(2S,3aR,8aS)-2-(4-甲氧基苯基)- 3,3a,8,8a-四氢-2H-茚并[1,2-d][1,3]噁唑的合成与晶体结构.doc

(2S,3aR,8aS)-2-(4-甲氧基苯基)-3,3a,8,8a-四氢-2H-茚并1,2-d1,3噁唑的合成与晶体结构【摘要】目的研究标题化合物C17H17NO2(I)的合成途径与其绝对构型的确定。方法由(1R,2S)-茚氨醇与4-甲氧基苯甲醛在无催化剂条件下一步反应得到。结果合成的标题化合物C17H17NO2(I)结构通过单晶X射线衍射分析确定，其晶体属于单斜晶系，空间群P21，a=5.5951(18)nm，b=9.829(3)nm，c=12.604(5)nm，=100.853(15)，Mr=267.32，Dx=1.304g/cm-3，Z=2，F(000)=284，晶体结构用直接法解出,使用全矩阵最小二乘法对原子参数进行修正,最后的偏离因子R=0.0396,Rw=0.0958，通过晶体结构确定了反应中生成的手性碳的绝对构型为S构型。结论以(1R,2S)-茚氨醇为原料无催化剂条件下一步合成光学活性噁唑烷化合物(I)，将其应用于末端炔烃和醛的不对称加成，效果良好。【关键词】不对称合成；绝对构型；晶体结构含有2个杂原子且其中1个杂原子为N的五元环体系称为唑。根据杂原子在环中位置不同，可分为1，2-唑和1，3-唑。五元环中杂原子为N、O的化合物是噁唑类化合物，其种类较多，有噁唑、噁唑啉、噁唑烷、苯并噁唑等。噁唑类化合物是一类重要的杂环化合物，一些含有噁唑环的化合物往往具有生物活性1。比如，分子结构中含有噁唑环的聚苯并噁唑是耐高温的高聚物，2-氨基噁唑具有杀真菌、抗菌、抗病毒等作用2，同时噁唑类化合物在中间体、药物合成中也具有广泛的用途3-5，可以用做有机催化反应中的配体等。四氢噁唑啉的2位上如果引入一个取代基则2位碳原子是手性碳原子，具有光学活性的该类化合物在不对称合成上有很多用途。我们以(1R,2S)-茚氨醇为原料在无催化剂条件下一步合成了光学活性噁唑烷化合物(图1)5，将其应用于末端炔烃对醛的不对称加成，取得了很好的效果。图1标题化合物的合成路线本文报道该化合物的合成和晶体结构。1材料和方法1.1仪器和试剂红外光谱使用NicoletAvatar360RT-IR红外光谱仪测定(KBr压片)；1HNMR:Varian-Inova-400MHz(TMS为内标)核磁共振仪记录；CDCl3为溶剂，TMS为内标；熔点在WRS21型熔点仪上测定，温度计未校正；旋光度：AutopolIVautomaticpolarimeter测定，波长598nm(NaDline)；HRMSVarian-Inova-Saturan2200；晶体结构在SiemensP4型四圆衍射仪上测定；反应溶剂均为分析纯。1.2标题化合物的合成50ml反应瓶中加入(1R,2S)-茚氨醇1.49g(10.0mmol)，4-甲氧基苯甲醛(10.0mmol)，溶剂二氯甲烷(20ml)，室温搅拌24h，TLC检测(展开剂中需加几滴三乙胺)反应结束后，蒸除溶剂，乙酸乙酯/石油醚(1/6)重结晶，得无色柱状晶体产物(I)，该单晶应用于X-ray实验，产率91%，mp.8788；25D=+52.0(c1.00,abs.EtOH)；dr=13(determinedby1HNMR)；1HNMR(400MHz,CDCl3)7.78-7.06(m,8H),5.10-5.06(m,2H),4.94(m,1H),3.86-3.77(m,3H),3.31-3.16(m,2H),2.58(s,1H)；IR(cm-1):3272,2917,1613,1513,1428,1243,1034,756；HRMS(EI+)calcforC17H17NO2+requiresm/z267.1259,found267.1248。1.3X射线衍射实验与晶体结构分析晶体学数据和衍射强度数据的收集在SiemensP4型四圆衍射仪上进行0.60mm0.52mm0.42mm的无色长方体晶体置于装有单色器的四圆衍射仪上，用MoK(=0.071073nm)辐射和扫描方式收集衍射数据,在6.58<；2<；50.36范围内共收集2360个独立衍射点,可观测衍射点1364个I>；2(I)，数据经Lp校正及经验吸收校正。晶体结构由直接法(SHELXS-97程序)解出,经多轮Fourier合成获得全部非氢原子，全部氢原子由理论计算获得，全部非氢原子的坐标及各项异性热参数采用w=1/s2(Fo2)+(0.0560P)2+0.0000P,P=(Fo2+2Fc2)/3经全矩阵最小二乘法修正及收敛。最终的偏离因子为R=0.0396,Rw=0.0958，(/)max=0.965,S=1.036。2结果与讨论标题化合物的结构可以从光谱上得到初步证实，1HNMR谱图表明产物有2种异构体，其比例为13，7.78-7.06(m,8H)为苯环上氢的吸收峰，3.31-3.16(m,2H)为环戊环上2个亚甲基氢的吸收峰，3.86-3.77(m,3H)为甲氧基上3个氢的吸收峰，2.58(s,1H)是活泼氢。红外谱图中，在3272cm-1有仲胺的吸收单峰。高分辨质谱确定了相对分子质量为267.1248。为进一步确定产品的结构，我们进行了X射线单晶衍射分析，表1为标题化合物分子的主要晶体结构数据，表2为标题化合物主要键长数据，表3为标题化合物主要键角数据。表1合成化合物晶体数据图1为标题化合物的分子结构透视图。单晶衍射表明在分子中存在3个平面：茚环平面、噁唑环平面和4-甲氧基苯环平面。噁唑环采取的是信封式构象，N1在噁唑环平面的上方，偏离平面0.4508(0.0029)，4-甲氧基苯基环与噁唑环(C1/O1/C2/C3/N1)所确定的平面的二面角是57.11(7)，噁唑环(C1/O1/C2/C3/N1)与C2/C3/C10/C5/C4所在平面的二面角是76.25(7)。分子的晶体结构堆积图见图2。通过晶体结构确定了反应中生成的手性碳的绝对构型为S构型。表2合成化合物主要键长表3合成化合物主要的键角图2合成化合物分子结构透视图图3合成化合物晶胞堆积图【参考文献】1花文廷.杂环化学M.北京：北京大学出版社，1991：223.2MuraliDharTG,GuoJQ,ShenZQ,etal.Amodifiedapproachto2-(N-Aryl)-1,3-oxazoles:applicationtothesynthesisoftheMPDHInhibitorBMS-337197andanaloguesJ.OrgLett，2002,4(12)：2091-2093.3JinZ.Imidazole,oxazole,thiazolealkaloidsJ.NatProdRep，2006,23：464-496.4Murcia-SolerM,Prez-GimnezF,Garca-MarchFJ,etal.Artificialneuralnetworksandlineardiscriminantanalysis:avaluablecombinationintheselectionofnewantib