（有机化学专业论文）几类含氟环状化合物的合成及其产物的谱学研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 本论文设计合成了两类不同的含氟环状化合物，分别是含氟环丙烷类衍生 物和含氟香豆素亚胺类杂环化合物。对反应产物的谱学特征进行了研究和归纳， 同时对含氟香豆素亚胺类杂环化合物光物理行为进行了研究。经检索，该类化 合物未见公开报道。 含氟芳香醛( 1 ) 与含活泼亚甲基化合物( 2 ) 反应，得到含氟贫电子烯烃 ( 3 ) 。化合物( 3 ) 在碱的存在下与胂盐( 4 ) 室温下反应，可高立体选择性的 得到含氟贫电子环丙烷衍生物( 5 ) 三氟乙酰乙酸乙酯( 6 ) 与问氨基苯酚( 7 ) 以绝对乙醇为溶剂，无水z n c l 2 为催化剂，在磁力搅拌条件下加热回流，反应生成含三氟甲基香豆素( 8 ) 。化 合物( 8 ) 作为中间体与醛类化合物缩合生成含氟香豆素亚胺类化合物( 1 0 ) 。 本论文对反应所得到的产物进行1 h n m r 、1 3 c n m r 、h m q c 、1 h - 1 h c o s y 、 瓜、u v 、m s 等波谱学分析以及元素分析，确证了最终产物的结构；讨论了氟 原子引入对化合物核磁共振谱学行为的影响及波谱学特征；同时还对相应产物 的光物理行为进行了研究。 关键词：含氟贫电子环丙烷衍生物，立体选择性合成， 含氟香豆素亚胺，波谱分析 v 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t s y n t h e s i so fr i n g yc o m p o 蛐d sc o n t a i n i n gf l u o r i n eh a sb e e ns t u d i e d ；t h e s p e c t aa n dp h o t op h y s i c a lp r o p e r t i e so ft h ep r o d u c t sh a v ea l s ob e e ns t u d i e di n t h i sp a p e r a r o m a t i ca l d e h y d e s c o n t a i n i n gf l u o r i n e ( 1 ) r e a c tw i t h a c t i v em e t h y l e n e c o m 呻d e ( 2 ) t oa f f o r de l e c t r o n - d e f i c i e n to l e f m sc o n t a i n i n gf l u o r i n e ( 3 ) c o m p o u n d s ( 3 ) r e a c tw i t ha r s o n i n ms a l t s ( 4 ) i nt h ep r e s e n c eo fb a s ea tr o o m t e m p e r a t u r e t oa f f o r d c y c l o p r o p a n ec o n t a i n i n gf l u o r i n e 圆w i t hh i g h s t e r e o s e l e c t i v i t y e t h y l4 , 4 , 4 - t r i f l u o r o a c e t o a c e t a t e ( 6 ) 蛾i c tw i t h3 - a m i n o p h e n o l ( 7 ) i na b s o l u t e a l c o h o le a r n e d b yz n c 2 ，m a g n e t i c a l l ys t i r r e d , h e a t e da n dr e f l u x e dt og e t 4 - ( t r i f l u o r o m e t h y o - 7 a m i n o c o u m a r i n ( 8 ) c o m p o a n d ( 8 ) 勰i n t e r m e d i a t e c o n d e n s ew i t ha l d e h y d e st og i v eo u tc o u m a r i n y li m i n ec o n t a i n i n gf l u o r i n e ( 1 0 ) t h e1 h - n m r 、1 3 c - n m r 、h m q c 、1 h - 1 h c o s y 、i r 、u v 、m so f p r o d u c t s w e r es t u d i e d t h es t r u c t u r e so fp r o d u c t sw e r ed e t e r m i n e d t h ef u n c t i o no fft o c o m p o a n d e i nn m rw a sa l s os t u d i e di nt h i sp a p e r t h ep h o t o p h y s i c a lp r o p e r t i e s o fd i f f e r e n tp r o d u c t si nd i f f e r e n ts o l v e n tw e r ea l s os t u d i e d k e y w o r d s ： s t e r e o s e l e c t i v es y n t h e s i s ，d e c t r o n - d e f i c i e n tc y d o p r o p a n e c o n t a i n i n g f l u o r i n ed e r i v a t i v e s ，c o u m a r i n y li m i n e c o n t a i n i n gf l u o r i n e ，s p e c t r o m e t r i ci d e n t i f i c a t i o n v i 上海大学硕士学位论文 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：驴日 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：塑导师签名： 期：! 望：! 竺 上海大学颈士学位论文 课题来源 绪论 本课题系国家自然科学基金资助项目，项目编号：2 0 4 7 2 0 4 7 。 课题研究的目的和意义 含氟多官能基有机化合物是一类重要的有机合成中间体，因其特殊的物理 化学性质而在有机合成领域受到重视。氟化学的研究成果也被大量用于生物学、 医药、农药、染料以及功能材料等领域中l 目前，3 0 - 4 0 的农药以及2 0 - 3 0 的药物中至少含有一个氟原子 5 1 。由于氟 原子半径小、又具有较大的电负性，氟原子这种极强烈的电负性增加了氟与碳 的亲合作用。碳一氟键的高键能( 4 8 5 7 1 0 m 0 1 ) ，证明了其在生理代谢过程中的 稳定性。当氟原子或含氟基团( 尤其是c f 3 基团) 等引入此类化合物中，其电 子效应和模拟效应( m i m i c e f f e c t ) 不仅改变分子内部电子密度的分布，影响了 化合物内部结构的酸碱性，进而改变其活性，而且还能提高化合物的脂溶性。 当氟原子取代了相关化合物中的氢原子，其类脂化合物在生物膜上的溶解性得 到增强，促进其在生物体内吸收与传递速度，使生理作用发生变化。所以不少 含氟化合物比不含氟化合物在医药、农药等药物性能上具有用量少、毒性低、 药效高，代谢能力强的优点。例如，三氟丙嗪是氯丙嗪分子中氯被三氟甲基取 代的产物，其药效比氯丙嗪增加5 倍；氟丙苯胺是丙苯胺引入了三氟甲基的类 似药物，其疗效提高了8 1 0 倍。类似的例子还有很多，如甲氟喹、氟萘普生等 都是通过引入含氟基团来增强分子的活性。 上海大学硕士学位论文 ( 氟萘普生)( 三氟丙嗪) 由于氟碳键键能大、键长短、无伸缩性、折光率小等特点，在染料中引入氟 原子或含氟基团，能提高染料染色鲜艳度、着色值和耐光坚牢度。作为试剂或 助剂等方面，含氟基团的引入使其在活性、稳定性、光泽性方面也得到增加。 除上述几个领域之外，有机氟化合物在液晶材料领域也有着特殊重要的作 用。其具有低粘度、高电阻率、物理化学性能稳定性强、电荷保持率高、介电 异性较大等优势，含氟液晶化合物己经成为当今液晶材料合成的主流【5 】。 环状化合物广泛存在于天然产物以及人工合成产物中。按环的大小可分为1 小环：三、四元环，2 普通环：五至七元环，3 中环：八至十一元环，4 大环： 十二元环以上。从环的数量可分为单环化合物和多环化合物【6 l 。环状化合物由于 其分子的特殊结构和特殊键角，表现出的特殊理化性质和生理活性近年来逐渐受 到有机化学界的关注，例如：将取代的1 嚷【基环丙烷羧酸引入多肽中，由于三元环 的引入使得多肽骨架的柔性下降，特别是当环丙烷环上还有其它取代基时，取代基 会选择特定的取向。多肽也具有特定的构剔7 】。杂环化合物是环状化合物中的重要 分支，其在生命体系中起着重要作用。目前应用的药物中很大一部分是杂环化合 物【s l 。 把氟原子和含氟基团引入到环状化合物中提高环状化合物的理化性质和生 理活性，目前是有机合成的热点之一。例如：氟红霉素是一个新化学半合成的 含氟大环内酯类抗生素，它与红霉素比，最大优点是对肝脏没有毒性，血液中 浓度可比红霉素高6 倍。氟乙阿霉素也是一个化学半合成的含氟抗生素，其对 有些肿瘤的疗效比阿霉素大十倍，毒性反比阿霉素低。氟头孢霉素a ( c a f a z a f l u x ) 和氟头孢霉素b ( c c p h a l o s p o r i n s ) 也已进人l i 缶床推广阶段。 2 上海大学须士学位论文 氟红霉素 氟头孢霉素a 兹f叩一2 ：盯 h 占“7 扩 o 氟头孢霉素b 自然界中极少存在有机含氟化合物，它们大多是经过人工合成的，因此近 十年来有机氟化学的研究十分活跃，发展相当迅速。但有机氟化合物的合成仍 有一定困难，限制了此类化合物在实际中的应用。 随着有机氟化学的研究和应用不断深入，对该类化合物的n m r 谱学较为 系统的研究还少见报道。氟原子的引入，对相关化合物的波谱学行为产生较大 影响。当化合物中引入了氟原子或含氟基团后，由于f c 、f h 偶合的存在 而使其n m r 谱学行为变得十分复杂，因此总结该类化合物的核磁共振谱学行 为，将是很有意义的工作。 论文的主要研究内容 本论文是以作者攻读硕士学位期间承担课题的工作为基础，在上述调研工 作的基础上，本论文主要工作分为三个部分： 第一部分：高立体选择性合成含氟环丙烷衍生物，并对其结构进行波谱学 3 上海大学硕士学位论文 表征。 第二部分：合成含三氟甲基的香豆素亚胺类化合物，对其结构进行波谱学 表征并且通过紫外光谱研究其光物理行为。 第三部分：用元素分析及n m r 、i r 、u v 、m s 等波谱学分析手段对合成 的新化合物进行结构确证，特别是利用近年来发展起来的二维核磁共振手段( 对 于鉴定有机化合物结构来说，二维核磁共振方法更客观、可靠，而且大大降低 了解决问题的难度、增加了解决问题的途径的多样性) 和多脉冲实验等【钆”l 。 对由于f 原子的引入而对谱图产生的复杂的影响进行深入的谱学研究，以期对 这类特殊结构的化合物的核磁共振谱学进行一些积累和归纳。 4 上海大学硕士学位论文 第一部分含氟贫电子环丙烷衍生物的合成 第一章前言 含有环丙烷骨架的有机化合物可能是重要的生物代谢中间体，广泛存在于天 然产物和微生物体内，并且具有良好生物活性【1 4 1 。由于环丙烷骨架具有刚性的平 面结构和特殊的键角，以及潜在的化学反应活性和生物活性，所以把环丙烷结构 引入到生物活性物质中被认为是一种重要的化学修饰i 均。例如氟哌酸，氟啶酸和 氟嗪酸是人们熟知的广谱抗菌药，由于环丙基的引入不仅能进一步扩大抗菌谱， 而且会大大增强其抗菌活性，特别引人注目的是环丙氟啶酸比氟啶酸抗菌作用增 强乱2 0 倍，环丙氟哌酸也较氟哌酸强2 4 倍【垌。因此环丙烷衍生物的合成是有机 化学工作者十分关注的一个研究方向。 环丙烷结构广泛存在于具有特殊生物活性的化合物中。如【1 7 】： 俗c 刚 h 2 n 抗肿瘤活性的抗生素引起动物低血糖杀菌剂 建飞蕊越心戈心念几n u 1 0 6 3 0 5 抗动脉硬化 c i l a s t a t i n 抗生素 5 r o l i c y p r i n e 兴奋剂 上海大学硕士学位论文 到目前为止，已有2 0 0 多个含有环丙烷结构的药物上市。如【1 s - 2 0 ! ： 环丙氟啶酸 环丙氟哌酸( 环丙沙星) ( + ) - d u o c a r m y c i ns a 抗癌药物 ( + ) c c - 1 0 6 5 抗癌药物 6 上海大学硬士学位论文 关于环丙烷的合成方法已有大量文献报道，但是归纳起来可分为两种： ( 1 ) 分子内成环，( 2 ) 两个不同的分子相互反应，例如：卡宾与烯烃的加成反 应【2 1 1 。然而，通过这两种方法合成的环丙烷，其中很多都是c i s 和t r a n s 异构体 的混合物或者是热力学稳定的反式结构【碉。 氟原子或含氟基团的引入可使这些环丙烷类化合物的理化性质和生物活性 发生显著的改变，因此人们对用氟原子或含氟基团来修饰环丙烷做了大量工作， 并取得了许多成果【1 5 , 2 3 - 2 6 1 。 n a 2 s 2 0 4 n a h c 0 3 + 即1 琢耐 r f = ( a ) ( c f 2 ) 2c l ，( b ) ( c f 2 ) 4 c i , ( c ) ( c f 2 ) 6 c i ，( d ) ( c f 2 ) 8 c i ，( e ) ( c f 2 ) s f 严 噼竺些l l r l = a l k y l ，a r r 2 = o h ，m o m ，b n r 1 f 7 9 4 ( 1 4 ：1 ) 上海大学硕士学位论文 l ar = b z o ( c h 2 ) 3 l br = t b d p s o c h 2 l h m d s 1 h f - 7 8 i c f i i 蝴 e * 3 e c i s - 2 2 _ 8 1 c o t = 5 8 ：n 2 bq u a n t ( c y t = 9 ：1 ) c h 2 x q 2 - - - - - - - - - - - - - - ( p h c n ) 2 p d c l 2 , c h 2 c 1 2 , 9 0 h 2 c h c o o m e s h 2 ( o a c ) 4 c h 2 c 1 2 , 6 0 l h m d s t f 7 8 这些具有含氟官能团的环丙烷，其合成方法不外乎上述两种方法，即分子 内引入含氟官能团然后进行分子内成环或与其它底物分子相互反应。所以含氟 环丙烷的合成同样面临着：反应条件苛刻，反应立体选择性差，产物不易分离 的难题。 8 从 彤笸 上海大学硕士学位论文 据丁维钰教授等报道【刎，利用胂盐与贫电子烯烃在碱存在下反应，可以高立 体选择性地合成顺1 ，2 - 二氢多取代贫电子环丙烷衍生物。此反应具有条件温和， 得率高，立体选择性好等特点。 本研究工作是国家自然科学基金支助项目( 2 0 4 7 2 0 4 7 ) 的部分工作，拟制 各一系列的含有氟取代基的环丙烷衍生物。 9 上海大学硕士学位论文 第二章含氟多取代基贫电 子环丙烷衍生物的合成及结构表征 2 1 实验部分 反应过程 艄h o + c h 2 x 2 斗a r c h = c p q 2 + h 2 0 l 23 h a r c h = c 0 q 2 + p h 3 a s c h 2 c o r b r 2 h 2 0 +一kf c h c l 3 3 4 r 5 x a t ：l _ ：p f c 6 h s ；l b ：m - 只：6 i b ；l c ：p - c f 3 c 6 1 1 5 ；2 , 1 ：x = c n ；2 b ：x = p h c o 钿：r = o c h 3 ：4 b ：r = p h 首先以含氟芳香醛( 1 ) 为起始原料与含活泼亚甲基化合物( 2 ) 合成一系列含氟 贫电子烯烃( 3 ) ，含氟贫电子烯烃( 3 ) 作为中间产物与胂盐( 4 ) 在碱性条件下反应 可高立体选择性地得到产物( 5 ) ，产物圆通过硅胶柱层析或者重结晶分离提纯。 相关化合物结构经i r 、m s 、1 hn m r 、u cn m r 、h m q c 及元素分析予以确 定，产物构型经n o e s y 确定为顺式结构。 反应结果见表2 - 1 ： 表2 - 1 产物5 a - s g 的合成 i a b i e2 - 1p r e p a r a t i o no fc o m p o u n d s5 a - 5 9 产物 a rrx 反应时间h 得率熔点 5 a p f c 6 h 4 o c h j c n 5 8 5 4 o i l b b m - f c 6 h -o c h 3 c n4 8 7 2 1 2 8 3 _ 1 2 9 o 5 c p f c 6 h 4 p hc n78 2 5 1 5 5 - 8 - - 1 5 6 4 f , d m f c j _ 1 4 p h、c n78 3 3 1 4 1 8 1 4 3 0 1 0 上海大学硕士学位论文 2 2 产物结构的确定 2 2 1 产物的图谱数据 产物5 a 一5 9 的元素分析数据，m 、m s 及n m r 数据分别见表2 - 2 、表2 - 3 和 表2 4 ，产物5 f 的2 d n m r 数据见表2 5 。 表2 - 2 产物5 a - 5 9 的元素分析数据 t a b l e2 - 2e l e m e n t a la n a l y s i sd a t ao fc o m p o u n d s5 a - 5 9 元素分析( ) 产物 a r h 缸叫n 如u n d 5 6 3 8 56 3 9 13 6 53 6 81 1 j 21 1 4 3 p - f c 6 i - 1 4 铀 m - f c 6 1 4 6 3 9 36 3 9 13 7 13 6 81 1 4 71 1 4 3 5 c7 4 2 97 4 4 73 8 23 8 29 5 79 6 5 p - f c 6 h 4 7 4 4 37 4 4 73 7 9 3 8 29 6 39 6 5 5 d m f c 6 h 4 5 e p - f c 6 1 1 4 7 4 5 47 4 6 2 4 鹋4 7 6 ，| 7 4 3 37 4 6 24 6 74 7 6 ，| 5 f m - f c 池 5 9p - c f 3 c 6 r h 6 8 8 76 9 0 24 1 64 2 3 | 表2 - 3 化合物5 a - 5 9 的m s 及i r 数据 t a b l e2 - 3m sa n di rd a t ao fc o m p o u n d s5 a - 5 9 f 1 8 5 ( m - c 0 2 c h 3 ) + ，5 】 1 5 8 ( m - c 0 2 c h 3 - h c n y ，1 2 1 l 1 7 4 3 2 1 ( u c o ) 1 6 0 5 8 2 ( ut 吨) 3 0 6 0 5 6 ( ”m h ) 2 2 5 2 3 5 ( ”) 1 1 6 6 1 4 ( u 上海大学硕士学位论文 5 f f 1 8 5 1 ( m - c 0 2 c t l 3 ) + ，8 1 1 5 8 ( m - c 0 2 c h 3 - h c n ) ，l o 1 0 5 ( c o c m s ) * ，l o o 7 7 t 1 5 ) + 3 5 1 1 0 5 ( c o c _ 撙5 y ，1 0 0 7 7 【( c 6 l i 矿，1 9 1 7 3 0 1 8 ( o co ) 1 6 1 7 3 2 ( u 衄) 3 0 2 8 1 1 ( u “h ) 2 2 5 3 3 4 ( u d ) 1 2 5 6 8 4 ( ud f ) 1 6 7 1 9 0 ( ”c o ) 1 5 9 8 0 9 ( u 。崦) 3 0 7 2 4 7 ( u “) 2 2 4 9 1 0 ( ”a | ) 1 2 2 8 7 5 ( uo f ) 1 6 6 4 6 9 ( o ) 1 6 1 9 7 0 ( ”衄) 3 0 6 6 4 6 ( u “h ) 2 2 5 2 7 8 ( ”a ) 1 2 4 1 4 7 ( oc - 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3 8 ) 3 3 6 0 0 ，盟) 1 1 1 5 3 ( s ，g 町 1 6 5 4 3 ( s , q = o ) 1 1 5 7 3 ( d , e 萨2 2 5 ) 1 2 4 1 8 ( d , 4 j f c = 3 m 1 3 1 2 9 ( d , 3 1 目5 、 3 3 5 2 ( s ，g 田 1 1 1 3 8 0 剑 1 6 5 3 1 随_ c - - o ) 1 1 6 6 8 ( a ，1 b c = 2 2 5 ) 1 2 5 4 7 ( d ， j f - c = 3 8 ) 3 5 8 1 ( s ，_ c r l ) n 1 5 4 t s , _ c n ) 1 8 8 7 9 ( s _ c - - o ) 1 2 9 5 1 ( s ，a t ) 1 3 5 3 4 0 , a t ) 1 1 5 7 4 ( d , 1 e 萨2 2 5 ) 1 2 4 3 z ( a ，4 j f c , 3 8 ) 1 3 1 9 1 似j j f - c = 7 5 ) 3 5 6 3 ( s ，g 1 1 1 3 6 ( s ，g 町 1 8 8 5 9 ( s ，c - - o ) 1 2 9 5 2 ( s ，a t ) 1 3 5 3 8 ( s ，a t ) 上海大学硕士学位论文 4 1 5 ( 1 i i a i a r d ，j f f i 7 5 ) 3 9 4 ( 1 i i c h , d ，j - - 7 5 ) 6 s s ( 2 i - i , f - a t - h , n n 7 7 2 i ( 2 h ，f - a t - h , m ) 7 2 1 7 8 8 ( 1 0 h ，a t , m ) 3 5 0 ( 3 1 - 1 , o c h 3 , s 1 4 1 4 ( 1 l i 毗d ，j - 7 国 3 9 3 ( 1 i - l , c h , d ，j = 7 5 ) 6 8 0 - 7 1 5 ( 4 n , f - a t - h , 曲 7 2 2 7 8 8 ( 1 0 h , a s , m 1 3 5 1 ( 3 i 1 , o c h 3 ，s ) 1 6 2 2 4 0 , 1 j f c = 2 4 5 1 2 9 7 5 ( d ， j v c = 8 8 ) 3 5 2 5 ( s ，_ c h a r ) 5 6 2 9 ( s , c ( c o p h ) 2 ) 1 9 2 1 5 ( s ，c o p ” 5 2 5 1 ( s ，c o 删 1 3 6 4 1 ( s ，a 0 1 2 8 5 2 ( s ，a t ) 1 3 6 5 0 ( s ，a 0 1 2 8 8 1 ( s ，a 0 1 6 2 7 0 ( d , 1 j f c = 2 4 5 m 1 3 0 0 9 ( d ，1 e c = 8 8 ) 1 1 5 2 8 ( d , e c = 2 2 - 5 ) 3 5 4 2 0 , _ c h a r ) 5 6 4 3 ( s ，c ( c o p h 均 1 9 1 9 6 ( s ，_ c o p h ) 5 2 5 6 0 ，短h ，) 1 2 9 3 7 ( s ，a 0 1 3 3 6 7 ( s , a 0 1 2 9 0 2 ( s , a 0 1 3 3 8 9 0 ，柚 1 1 5 - s 4 ( d ，2 j f c = 2 1 3 ) 1 2 8 6 8 ( d ，4 j m = 2 j ) 3 1 4 0 0 ，g 1 ) 1 9 1 9 1 ( s ，c o p h ) 1 6 9 1 9 ( s , 0 2 a 3 ) 1 2 9 3 ，a 0 1 3 3 6 2 ( s , a 0 1 2 8 9 7 ( s , a t ) 1 3 3 8 2 0 , a 0 1 1 4 7 7 0 , o = 2 0 外 1 2 3 8 9 ( d , ? ，f 庐2 8 ) 1 3 5 6 0 ( d , j k d5 、 3 1 3 7 ( s , g i ) 1 9 1 6 9 0 ，c o p h ) 1 6 9 t 2 0 , p 2 c h 卉 1 3 6 3 3 ( s , a r 、 1 2 8 5 6 ba r ) 1 3 6 4 3 ( s a 0 1 2 8 8 4 0 ，a t ) 4 2 1 ( 1 h c h 缸d j = 7 5 )1 2 4 0 1 ( q ，t j f c = 2 7 0 0 ，c f 3 ) 1 2 9 8 5 比- 3 3 8 ) 4 0 1 ( 1 i i ，c h , d ，j = 7 5 )1 2 5 5 3 ( q ，j v c = 3 8 )1 2 8 6 3 ( s ，a 3 缈 7 4 6 ( 2 h , f - a t - h , m )1 3 7 1 8 ( s ，3 5 4 3 ( s ，_ c h a r ) 7 4 0 ( 2 h ，f - a t - h , m )3 1 3 7 ( s ，g 田5 6 4 6 0 , _ c ( c o p h ) 2 ) 7 2 2 - 7 8 7 ( 1 0 h , a t , m )1 9 1 6 3 c _ o p h ) 1 9 1 8 6 0 ，c o p h ) 1 6 8 9 6 ( s , _ c o ：c h 3 ) 5 2 6 3 ( s , c 0 2 h 3 ) 1 3 6 2 4 0 , a 01 2 9 2 8 0 ，a 0 1 2 8 5 6 ( s , a n1 3 3 9 7 ( s , a 0 1 3 6 4 1 ( s ，a 01 2 9 o l ( s ，h a ) 1 2 8 s s ( s ，a i )1 3 3 7 9 ( s , a 0 1 4 上海大学硕士学位论文 表2 - 5 化合物5 f 的2 d n m r 数据 t a b l e2 - 52 dn m rd a t eo fc o m p o u n d5 f h m q c 1 h 1 hc o s y ht oc c a r b o n p o s i t i o nn o h t oh n o 6 1 1 4 7 7116 8 07 1 52 7 1 51 3 0 0 9216 8 06 9 85 7 0 71 2 3 8 9327 1 57 - 0 73 6 9 81 1 5 2 8537 0 76 9 85 4 1 43 5 4 2774 1 43 9 38 3 9 33 1 3 781 2 ，1 2 7 7 07 2 21 3 1 3 7 7 01 2 9 3 7 1 2 ，1 2 1 2 1 2 7 7 07 3 51 4 7 2 2 1 2 8 5 61 3 ，1 3 1 3 1 3 7 2 2 7 3 51 4 7 3 51 3 3 6 71 4 1 7 ，1 7 7 8 8 7 3 41 8 1 8 7 8 81 2 9 0 21 7 。1 7 1 7 1 7 7 鼹7 4 51 9 7 3 41 2 8 8 4 1 8 ，1 8 1 8 1 8 7 3 47 4 5 1 9 7 4 51 3 3 8 91 9 3 5 15 2 5 62 1 2 2 2 产物的图谱解析( 以5 d ，5 f 为例) 在这一系列环丙烷衍生物中，分别以二腈基取代的釉和二苯甲酰基取代的 5 f 为例，根据它们各自的元素分析、m s 、i r 、1 h - n m r 、1 3 c n m r 以及其它数 据，对其结构和构型进行了全面分析。 化合物5 d 的结构表征。 元素分析： 由元素分析数据我们可以看出化合物鲥的碳氢氮含量与计算值比较吻合， 确定5 d 的分子式为c 1 8 i i t l f n 2 0 ，计算其不饱和度为1 6 。 质谱分析： 化合物列的质谱给出的信息较为简单，未出现分子离子峰，只出现了 m z = 1 0 5 的碎片峰( c o c 9 t 5 ) + ，和m z = 7 7 的碎片峰( q h 5 ) + ，证明了分子中含有苯 上海大学硕士学位论文 甲酰基和苯基结构片段。同时反映了环丙烷刚性结构的不稳定性，在e i 离子源 的轰击下容易碎裂。 红外分析： 1 6 6 4 6 9o n - 1 处有一极强峰，应为羰基伸缩振动吸收峰。1 6 1 9 7 0c l n d 处有 强吸收峰，应为c = c 的伸缩振动吸收峰。3 0 6 6 4 6c n l - 1 处的吸收峰很明显为不 饱和碳的碳氢伸缩振动吸收峰。2 2 5 2 7 8 c m l 处有一个尖峰，且吸收强度较大， 为c 1 q 的伸缩振动吸收峰。1 2 4 1 7 1 c m d 处的吸收峰为c - f 伸缩振动吸收峰。 核磁共振分析： 从核磁共振氢谱1 hn m r 数据来看，在化学位移为3 9 1 p p m 和4 0 4 p p m 处 各有一组代表一个质子吸收并相互偶合的双重峰，j ( i - u ) 值为8 0 ，说明分子中 存在c h c h 结构片段。且两个氢的化学位移向低场移动，因此可能与具有较 强去屏蔽作用的基团相连( 如芳基，羰基) 。7 1 0 刁4 5 p p m ( 积分为4 ) 应为一组 芳氢，其峰形较复杂，应为f 原子的引入引起的偶合裂分。7 7 5 碣1 l p p m ( 积 分为5 ) 应为另一组芳氢，从其峰形上判断应为苯甲酰基上的芳氢。 从核磁共振碳谱1 3 cn m r 数据可看出，化合物钮共有六组两重峰，分别 位于1 6 3 0 1 p p m 、1 1 5 7 4 p p m 、1 3 1 2 4 p p m 、1 2 4 3 2 p p m 、1 1 7 1 7 p p m 、1 3 1 9 1 p p m 这是由于间氟苯基上氟原子对碳的裂分所引起的。化学位移为1 1 1 3 6 p p m 与 1 1 2 0 3 p p m 处是两组对称的单峰且强度很低，很明显是分子内两个腈基上的季 碳。化学位移处于低场1 8 8 5 9 p p m 的峰的出现，说明了羰基的存在。不饱和碳 原子区剩下的四组单峰化学位移1 3 5 3 3 p p m 、1 2 9 5 2 p p m 、1 2 8 9 1 p p m 、1 3 5 3 8 p p m 可合理的解释为苯甲酰基上苯环的六个碳原予。 由以上谱图数据得到分子中可能存在的基本结构片段为c h c h ，2 个c n ， n o 丫和卜3 一。根据元素分析可知5 d 的分子量为2 9 0 ，不饱和度为1 6 ，而 以上片段质量总和为2 7 8 ，不饱和度为1 5 ，可见分子内还存在一个季碳，还剩 余一个不饱和度，由于不饱和碳原子区没有多余的碳信号，推测这个季碳与 c h c h 相连形成一个环丙烷三元环。”cn m r 中商场区存在三组单峰，也证 明了推测的合理性。化学位移为1 5 3 5p p m 处的季碳处于高场，其连接两个腈 上海大学硕士学位论文 基。 其质谱开裂机理可用下式表示： s c h e m e2 - 2 通过以上分析，推测化合物列的结构为： 搭或婿 其结构的氢谱、碳谱数据与计算机模拟的结果均吻合。 立体构型的确定 以化合物5 d 为例，其立体构型可根据环丙烷骨架上两个相邻氢原子的偶合 常数值判断。文献报道吲：环丙烷骨架上两个相邻氢原子处于顺式构型时，其 偶合常数较大一般位于7 1 0 h z 之问，而处于反式结构的相邻氢原子偶合常数 值较小，一般情况处于3 一t h z 之问。化合物5 d 其环丙烷骨架上两个相邻氢的 偶合常数值都为8 0 h z ，所以化合物筘的空间立体构型为顺式构型。 其结构式为： 二苯甲酰基取代含氟环丙烷5 硝g 的结构鉴定 二苯甲酰基取代的含氟环丙烷由于分子内的芳香环较多，而且氟原子对碳 有偶合裂分，使其核磁共振氢谱1 hn m r 和核磁共振碳谱1 3 cn m r 谱图较为 复杂，具体归属困难。为了从谱图中获得更多的信息，我们又进行了1 h 1 h c o s y 及h m q c 实验，同时利用n o e s y 实验以确定该化合物的空间构型。 根据化合物的元素分析、1 hn m r 、”cn m r 、m s 、i r 和二维谱等数据， 1 7 m 脑7 7 一 上海大学硕士学位论文 下面以5 f 为例对化合物进行图谱解析，并且对核磁数据进行了具体归属。 元素分析： 由元素分析数据我们可以看出化合物5 f 的碳氢含量与计算值比较吻合，从 元素分析值可知其分子中含有2 5 个碳，1 9 个氢。 质谱分析： 化合物5 f 在质谱中没有分子离子峰，但可以找到m z = 5 9 的特征碎片，应为 ( c 0 2 c h 3 ) + 和m z = 3 4 3 的特征碎片峰，应为( m - c o , c a 3 ) + 。由这两个特征碎片可 推测m + - - 4 0 2 。结合元素分析结果，可能的分子式为h 1 9 f 0 4 ，同时在质谱中 可找到m z = 1 0 5 的特征碎片峰，这个碎片峰很容易判断为( c 6 i - b c or 质谱的 裂解方式见s c h e m e2 - 3 。 红外分析： 从红外光谱数据可见，在1 7 3 7 3 7t i n - 1 处有酯羰基碳氧双键伸缩振动的吸收 峰，在1 6 6 8 9 1 c m - 1 处有羰基碳氧双键伸缩振动的吸收峰，在1 5 9 2 0 8 处有强吸 收峰，应为c - - c 的伸缩振动吸收峰。3 0 5 6 0 7 锄d 处的吸收峰很明显为不饱和 碳的碳氢伸缩振动吸收峰，1 2 3 7 6 8 c m 1 处的吸收峰为c - f 伸缩振动吸收峰，证 实分子结构中含有氟原子。 核磁共振分析： 从1 hn m r 谱( f 碴2 - 1 ) 来看，共有1 2 组峰，积分面积比从低场到高场依次 为2 ：2 ：1 ：3 ：2 ：1 ：1 ：1 ：1 ：1 ：1 ：3 ，其中有九组多重峰，两组两重峰，一组单峰。在化学 位移为3 9 3 p p m 和4 1 4 p p m各有一组代表一个质子吸收并相互偶合的双重峰， j ( ) 值为7 5 ，说明分子中存在c h - c h - 结构片段。在化学位移为3 5 1 p p m 处有 一组代表三个质子的单峰，明显可以看出这是甲氧羰基上o c h 3 的三个质子。 参考5 d 间氟苯基上的四个质子偶合裂分形状和化学位移我们可得出6 8 0 p p m - - 7 1 5 p p m 处是问氟苯基上的四个质子。在低场区7 2 2 p p m - 7 8 8 p p