含三氟甲基和雙希夫堿化合物的合成與表征

于賽男， 李智超， 胡英芝， 尹大學(xué)

(青海師范大學(xué) 化學(xué)系，青海 西寧 810008)

含氟化合物在殺菌、殺蟲(chóng)、除草領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1]。含三氟甲基芳香化合物在農(nóng)藥、藥物中間體等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[2]。希夫堿是一類(lèi)具有教好生物活性的物質(zhì),而以希夫堿為配體與金屬離子形成的配合物表現(xiàn)出更強(qiáng)的生物活性[3],在抑菌、殺菌、抗腫瘤、抗病毒和解毒等獨(dú)特藥效[4～6]。本文利用1,4-雙(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(1)與苯甲醛(2a)或其衍生物(2b～2f)的反應(yīng)，合成了一系列含三氟甲基和雙希夫堿的新化合物(3a～3f， Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)UV，1H NMR， IR和元素分析表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Lanbda 35型紫外光譜儀(CHCl3)； Inova-400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo));Nexus 670型紅外光譜儀(KBr壓片)；Elementar Vaio EL型元素分析儀。

1按文獻(xiàn)[7]方法合成，其余所用試劑均為分析純，使用前純化。

Scheme1

1．2 合成(以3a為例)

在圓底燒瓶中加入2a1.7 mL(10 mmol)， 1 1.08 g(5 mmol和苯20 mL，攪拌下加入適量鹽酸，回流分水3 h。自然冷卻至室溫，析出固體，抽濾，濾餅用苯重結(jié)晶得N,N-雙苯甲醛縮-1,4-雙(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(3a)。

用類(lèi)似的方法合成3b～3f。

3a： 淡黃色晶體，產(chǎn)率62%， m.p.190 ℃～191 ℃； UV-visλmax: 317.8, 260.6 nm;1H NMRδ: 8.47(s, 2H, CH=N), 7.89(d,J=8.0 Hz, 4H, ArH), 7.55(s, 2H, ArH), 7.51～7.47(m, 6H, ArH), 7.34(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.05(s, 4H, ArH), 6.98(d,J=6.8 Hz, 2H, ArH); IRν: 3 444, 1 627, 1 486, 1 325, 1 245 cm-1; Anal.calcd for C34H22N2O2F6: C 67.55, H 3.64, N 4.64; found C 67.72, H 3.70, N 4.65。

3b： 黃色晶體，產(chǎn)率81%， m.p.170.5 ℃～171.5 ℃； UV-visλmax: 324.2, 266.6 nm;1H NMRδ: 8.43(s, 2H, CH=N), 7.89(d,J=6.8 Hz, 4H, ArH), 7.52(s, 2H, ArH), 7.31(d,J=8.8 Hz, 4H, ArH), 7.17(d,J=7.2 Hz, 4H, ArH), 7.05(s, 4H, ArH), 6.95(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH); IRν: 3 440, 1 631, 1 485, 1 323, 1 244 cm-1; Anal.calcd for C34H20N2O2F8: C 63.75, H 3.12, N 4.38; found C 63.77, H 3.15, N 4.37。

3c： 黃色晶體，產(chǎn)率73%， m.p.241 ℃～242 ℃； UV-visλmax: 348.6, 272.6 nm;1H NMRδ: 12.85(s, 2H, OH), 8.62(s, 2H, CH=N), 7.60(s, 2H, ArH), 7.41～7.40(m, 2H, ArH), 7.39(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.38～7.37(m, 2H, ArH), 7.07(s, 4H, ArH), 7.03～6.99(m, 2H, ArH), 6.96(d,J=7.0 Hz, 2H, ArH), 6.94(d,J=8.2 Hz, 2H, ArH); IRν: 3 431, 1 620, 1 483, 1 326, 1 263 cm-1; Anal.calcd for C34H22O4N2F6: C 64.15, H 3.46, N 4.40; found C 64.23, H 3.50, N 4.38。

3d： 黃色晶體，產(chǎn)率49%， m.p.252 ℃～253 ℃； UV-visλmax: 366.2, 306.9 nm;1H NMRδ: 8.30(s, 2H, CH=N), 7.73(s, 2H, ArH), 7.49(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.23(d,J=7.6 Hz, 2H, ArH), 7.02(s, 4H, ArH), 6.95(d,J=8.8 Hz, 4H, ArH), 6.72(d,J=8.2 Hz, 4H, ArH), 3.06(s, 12H, ArH); IRν: 3 441, 1 609, 1 482, 1 370, 1 322 cm-1; Anal.calcd for C38H32N4O2F6: C 66.09, H 4.64, N 8.12; found C 66.13, H 4.67, N 8.13。

3e： 黃色晶體，產(chǎn)率32%， m.p.193 ℃～194 ℃； UV-visλmax: 332.8, 279.2 nm;1H NMRδ: 8.37(s, 2H, CH=N), 7.64(s, 2H, ArH), 7.53(s, 2H, ArH), 7.32(d,J=6.4 Hz, 2H, ArH), 7.04(s, 4H, ArH), 6.97(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.95(d,J=6.4 Hz, 2H, ArH), 3.95(s, 6H, ArH), 6.93(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 3.98(s, 6H, ArH); IRν: 3 435, 1 630, 1 486, 1 320, 1 268, 1 236 cm-1; Anal.calcd for C38H30N2O6F6: C 62.98, H 4.14, N 3.87; found C 63.01, H 4.19, N 3.85。

3f： 黃色晶體，產(chǎn)率50%， m.p.265 ℃～266 ℃； UV-visλmax: 358.6, 275.6 nm;1H NMRδ: 8.55(s, 2H, CH=N), 8.34(d,J=14 Hz, 4H, ArH), 8.03(d,J=8.6 Hz, 4H, ArH), 7.59(s, 2H, ArH), 7.34(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.07(s, 4H, ArH), 6.98(d,J=7.0 Hz, 2H, ArH); IRν: 3 433, 1 627, 1 524, 1 484, 1 322, 1 244 cm-1; Anal.calcd for C34H20N4O6F6: C 58.79, H 2.88, N 8.07; found C 58.78, H 2.91, N 8.06。

2 結(jié)果與討論

2．1 結(jié)構(gòu)與產(chǎn)率的關(guān)系

由于要形成雙希夫堿，產(chǎn)率總體不夠理想，但含有吸電子基團(tuán)化合物的產(chǎn)率相對(duì)較高，而含有供電子基團(tuán)化合物的產(chǎn)率較低。但2c由于分子內(nèi)含有氫鍵使碳氧雙鍵上的碳活性增強(qiáng)，有利于反應(yīng)進(jìn)行，從而產(chǎn)率升高。2f由于苯環(huán)上連有硝基形成共軛體系，使醛基活性降低，不利于反應(yīng)進(jìn)行，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響較小，主要原因是由于在化合物一端形成碳氮雙鍵后使另一端的胺基的親和性能降低。3a～3f的元素分析數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值與理論值基本吻合。

2．2 UV

對(duì)3a～3f的UV光譜分析發(fā)現(xiàn)，在260 nm～307 nm出現(xiàn)較強(qiáng)的苯環(huán)共軛吸收帶，在317 nm～360 nm出現(xiàn)的吸收帶為具有共軛的希夫堿C=N的π→π*電子躍遷產(chǎn)生的，證明了NH2與C=O完全縮合生成了C=N雙鍵，合成了新的系列希夫堿。

與3a相比，3d的吸收波長(zhǎng)增加最多，這是因其含有三氟甲基這個(gè)強(qiáng)吸電子基團(tuán)使二甲胺基的供電性加強(qiáng)，從而使其吸收波長(zhǎng)增大。3f由于含有生色基團(tuán)硝基使吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)較大。3c和3e由于本身含有助色基團(tuán)，與3a相比向長(zhǎng)波方向移動(dòng)較小。3中的三氟甲基使吸電子基團(tuán)的作用減小，而使供電子基團(tuán)的作用增加。根據(jù)伍德沃德規(guī)則：鹵素+5 nm，羥基+30 nm，二甲胺基+60 nm，二個(gè)甲氧基+15 nm，硝基+30 nm。

2.3 IR

3a～3f的IR譜圖的共同特征是在1 632 cm-1～1 609 cm-1處有一強(qiáng)而尖銳的吸收峰，為碳氮雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收；在1 487 cm-1～1 482 cm-1處有依次減小幾個(gè)中強(qiáng)吸收峰，為苯環(huán)碳的骨架振動(dòng)吸收；在1 246 cm-1～1 236 cm-1處有一個(gè)強(qiáng)峰，為雙芳醚的特征峰；在1 327 cm-1～1 320 cm-1處有中強(qiáng)吸收峰，為三氟甲基的吸收峰。另外3d在1 370 cm-1處中強(qiáng)吸收峰，為二甲胺基的吸收峰。3e在1 268 cm-1處有一強(qiáng)吸收峰，為甲氧基的強(qiáng)吸收峰。3f在1 524 cm-1處有強(qiáng)吸收峰，為硝基的吸收峰。此外在3 440 cm-1附近的為羥基的吸收峰。1的胺基(3 363 cm-1)特征吸收峰已消失。

與3a的碳氮雙鍵伸縮振動(dòng)波數(shù)相比較，3f中含有強(qiáng)吸電子基團(tuán)硝基從而抵消了三氟甲基的吸電子作用力，使共軛體系的電子云密度降低，通過(guò)鏈傳遞致使碳氮雙鍵的電子云密度降低較小，因而向高波數(shù)的移動(dòng)較小。3c和3d含有供電基團(tuán)使電子云密度升高，振動(dòng)能量降低，從而使波數(shù)降低。并且由于二甲胺基的供電子能力大于羥基，所以3d的波數(shù)比3c的波數(shù)更低。3e雖然帶有供電子基團(tuán)，但由于受到空間位阻效應(yīng)的影響，使吸收頻率移向高波數(shù)。3b的波長(zhǎng)增加其原因是F的電負(fù)性較大，其誘導(dǎo)效應(yīng)占主要地位，因此吸收頻率增加。

2.4 1H NMR

分析3的1H NMR譜圖數(shù)據(jù)，在δ8.70～8.30的單峰為碳氮雙鍵的特征吸收峰，說(shuō)明其在CDCl3介質(zhì)中以亞胺的形式存在，證明希夫堿的生成。

3c的羥基氫質(zhì)子峰出現(xiàn)在12.85處，原因是碳氮雙鍵上的氮和羥基氫形成分子內(nèi)氫鍵,使質(zhì)子氫周?chē)碾娮釉泼芏葴p小,質(zhì)子共振磁場(chǎng)降低,化學(xué)位移增大。此外由于分子內(nèi)氫鍵使碳氮雙鍵的電子云密度降低，對(duì)質(zhì)子產(chǎn)生去屏蔽效應(yīng)，使碳氮雙鍵上氫的化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)。3f中吸電子的NO2與苯環(huán)上相連時(shí),與苯環(huán)形成共軛體系，使苯環(huán)上的電子云密度降低，通過(guò)鏈傳遞使碳氮雙鍵上質(zhì)子的核外電子云密度降低，屏蔽效應(yīng)減弱，從而使質(zhì)子的化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)。3b,3d和3e分別含有供電子氟、甲氧基和二甲胺基含有孤對(duì)電子與苯環(huán)形成p→π共軛體系，供電子效應(yīng)大于誘導(dǎo)效應(yīng)使苯環(huán)上電子云密度增加，通過(guò)鏈傳遞使碳氮雙鍵上質(zhì)子的核外電子云密度增大，屏蔽效應(yīng)加強(qiáng)，質(zhì)子共振磁場(chǎng)升高，化學(xué)位移降低。對(duì)于三氟甲基的取代，由于離質(zhì)子較遠(yuǎn)，因此在1H NMR譜中觀察不到三氟甲基上氟的影響。因此除3d外，含有三氟甲基的苯環(huán)上的相同位置上的氫的化學(xué)位移值幾乎相同。3d的三個(gè)氫的位移值略有增加(δ約0.2)，是由于二甲胺基的強(qiáng)供電子效應(yīng)使三氟甲基的吸電子效應(yīng)加強(qiáng)所致，通過(guò)偶合常數(shù)的計(jì)算，對(duì)各個(gè)有偶合效應(yīng)的氫的關(guān)系理論與實(shí)際完全相符。

綜上所述,在IR圖譜中，3在1 632 cm-1～1 609 cm-1內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)而尖銳的碳氮雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，是希夫堿的特征峰。在UV譜圖中346 nm附近出現(xiàn)具有共軛的希夫堿碳氮雙鍵吸收帶，證明了胺基與醛基完全縮合生成了碳氮雙鍵。在1H NMR中碳氮雙鍵上CH(δ8.70～8.30)均以單峰的形式出現(xiàn)。系列希夫堿化合物通過(guò)譜圖分析可以確定結(jié)構(gòu)與預(yù)期結(jié)果一致。

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