李 妍，崔 弘，顧 楠，覃家凈，任 靜，王 魁，邢思洋

（1.天津師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，天津 300387；2.天津師范大學(xué)無機(jī)-有機(jī)雜化功能材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387；3.天津師范大學(xué)天津市功能分子結(jié)構(gòu)與性能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

菲是由互相駢合的3個苯環(huán)組成的稠環(huán)芳烴，廣泛存在于具有生物活性的天然產(chǎn)物和合成化合物中[1-3].菲環(huán)化合物具有優(yōu)良的抗癌[4]、抗菌[5]、抗過敏[6]和抗瘧活性[7]，代表性化合物有娃兒藤堿[8]和馬兜鈴內(nèi)酰胺[9]等，多應(yīng)用于醫(yī)藥化學(xué)領(lǐng)域.菲環(huán)化合物也被用做合成生物活性化合物的中間體，研究者已發(fā)展了多條基于菲環(huán)中間體的嗎啡合成路線[10].此外，因菲環(huán)衍生物具有獨(dú)特的光電性質(zhì)，也引起了材料化學(xué)研究者越來越多的關(guān)注，如菲環(huán)衍生物已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體和光致發(fā)光材料的研究中[11-13].雖然已存在許多菲環(huán)的合成方法[14-16]，但考慮到菲環(huán)在醫(yī)藥化學(xué)和材料化學(xué)應(yīng)用中的重要性，繼續(xù)發(fā)展通用、高效的菲環(huán)合成方法仍具有重大意義.

氮丙啶[17-18]是最小的含氮雜環(huán)，分子內(nèi)部具有較強(qiáng)的環(huán)張力.當(dāng)?shù)さ牡由线B有磺?；鶗r，由于磺?；鶑?qiáng)烈的吸電子效應(yīng)降低了三元環(huán)上的電子云密度，使得這類氮丙啶表現(xiàn)出極高的親核開環(huán)活性，能夠在溫和的反應(yīng)條件下與多種雜原子親核試劑[19]、碳原子親核試劑[20]等發(fā)生區(qū)域選擇性的開環(huán)反應(yīng).本研究經(jīng)Suzuki反應(yīng)、Wittig反應(yīng)和氮雜環(huán)丙烷化反應(yīng)3步合成了一類聯(lián)苯取代磺?；?，三氟甲磺酸（TfOH）催化下反應(yīng)體系中微量的水與氮丙啶發(fā)生開環(huán)，隨后重排和芳構(gòu)化，最終合成菲環(huán)化合物.在此基礎(chǔ)上，對該反應(yīng)的條件進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提出了可能的反應(yīng)機(jī)理并且加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：400 MHz核磁共振波譜儀，CDCl3為溶劑，美國Brucker公司；ZAB-HS型高分辨質(zhì)譜儀，英國VG公司.

試劑：所有溶劑均為分析純，均由天津化學(xué)試劑六廠生產(chǎn)，使用前根據(jù)試劑標(biāo)準(zhǔn)純化過程進(jìn)行純化；其他化學(xué)藥品均購于上海安耐吉化學(xué)有限公司和天津希恩思生化科技有限公司，未經(jīng)純化直接使用.

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 聯(lián)苯取代氮丙啶5的合成

聯(lián)苯取代氮丙啶5的合成路線如圖1所示.

圖1 聯(lián)苯取代氮丙啶5的合成路線Fig.1 Synthesis route of biphenyl-substituted aziridine 5

聯(lián)苯取代醛3的合成步驟：氬氣保護(hù)下，向反應(yīng)瓶中依次加入鄰溴苯甲醛1（10mmol）、苯硼酸2（10mmol）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）（3 mL）、水（1.5 mL）和碳酸鈉（10 mmol）.室溫下攪拌5 min后，加入Pd（OAc）2（0.25 mmol），室溫攪拌過夜.反應(yīng)混合物用乙酸乙酯稀釋（200 mL），用水（100 mL）洗滌2次，鹵水（100 mL）洗滌1次，無水硫酸鈉干燥.水泵減壓下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到聯(lián)苯取代醛3，產(chǎn)物未經(jīng)純化直接應(yīng)用于下一步合成.

聯(lián)苯取代烯烴4的合成步驟：氬氣保護(hù)下，先向反應(yīng)瓶中加入四氫呋喃（THF）（50 mL）和三苯基甲基碘化膦（12 mmol），攪拌，分批加入叔丁醇鉀（12 mmol），之后室溫下反應(yīng)1 h.將聯(lián)苯取代醛3（8 mmol）逐滴加入反應(yīng)體系，室溫反應(yīng)24 h.過濾，水泵減壓下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，殘余物采用硅膠進(jìn)行柱層析，淋洗劑為石油醚，得到的純化產(chǎn)物即為聯(lián)苯取代烯烴4.制備化合物4的總收率：4a，76%；4d，75%；4e，63%；4f，63%；4g，63%；4h，72%；4i，69%；4j，62%；4k，72%；4l，64%；4m，40%；4n，60%.

聯(lián)苯取代氮丙啶5的合成步驟：氬氣保護(hù)條件下，向三口反應(yīng)瓶中先加入乙腈（30 mL），再加入I2（0.25 mmol）攪拌至碘粒全部溶解，隨后依次加入烯烴4（5 mmol）、PhI和NTs的混合物（5 mmol，物質(zhì)的量之比為1∶1）、KI（0.125 mmol）.室溫條件下攪拌5 h.反應(yīng)通過TLC點(diǎn)板檢測，最后向反應(yīng)體系加入乙酸乙酯（200 mL）和鹵水（100 mL），分液，有機(jī)相用硫酸鈉干燥.水泵減壓下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，殘余物采用硅膠進(jìn)行柱層析，淋洗劑為石油醚和乙酸乙酯的混合液（體積比為10∶1），純化后的產(chǎn)物即為聯(lián)苯取代氮丙啶5.

1.2.2 聯(lián)苯取代氮丙啶5的表征

使用400 MHz核磁共振波譜儀，以CDCl3為溶劑，測定化合物5的1H NMR和13C NMR譜.

5a：產(chǎn)率86%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.74（d，J=8.3 Hz，2H），7.37（dt，J=13.9，6.9 Hz，3H），8.64~6.72（m，14H），7.27~7.16（m，8H），3.72（dd，J=7.2，4.5 Hz，1H），4.87~1.79（m，7H），2.75（d，J=7.3 Hz，1H），2.37（s，3H），2.18（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 144.60，142.05，139.80，134.79，132.46，129.77，129.68，129.26，128.43，127.96，127.87，127.67，127.50，125.81，39.43，36.82，21.63.C21H19NO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為372.102 9；實(shí)驗(yàn)值為372.103 4.

5b：產(chǎn)率64%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 8.36（d，J=8.7 Hz，2H），8.11（d，J=8.7 Hz，2H），7.50~7.38（m，3H），7.33（dt，J=20.7，7.8 Hz，5H），7.22（d，J=7.5 Hz，1H），3.92（dd，J=7.2，4.7 Hz，1H），2.95（d，J=7.3 Hz，1H），2.38（d，J=4.6 Hz，1H）；13CNMR（100MHz，CDCl）3δ150.63，143.82，142.24，139.58，131.59，130.03，129.23，128.57，128.32，127.82，127.71，125.47，124.30，40.29，37.41.C20H16N2O4SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為403.0723；實(shí)驗(yàn)值為403.072 8.

5c：產(chǎn)率60%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.70（d，J=8.6 Hz，2H），7.58（d，J=8.5 Hz，2H），7.44~7.31（m，3H），7.28~7.20（m，4H），7.19~7.13（m，2H），3.74（dd，J=7.2，4.6 Hz，1H），2.77（d，J=7.3 Hz，1H），2.22（d，J=4.6Hz，1H）；13CNMR（100MHz，CDCl3）δ 142.16，139.72，137.00，132.41，132.07，129.90，129.41，129.26，128.85，128.50，128.08，127.75，127.60，125.65，39.80，37.03.C20H16BrNO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為435.997 7；實(shí)驗(yàn)值為435.998 3.

5d：產(chǎn)率55%，黃色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 8.16（dd，J=8.4，2.1 Hz，1H），8.08（d，J=2.0 Hz，1H），7.85（d，J=8.1 Hz，2H），7.50（q，J=6.1 Hz，3H），7.43（d，J=8.4 Hz，1H），7.40~7.31（m，4H），3.80（dd，J=7.1，4.4 Hz，1H），2.89（d，J=7.2 Hz，1H），2.46（s，3H），2.30（d，J=4.3 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl）3δ148.30，147.48，145.14，137.71，134.90，134.48，130.97，129.90，128.90，128.80，128.04，122.82，121.47，38.30，37.26，21.68.C21H18N2O4SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為417.087 9；實(shí)驗(yàn)值為417.088 5.

5e：產(chǎn)率53%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.74（d，J=8.3 Hz，2H），7.37（dt，J=13.9，6.9 Hz，3H），8.64~6.72（m，14H），7.27~7.16（m，8H），3.72（dd，J=7.2，4.5 Hz，1H），4.87~1.79（m，7H），2.75（d，J=7.3 Hz，1H），2.37（s，3H），2.18（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 144.58，139.85，139.32，137.48，134.81，132.15，129.75，129.68，129.36，128.70，128.39，128.04，127.31，126.38，39.37，36.82，21.63，21.12.C22H21NO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為386.118 5；實(shí)驗(yàn)值為386.119 1.

5f：產(chǎn)率42%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.77（d，J=8.2 Hz，2H），7.40~7.18（m，7H），7.12（d，J=8.4Hz，1H），6.81（dd，J=8.4，2.7 Hz，1H），6.72（d，J=2.6 Hz，1H），3.78~3.64（m，4H），2.78（d，J=7.3 Hz，1H），2.39（s，3H），2.20（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 159.12，144.63，139.59，134.81，134.60，133.76，131.01，129.70，129.42，128.40，128.01，127.18，113.83，110.81，55.28，39.59，36.81，21.62.C22H21NO3SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為402.113 4；實(shí)驗(yàn)值為402.1140.

5g：產(chǎn)率68%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.74（d，J=8.3 Hz，2H），7.37（dt，J=13.9，6.9 Hz，3H），8.64~6.72（m，14H），7.27~7.16（m，8H），3.72（dd，J=7.2，4.5 Hz，1H），4.87~1.79（m，7H），2.75（d，J=7.3Hz，1H），2.37（s，3H），2.18（d，J=4.5Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl）3δ 163.21，160.74，144.66，144.03，143.96，138.64，134.67，129.68，129.01，128.54，128.36，128.34，127.94，127.90，127.86，116.58，116.37，114.64，114.43，38.83，36.81，21.57.C21H18FNO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為390.093 4；實(shí)驗(yàn)值為390.094 0.

5h：產(chǎn)率50%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.77（d，J=8.2 Hz，2H），7.43（td，J=8.8，4.4 Hz，3H），7.31~7.22（m，6H），7.17（d，J=9.0Hz，1H），3.69（dd，J=7.1，4.5Hz，1H），2.79（d，J=7.2Hz，1H），2.42（s，3H），2.20（d，J=4.4 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl）3δ144.76，143.59，138.48，134.71，133.68，131.18，129.74，129.67，129.08，128.62，128.03，127.95，127.76，127.39，38.85，36.87，21.64.C21H18ClNO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為406.063 9；實(shí)驗(yàn)值為406.064 4.

5i：產(chǎn)率30%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.78（d，J=8.3 Hz，2H），7.31~7.23（m，7H），7.21~7.18（m，1H），7.11（t，J=8.7 Hz，2H），8.26~2.11（m，24H），3.71（dd，J=7.2，4.5Hz，1H），2.78（d，J=7.2 Hz，1H），2.41（s，3H），2.22（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 163.52，161.06，144.67，141.03，135.81，134.76，132.54，130.93，130.85，129.82，129.70，127.96，127.86，125.92，115.53，115.32，39.23，36.73，21.63.C21H18FNO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為390.093 4；實(shí)驗(yàn)值為390.094 0.

5j：產(chǎn)率38%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.74（d，J=8.3 Hz，2H），7.37（dt，J=13.9，6.9 Hz，3H），8.64~6.72（m，14H），7.27~7.16（m，8H），3.72（dd，J=7.2，4.5 Hz，1H），4.87~1.79（m，7H），2.75（d，J=7.3 Hz，1H），2.37（s，3H），2.18（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 144.58，139.85，139.32，137.48，134.81，132.15，129.75，129.68，129.36，128.70，128.39，128.04，127.31，126.38，39.37，36.82，21.63，21.12.C22H21NO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為386.1185；實(shí)驗(yàn)值為386.119 1.

5k：產(chǎn)率42%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.79（d，J=8.2 Hz，2H），7.31~7.20（m，8H），6.96（d，J=8.7 Hz，2H），3.86（s，3H），3.79（dd，J=7.2，4.5 Hz，1H），2.81（d，J=7.3 Hz，1H），2.41（s，3H），2.23（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 159.03，144.57，141.75，134.91，132.54，132.14，130.38，129.85，129.68，127.95，127.85，127.35，125.80，113.88，55.31，39.56，36.83，21.62.C22H21NO3SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為402.1134；實(shí)驗(yàn)值為402.114 0.

5l：產(chǎn)率40%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.74（d，J=8.3 Hz，2H），7.37（dt，J=13.9，6.9 Hz，3H），8.64~6.72（m，14H），7.27~7.16（m，8H），3.72（dd，J=7.2，4.5 Hz，1H），4.87~1.79（m，7H），2.75（d，J=7.3 Hz，1H），2.37（s，3H），2.18（d，J=4.5 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 159.51，144.59，141.98，141.22，134.81，132.49，129.69，129.65，129.45，127.99，127.85，127.75，125.73，121.74，115.07，112.96，55.29，39.33，36.88，21.63.C22H21NO3SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為402.1134；實(shí)驗(yàn)值為402.114 0.

5m：產(chǎn)率59%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.84~7.69（m，4H），7.42~6.85（m，22H），3.89~3.76（m，1H），3.72~3.59（m，1H），3.00~2.81（m，1H），2.72~2.50（m，1H），2.33（s，6H），1.48（d，J=3.0 Hz，3H），0.83（d，J=2.8 Hz，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 144.34，143.96，141.86，141.59，140.01，137.70，135.39，133.29，130.12，129.64，129.51，129.45，129.12，128.97，128.35，128.34，128.30，127.74，127.67，127.63，127.51，127.48，127.45，127.32，127.15，125.71，49.43，48.16，45.88，42.37，21.57，13.48，11.89.C22H21NO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為386.118 5；實(shí)驗(yàn)值為386.118 9.

5n：產(chǎn)率63%，無色液體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 7.98（dd，J=16.2，7.8 Hz，4H），7.77（d，J=8.2 Hz，2H），7.63~7.29（m，23H），7.20（d，J=8.0 Hz，2H），3.47（dd，J=6.8，4.8 Hz，1H），3.37（dd，J=7.0，4.5 Hz，1H），2.62（d，J=7.2 Hz，1H），2.49（d，J=7.3 Hz，1H），2.45（s，3H），2.42（s，3H），2.23（dd，J=9.7，4.4 Hz，2H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 144.49，144.37，140.16，139.86，137.23，137.17，134.35，133.81，133.75，133.71，133.52，133.43，132.04，131.77，130.41，130.35，129.55，129.49，128.33，128.27，128.16，128.12，127.97，127.86，127.70，127.65，127.14，127.09，126.47，126.03，126.00，125.83，125.65，125.58，125.38，125.33，125.26，125.10，39.20，39.11，36.41，36.23，21.52.C25H21NO2SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為422.118 5；實(shí)驗(yàn)值為422.119 1.

1.2.3 三氟甲磺酸催化下聯(lián)苯取代氮丙啶5重排芳構(gòu)化合成菲6

聯(lián)苯取代氮丙啶5重排芳構(gòu)化合成菲6的化學(xué)反應(yīng)通式如圖2所示.

圖2 聯(lián)苯取代氮丙啶5重排芳構(gòu)化合成菲6的化學(xué)反應(yīng)通式Fig.2 General reaction formula of rearrangement and aromatization from biphenyl-substituted aziridine 5 to phenanthrene 6

氬氣保護(hù)條件下，先向反應(yīng)管中加入DCE（10 mL）溶液，再依次加入H2O（0.2 mmol）和聯(lián)苯取代氮丙啶5（0.2 mmol）.混合物在室溫下攪拌10 min后，用注射器向反應(yīng)體系中滴加三氟甲磺酸（0.2 mmol）.混合物在室溫下進(jìn)行攪拌，用TLC檢測跟蹤反應(yīng)，直至原料消失.加入飽和NaHCO3溶液（10 mL）淬滅反應(yīng)，并用乙酸乙酯（50 mL×3）萃取，有機(jī)相用硫酸鈉干燥.水泵減壓下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，殘余物采用硅膠進(jìn)行柱層析，淋洗劑為石油醚，得到純化的產(chǎn)物6.

2 結(jié)果與分析

2.1 三氟甲磺酸促進(jìn)聯(lián)苯取代氮丙啶重排芳構(gòu)化反應(yīng)條件的優(yōu)化

不同條件下聯(lián)苯取得的氮丙啶合成的菲環(huán)產(chǎn)物的產(chǎn)率如表1所示.

表1 不同條件下聯(lián)苯取代氮丙啶5a重排芳構(gòu)化合成菲6a的產(chǎn)率Tab.1 Rield of phenanthrene 6a via rearrangement and aromatization of biphenyl-substituted aziridine 5a under different conditions

由表1可以看出，在DCE中，室溫下，催化劑三氟甲磺酸的用量為0.04 mmol時，菲6a的收率僅為12%.提高三氟甲磺酸的用量到0.20 mmol，產(chǎn)物收率提升至38%.添加適量的水對反應(yīng)收率有顯著影響.水的添加量為0.2 mmol時效果最好，菲6a的收率達(dá)到60%；水的添加量增加到1.0 mmol時，產(chǎn)物收率降低到25%.當(dāng)采用0.2 mmol的水且將三氟甲磺酸的用量提升到0.40 mmol時，反應(yīng)收率也并未獲得明顯提升（57%）.反應(yīng)溫度由室溫降低到0℃時，該環(huán)化反應(yīng)無法進(jìn)行.由此可知，聯(lián)苯取代氮丙啶合成菲反應(yīng)的最優(yōu)條件為：催化劑三氟甲磺酸（0.2 mmol），溶劑DCE（10 mL），H2O（0.2 mmol），氮丙啶5（0.2 mmol），室溫條件下反應(yīng)1 h，產(chǎn)物收率為60%.

2.2 反應(yīng)底物的適用范圍

在2.1中最優(yōu)反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，對聯(lián)苯取代氮丙啶重排芳構(gòu)化反應(yīng)的底物范圍進(jìn)行拓展，最終合成了13種菲環(huán)化合物，結(jié)構(gòu)式以及產(chǎn)率如表2所示.

表2 由聯(lián)苯取代氮丙啶5合成取代菲環(huán)化合物6Tab.2 Synthesis of substituted phenanthrene 6 from biphenyl-substituted aziridine 5

2.3 反應(yīng)可能的機(jī)理

利用聯(lián)苯取代氮丙啶成功合成了一系列取代菲環(huán)化合物后，本研究提出了一個可能的環(huán)化反應(yīng)機(jī)理，如圖3所示.反應(yīng)體系中的水在三氟甲磺酸催化下對氮丙啶開環(huán)，得到開環(huán)中間體A.這一中間體中的醇羥基極易被酸質(zhì)子化脫水，產(chǎn)生碳正離子中間體B.與氮原子相連接的碳原子上的氫進(jìn)一步發(fā)生1，2-遷移，得到中間體C.隨后中間體C發(fā)生六元環(huán)的傅克烷基化反應(yīng)得到中間體D，D再經(jīng)過酸催化脫除對甲苯磺酰胺，最終得到環(huán)化芳構(gòu)化產(chǎn)物菲6a.

圖3 聯(lián)苯取代氮丙啶5重排芳構(gòu)化反應(yīng)的可能機(jī)理Fig.3 A suggested mechanism of rearrangement and aromatization of biphenyl-substituted aziridine 5

本研究對這一可能的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，過程如圖4所示.

圖4 驗(yàn)證反應(yīng)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)Fig.4 Experiments for investigating the reaction mechanism

在20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）三氟化硼乙醚催化下，氮丙啶5a與水在室溫下反應(yīng)，以88%的收率得到開環(huán)中間體化合物A.將中間體A溶于1，2-二氯乙烷中，加入1倍體積的對甲苯磺酸，反應(yīng)1 h后，得到菲環(huán)產(chǎn)物6，產(chǎn)率為65%.由此可以看出，環(huán)化反應(yīng)的收率主要受限于中間體A向產(chǎn)物6a的轉(zhuǎn)化.這可能是由于中間體C上的氮原子連接有強(qiáng)吸電子性的磺?；?，降低了中間體C的穩(wěn)定性，使得中間體B經(jīng)歷1，2-氫遷移形成中間體C的過程效率較低，最終得到中等收率的產(chǎn)物6a.

2.4 菲環(huán)化合物6和中間體A的表征

菲6a、6b和6c，白色固體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 8.72（d，J=8.2 Hz，2H），7.95~7.89（m，2H），7.77（s，2H），7.71~7.58（m，4H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 132.02，130.27，128.55，126.90，126.54，122.63.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[21]中的描述吻合.

2-硝基菲6d，黃色固體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 8.74~8.68（m，2H），8.67~8.61（m，1H），8.36（dd，J=9.1，2.2Hz，1H），7.96~7.90（m，1H），7.84（d，J=8.9 Hz，1H），7.78（d，J=8.9 Hz，1H），7.76~7.68（m，2H）；13C NMR（100 MHz，CDCl）3δ 145.74，134.15，133.17，131.33，129.20，128.88，128.53，127.53，126.77，124.19，124.02，123.45，120.08.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[21]中的描述吻合.

2-甲基菲6e和6j，白色固體.1H NMR（400 MHz，CDCl）3δ 8.66（d，J=8.2 Hz，1H），8.58（d，J=8.5 Hz，1H），7.88（d，J=7.7 Hz，1H），7.76~7.54（m，5H），7.49（dd，J=8.4，1.5 Hz，1H），2.57（s，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 136.30，132.19，131.70，130.34，128.50，128.32，128.12，126.90，126.66，126.46，126.10，122.54，122.43，21.45.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[22]中的描述吻合.

2-甲氧基菲6f和6k，白色固體.1HNMR（400MHz，CDCl）3δ 8.59（d，J=8.7 Hz，2H），7.87（d，J=7.7 Hz，1H），7.73（d，J=8.9 Hz，1H），7.67（d，J=8.9 Hz，1H），7.65~7.60（m，1H），7.54（t，J=7.0 Hz，1H），7.32~7.27（m，2H），3.97（s，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 158.27，133.43，131.02，130.43，128.54，127.52，126.65，126.44，125.56，124.63，124.25，122.13，117.06，108.57，55.40.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[22]中的描述吻合.

3-氟菲6g，白色固體.1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 8.55（d，J=7.7 Hz，1H），8.29（dd，J=11.1，2.5 Hz，1H），7.93~7.85（m，2H），7.75~7.59（m，4H），7.35（td，J=8.5，2.5Hz，1H）；13CNMR（100MHz，CDCl）3δ162.81，160.37，132.21，131.85，131.77，130.59，130.51，129.71，129.67，128.62，127.16，126.61，126.28，126.14，126.11，122.83，115.71，115.48，107.87，107.65.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[23]中的描述吻合.

3-氯菲6h，黃色固體.1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 8.62（d，J=1.3 Hz，1H），8.57（d，J=8.0 Hz，1H），7.90~7.84（m，1H），7.79（d，J=8.5 Hz，1H），7.75~7.58（m，4H），7.53（dd，J=8.5，1.8 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 132.54，132.21，131.36，130.26，129.89，129.28，128.60，127.20，127.17，127.04，126.83，126.18，122.67，122.36.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[21]中的描述吻合.

2-氟菲6i，黃色固體.1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 8.66（dd，J=9.1，5.4 Hz，1H），8.62（d，J=8.2 Hz，1H），7.90（d，J=7.8 Hz，1H），7.78（d，J=8.9 Hz，1H），7.67（dd，J=7.9，5.5 Hz，2H），7.60（t，J=7.4 Hz，1H），7.53（dd，J=9.4，2.6 Hz，1H），7.40（td，J=8.7，2.7 Hz，1H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 162.51，160.07，133.45，133.36，131.48，130.09，128.69，128.22，126.97，126.90，126.39，126.13，126.10，125.00，124.91，122.42，115.57，115.33，112.64，112.44.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[21]中的描述吻合.

9-甲基菲6m，白色固體.1HNMR（400MHz，CDCl3）δ 8.73（d，J=7.4 Hz，1H），8.66（d，J=7.8 Hz，1H），8.07（d，J=8.4 Hz，1H），7.81（d，J=7.4 Hz，1H），7.61（ddd，J=19.0，10.7，5.0Hz，5H），2.75（s，3H）；13CNMR（100 MHz，CDCl3）δ 132.48，132.09，132.02，130.38，129.67，127.82，126.72，126.58，126.51，126.21，125.80，124.66，123.00，122.45，20.03.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[22]中的描述吻合.

苯并-3，4-菲6n，白色固體.1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 9.15（d，J=8.2 Hz，2H），8.03（d，J=7.6 Hz，2H），7.91（d，J=8.2 Hz，2H），7.84（d，J=8.3 Hz，2H），7.67（dd，J=17.4，7.2 Hz，4H）；13C NMR（100 MHz，CDCl）3δ133.47，130.97，130.28，128.53，127.89，127.45，126.83，126.11，125.84.此化合物為已知物，核磁氫譜與文獻(xiàn)[22]中的描述吻合.

中間體A：無色液體.1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 7.41（dd，J=20.1，7.8 Hz，3H），7.29~7.00（m，10H），4.74（d，J=6.3Hz，2H），3.02~2.91（m，1H），2.82（ddd，J=13.4，8.9，4.7 Hz，1H），2.26（d，J=8.2 Hz，4H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 143.38，140.89，140.18，138.01，136.70，130.22，129.67，129.03，128.41，127.93，127.88，127.38，127.00，125.94，68.98，49.44，21.51.C21H21NO3SNa（M+Na）+HRMS（ESI）計算值為390.113 4；實(shí)驗(yàn)值為390.113 9.

3 結(jié)論

本研究提供了一種合成菲環(huán)的通用方法.在三氟甲磺酸促進(jìn)下，水與聯(lián)苯取代氮丙啶發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，開環(huán)產(chǎn)物繼而發(fā)生重排和芳構(gòu)化，最終得到菲環(huán)產(chǎn)物.反應(yīng)底物聯(lián)苯取代氮丙啶的合成歷經(jīng)3步：首先，以鄰溴苯甲醛、苯硼酸等為原料經(jīng)Suzuki反應(yīng)合成聯(lián)苯取代醛；其次，通過Wittig反應(yīng)將聯(lián)苯取代醛轉(zhuǎn)化為聯(lián)苯取代烯烴；最后，經(jīng)歷氮雜環(huán)丙烷化反應(yīng)得到聯(lián)苯取代氮丙啶.聯(lián)苯取代氮丙啶的化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁氫譜、碳譜和高分辨質(zhì)譜證實(shí).獲得反應(yīng)底物后，本研究對反應(yīng)條件進(jìn)行篩選，優(yōu)化三氟甲磺酸的用量、水的用量、反應(yīng)溫度等.獲得優(yōu)化條件后，對反應(yīng)底物的適用范圍進(jìn)行拓展，成功合成了9種菲環(huán)化合物，產(chǎn)率為22%~65%.該實(shí)驗(yàn)具有原料易得、操作簡單、反應(yīng)時間短、條件溫和、底物范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景.