张占金，黄修鹏，马亚玲，覃 晴，徐 宁，陈会英

(大连民族大学 生命科学学院，辽宁 大连 116605)

温和条件下，N,N(O)-双齿配体与廉价过渡金属的原位催化反应用于多种有机合成，其中之一是在铜的协同下催化交叉偶联反应。Spindler等[1]将N,O-肟双齿配体-Cu2O催化体系用于催化吡唑类化合物与卤代芳烃的交叉偶联反应中，N,O-肟双齿配体展现了较高的活性。Grieme等[2]合成了8-羟基喹啉类N,O-双齿配体，并考察了其在铜协助下N-芳基化反应中的催化效能，取得了较好的效果。Lam等[3]研究了吡啶甲酸类N,O-双齿配体的亚铜催化体系在酰肼类化合物的C-N成键反应中的促进作用，结果发现该催化体系对碳氮偶联反应有较好的催化性能。近些年又有许多关于N,N(O)-双齿配体应用于交叉偶联反应的研究成果[4-12]。从已见报道看，对N,S-双齿配体的研究及应用则较少。笔者一直致力于廉价配体的合成与应用研究[13-14]，本文设计并合成了18种芳杂环亚胺类N,N(O,S)-双齿配体1a～1f、2a～2f及3a～3f，测定了固体产物的熔点，并通过波谱学方法对其结构进行了表征。预计这些芳杂环亚胺类N,N(O,S)-双齿配体的过渡金属配合物可能会对交叉偶联反应有良好的催化作用。配体合成反应的路线及产物如图1。

图1 芳杂环亚胺N,N(O,S)-双齿配体的合成

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Mercury Plus 400 核磁共振仪(美国瓦里安(Varian)公司)；Waters Micromass Q-TOF Premie四级杆飞行时间质谱仪(美国沃特世(waters)公司)；X-4数显显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司)。

2-呋喃甲醛(AR)、2-噻吩甲醛(AR)、2-吡啶甲醛(AR)来自于北京百灵威化学技术有限公司；正丁胺、环己胺、苯胺、4-甲基苯胺、1-萘胺及其他试剂来源于国内市售分析纯试剂，使用前未经进一步纯化。

1.2 芳杂环亚胺N, N(O, S)-双齿配体的合成

例，N-正丁基-2-呋喃甲亚胺(1a)的合成：将10 mL甲苯加入到50 mL装有磁搅拌子的圆底单口烧瓶中作为溶剂，然后分别依次加入2 mL三乙胺(吸酸剂)、8 mmol(0.59 g)正丁胺及8 mmol(0.77 g)2-呋喃甲醛。在氩气保护下，油浴加热反应瓶至95 ℃，磁力搅拌并恒温反应12 h。将反应瓶冷却至室温，加入10 mL蒸馏水，并用3×5 mL乙酸乙酯萃取产物，合并有机相，以无水硫酸钠干燥。滤出干燥剂后，旋转蒸发除去乙酸乙酯，得油状粗产物。以乙酸乙酯和石油醚混合溶剂作洗脱剂，通过改变洗脱剂的极性梯度，硅胶柱层析分离粗产物，除去溶剂后得0.91 g橙红色液体，产率75%。

按照上述方法及物料比例合成了1a～1f、2a～2f及3a～3f18种芳杂环亚胺类N,N(O,S)-双齿配体。

2 结果与讨论

2.1 芳杂环亚胺N, N(O, S)-双齿配体的测定及表征

为了确定所合成的亚胺类配体的氢、碳核磁共振谱(1H NMR及13C NMR)，测定中采用氘代氯仿作溶剂，TMS作内标。以乙腈作溶剂，APCI为离子源测定了亚胺类配体的高分辨飞行时间质谱(HRMS)。产物的产率、固体的熔点及波谱测定结果汇总如下：

N-正丁基-2-呋喃甲亚胺(1a)：橙红色液体(0.91 g，产率75%)。1H NMR(CDCl3)：δ0.85～0.88(t，3H)；1.28 ～ 1.33(m，2H)；1.61 ～ 1.64(t，2H)；3.49 ～ 3.52(t，2H)；6.38(s，1H)；6.64(s，1H)；7.42(s，1H)；8.00(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ10.07，16.62，29.12，57.77，107.72，109.76，140.72，145.61，147.86。HRMS(APCI) C9H13NO(M+ H+)：计算152.112 6，发现152.107 1。

N-环己基-2-呋喃甲亚胺(1b)：橙红色液体(1.09 g，产率77%)。1H NMR(CDCl3)：δ1.12～1.30 (m，3H)；1.47 ～ 1.74 (m，7H)；3.01 ～ 3.06 (t，1H)；6.37(s，1H)；6.61 (s，1H)；7.41 (s，1H)；8.03 (s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ25.02，25.70，34.53，70.34，111.65，113.97，144.63，147.51，151.87。HRMS(APCI) C11H15NO(M+ H+)：计算178.123 5，发现178.118 2。

N-苯基-2-呋喃甲亚胺(1c)：棕色固体(1.10 g，产率80%)。mp：51 ～ 52 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ6.55(s，1H)；6.95(s，1H)；7.25(s，3H)；7.38(s，2H)；7.61(s，1H)；8.29(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ112.38，116.42，121.23，126.45，129.40，145.86，147.97，151.65，152.39。HRMS(APCI) C11H9NO(M+ H+)：计算172.069 2，发现172.074 7。

N-(4-甲苯基)-2-呋喃甲亚胺(1d)：棕色固体(1.23 g，产率83%)。mp：47 ～ 48 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ2.36(s, 3H)；6.54(s，1H)；6.92(s，1H)；7.18(s，4H)；7.60(s，1H)；8.29(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ21.25，112.35，116.19，121.18，130.04，136.39，145.72，147.14，148.99，152.44。HRMS(APCI) C12H11NO(M+ H+)：计算186.087 4，发现186.089 7。

N-苄基-2-呋喃甲亚胺(1e)：橙红色液体(1.14 g，产率77%)。1H NMR(CDCl3)：δ4.78(s，2H)；6.46(s，1H)；6.77(s，1H)；7.26 ～ 7.33(d，J= 28 Hz，4H)；7.50(s，1H)；8.16(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ61.43，107.97，110.51，123.42，124.55，124.85，135.12，141.11，146.73，147.89。HRMS(APCI) C12H11NO(M+ H+)：计算186.084 5，发现186.079 7。

N-(1-萘基)-2-呋喃甲亚胺(1f)：桔黄色固体(1.45 g，产率82%)。mp：105 ～ 106 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ6.28(s，1H)；6.73 ～ 6.78(t，2H)；67.18-7.61(m，6H)；8.07(s，1H)；8.22～8.23(d，J= 4 Hz，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ112.51 ～ 112.58，113.06 ～ 113.12，116.49 ～ 116.54，124.39 ～ 124.45，126.09 ～ 126.14，126.30 ～ 126.35，126.77 ～ 126.83，127.92 ～ 127.97，129.12 ～ 129.17，134.21 ～ 134.28，145.94 ～ 146.00，148.41 ～ 148.47，149.37 ～ 149.43，152.67 ～ 152.73。HRMS(APCI) C15H11NO(M+ H+)：计算222.088 6，发现222.084 3。

N-正丁基-2-噻吩甲亚胺(2a)：红棕色液体(1.10 g，产率82%)。1H NMR(CDCl3)：δ0.86 (s，3H)；1.29 (s，2H)；1.59 (s，2H)；3.49 (s，2H)；6.97 (s，1H)；7.19 (s，1H)；7.28 (s，1H)；8.27 (s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ11.55，18.09，30.60，58.76，74.44 ～ 75.07，124.93，126.14，127.64，140.34，151.57。HRMS(APCI) C9H13NS(M+ H+)：计算168.079 0，发现168.086 6。

N-环己基-2-噻吩甲亚胺(2b)：淡黄色固体(1.24 g，产率80%)。mp：59 ～ 60 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ1.18 ～ 1.28 (t，4H)；1.48 ～ 1.50 (d，J= 8Hz，3H)；1.60 ～ 1.73 (t，4H)；3.08 (s，1H)；7.00 (s，1H)；7.19 (s，1H)；7.29 (s，1H)；8.32 (s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ22.50，23.26，31.91，67.21，74.37 ～ 75.01，124.84，125.96，126.11，127.49，140.66。 HRMS(APCI) C11H15NS(M+ H+)：计算194.094 3，发现194.089 3。

N-苯基-2-噻吩甲亚胺(2c)：红棕色固体(1.20 g，产率85%)。mp：35 ～ 36 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ7.13-7.14(d，J= 4 Hz，1H)；7.26(s，3H)；7.41(s，2H)；7.49(s，2H)；8.57(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ116.61，121.64，123.37，124.74，125.92，127.93，138.38，146.95，148.62。HRMS(APCI) C11H9NS(M+ H+)：计算188.063 1，发现188.058 6。

N-(4-甲苯基)-2-噻吩甲亚胺(2d)：浅灰色固体(1.40 g，87%)。mp：53 ～ 54 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ2.38(s，3H)；7.14 ～ 7.26(m，4H)；7.47 ～ 7.49(d，J= 8 Hz，3H)；8.58(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ21.28，121.16，127.95，130.00，130.27，132.14，136.15，143.26，149.07，152.50。HRMS(APCI) C12H11NS(M+ H+)：计算202.053 1，发现202.059 7。

N-苄基-2-噻吩甲亚胺(2e)：土黄色固体(1.35 g，产率84%)。mp：73 ～ 74 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ4.81(s，2H)；7.08 ～ 7.09(d，J= 4 Hz，1H)；7.26 ～ 7.41(m，7H)；8.46(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ60.77，123.35，123.70，124.36，124.82，125.38，127.00，135.37，151.52。HRMS(APCI) C12H11NS(M+ H+)：计算202.067 5，发现202.072 7。

N-(1-萘基)-2-噻吩甲亚胺(2f)：黄色固体(1.61 g，产率85%)。mp：73 ～ 74 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ7.08 ～ 7.10(d，J= 8 Hz，1H)；7.16 ～ 7.17(d，J= 4 Hz，1H)；7.26(s，3H)；7.46 ～ 7.56(m，5H)；7.73 ～ 7.75(d，J= 8 Hz，1H)；7.87(s，2H)；8.41(s，1H)；8.65(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ109.17，120.42，122.13，122.28，122.33，122.80，123.94，124.15，125.26，126.87，128.53，130.29，139.55，144.97，149.37。HRMS(APCI) C15H11NS(M+ H+)：计算238.061 9，发现238.067 8。

N-正丁基-2-吡啶甲亚胺(3a)：红棕色液体(1.23 g，产率95%)。1H NMR(CDCl3)：δ0.86～0.89(t，3H)；1.30 ～ 1.35(q，J= 20 Hz，2H)；1.62 ～ 1.65(t，2H)；3.59～3.62(t，2H)；7.20 ～ 7.23(t，1H)；7.65 ～ 7.66(d，J= 4 Hz，1H)；7.90 ～ 7.92(d，J= 8 Hz，1H)；8.30(s，1H)；8.55(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ10.08，16.63，28.98，57.45，117.39，120.79，132.73，145.58，150.87，157.88。HRMS(APCI) C10H14N2(M+ H+)：计算163.133 6，发现163.128 1。

N-环己基-2-吡啶甲亚胺(3b)：红棕色液体(1.36 g，产率97%)。1H NMR(CDCl3)：δ1.09～1.24 (m，3H)；1.44 ～ 1.50 (t，3H)；1.60 ～ 1.66 (t，4H)；3.14 (s，1H)；7.12 (s，1H)；7.55 (s，1H)；7.82 (s，1H)；8.25 (s，1H)；8.48 (s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ22.26，23.21，31.76，67.17，118.92，122.02，133.99，146.93，152.54。 HRMS(APCI) C12H16N2(M+ H+)：计算189.136 9，发现189.132 7。

N-苯基-2-吡啶甲亚胺(3c)：红棕色液体(1.34 g，产率92%)。1H NMR(CDCl3)：δ7.28 ～ 7.41(m，4H)；7.8(s，1H)；8.20 ～ 8.21(d，J= 4Hz，2H)；8.61(s，1H)；8.71(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ121.32，122.10，125.33，126.94，129.45，136.85，149.94，151.25，154.86，160.86。HRMS(APCI) C12H10N2(M+ H+)：计算183.087 4，发现183.091 1。

N-(4-甲苯基)-2-吡啶甲亚胺(3d)：淡黄色固体(1.48 g，产率94%)。mp：54～55 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ2.38(s，3H)；7.22 ～ 7.35(m，4H)；7.80(s，1H)；8.18 ～ 8.20(d，J= 8 Hz，1H)；8.62(s，1H)；8.70(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ21.31，121.35，122.05，125.25，130.10，136.92，148.53，149.88，154.92，159.91。HRMS(APCI) C13H12N2(M+ H+)：计算197.104 5，发现197.108 8。

N-苄基-2-吡啶甲亚胺(3e)：红棕色液体(1.41 g，产率90%)。1H NMR(CDCl3)：δ4.87 (s，2H)；7.27 (s，2H)；7.35 (s，4H)；7.70 (s，1H)；8.05 (s，1H)；8.49 (s，1H)；8.63 (s，1H)。13C NMR(CDCl3)： 62.57，119.01，122.49，124.83，125.84，126.24，134.20，136.38，147.06，152.20，160.47。HRMS(APCI) C13H12N2(M+ H+)：计算197.100 8，发现197.106 2。

N-(1-萘基)-2-吡啶甲亚胺(3f)：土黄色固体(1.69 g，产率91%)。熔点：40 ～ 41 ℃。1H NMR(CDCl3)：δ7.16 ～ 7.26(t，1H)；7.35 ～ 7.36(d，J= 4 Hz，1H)；7.46 ～ 7.56(m，5H)；7.76～7.87(m，3H)；8.39 ～ 8.41(t，2H)；8.73(s，1H)。13C NMR(CDCl3)：δ109.18，118.26，120.20，121.52，122.22，122.40，122.82，122.94，124.04，125.16，130.27，132.99，144.53，146.02，151.07，157.14。HRMS(APCI) C16H12N2(M+ H+)：计算233.101 9，发现233.107 5。

2.2 芳杂环亚胺N, N(O, S)-双齿配体的收率

2-呋喃亚胺(1a～1f)的收率在75% ～ 83%之间，收率相对较低的原因与产物的稳定性有关，可能是部分产物被氧化使得产率降低的缘故，其中N-(4-甲苯基)-2-呋喃甲亚胺(1d)产率较高(83%)可能是苯环的对甲基推电子的结果。2-噻吩亚胺(2a～2f)的收率与2-呋喃亚胺(1a～1f)比较有所提高，在80% ～ 85%之间。说明该类产物的稳定性好于前者，证明了噻吩环的芳香性大于呋喃环。2-吡啶亚胺(3a～3f)的收率明显高于2-呋喃亚胺(1a～1f)和2-噻吩亚胺(2a～2f)，收率都在90%以上，N-环己基-2-吡啶甲亚胺(3b)甚至达到了97%的高收率。这可能与吡啶环大的电负性造成了醛基碳更正一些，更有利于亲核加成反应的理论分析相一致。

2.3 芳杂环亚胺N, N(O, S)-双齿配体的1H NMR谱

1a，2a及3a中与亚胺氮( =N- )直接相连-CH2-上氢的化学位移普遍向低场移动，从参考值的δ1.3分别移向δ3.52，3.49，3.62，这是由于氮原子电负性造成的去屏蔽结果，大小次序与吡啶基、呋喃基及噻吩基的电负性次序一致。由于亚胺氮(=N-)的电负性影响，去屏蔽的结果使得1b，2b及3b中与此相连环己基次甲基(-CH=)上氢的化学位移向低场移动，从参考值的δ1.4分别移向δ3.06，3.08及3.14，结果表明吡啶基的影响稍微明显一些。因为亚胺氮(=N-)及苯环的双重影响，相对于参考值的δ2.6，1e，2e及3e中-CH2-上氢的化学位移分别为δ4.78，4.81，4.87，更加靠近低场。同样吡啶基的影响比较明显。所得配体亚胺双键上次甲基氢(-CH=)的化学位移由于-C=N-和芳环π-π共轭的结果，配体上该碳的化学位移都比参考值(δ7.5)高。产物1d，2d及3d甲基氢的化学位移分别为δ2.36，2.38，2.38，基本上与参考值(δ2.35)相吻合。所有目标产物其他氢的化学位移在参考值附近上下摆动，基本上与目标化合物相符合。

2.4 芳杂环亚胺N, N(O, S)-双齿配体的13C NMR谱

由于氮的去屏蔽作用，1a，2a及3a中与亚胺氮( =N- )直接相连 -CH2- 上碳的化学位移普遍向低场移动，从参考值的δ50.7，53.1，53.1分别移向δ57.77，75.07，57.45。1b，2b及3b由于亚胺氮( =N- )的吸电子影响，去屏蔽的结果使与之相连环己基上次甲基( -CH= )上碳的化学位移移向低场，从参考值的δ53.0，55.4，55.4分别移向δ70.34，74.37及67.17。由于受到亚胺氮( =N- )及苯环的双重影响，1e，2e及3e中 -CH2- 上碳的化学位移分别为δ61.43，60.77，62.57，相对于参考值的δ56.5，58.9，58.9更接近低场。产物亚胺双键次甲基( -CH= )上碳的化学位移由于-C=N-和芳环的π-π共轭作用，去屏蔽的结果使得所合成配体该碳的化学位移都比参考值(δ7.5)更靠近低场。1d，2d及3d甲基碳的化学位移分别为δ21.25，21.28，21.31，基本上与参考值(δ20.9)相吻合。所有目标产物其他碳的化学位移在参考值左右摆动，与目标化合物基本一致。

2.5 芳杂环亚胺N, N(O, S)-双齿配体的HRMS谱

所合成的18种目标化合物1a～1f、2a～2f及3a～3f的高分辨飞行时间质谱(HRMS)峰均为正电离模式下形成的正的分子离子峰，结果显示计算值和发现值符合状态良好，较好地满足了对于误差的要求。离子式量去氢后基本上与目标化合物分子量相一致，进而确定了目标化合物的化学组成。

3 结 论

利用廉价易得的原料2-呋喃甲醛、2-噻吩甲醛、2-吡啶甲醛、正丁胺、环己胺、苯胺、4-甲基苯胺、苄胺及1-萘胺等，在温和的实验条件下，合成并分离得到了18种具有代表性的亚胺类N,N(O,S)-双齿配体1a～1f，2a～2f及3a～3f。获得了良好的分离收率，最高达到了97%。测定了所合成固体配体的熔点。并通过1H NMR谱、13C NMR谱及HRMS谱对所得产物进行了表征，结果证明组成与结构和目标化合物基本一致。考察所得配体在廉价过渡金属协同下的催化活性的相关工作正在进行中。