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(entry 2)。當苯環的對位與間位是甲基取代時,皆有較高產率(entry 3, 4)。 利用萘環與聯苯取代時,推測因基團立體障礙較大可能影響反應進行,導

致產率較低(entry 5, 6)。當苯環的對位與間位是甲氧基取代或是硝基取代

時,推測因間位推拉電子能力不如對位取代,造成間位的產率較對位高

(entry 7‒10)。而苯環的對位與間位是酯基取代時,皆有較高產率(entry 11,

12)。當直接利用末端炔進行反應時,以薄層色層分析與核磁共振光譜確

認無主產物生成(entry 13)。而嘗試將芳香環取代改成烷基取代有較高產 率(entry 14)。當我們將環己烷的 5 號位置含兩個甲基增加立體障礙時,

結果相較沒有甲基取代較差(entry 15‒18)。將環己烷的 2 號位置含一個甲

基增加立體障礙時,結果較沒有甲基取代相同(entry 19)(表 2-5)。

表 2-5:烯氟螺旋衍生物製備

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2.3.3 環 化產物化學結構鑑定

為了證明烯氟螺旋化合物的結構,首先,將苯基取代含氮炔基矽保護

起始物(II-35a)與產物(II-69a)進行 1H NMR 光譜比對,發現第三丁基

二甲基矽保護基訊號消失,在化學位移 5.50 與 5.03 ppm 位置發現兩組訊 號,並得知 H-23, H-23’的耦合常數(coupling constant)等於 14.8 Hz,H-8, H-8’ 的耦合常數等於 9.4 Hz,推測因化學環境影響,使相同碳原子上兩個 質子產生同碳耦合(geminal coupling);根據前述文獻與實驗結果比較,

H-23, H-23’ 含氫-氟耦合,其耦合常數分別為 2.9 Hz 與 3.4 Hz,應與氟呈 現 W 構形,推測 H-23’受到雙鍵產生環電流造成遮蔽效應(shielding effect), 使 H-23’較遮蔽,在1H NMR 光譜中位於較高磁場位置(upfield)。而苯環

亦可產生環電流造成遮蔽效應,使雙鍵上的氫位於較高磁場位置(圖 2-1)

而進行13C NMR 光譜比對,發現含氮炔基矽保護起始物的炔基訊號消失,

且碳‒氧鍵訊號亦消失,並在化學位移 151.9 ppm 位置發現明顯耦合,推測 為烯氟鍵之 C-16 碳‒氟耦合(1J = 243 Hz),在化學位移 123.2 ppm 位置,

推測為 C-15 碳‒氟耦合(2J = 19 Hz),在化學位移 49.7 ppm 與 44.6 ppm 位 置,推測分別為 C-23 與 C-9 的 cis 與 trans 碳‒氟耦合(3J = 10 Hz 與 5 Hz)

(圖 2-2)。而在 19F NMR 光譜,於化學位移−90.41 ppm 位置發現訊號,推 測為含氟化合物。

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圖 2-3: 化合物 II-69a 的1H ‒ 1H NOESY NMR 圖譜

確認產物結構後,為了確認其空間結構,我們進行 2D NMR 實驗,經 由1H ‒ 1H NOESY NMR,對照交叉峰(cross peak),發現 H-13與 H-10、 H-14 有耦合;H-14 與 H-8’、 H-13 有耦合;H-23 與 H-10、H-23’有耦合,其中 因與 H-10 為遠距離耦合,訊號亦較小;H-23’與 H-8’、H-23 有耦合;H-8 與 H-11'、H-10、H-8'有耦合;H-8'與 H-8、H-23’、H-14 有耦合;H-10 與 H-8 及環己烯中的氫有耦合;H-12 與 H-13 及環己烯中的氫有耦合;H-11' 與 H-8 及環己烯中的氫有耦合(圖 2-3)

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圖 2-4: 化合物 II-69a 的 1H ‒ 1H COSY NMR 圖譜

經由 1H ‒ 1H COSY NMR 可以確定相同碳或相鄰碳上氫的關係,發現 H-13 與 H-12、H-14 有耦合;H-14 與 H-12’、H-13 有耦合;H-23 與 H-23’

有耦合;H-23’與 H-23 有耦合;H-8 與 H-8’有耦合;H-8’與 H-8 有耦合;

H-12 與 H-13 及環己烯上的氫有耦合;H-12’與 H-14 及環己烯上的氫有耦 合,並訂出結構中氫的相對位置(圖 2-4)。

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圖 2-5: 化合物 II-69a 的 1H ‒ 13C HSQC NMR 圖譜

根據 1H ‒ 13C HSQC NMR,分別確認碳上相對關係,發現化學位移分 別為 4.28 與 3.96 ppm 是 C-23 上兩個氫;化學位移分別為 3.40 與 2.78 ppm 是 C-8 上兩個氫;C-9 在化學位移 44.6 ppm,為一四級碳(圖 2-5)。

綜合以上所述,由1H ‒ 1H COSY NMR 觀察 H-12 與 H-13 有耦合,H-12’

與 H-14 有耦合,在 HSQC 中確認化學位移 1.91 與 1.80 ppm 是 C-12 上兩 個氫;由 1H‒1H NOESY NMR 得知與 H-10 與 H-8 有耦合,H-10’與 H-8 有 遠距離耦合,在 HSQC 中確認化學位移 1.99 與 1.61 ppm 是 C-10 上兩個氫;

而化學位移 1.70 與 1.50 則是 C-11 上兩個氫。

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我們將產物(II-69a)固體利用二氯甲烷與正己烷進行再結晶,得到 產物(II-69a)透明晶體,經由 X-ray 繞射分析鑑定其立體位向,確認化學 結構為(Z)-構形含氮烯氟螺旋化合物(II-69a)(圖 2-6)。

圖 2-6: 化合物 II-69a 的 X-ray 結構圖

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2.3.4 化 學反應機制探討

根據文獻,三氟化硼乙醚可作為親核試劑與路易士酸,推測當使用兩 當量三氟化硼乙醚時,一當量與矽醚基反應或配位,另一當量作為親核試 劑。參考流程 2-22,推測與螺旋[4.5]癸烯化合物反應機制相似;含氮烯氟

螺旋化合物反應機制可能經由三種不同路徑:其一經由逐步反應(Path a)

三氟化硼與矽醚基反應形成烯丙基碳陽離子中間體(II-70a),炔基親核加

成形成烯基陽離子(II-70b),氟陰離子加成至雙鍵形成含氮螺旋化合物

(II-69);其二由烯丙基碳陽離子中間體(II-70a)後進行協同反應(Path

b);或直接進行協同反應(Path c),三氟化硼與氧原子配位,利用氟陰離

子反式加成至炔基而形成產物(II-69)。

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