SalenMn（Ⅲ）催化的非活化烯烴的氯胺化反應研究

羅小楊

摘 要：得到成環的化合物的一種十分重要的方法就是使用不飽和的化合物在分子內部進行環化反應。在眾多環狀化合物的制備方法中，分子中存在氮原子的不飽和化合物能參與反應從而來合成我們所希望得到的氮雜環化合物。例如說，吡啶、哌啶。具有氮原子的化合物在世界分布廣泛，具有著別的化合物沒有的生物和藥物價值，嗎啡、阿托品、可待因等很多的天然產物中具有含氮原子的雜環。

關鍵詞：雜環化合物;分子內氯胺化;SalenMn（Ⅲ）催化

氯胺化反應是能夠把氯原子和氨同時加到雙鍵兩端的反應，氯胺化反應得到的是鄰位兩個基團分別為氯原子和氨基的化合物。在烯烴分子內進行氯胺化反應的產物主要是雜環化合物。這種化合物是生成含有氮原子化合物的關鍵的中間體結構。這篇論文利用一種新的催化劑SalenMn（Ⅲ），來合成所需要的氮雜環化合物。此反應方便進行，條件十分溫和，不跟空氣發生反應，因此可以在敞口的情況下進行反應.

一、底物合成路線的相關解析

本次底物合成分為三步即：（1）溴丙烯與二苯乙腈的反應：二苯乙腈在強堿氫化鈉的作用下失去一個氫原子生成一個碳負離子，之后進攻溴丙烯的烯丙位發生親核取代得到產物二苯基戊烯腈。（2）戊烯腈被四氫鋰鋁還原生成戊烯胺：在氫化鋰鋁的作用下二苯基戊烯腈的氰基被還原為伯氨基，經過氫氧化鈉水溶液的淬滅后生成二苯基戊烯胺。（3）戊烯胺與TsCl反應生成所要制備的底物：TsCl的作用與鹵代烴一樣，它與二苯基戊烯胺作用，發生了親核取代反應，生成反應底物。三乙胺在這里不是用作催化劑，而是為了中和反應產生的鹽酸。

二、底物合成反應中間體的形成

實驗操作：稱取0.1摩爾（大約2.4g）氫化鈉，放入500毫升圓底燒瓶中。稱取0.1摩爾（大約19.32g）二苯乙腈，將二苯乙腈溶于DMF（N，N-二甲基甲酰胺）中，緩慢滴入盛有氫化鈉的圓底燒瓶中。攪拌兩個小時后，再稱取0.1摩爾（大約12.1g）溴丙烯，冰水浴滴加進上述溶液，攪拌十二小時后，得到第一步產物，戊烯腈。接下來將反應所得物加入到分液漏斗中，加入水和二氯甲烷，來進行水洗和萃取。（其中，加入水是希望以此除去在水相中的DMF，加入二氯甲烷是為了將反應所得的產物從水中萃取到二氯甲烷中，二氯甲烷易揮發，很容易除去，從而得到純凈的產物。）進行三次水洗。然后將萃取液導入錐形瓶中，加入無水氯化鈣進行干燥，再過濾分離固液混合物，除掉氯化鈣，得到中間體一的二氯甲烷溶液，旋蒸除去二氯甲烷，得到淡黃色液體。接下來進行柱層析，為了除掉水洗未清除的DMF，填充柱由下到上依次加入棉花、石英砂、硅膠（80g）用石油醚溶解后加入填充柱，靜置過夜，第二天，將所得的淡黃色液體產物加入填充柱，以石油醚和乙酸乙酯為流動相，比例為10：1，進行淋洗。將分離所得物在薄層硅膠板上點樣，通過紫外分光儀，收集具有產物點的試管，旋轉蒸發后，得到19.58g中間體1，產率82.61%

實驗現象：將氫化鈉滴加到二苯乙腈中，溶液變為黃色液體，滴加完成后，溶液變成紅褐色，繼續攪拌溶液顏色加深。兩個小時后，在冰水浴條件下，加入溴丙烯一段時間后，溶液最終呈現為乳黃色油狀物。

實驗分析：二苯乙腈易溶于DMF，氫化鈉被氧化，溴丙烯與反應體系反應，二苯乙腈發生碳原子的烷基化，并最終形成戊烯腈。

三、底物中間體與底物的合成

稱取兩當量的四氫鋁鋰（大概6.23g），并向其中緩慢加入一定量的四氫呋喃（將分子篩放入四氫呋喃溶液中浸泡3天，以除去其中的水分），然后將中間體1的四氫呋喃溶液在冰水浴條件下，緩慢滴加進溶液中。室溫條件下，攪拌48小時。反應完成后，用冰水浴將反應液降溫至0℃，緩慢加入與氫化鋁鋰等質量的10%的氫氧化鈉水溶液8ml，攪拌后加入無水氯化鈣干燥，過濾，旋轉蒸發得17.02g黃色液體，產率71.81%

向中間體2加入一定量的二氯甲烷作為溶劑，稱取1.2倍量（大約16.47g）的對甲苯磺酰氯，和一倍量的三乙胺（大約7.28g），攪拌過夜，旋蒸，得到實驗所需的最終產物（含雜質）。然后，硅膠柱層析，以石油醚/乙酸乙酯作為流動相（石油醚：乙酸乙酯=80：1），將其中得到雜質除去，進行旋蒸除去石油醚和乙酸乙酯，旋蒸的過程中，旋蒸瓶壁面上出現了白色的結晶，靜置幾天后，將其倒入膠塞瓶中進行保存，以供下一步實驗使用，產率達到了63% 。

實驗現象：中間體2為淡黃色液體，加入對甲苯磺酰氯和三乙胺之后，攪拌下溶液顏色稍有加深，變為黃色。在最后柱層析階段，經過點板確定是所得產物的試管中的液體是白色透明的。旋轉蒸發后，得到的是白色結晶固體。

綜上所述，通過相關研究，我們發現，若想完成實驗，就需要首先，合成了反應所需的底物，并且通過重復試驗，改進實驗中的不足，提高了底物合成反應的產率。然后，通過改變條件，得到了氯胺化反應的產物，并通過調節時間提高了氯胺化反應的產率。學會并熟練了有機合成的一些基本操作，如：萃取、柱層析、過濾、旋轉蒸發儀的使用。學會有機合成中常用軟件ChemBioDraw， Endnote和MestReNova等操作及分析方法。學會了查閱文獻，提高了分析所遇到問題、解決所遇到問題的能力。

參考文獻：

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