張圓圓，夏玲浩，曹源，趙剛

(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都 610065)

新型手性二茂鐵腙類環(huán)鈀化合物的合成及其晶體結(jié)構(gòu)*

張圓圓，夏玲浩，曹源，趙剛

(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都 610065)

手性二茂鐵腙類環(huán)鈀化合物［(+)-(S)-2-(甲氧基甲基吡咯烷-1-基)-1-乙酰基二茂鐵亞胺］在甲醇中與Pd(OAc)2和AcONa·3H2O經(jīng)不對(duì)稱環(huán)鈀化反應(yīng)合成了兩個(gè)新型的雙-醋酸橋環(huán)鈀衍生物［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3］;syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3或syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3在甲醇中與NaNO2反應(yīng)合成了兩個(gè)新型的雙亞硝酸橋平面手性環(huán)鈀化合物［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4］，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，元素分析和X-單晶衍射表征。

乙?；F;環(huán)鈀化合物;二茂鐵腙類;合成;晶體結(jié)構(gòu)

二茂鐵類化合物具有極為特殊的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)在有機(jī)合成、化學(xué)制藥、電化學(xué)和功能材料研究領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用［1］。近年來(lái)，二茂鐵環(huán)鈀化合物在醫(yī)學(xué)上尤其在抗腫瘤的應(yīng)用上［2］更是開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。二茂鐵亞胺的環(huán)鈀化反應(yīng)通常以外消旋體的形式得到，平面手性環(huán)鈀化合物的合成和應(yīng)用并不多見(jiàn)［3］。本課題組［4］報(bào)道過(guò)平面手性二茂鐵腙類-鹵橋二聚體以及雙-醋酸橋平面手性環(huán)鈀二聚體的合成，并且闡述了它們的晶體結(jié)構(gòu)。然而，到目前為止，含雙-亞硝基橋的平面手性乙?；F腙類化合物還未見(jiàn)報(bào)道。

本文以手性二茂鐵腙類環(huán)鈀化合物{(+)-(S)-2-(甲氧基甲基吡咯烷-1-基)-1-乙?；F亞胺［(+)-(S)-2］}在甲醇中與Pd(OAc)2和AcONa·3H2O反應(yīng)合成了兩個(gè)新型的雙-醋酸橋環(huán)鈀衍生物［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3］;syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3或syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3在甲醇中與NaNO2反應(yīng)合成了兩個(gè)新型的雙亞硝酸橋平面手性環(huán)鈀化合物［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4，Scheme 1］，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，元素分析和X-單晶衍射表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Perkin-Elmer Model 341型旋光儀;Bruker DPX 300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); MSC/Rigaku RAXISⅡC型單晶衍射儀。

(+)-(S)-2按文獻(xiàn)［5］方法制備;乙酰基二茂鐵，ACROS公司;(S)-(-)-1-氨基-2-(甲氧基甲基)吡咯烷，TCL公司;醋酸鈀，DAMAS公司;其余所用試劑均為化學(xué)純或分析純。

1.2 合成

(1)syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3的合成［4］

在反應(yīng)瓶中依次加入甲醇30 mL，Pd(OAc)20.22 g(1.0 mmol)和AcONa·3H2O 0.14 g(1.0 mmol)，攪拌使其溶解;加入(+)-(S)-2 0.33 g (1.0 mmol)，于室溫反應(yīng)24 h(呈棕紅色)。旋蒸脫溶后經(jīng)硅膠柱層析［洗脫劑:A=V(三氯甲烷)∶V (甲醇)=95∶5］純化得棕紅色固體syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3 0.23 g，總產(chǎn)率41.5%(9/1)。

syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3:［α］20

D+702.2°(c 1.0，CHCl3，下同);1H NMR δ:2.04(s，6H，CH3CO2)，2.15(s，6H，CH3C=N)，3.31(m，10H，OCH2，OCH3)，4.16(d，J=2.4 Hz，2H，3-H)，4.20(d，J=2.4 Hz，2H，4-H)，4.23(s，2H，5-H)，4.26(s，10H，ArH);Anal.calcd for C40H52N4O6Fe2Pd2:C 47.59，H 5.19，N 5.55; found C 47.76，H 5.21，N 5.52。

syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3:［α］20

D+437.3°;1H NMRδ:4.13(s，10H，ArH)，4.30(s，2H，3-H)，4.40(t，J=8.1 Hz，2H，4-H)，4.71(s，2H，5-H);Anal.calcd for C40H52N4O6Fe2Pd2:C 47.59，H 5.19，N 5.55;found C 47.52，H 5.39，N 5.46。

(2)syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入甲醇20 mL和syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3 0.2 g(0.2 mmol)，攪拌使其溶解;緩慢滴加NaNO2(1.0 mmol)的甲醇(10 mL)溶液，滴畢，于室溫反應(yīng)至終點(diǎn)(TLC跟蹤，反應(yīng)液逐漸變成云霧狀，反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)有深紅色懸濁液生成)。旋干溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑: A=95∶5)純化，用二氯甲烷和正己烷重結(jié)晶得棕紅色晶體syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4 89 mg。

用類似方法合成棕紅色晶體syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4 94 mg。

syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4:產(chǎn)率41.5%; ［α］20

D+2 048.3°;1H NMR δ:4.21(d，J=3.0 Hz，2H，3-H)，4.32(s，10H，ArH)，4.39(s，2H，4-H)，4.71(t，2H，5-H);Anal.calcd for C36H46N6O6Fe2Pd2:C 43.97，H 4.72，N 8.55;found C 43.85，H 4.78，N 8.59。

syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4:產(chǎn)率43.8%; ［α］20

D+950.1°;1H NMR δ:4.25(t，J=1.8 Hz，2H，3-H)，4.31(s，10H，ArH)，4.45(t，J=2.1 Hz，2H，4-H)，4.72(s，2H，5-H);Anal.calcd for C36H46N6O6Fe2Pd2:C 43.97，H 4.72，N 8.55;found C 43.81，H 4.87，N 8.62。

1.3 晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定

將單晶syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4或syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4(0.15 mm×0.20 mm×0.25 mm)置衍射儀上，采用單色化的MoKα射線(λ= 0.710 73 ?)，于294 K以ω-2θ方式掃描(3°≤2θ≤55°)共收集衍射點(diǎn)6 509個(gè)。晶體結(jié)構(gòu)采用直接法解出，并且用傅立葉技術(shù)擴(kuò)展，按各向異性進(jìn)行修正。最后采用全矩陣最小二乘法，依據(jù)可觀察的衍射數(shù)據(jù)和可變參數(shù)進(jìn)行校正，所有數(shù)據(jù)經(jīng)LP因子校正。所有的計(jì)算均使用程序SHELX-97［6］。

syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的晶體學(xué)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

不對(duì)稱手性環(huán)鈀二聚物syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3是一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，在合成過(guò)程中具有很強(qiáng)的非對(duì)映立體選擇性，容易分離純化。1H NMR分析表明兩者譜圖完全不同，且反應(yīng)前后吸收峰變化很大，這主要與它們的空間構(gòu)型相關(guān)。它們?cè)诖姿針蛏系募谆鶈畏宸謩e在2.04和2.07處，該單峰受結(jié)構(gòu)影響不大。(+)-(S)-2未取代的環(huán)戊二烯基質(zhì)子吸收峰在4.10處，已取代的環(huán)戊二烯基質(zhì)子吸收峰在4.40(3，4-H)和4.67(2，5-H)處。然而，在syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3(4.17，4.20和4，22)和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3(4.30，4.40和4.71)，取代的環(huán)戊二烯基質(zhì)子峰分別分裂為三個(gè)峰，且在syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3中，3，4，5-H吸收峰均向高場(chǎng)移動(dòng)，而在syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3中，3，4-H移向高場(chǎng)，5-H移向低場(chǎng)。

表1 syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的晶體學(xué)參數(shù)Table 1Crystal data and refinement details of syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4 and syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4

平面手性二茂鐵環(huán)鈀衍生物syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4也是一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，在合成時(shí)分別以對(duì)應(yīng)的異構(gòu)體來(lái)合成對(duì)應(yīng)的手性環(huán)鈀化合物。1H NMR分析表明，兩者的吸收峰差異較大，主要體現(xiàn)在二茂鐵的環(huán)戊二烯基環(huán)上，如syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4中的取代的環(huán)戊二烯基質(zhì)子吸收峰分別位于4.21(3-H)，4.39(4-H)和4.71(5-H)處;而syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4中相應(yīng)的吸收峰位于4.25，4.45 和4.72處，但未取代的環(huán)戊二烯質(zhì)子吸收峰向低場(chǎng)移動(dòng)0.2為4.3，因此，syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4中3，4-H向高場(chǎng)位移，5-H向低場(chǎng)位移，而在syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4中，3-H向高場(chǎng)位移，4，5-H向低場(chǎng)位移。

2.2 晶體結(jié)構(gòu)

syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的晶體結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)圖1和圖2，主要鍵長(zhǎng)和鍵角分別見(jiàn)表2和表3。

由圖1和圖2可以看出，syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4(圖1)和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4(圖2)是一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，兩者的空間結(jié)構(gòu)存在差異，均通過(guò)一對(duì)亞硝酸基以(μ-1κO∶2κN)(μ-1κN∶2κO)配位模式被鍵合到兩個(gè)鈀原子中間，以至于所得金屬環(huán)上的氧原子都與亞氨基氮原子順式。非對(duì)映異構(gòu)體分別由原子Pd(1)，C(1)，N(1)，O(3) 和N(6)或Pd(1)，C(1)，N(1)，O(5)和N(5)構(gòu)成的最小空間平面的偏差為［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4:Pd(1)，0.012 ?;C(1)，-0.024 ?;N(1)，0.016 ?;O (3)，-0.020 ?;N(6)，0.016 ?; syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4:Pd(1)，-0.001 ?;C(1)，0.030 ?;N (1)，-0.025 ?;O(5)，0.024 ?; N(5)，-0.024 ?］。在兩個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)環(huán)戊二烯基環(huán)分別是平面結(jié)構(gòu)且彼此相互平行，如syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的傾斜角均為1.0°;同時(shí)兩個(gè)環(huán)包含一個(gè)由環(huán)鈀配合物和二茂鐵中的C5H3部分融合而成的二環(huán)體系，且這個(gè)二環(huán)體系幾乎共平面，二面角為4.0°［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4］和4.6°［syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4］。在syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4中，由Pd(1)-O(3)-N(5)-Pd(2)和Pd(1)-N(6)-O(5)-Pd(2)或Pd(1)-N(5) -O(3)-Pd(2)和Pd(1)-O(5)-N(6)-Pd(2)分別構(gòu)成的六元環(huán)結(jié)構(gòu)明顯折疊，且兩個(gè)平面之間的夾角分別為101.4°和100.7°。Pd-N鍵長(zhǎng)正常;但所有Pd-C鍵長(zhǎng)Pd(1)-C(1)和Pd(2)-C(19){1.963(2)?，1.973(2)?［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4］;1.947(3)?，1.953(3)?［syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4］}實(shí)質(zhì)上均比預(yù)測(cè)值2.05 ?較短。表明由于金屬與配體之間的配位鍵使得在Pd-C連接處出現(xiàn)一些多重鍵［7-10］。對(duì)于Pd-O鍵，syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4中，反式位置為二茂鐵基碳原子的Pd(1)-O(3)和Pd (2)-O(5)［2.174(3)?，2.157(3)?］鍵長(zhǎng)比反向位置為N原子的Pd(1)-N(6)和Pd(2)-N (5)［2.008(3)?，2.012(4)?］鍵長(zhǎng)要長(zhǎng);同理，syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4中，反式位置為二茂鐵基碳原子的Pd(1)-O(5)和Pd(2)-O(3) ［2.194(2)?，2.153(2)?］的鍵長(zhǎng)要比反向位置有N原子的Pd(1)-N(5)和Pd(2)-N(6) ［2.026(3)?，2.022(3)?］鍵長(zhǎng)也較長(zhǎng)，而Pd-N鍵的鍵長(zhǎng)正常，因此Pd-O鍵的鍵長(zhǎng)在很大程度上受反式原子影響［7-10］。

表2 syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4的部分鍵長(zhǎng)和鍵角Table 2Selected bond lengths and angles of syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4

表3 syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的部分鍵長(zhǎng)和鍵角Table 3Selected bond lengths and angles of syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4

圖1 syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4的晶體結(jié)構(gòu)Figure 1Molecular structure of syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4

圖2 syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的晶體結(jié)構(gòu)Figure 2Molecular structure of syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4

3 結(jié)論

通過(guò)手性誘導(dǎo)成功合成了新型亞硝基橋平面手性二茂鐵腙類環(huán)鈀配合物syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4，具有較高的立體選擇性(de＞90%)。該類手性化合物構(gòu)型穩(wěn)定，較易分離，同時(shí)二茂鐵環(huán)鈀衍生物應(yīng)用很廣泛，尤其表現(xiàn)在抗腫瘤活性方面，目前，syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4和syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4的抗腫瘤細(xì)胞活性研究正在進(jìn)行中。

［1］高玉梅，王巧孌，郭書玲.新型二茂鐵衍生物的合成及表征［J］.許昌學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29(2):106-108.

［2］Karami K，Kharat M H，Sadeghi-Aliabadi H，et al．Dinuclear bridged biphosphinic and mononuclear cyclopalladated complexes of benzylamines:Synthesis，structural characterization and antitumor activity［J］. Polyhedron，2013，50(1):187-192.

［3］杜玲枝等.一種簡(jiǎn)便的制備新型平面手性二茂鐵醛亞胺環(huán)鈀化合物的方法［J］.化學(xué)世界，2008，49 (12):731-734.

［4］Zhao G，Wang Q G，T Mak.Enantiopure planar chiral monomers and di-mu-bromo-bridged dimers of ferrocenylhydrazones from asymmetric cyclopalladation ［J］.Journal of the Chemical Society-Dalton Transactions，1998，(22):3785-3789.

［5］Zhao G，Wang Q G，T Mak.Isolation and structural characterization of enantiomerically pure planar chiral cyclopalladated derivatives of ferrocenylimines［J］.Organometallics，1998，17(16):3437-3441.

［6］Sheldrick G M.SHELX-97.Program for the solution and refinement of crystal structures［K］.University of G?ttingen:Go?ttingen，Germany，1997.

［7］Zhao G，Wang Q G，T Mak.Enantiopure planar chiral monomers and di-mu-bromo-bridged dimers of ferrocenylhydrazones from asymmetric cyclopalladation ［J］.Journal of the Chemical Society-dalton Transactions，1998，(22):3785-3789.

［8］Mónica Benito，C L X S.Palladium(Ⅱ)compounds with planar chirality［J］.Tetrahedron:Asymmetry，1998，9:4219-4238.

［9］Zhao G，Wang Q G，T Mak.Isolation and absolute configurations of diastereomers of a dimeric chlorobridged planar chiral cyclopalladated derivative of ferrocene［J］.Tetrahedron-Asymmetry，1998，9(9): 1557-1561.

［10］Zhao G，Xue F，Zhang Z Y，et al．Diastereoselective cyclopalladation of new chiral ferrocenylimines［J］. Organometallics，1997，16(18):4023-4026.

Chiral Synthesis and Crystal Structure of
Novel Cyclopalladation Compounds of Ferrocenylhydrazones

ZHANG Yuan-yuan，XIA Ling-hao，CAO Yuan，ZHAO Gang

(School of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China)

Two novel di-μ-acetato-bridged cyclopalladated derivatives［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3 and syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3］were synthesized by asymmetric cyclopalladation of ferrocenylhydrazones［(+)-(S)-2-(methoxymethyl)pyrrolidin-1-yl)-1-acetylferrocenylimine］with Pd(OAc)2and AcONa·3H2O in MeOH.Two novel di-μ-nitrito-bridged planar chiral cyclopalladated compounds ［syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-4 and syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-4］were synthesized by reaction of syn-(+)-(Rp，S，S，Rp)-3 or syn-(+)-(Sp，S，S，Sp)-3 with NaNO2in MeOH.The structures were characterized by1H NMR，elemental analysis and single crystal X-ray diffraction.

acetylferrocene;cyclopalladated compound;ferrocenylhydrazone;synthesis;crystal structure

O627.8;O614.8

A

1005-1511(2014)03-0341-05

2014-01-08;

2014-01-23

四川省百人計(jì)劃資助項(xiàng)目

張圓圓(1988-)，女，漢族，江西九江人，碩士研究生，主要從事制藥中間體及藥物合成的研究。

趙剛，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail:gzhao@scu.edu.cn