唐文淵 鄭人華 趙瑛梅 周清清

（臺州學院醫(yī)藥化工學院，浙江 臺州318000）

鄰菲羅啉及其衍生物是一類重要的化工中間體，具有許多重要的作用，如作為光敏劑和光催化劑，一些超分子化合物的重要組成部分，和生命科學研究中重要的電子傳遞劑等[1-3]；也廣泛應用于染料、醫(yī)藥、添加劑、表面活性劑、螯合劑、光度分析劑以及電致發(fā)光材料等領域[4-9]。

長期以來，科研工作者通過取代反應在1,10-鄰菲羅啉的不同位置引入取代基和官能團，改變1,10-鄰菲羅啉的配位結構，從而得到許多新穎的以1,10-鄰菲羅啉為基體的新型配體，并發(fā)現(xiàn)其與過渡金屬形成的配合物表現(xiàn)出良好的光化學、電化學以及生物學性能[10-15]。在此，筆者課題組在文獻的基礎上，以1,10-鄰菲羅啉為原料，經氧化和氯化反應生成2-氯-1,10-鄰菲羅啉，再與碳酸鉀及乙酰胺作用合成2-氨基-1,10-鄰菲羅啉[16]。并改進了合成方法，探討影響反應的因素。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Varian NMR-200 MHz型核磁共振儀（氘代氯仿為溶劑，四甲基硅烷TMS作內標）；Quattro Micro API型質譜儀；IR用IR-408型紅外分光光度計測定，KBr壓片；熔點用WR-52數字熔點儀測定，溫度未經校正。

所有原料以及溶劑，均為商品試劑。所有反應均使用TLC跟蹤，紫外燈檢測，產物用柱層析分離。TLC板用硅膠GF 254與羧甲基纖維素鈉自制，使用前活化，柱層析用粒徑0.48～0.75mm硅膠進行。

1.2 合成實驗

1.2.1 1,10-鄰菲羅啉氧化物的合成

在100 mL的三口燒瓶中分別加入1,10-鄰菲羅啉一水合物5.0 g（25.2 mmol）、質量分數30%的雙氧水3.0 mL和乙酸30 mL，升溫至70℃反應3 h，接著加入3.0 mL雙氧水繼續(xù)反應3 h，然后冷卻至室溫，再加入2.0 mL雙氧水，攪拌10 h后，旋轉蒸發(fā)使反應液濃縮至10 mL，隨后加入水35 mL，再次旋轉蒸發(fā)濃縮為10mL，然后邊攪拌邊加入無水碳酸鉀50 g，接著將此反應物轉入500 mL分液漏斗中，加入300mL三氯甲烷萃取，靜置3 h后分離，再在此溶液中加入適量的活性炭和無水硫酸鎂，靜置20min后減壓抽濾，將濾液蒸干得到綠色粉末固體3.11 g，收率為62.6%。熔點172～176℃。

反應式為：

1.2.2 2-氯-1,10-鄰菲羅啉的合成

在100 mL三口燒瓶中分別加入1,10-鄰菲羅啉氧化物1.0 g（5.1 mmol）、氯化鈉5.0 g和N,N′-二甲基甲酰胺（DMF）15.0mL，混勻；在0℃下，用滴管小心的加入三氯氧磷2.0 mL（21.8 mmol），然后加熱至100℃維持8 h；反應結束后冷卻至室溫，加入40 mL水，搖勻，用氨水溶液調節(jié)反應液pH至7～8，再加入氯化鈉固體至反應液飽和，減壓抽濾除去濾渣，用三氯甲烷萃?。?0 mL×3），合并萃取液，再用飽和鹽水洗滌（30mL×3）。然后在溶液中加入適量的無水硫酸鎂，靜置20 min，減壓抽濾除去固體濾渣，旋轉蒸發(fā)得到粗產品。反應式為：

將粗產品通過柱色譜（洗脫劑乙酸乙酯、正己烷體積比3:2）分離提純，得到黃色固體0.66 g，收率為60.2%。熔點128～130℃；1H NMR（200 MHz，CDCl3）δ：9.23（dd，J=1.6，4.0 Hz，1H），8.28～8.23（m，1H），8.22（d，J=8.8 Hz，1H），7.81～7.77（m，2H），7.65～7.62（m，2H)；IR（KBr）：3 445、2 925、1 582、1 492、1 440、1 394、1 332、1 221、1 124、1 071、840、730、615 cm-1.MS（ESI):m/z 215.1（M+).

1.2.3 2-氨基-1,10-鄰菲羅啉的合成

在100mL三口燒瓶中分別加入2-氯-1,10-鄰菲羅啉1.0 g（4.7 mmol）、乙酰胺6.0 g（101.7 mmol）和碳酸鉀4.0 g，加熱攪拌，升溫至180℃并維持反應2.0 h，反應結束后冷卻至室溫，加入水30 mL，用二氯甲烷萃取此混合物（50mL×4），合并萃取液，再用飽和鹽水洗滌（30 mL×3），然后在溶液中加入適量的無水硫酸鎂，靜置20 min，減壓抽濾除去固體雜質，旋轉蒸發(fā)得到粗產品。反應式為：

將粗產品通過柱色譜（洗脫劑NH4OH（質量分數25%）、甲醇乙酸乙酯體積比3:7:90）分離提純，得到黃色固體粉末0.56 g，收率為61.1%。熔點202～20 4℃；1H NMR（200 MHz，CDCl3）δ：9.11（dd，J=1.6，4.2 Hz，1H），8.20～8.16（m，1H），8.00（d，J=8.8 Hz，1H），7.67（d，J=8.6 Hz，1H），7.57～7.50（m，2H），6.92（d，J=8.8Hz，1H），5.19（brs，2H）；IR（KBr）：3 420，3 193，2 924、1 632、1 591、1 513、1 464、1 294、1 145、844、740 cm-1；MS（ESI）m/z：195.5（M+）。

2 結果與討論

2.1 合成2-氯-1,10-鄰菲羅啉條件優(yōu)化

2.1.1 投料比

使用實驗室制備的1,10-鄰菲羅啉氧化物與三氯氧磷經氯化反應得到2-氯-1,10-鄰菲羅啉，考察了不同的鄰菲羅啉氧化物（投料量保持1.0 g）與三氯氧磷（POCl3）的投料比對反應收率的影響，結果見表1。

表1 反應投料比對氯代反應收率的影響Tab 1 Effect of material ratio on product yield of chloro-reaction

由表1可知，當反應物鄰菲羅啉氧化物與三氯氧磷的投料比減小時，反應收率也隨著明顯增加。但是當投料比從1 g:2.0 mL繼續(xù)減小至1 g：2.5 mL時，反應的收率并沒有隨之增加，表明當投料比為1 g：2.5mL時反應基本完全，再增大比例不經濟，所以選擇此反應的投料比為1 g:2.0 mL。

2.1.2 溶劑用量

反應時間均為8 h，考察溶劑DMF用量對該反應的影響，結果見表2。

表2 溶劑用量對氯代反應收率的影響Tab 2 Effect of solvent volume on product yield of chloro-reaction

由表2可知，溶劑用量對反應收率的影響較大，當溶劑用量為15.0mL時，反應收率達到較大?？赡苁谴朔磻獮閱畏肿尤〈磻軇┯昧康亩嗌儆绊懥朔磻锏暮?，適宜的溶劑用量可以促進反應的進行。溶劑量太大時反應物含量相對較低，則反應分子之間的碰撞幾率就小，反應產率會有所降低；當溶劑量太小時反應物含量太大，副反應也會比較多，可能會發(fā)生二取代反應，反應收率也會下降。綜合上述實驗結果，選擇二甲基甲酰胺溶劑用量15.0mL為宜。

2.1.3 反應時間

考察反應時間對該反應的影響，結果見表3。

由表3可知，反應收率是隨著反應時間的增加而明顯增加。但是當超過8 h時，反應的收率并沒有隨著增加，可能是8 h的反應時間已經接近了反應的終點，再延長反應時間是不經濟的，所以選擇反應時間為8 h為宜。

2.2 合成2-氨基-1,10-鄰菲羅啉條件優(yōu)化

2.2.1 投料比

使用實驗室制備的2-氯-1,10-鄰菲羅啉經氨基化反應得到2-氨基-1,10-鄰菲羅啉，考察了不同的2-氯-1,10-鄰菲羅啉（保持1.0 g）與乙酰胺（C2H5ON）的投料比對反應收率的影響，結果見表4。

表4反應投料比對氨基化反應收率的影響Tab 4 Effect of material ratio on product yield of amination reaction

由表4可知，當反應物2-氯-1,10-鄰菲羅啉與乙酰胺的投料質量比大于1:6時，反應收率是隨著投料比的減小而明顯增加；而繼續(xù)減小投料質量比小于1:7時，反應的收率并沒有隨之增加，這表明當投料質量比為1:6時，反應基本完全，再增大比例不經濟，因此選擇投料質量比1:6為宜。

2.2.2 溫度

考察反應溫度對該反應的影響，結果見表5。

表5 反應溫度對氨基化反應收率的影響Tab 5 Effect of reaction temperature on product yield of amination reaction

由表5可知，當反應溫度小于120℃時，反應基本不進行，收率很低；升高反應溫度至120～180℃時，反應進行順利，反應的收率隨著反應溫度的升高而明顯增加；而繼續(xù)升高反應溫度時，產率并沒有繼續(xù)增加。綜上所述，選擇反應溫度180℃為宜。

2.2.3 反應時間

考察反應時間對該反應的影響，結果見表6。

表6 反應時間對氨基化反應收率的影響Tab 6 Effect of reaction time on product yield of amination reaction

由表6可知，隨著反應時間的延長，反應收率逐漸提高?？赡苁欠磻獣r間越充裕，反應就越完全。但當反應時間從2.0 h增加到2.5 h，反應收率并沒有增加。因此選擇反應時間2.0 h為宜。

3 結論

研究了以1,10-鄰菲羅啉為原料經氧化、氯代反應合成2-氯-1,10-鄰菲羅啉，再經氨基化反應得到2-氨基-1,10-鄰菲羅啉的工藝，收率分別達到60.2%和61.1%。同時對該工藝中氯代反應和氨基化反應的反應投料比、溶劑用量、反應溫度和時間等重要因素進行了考察，得到氯代反應的優(yōu)化反應條件為：投料比為1 g:2mL，溶劑DMF用量為15 mL，反應時間為8 h；氨基化反應的優(yōu)化反應條件為：投料質量比為1:6，反應溫度為180℃、時間為2.0 h。

該方法具有原料易得、反應條件溫和、高效經濟、工藝簡單、綠色環(huán)保等特點，可為鄰菲羅啉衍生物的產業(yè)化提供借鑒。

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