賈潤紅

(1.連云港師范高等?？茖W(xué)校初等教育學(xué)院,連云港 222006; 2.江蘇師范大學(xué)連云港校區(qū)，連云港 222006)

1 引 言

在過去幾十年中，科學(xué)家們一直在積極地探索尋求高效構(gòu)建砜的方法，特別是那些芳基烷基類似物。這類化合物具有顯著的生物活性[1]，并且在眾多全合成、藥物化學(xué)和功能材料中具有廣泛應(yīng)用[2]，可以說，在不飽和體系如烯烴和炔烴中入磺酰基，對芳基烷基砜的形成具有重大貢獻[3]。具體而言，芳基磺酰肼作為磺?；鶃碓匆呀?jīng)在四丁基碘化銨(TBAI)、氫過氧化叔丁基(TBHP)的自由基加成中得到了很好的發(fā)展，直接轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)多樣的芳基烷基砜，具有高度官能團的相容性[4]。這些合成工藝還具有環(huán)境友好，處理方便和簡單的一鍋操作等優(yōu)點。毫無疑問，探索新的、通用的使用磺酰肼作為磺?；绑w合成芳基烷基砜的方法具有重要意義。

同時，催化1,5-烯炔的環(huán)化反應(yīng)，也為復(fù)雜的環(huán)狀化合物的合成提供了一種較為經(jīng)濟、步驟少的方法[5]。近年來，1,5-烯炔可用作骨架，通過C=C和C≡C的環(huán)化，已經(jīng)成功合成各種環(huán)狀化合物[6]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當前1,5-烯炔的環(huán)化方法主要集中在金屬催化[7]和電環(huán)化[8]兩種方法。與之形成鮮明對比，氧化自由基1,5-烯炔環(huán)化用于構(gòu)建多官能化雜環(huán)化合物的很少被研究[9]。最近，我們報道了1,5-烯炔與芳基磺酰肼在四丁基碘化銨(TBAI)和醋酸銅(Cu(OAc)2)作為助催化劑和苯并過氧化物(BPO)作為氧化劑的條件下，催化發(fā)生雙環(huán)化反應(yīng)，生成了一系列新的苯并[b]芴[10]。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)當同時調(diào)整氧化劑和催化劑時，即分別使用過氧化氫叔丁醇(TBHP)和單質(zhì)碘I2代替我們以前系統(tǒng)中使用的BPO，TBAI和Cu(OAc)2，反應(yīng)發(fā)生了新的變化，生成了芳基磺?；目管醄1,2-d]噠嗪，這個骨架是一種具有化學(xué)和藥學(xué)意義的新化合物[11]。在此過程中，芳基磺酰肼作為環(huán)組分和磺?；绑w發(fā)揮雙重作用，實現(xiàn)無金屬催化，氧化條件下實現(xiàn)雙環(huán)化一步立體選擇性構(gòu)建芳基烷基砜。在本文中，我們探討此種有趣的反應(yīng)，為了進一步分析與確定該類化合物的結(jié)構(gòu)，我們合成并測定了其晶體結(jié)構(gòu)。

2 實 驗

2.1 儀器和試劑

用Bruker DPX 400 MHz 型光譜儀測定核磁共振譜，以DMSO-d6為溶劑，內(nèi)標TMS；紅外光譜用Tensor 27 型紅外光度儀(KBr壓片)；用XT-5型顯微熔點測定儀測定化合物的熔點，溫度計未經(jīng)校正。高分辨質(zhì)譜(電噴霧電離質(zhì)譜)分析在microTOF-QII (BRUKER)高分辨質(zhì)譜(電噴霧電離質(zhì)譜)儀上測定。X射線衍射分析在Siemens P4型四圓衍射儀上進行；實驗所用的3-(2-(苯基乙炔基)苯基)-1-(對甲苯基)丙-2-烯-1-酮、對甲苯磺酰肼、 TBHP/I2，乙腈均為分析純試劑。

2.2 標題化合物的合成

3-(2-(2-(4-氯苯基)乙炔基)苯基)-1-(對甲苯基)丙-2-烯-1-酮(1，0.5 mmol，1.0當量)，甲苯磺酰肼(2，1.5 mmol，3.0當量)的混合物 將乙腈溶液(2.0 mL)，單質(zhì)碘(0.05 mmol，0.1當量)和TBHP(70%在水中，2.0 mmol，4.0當量)加入25 mL反應(yīng)瓶中。 然后，將混合物在室溫下攪拌12 h，直至通過TLC檢測到原料1完全消耗。 將混合物冷卻至室溫并真空蒸發(fā)。通過快速柱色譜法(石油醚/乙酸乙酯)純化粗產(chǎn)物，得到所需產(chǎn)物3，在二氯甲烷中培養(yǎng)單晶，用X-射線單晶衍射測定它的晶體結(jié)構(gòu)。該化合物產(chǎn)率64%，熔點172～173 ℃。標題化合物合成路線如圖1所示。

圖1 標題化合物的合成路線Fig.1 The synthetic route of title compound

2.3 X射線衍射實驗與晶體結(jié)構(gòu)分析

該晶體的結(jié)構(gòu)在Siemens P4型四圓衍射儀上測定。將0.37 mm×0.30 mm×0.15 mm 無色棱形單晶置于四圓衍射儀上，以ω/2θ掃描方式在2.49°<θ<25.02°范圍內(nèi)收集了11722個衍射點，其中可觀測衍射點2919個(I>2σ(I))，獨立衍射點6120個(Rint=0.0735)。晶體結(jié)構(gòu)用直接法解出，經(jīng)多輪Fourier法合成獲得全部非氫原子坐標。用差值Fourier法合成產(chǎn)生了氫原子。全部非氫原子坐標及各向異性熱參數(shù)經(jīng)全矩陣最小二乘法修正收斂。該化合物晶體屬單斜晶系，空間群P-1，a=1.15045(9) nm，b=1.18251(10) nm，c=1.31168(12) nm,α= 95.8450(10)°,β=101.153(2)°,γ= 92.9430(10)°,V=1.7370(3) nm3，相對分子質(zhì)量Mr=721.68，晶胞密度Dc=1.380 g/cm3，Z=2，λ=0.071 073 nm，吸收系數(shù) (MoKα)=0.351 mm-1，F(xiàn)(000)=750，晶體結(jié)構(gòu)用直接法解得，使用全矩陣最小二乘法對原子參數(shù)進行修正，最終偏離因子R=0.0802，wR=0.1783,S=1.003, (△/σ)max=0.001, (△ρ)min=323 e/nm3and (△ρ)max=-463 e/nm3。最后精修過程中的最大移動值(△/σ)max= 0.001，S=1.003。

圖2 反應(yīng)的可能機理Fig.2 The mechanism of the reaction

儀器(含單位)數(shù)據(jù)IR (KBr,ν, cm-1)1644, 1602, 1553, 1489,1366, 1334, 12671H NMR (400MHz, DMSO-d6)(δ, ppm)7.40-7.18 (m, 12H), 7.04-7.00 (m, 1H), 6.88-6.84 (m, 1H), 6.27 (d, J=8.0 Hz, 1H), 5.18 (d, J=3.2 Hz, 1H), 3.63 (d, J=3.2 Hz, 1H), 2.39 (s, 3H), 2.38 (s, 3H), 2.36 (s, 3H)13CNMR (100 MHz, CDCl3; δ, ppm)156.6, 145.2, 144.7, 140.7, 138.3, 136.4, 136.2, 135.4, 132.3, 131.3, 131.2, 130.2, 129.6, 129.6, 129.5, 129.5, 129.3, 129.3, 128.8, 128.3, 127.9, 127.1, 126.1, 122.1, 118.9, 70.3, 43.9, 21.7, 21.5, 21.4HRMS (ESI-TOF) m/z計算值為C38H31ClN2O4S2Na, 701.1312 [M+Na]+; 實驗值為701.1334元素分析分子式C38H31ClN2O4S2計算值為(%):C, 67.19; H, 4.60; N, 4.12; O, 9.42,實驗值為:C, 67.12; H, 4.69; N 4.19; O, 9.37

3 結(jié)果與討論

目標化合物C38.50H32Cl2N2O4S2是由3-(2-(苯基乙炔基)苯基)-1-(對甲苯基)丙-2-烯-1-酮、對甲苯磺酰肼在室溫下的空氣條件下使用TBHP/I2系統(tǒng)，在乙腈(CH3CN)作為溶劑中反應(yīng)得到。

基于上述實驗結(jié)果和先前的報道，圖2說明了無金屬方法構(gòu)建抗茚并[1,2-d]噠嗪的可能反應(yīng)機理。作為第一步，1,5-共軛炔1和磺酰肼2脫水合成為中間產(chǎn)物磺酰腙B，與獲得自由基的磺?；鵄反應(yīng)，在I2和TBHP的氧化作用下，得到中間體C，中間體C然后進行分子內(nèi)環(huán)化，得到茚中間體D，由于其空間位阻太大，逐步電子轉(zhuǎn)移、成環(huán)、去質(zhì)子化，最終形成茚并[1,2-d]噠嗪3。其中磺酰肼作為磺?；绑w和環(huán)組分起雙重作用，尚未有文獻記載。

產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁、紅外和高分辨質(zhì)譜證實，見表1。單晶X射線分析更進一步確證了目標化合物的結(jié)構(gòu)。

在紅外光譜中，在1644 cm-1和1602 cm-1出現(xiàn)碳氮雙鍵伸縮振動吸收峰，在1366 cm-1和1334 cm-1出現(xiàn)硫氧雙鍵伸縮振動吸收峰。在氫核磁共振譜中，在δ=5.18ppm范圍內(nèi)出現(xiàn)一個雙峰，一個氫，為噠嗪環(huán)與茚環(huán)相交處次甲基吸收峰；在δ=3.63ppm范圍內(nèi)出現(xiàn)一個雙峰，一個氫，為茚環(huán)上五元環(huán)的次甲基吸收峰；在δ=2.39ppm范圍內(nèi)、δ=2.38ppm范圍內(nèi)、δ=2.36ppm范圍內(nèi)分別出現(xiàn)一個單峰，三個氫，為對甲基苯環(huán)上甲基的吸收峰；在δ=6.27～7.40ppm之間出現(xiàn)芳氫的多重峰，氫原子個數(shù)與其結(jié)構(gòu)相吻合。

表2 非氫原子坐標和熱參數(shù)Table 2 Atomic coordinates and thermal parameters

表3 主要鍵長值和鍵角值Table 3 Selected bond lengths and bond angles

續(xù)表

表4 部分扭轉(zhuǎn)角值Table 4 Selected torsion angles

圖3 標題化合物的分子結(jié)構(gòu)透視圖Fig.3 Crystal structure of the title compound

為更明確地確定產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，本文對產(chǎn)物進行了X射線單晶衍射分析。單晶的晶體結(jié)構(gòu)測定均在Siemens P4型四圓衍射儀上進行的。表2為非氫原子坐標及熱參數(shù)，表3為主要鍵長值、鍵角值，表4為部分扭轉(zhuǎn)角值。表5為最小二乘平面方程(晶體坐標中的x，y，z)和原子與平面的偏差，圖3為標題化合物的分子結(jié)構(gòu)透視圖，晶體中有一個標題分子和一個培養(yǎng)單晶的溶劑二氯甲烷。從扭轉(zhuǎn)角看，新形成的噠嗪環(huán)中，N1和C2偏離了余下四個原子的距離分別為0.3497(0.0072)nm和0.5500(0.0079)nm，因此分析該噠嗪環(huán)構(gòu)象為船式構(gòu)象。苯環(huán)(C11-C16)與雙鍵(N2=C10)的扭轉(zhuǎn)角可以描述為：N2 C10 C11 C13 130.8(6)、N2 C10 C11 C12 -45.5(7)，說明苯環(huán)(C11-C16)和噠嗪環(huán)基本是平行的。茚環(huán)上的五元環(huán)接近共面(如：C(2)-C(1)-C(5)-C(4), -5.4(5)°; C(5)-C(1)-C(2)-C(3), 3.9(5)°)。

表5 最小二乘平面方程(晶體坐標中的x，y，z)和原子與平面的偏差Table 5 Least-squares planes (x,y,z in crystal coordinates) and deviations from them

4 結(jié) 論

在室溫的空氣條件下使用TBHP/I2系統(tǒng)，由3-(2-(對氯苯基乙炔基)苯基)-1-(對甲苯基)丙-2-烯-1-酮、對甲苯磺酰肼在乙腈(CH3CN)作為溶劑中反應(yīng)得到目標化合物，并對其結(jié)構(gòu)進行了分析。這種砜的化合物是多種藥物的結(jié)構(gòu)單元，具有重要的生物活性，本方法形成了生產(chǎn)該類化合物的有效方法，同時為合成新的類似化合物提供了參考。本合成反應(yīng)還使用了催化1,5-烯炔的環(huán)化反應(yīng)，為復(fù)雜的環(huán)狀化合物的合成提供了一種較為經(jīng)濟、步驟少的方法，該方法具有產(chǎn)率較高、操作簡單、后處理方便的特點。