一种多取代硝基环丙烷的开环反应

一种多取代硝基环丙烷的开环反应

丙酸酯分子具有特殊的张力和电荷分布。在某些情况下，环丙烯酸酯容易产生开环反应。亲核试剂例如以碳、氧、硫和氮等原子为亲核中心的亲核试剂可以将环丙烷开环,得到其他有用的化合物在一定条件下,硝基烯烃与溴代丙二酸二甲酯反应得到硝基环丙烷。这种产物分子中含有多个吸电子取代基,结构较为独特,关于其反应研究尚未见文献报道。本文以这种多取代硝基环丙烷为底物,研究其在不同条件下的开环反应。1实验1.1超声核磁共振测定HNMR,BrukerAdvance400MHz超导核磁共振谱仪测定;MS,Agilent6120LCMS质谱仪测定。硝基环丙烷按文献1.2柱层析分离sd在5mL微量反应器中加入六水高氯酸镍3.6mg(0.01mmol)、二氯甲烷0.5mL,4A分子筛100mg,搅拌10min后,加入A28mg(0.1mmol),苄胺32mg(0.3mmol),反室温下搅拌,采用薄层色谱跟踪至反应结束,产物经柱层析分离(洗脱剂:石油醚/乙酸乙酯=25∶1)。1.3a的恢复1.3.1柱层析分离产物称取A112mg(0.4mmol)溶于5mL甲醇,然后加入Pd/C22mg,常压通入氢气,室温下搅拌过夜后过滤除去Pd/C,浓缩后柱层析分离产物(洗脱剂:石油醚/乙酸乙酯=20∶1)。1.3.2搅拌、搅拌称取A112mg(0.4mmol)溶于8mL异丙醇,然后加入6N的盐酸4mL,锌粉520mg(8mmol),室温下搅拌过夜。混合物加入饱和碳酸氢钠溶液调至弱碱性,过滤除去不溶物,水相用二氯甲烷萃取(10mL×2),有机层用硫酸镁干燥后浓缩,柱层析分离产物(洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=30∶1)。1.4化合物结构数据C(见图5)为无色油状物,产率为85%。D(见图6)为白色固体,产率为56%。2结果与讨论3烯胺的合成机理本文研究了不同条件下一种多取代硝基环丙烷的开环反应。在路易斯酸为催化剂、苯胺为亲核试剂的条件下,开环反应不能发生。以高氯酸镍为催化剂、苄胺为亲核试剂时,底物转化为烯胺。对该反应机理进行分析,推测在碱性条件下,底物可能先发生质子、硝基的消除并开环生成联烯中间体,再与苄胺发生加成―重排反应得到产物。底物也可以发生还原开环反应,在Pd/C催化氢化下,底物开环同时发生硝基脱除反应,得到烷基取代丙二酸二甲酯衍生物。在酸性条件下,用锌粉还原底物可得到五元环内酰胺。关于开环反应的进一步应用及其机理研究仍在进行当中。2.1路易斯酸对a分子中c-c选择多取代硝基环丙烷化合物A作为反应底物。A分子中含有两个酯基,酯羰基可与路易斯酸进行配位,从而活化底物。因此设计以路易斯酸为催化剂、胺为亲核试剂,A的开环反应如图2所示。化合物A的3位碳具有一定的正电性,设想亲核试剂可能会从3位进攻,开环反应可能会断开C1-C3键,也有可能断开C2-C3键。首先以苯胺为亲核试剂,对多种路易斯酸进行了筛选。结果显示,在各种路易斯酸例如高氯酸镍、六氟乙酰丙酮铜、三氟甲磺酸铜、三氟甲磺酸钇、三氟甲磺酸铟、三氟甲磺酸锌、三氯化铝、三氯化铟存在的条件下,硝基环丙烷都不能发生明显的反应。这可能与A的特殊结构有关。选择亲核性更强的苄胺,研究A的开环反应,发现在高氯酸镍催化下,底物发生了如图3所示反应。上述反应中A不仅发生开环,而且发生了硝基的脱除反应,并且苄胺的亲核进攻不是从3位而是从2位碳进行。分析反应的机理可能如图4所示。由于邻位酯基以及硝基的影响,A分子中2位碳上的氢具有一定的酸性,在路易斯酸作用下,更容易脱去质子,同时C1-C3键断裂,然后脱除硝基得到联烯中间体,亲核试剂与联烯加成后再发生双键的重排,得到烯胺B。根据上述机理,如将硝基还原为氨基,底物分子中的电荷分布会发生改变,则可能发生开环反应,并避免消除反应,得到构型保持的开环产物。2.2a为无砂药物测定将化合物A在Pd/C催化下加氢还原,发现下A发生如图5所示反应。催化氢化使A发生开环,但同时脱除了硝基,生成烷基取代丙二酸二甲酯化合物C。2.3内酰胺d的制备采用Zn-HCl还原体系,发现硝基