新型哌嗪化合物的合成及其晶体结构.pdf

年第 卷合 成 化 学 ， 第 期， ， 快递论文 新型哌嗪化合物的合成及其晶体结构 谢 瑶， 林家皇， 杨坤国， 王治新， 梁光明， 倪青玲 倡 （广西师范大学 化学与药学学院，广西 桂林 ） 摘要： 以 - ，- 二（- 羟基苯甲氨基）- - （吡啶基）乙基苯酚和 - ，- 二（- 羟基苯甲氨基）- - （吡啶基）乙基 苯酚为原料，分别与乙二醛经缩合反应，合成了两个新型的哌嗪化合物 - 【- （- 吡啶基）- ，- 二氧- ， - 二氮杂五环 ， ， ，二十一- ，- 六环- - 基甲基】苯酚（2a）和 - 【- （- 吡 啶基）- ，- 二氧- ，- 二氮杂五环 ， ， ，二十一- ，- 六环- - 基甲基】苯酚 （2b），其结构经 ， ， - ， - 和 - 射线单晶衍射表征。 2a（： ）属单斜晶 系，空间群 P n，晶胞参数 a （） 樻 ， b （） 樻 ， c （） 樻 ， （） ， V （） 樻 ， Dc ， Z ， F（） ， 。 关 键 词： 乙二醛； 哌嗪； 二氮杂五环； 合成； 晶体结构 中图分类号： 文献标志码： DOI： - Synthesis and Crystal Structures of Novel Piperazine Compounds ， - ， - ， - ， - ， - 倡 （ ， ， ， ） Abstract： ， - 【- （- ）- ，- - ，- - ， ， ，- ，- - - 】（2a） - 【- （- ）- ，- - ，- - ， ， ， - ， ，- - - 】（2b） - ，- （- ）- - （） - ，- （- ）- - （） ， ， - ， - - 2a（： ） P n 2a a （） 樻 ， b （） 樻 ， c （） 樻 ， （） ， V （） 樻 ， Dc ， Z ， F（） ， Keywords： ； ； ； ； 收稿日期： - - 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（， ， ）； 广西研究生教育创新项目（） 作者简介： 谢瑶（ ），女，汉族，湖南邵阳人，硕士研究生，主要从事金属有机化学的研究。 - ： 通信联系人： 倪青玲，副教授， - ： 哌嗪是重要的环胺化合物之一，在药物、树脂、 印染和表面活性剂等领域有广泛应用 。 哌嗪 的两个氮端易与其它官能团发生化学反应，具有很 强的可修饰性。 在药物分子中引入哌嗪片段，不但 可以增强其碱性和水溶性，还能通过哌嗪基与 促旋酶 亚基之间的相互作用，提高药物对 促旋酶的生物亲和力 ，增强其抗菌 、抗 过敏 、抗老年痴呆 和抗精神病功效 。 本文以 - ，- 二（- 羟基苯甲氨基）- - （吡 啶基）乙基苯酚（1a）和 - ，- 二（- 羟基苯甲 氨基）- - （吡啶基）乙基苯酚（1b）为原料，分别 与乙二醛经缩合反应，合成了两个新型的哌嗪化 合物 - 【- （- 吡啶基）- ，- 二氧- ，- 二氮杂五环 ， ， ，二十一- ， ， ， ， - 六环- - 基 甲基】 苯 酚 （2a， ）和 - 【- （- 吡啶基）- ，- 二氧- ， - 二氮杂五环 ， ， ，二十一- ，- 六环- - 基 甲基】 苯酚（2b， ），其结构经 ， ， - ， - 和 - 射线单晶衍射表征。 Scheme 1 1 实验部分 仪器与试剂 - 型熔点仪（温度未校正）； 型核磁共振仪（- d为溶剂， 为 内标）；- 型傅立叶变换红外光谱仪（ 压 片）； 型质谱仪； 型 - 射线单晶衍射仪。 1a 和1b 按文献 方法合成；其余所用试剂 均为分析纯。 2a 和 2b 的合成 在圆底烧瓶中加入 1a （ ）， 无水乙醇 和乙二醛 （ ）的 乙醇（ ）溶液，搅拌下滴加浓盐酸 滴，滴毕， 反应 。 升温至 ，反应 。 旋干溶剂，残 余物用混合溶剂V（） V（） 重结晶得无色块状晶体 2a。 用类似的方法合成白色固体 2b。 2a： 产 率 ， ； ： （， ， ）， （， J ， ， ）， （， J ， ， ）， （， ， ）， （， ， ）， （， ， ）， （， ， ）， （， ， ）， （， ， ）， （， J ， ， ）， （ ， ， ）； ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； - m z： ， 。 2b： 产 率 ， ； ： （， ， ）， （， J ， ， ）， （， ， ）， （， J ， ， ）， （， ， ）， （， J ， ， ）， （， ， ）， （， J ， ， ）， （， ， ）， （， ， ）； ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； - m z： ， 。 晶体结构测定 将2a 单晶（ ） 置衍射仪上，用经石墨单色化的 - 射线（ 樻 ），于 以 扫描方式收集 的衍射点 个（其中独立 衍射点 个）。 用 - 程序通过最 小二乘法定义 F 直接解析晶体结构，氢原子坐标 经差值 合成得到，非氢原子坐标由直接法 得到。 氢原子采用各向同性热参数修正，其他原 子采用各向异性热参数修正。 晶体结构用全矩阵 最小乘法修正I （I）。 2a 的 号为 。 第 期 谢瑶等：新型哌嗪化合物的合成及其晶体结构 Scheme 2 表1 2a 的晶体学参数 Table 1 2a 2a （）（! ） P n a 樻妸 （） b 樻妸 （） c 樻乔 （） （ ）乔 （） V 樻 0 （） ZX F（）厖 - - F R， wRI （I） ， R， wR（ ） ， （ ） 樻 （ ） h， k l5 2 结果与讨论 合成 合成 2 的反应属于胺缩醛反应，该反应可分 为两步：第一步在低温下进行，反应过程需加入浓 盐酸，利于生成中间体醛- 胺加合物。 第二步发生 脱水成醚反应（ ）， c 吡啶环上的 - 吸 电子作用较强，可使二级胺碱性变弱，羰基更有可 能被还原为相应的醇（d） ，有利于下一步的脱 水成醚反应，使得 e 的产率相对较高。 晶体结构 2a 的晶体学数据见表 ，部分键长和键角数 据见表 ，氢键键长和键角数据见表。 由表 可 见，2a 中酚氧原子（）分别与（）和（）形成 分子内氢键（ 和 ）。 表2 2a 的主要键长和键角 Table 2 2a 樻 （ ） 膊L （）帋妸 （） 热L （）x妸 （） 热L （）x妸 （） 膊L （）帋妸 （） 膊L （）z妸 （） 膊L （）x妸 （） 热垐 （）z妸 （） 垐 （）x妸 （） L （）帋妸 （） 破L （）妸 （） 苘垐 （）妸 （） 膊L （）帋妸 （） 膊L （）帋妸 （） 热L （）帋妸 （） 膊L （）帋妸 （） 热L （）妸 （） 热垐 （）x妸 （） 破L （）x妸 （） 苘垐 （）x妸 （） x妸 （） 妸 （） 妸 （） 妸 （） 合 成 化 学 ， 表3 2a 的氢键键长和键角 Table 3 2a 樻 樻 樻 （ ） 2乔 u 寣 （） 2乔 u 寣 （） ， ， ； ， ， 图 12a 的分子结构 Figure 1 2a 图 22a 的晶胞堆积图 Figure 2 2a 图 为 2a 的晶体结构。 由图 可见，2a 包 含 个酚羟基氧原子（）， 个酚醚氧原子 （， ）， 个胺基氮原子（， ）和一个吡 啶环氮原子（），是一个潜在的六齿配体。 分子 中还含有四个 sp 杂化的手性 。 由图 还可见， 2a 中还有 个六元环，分别为环 （， ， ， ， ， ），环（， ， ， ， ， ） 和环（， ， ， ， ， ）。 其中，环 和环 分别位于环 的上下两面，吡啶环和苯 酚环也分别位于环 的上下两侧，环 呈稳定的 椅式构象。 从2a 的整体结构来看，每个环均尽量 远离其它环，以减少空间阻力，保持分子结构的稳 定性。 图 为 2a 的晶胞堆积图。 由图 可见，2a 的晶胞堆积图中没有 堆积作用和分子间 氢键。 3 结论 合成了两个新型的哌嗪化合物 - - （- 吡啶基）- ，- 二氧- ，- 二氮杂五环 ， ， ， 二十一- ，- 六 环- - 基甲基苯酚（2a）和- - （- 吡啶基）- ，- 二氧- ，- 二氮杂五环 ， ， ，二十一- ，- 六环- - 基 甲 基苯酚（2b）。 2a 和 2b 均为含 个手性碳的哌 嗪化合物，具有潜在的生物活性和药理活性。 参考文献 ， ， ， et al - ，23（）： 周杰华，黄焰根新型季铵盐氟碳表面活性剂的合成 及其表面活性 合成化学，22（）： 杨耀永甲基哌嗪的气相缓烛能力探讨 材料 保护，37（）： 王宏飞，杨晴来，左正龙，等用 - 肾上腺素受体 色谱研究哌嗪类化合物的生物亲和作用 第二 中医大学学报，32（）： ， ， ， et al- - - - ，22 （）： 吴琴，王贞超，魏学，等 - 取代- - - （- 取代苯基）- ， ，- 噻二唑- - 磺酰基哌嗪类衍生物的合成及其抑菌 活性 合成化学，22（）： ， ， ， et al - ， - ，18（）： （下转第 页） 第 期 谢瑶等：新型哌嗪化合物的合成及其晶体结构 引起的，与理论计算结果相符。 分子由基态 到激发态，偶极距会明显增加。 强极性溶剂与激 发态分子的之间的偶极- 偶极相互作用增强，改变 溶质分子与溶剂分子之间的位置平衡，消耗激发 态分子能量，使荧光发射来自能量较低的弛豫态， 因而波长红移 。 此外，M1 的 效应更加 明显，这是由不同的推拉电子基团引起的。 3 结论 设计并合成了新型的 - - 型氰基取代二 苯乙烯衍生物（M1）和新型的 - - - 型氰基取 代二苯乙烯衍生物（M2）。 采用量子化学计算 法，- 和 ，研究了 M1 和 M2 的性能。 结 果表明：M1 具有较强的 和明显的溶剂生色 性质；M1 的 和 轨道电子云分离明 显，带隙较窄。 参考文献 ， ， ， et al- - - ， ，109： ， ， ， et al - ，46： ， ， ， et al - - - - ：，202： ， ， ， et al ，124： ， - ，107： ， - ， ，1： - ， 98： ， ， - - - ， 37： ， ， ， et al ， ， 157： ， ， ， et al ， ， ， ， ， ， et al - - ：- - ， ， ，117： ， ， ， et al ， ：- ， ，76： （上接第 页） ， ， ， et al - ，42（）： ， ， ， et al - ，49（）： ， ， ， et al - ：