹽酸溶液,而其苯環(huán)上的乙酰胺基在堿性條件下易脫去乙?；獬砂被?因而選擇在 NaOH的醇-水溶液中進(jìn)行水解,水解反應(yīng)用 HPLC跟蹤.1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷7.5 mmol,其余反應(yīng)條件如1.2.2,考察了 NaOH用量對(duì)產(chǎn)物收率的影響 (見表2).由表2可以看出,當(dāng) n(1,3-二 (4-乙酰氨基苯基 )金剛烷)∶n(NaOH)為 1∶14時(shí),即使增加反應(yīng)時(shí)間,水解反應(yīng)也不完全;當(dāng)兩者物質(zhì)的量比為 1∶16時(shí),收率較好;繼續(xù)增大 NaOH用量,收率無(wú)明顯變化.

表2 氫氧化鈉用量對(duì)水解產(chǎn)物收率的影響

3 結(jié) 論

采用 1-金剛烷醇與乙酰苯胺在 98%硫酸介質(zhì)中室溫下發(fā)生傅克烷基化反應(yīng),可以直接合成1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金剛烷,由其堿水解合成 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷,該合成路線具有反應(yīng)產(chǎn)率較高、易提純等優(yōu)點(diǎn),大大方便了 1,3-金剛烷二芳基衍生物的合成.

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Synthesis of 1,3-bis(4-am inophenyl)adamantane

KONGLichun, HU Xiaochun

(College of Chem istry and Life Science,Zhejiang Nor mal University,Jinhua Zhejiang 321004,China)

Firstly,1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine was synthesized as a result of Friedel-Crafts alkylation of 1-adamantanol and Acetanilide with 98%sulfuric acid as the medium at room temperature.Secondly,1,3-bis(4-aminophenyl)adamantane was formed by hydrolysis of 1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine.The total yields rate was 63%and its structure was confirmed by I R,1H NMR and13C NMR.This route had the advantage of higher yields,which would make the synthesis of 1,3-diaryladamantane more convenient.

1-adamantanol;1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine;1,3-bis(4-aminophenyl)adamantine;synthesis

O621.25

A

2009-09-05

浙江省教育廳科研項(xiàng)目(Y200805661)

孔黎春 (1979-),男,浙江磐安人,工程師,碩士.研究方向：有機(jī)合成及分析.

1001-5051(2010)01-0079-03

(責(zé)任編輯 薛 榮)

金剛烷 (adamantane)是一種高度對(duì)稱、非常穩(wěn)定的籠狀烴,對(duì)光穩(wěn)定性好,潤(rùn)滑性能優(yōu)異,具有良好的親脂性,以其為原料可以合成多種單取代和多取代金剛烷衍生物[1］.單取代金剛烷衍生物如鹽酸金剛烷胺 (amantadine)、鹽酸金剛烷乙胺 (rimantadine)作為抗流感病毒化學(xué)原料藥,在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[2］.據(jù)文獻(xiàn)[3］報(bào)道,金剛烷二取代衍生物也具有良好的抗病毒作用;同時(shí),由于它具有雙官能團(tuán)而很容易合成各種不同的高分子材料[4］,這些材料材質(zhì)透明度好、硬度高、抗沖擊及熱穩(wěn)定性能優(yōu)異,在有機(jī)新材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,特別在光通訊領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分看好.文獻(xiàn) [5］報(bào)道了用 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷和各種芳基二酸酐合成高分子材料聚酰亞胺,該高分子材料具有介電常數(shù)低、拉伸性能好、可溶于許多有機(jī)溶劑等優(yōu)點(diǎn).

關(guān)于 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷的合成文獻(xiàn)報(bào)道有如下 2種方法.方法一：以 1,3-二溴代金剛烷原料,與二苯基脲在 AlCl3作用下合成 1,3-二芳基金剛烷衍生物,然后水解生成 1,3-二 (4-苯胺)金剛烷[6］,該方法收率為 48%;方法二：以 1,3-二溴代金剛烷為原料,與苯在 FeCl3作用下合成1,3-二苯基金剛烷,然后硝化、還原合成 1,3-二(4-苯胺)金剛烷[5］,每一步收率在 25%～60%,總收率只有 5.3%.2種合成方法均以 1,3-二溴代金剛烷為原料,而 1,3-二溴代金剛烷需要用液溴等試劑合成,環(huán)境污染嚴(yán)重[7］;另外,合成目標(biāo)產(chǎn)物的收率都較低,原子經(jīng)濟(jì)性較差.