具有特定結構含氮七元雜環的設計與合成

呂 燕

(唐山學院 環境與化學工程系， 河北 唐山 063000)

1 引言

近十年來，新型無公害農藥是發展的重要趨向，其中是雜環化合物在無公害農藥的發展中顯示了十分重要的作用[1]。雜環化合物的發展，使農藥進入到一個超高效、無公害的新階段。而在雜環化合物中，含氮七元雜環是無公害農藥的重要中間體。作為重要中間體，其充斥在我們生活的方方面面，隨著研究的深入，含氮雜環化合物及其衍生物的應用越來越廣泛。尤其在新型農藥領域，含氮雜環化合物更是無公害農藥研究的熱點，逐步發展成為農藥研制開發的主流。不但有各種殺菌劑、除草劑，而且也成功開發出很多超高效地殺蟲劑 ，開拓了無公害農藥的新紀元[2]。

本文研究了一種具有特定結構的含氮七元雜環 的合成路線，這將對無公害農藥的合成提供理論指導，具有重要的現實意義。

2 實驗

2.1 實驗儀器和試劑

2.1.1 主要實驗儀器

電子天平，三用紫外分析儀，循環水式多用真空泵，旋轉蒸發器，磁力攪拌器，集熱式恒溫加熱磁力攪器，低溫冷卻液循環泵，紅外干燥箱，旋片式真空泵，超聲波清洗器，高效液相色譜質譜聯用儀，核磁共振儀，真空冷凍干燥機，中壓快速純化制備系統。

2.1.2 主要實驗試劑

四氫呋喃，乙醇，柱層層析硅膠(100～200目)，呋喃，無水硫酸鈉，BF3乙醚溶液，石油醚，乙酸乙酯，二氯甲烷，甲醇，丙酮，四氧化鋨，三乙胺，氮甲基嗎啉氮氧化物，1,2-二氯乙烷，冰醋酸，三醋酸硼氫化鈉，芐氨，高碘酸鈉，1,4二氧雜六環，三氟化硼。以上試劑均為分析純。

3 合成路線研究

3.1 合成路線設計

合成路線設計如下圖 1所示[3-6]：

圖1 合成路線

3.2 合成路線分步研究

3.2.1 合成路線第一步

合成路線第一步見圖2。

圖2 合成路線第一步

用電子天平稱量呋喃20.6 g置于250 mL的三頸燒瓶中密封，冰醇浴降溫至零下20 ℃，加入Sm2在磁力攪拌下充分攪拌30 min，加入三氟化硼保持溫度零下20 ℃，磁力攪拌下充分攪拌16 h。反應結束后加入冰水淬滅，加入5%的NaHCO3和飽和食鹽水水洗，用乙酸乙酯萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。使用中壓快速純化系統提純生成物。使用梯度純石油醚5 min，0%～10%乙酸乙酯20 min。分梯度收取用旋轉蒸發器旋去溶劑后送核磁確定產物Sm3.核磁確定其結構。可知在4%乙酸乙酯是得到產物Sm3，重20.317 g。

3.2.2 合成路線第二步

合成路線第二步見圖3。

圖3 合成路線第二步

本反應為劇毒反應，嚴格執行極毒物品“五雙”管理制度。用電子天平稱量Sm3，20.303 g置于500 mL的三頸燒瓶中加入MNNO(氮甲基嗎啉氮氧化物)18.753 g密封氮氣保護，加入丙酮∶水=10∶1溶解，在磁力攪拌下充分攪拌中緩慢加入四氧化鋨，反應2 h。反應結束后加入硫代硫酸鈉淬滅，加入5%的NaHCO3和飽和食鹽水水洗，用乙酸乙酯萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。該產物Sm4含有2個氫氧根，提純時損失較大，故直接進行下一步反應，核磁確定其結構。

3.2.3 合成路線第三步

合成路線第三步見圖4。

圖4 合成路線第三步

用電子天平稱量Sm4，2.088 g置于100 mL的三頸燒瓶中加入高碘酸鈉3.565 g密封氣球保護，1,4二氧雜六環溶解在磁力攪拌器下充分攪拌中加入少量水使其溶解充分，反應2 h。反應結束后加入冰水淬滅，加入百5%的NaHCO3和飽和食鹽水水洗，用乙酸乙酯萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。該產物Sm5含有2個羰基，提純時容易掛柱子損失比較大，故直接進行下一步反應，核磁確定其結構。

3.2.4 合成路線第四步

合成路線第四步見圖5。

圖5 合成路線第四步

用電子天平稱量Sm5粗品，10g置于100 mL的三頸燒瓶中加入芐氨11.38 g和冰醋酸6.308 g，磁力攪拌下充分攪拌中加入1,2二氯乙烷使其溶解充分密封氣球保護。反應1 h。加入三醋酸硼氫化鈉，反應5h后加冰水啐滅，加入5%的碳酸氫鈉和飽和食鹽水水洗，用乙酸乙酯萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。使用中壓快速純化系統提純生成物Sm6，得產品2.79 g，純度88%。

3.2.5 合成路線第五步

合成路線第五步見圖6。

圖6 合成路線第五步

用電子天平稱量Sm6，2.00 g置于50 mL的三頸燒瓶中加入1 mol/L的氫氧化鈉10 mL，磁力攪拌下充分攪拌中加入甲醇使其溶解充分密封氣球保護維持溫度在40 ℃。反應1 h后點板查看反應進度，反應完成后加冰水啐滅，加入5%的NaHCO3和飽和食鹽水水洗，用甲醇∶二氯甲烷=1∶20萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。使用中壓快速純化系統提純生成物Sm7。

3.2.6 合成路線第六步

合成路線第六步見圖7。

圖7 合成路線第六步

用電子天平稱量Sm7，50 mg置于50 mL的三頸燒瓶中加入氯化銨54.035 g，加入HATU115.14 mg,加入DIEA182 mg磁力攪拌器下充分攪拌中加入DMF使其溶解充分密封氣球保護維持室溫。反應1 h后點板查看反應進度，反應完成后加冰水啐滅，加入5%的碳酸氫鈉和飽和食鹽水水洗，用甲醇∶二氯甲烷=1∶20萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。使用中壓快速純化系統提純生成物Sm8。

3.2.7 合成路線第七步

合成路線第七步見圖8。

圖8 合成路線第七步

用電子天平稱量Sm8，50 mg,氫氧化鈉115 mg加入3 mL水在超聲處理器下充分溶解，置于50 mL的三頸燒瓶中密封氣球保護，降溫至0 ℃，在磁力攪拌的充分攪拌下使用注射器緩慢加入次氯酸鈉2 mL,恢復到室溫反應1h后，在油浴鍋下保持75 ℃反應2 h后加冰水啐滅，加入5%的碳酸氫鈉和飽和食鹽水水洗，用乙酸乙酯萃取，萃取時要充分靜置，用分液漏斗分層取上層油狀物，萃取3～4次。使用中壓快速純化系統提純生成物Sm9。核磁確定其結構，將產品做氫譜核磁得圖9。

圖9 最終產物氫譜核磁出峰位置

分析該氫譜核磁波普圖，芳基氫出峰位置為7.3PPM左右，氨基活潑氫出峰位置為5PPM左右，芐的亞甲基氫出峰位置為3.5PPM左右，芐的氨基位氫在3PPM左右，芐保護的氨基旁邊的四個氫，出兩到三堆，多重峰位置大概1.5PPM到2.5PPM之間，但氨基活潑氫不一定出，基本確定該物質為所要產物。

4 結論