實驗步驟及光譜數據 - 有機催化劑在分子內Michael加成反應之探討

3-1 分析儀器及基本實驗操作

1. 所有反應物和溶劑均為試藥級或分析級，純化方式依 Perrin, D. D.; Armarego, W. L. F.及 Perrin, D. R.所著 Purification of Laboratory Chemicals, 7th ed., Butterworth-Heinemann, 2013 的方法處理。四氫呋喃、二氯甲烷、甲苯、乙腈經過溶劑純化系統乾燥及純化(active alumina column)。

2. 分析用之薄層色層分析片(Thin Layer Chromatography，簡稱 TLC)：使用 Silica gel 60 F254 Merck 之玻璃 TLC 薄片，展開後以紫外燈(254 nm)檢視。

3. 管柱色層分析(Column Chromatography)：使用 Merck Silica gel F60，230-400 mesh ATSM 為填充物，用加壓快速層析(flash column chromatography)依 Still 的操作方法來分離。沖堤液(eluent)若是兩種溶劑系統，是以體積比值而配置，

記錄方法為兩種溶液之體積比值。(J. Org. Chem. 1978, 43, 2923.)

4. 減壓式迴旋濃縮儀：使用 Büchi Rotavapor R-114 型旋轉濃縮器，連接空氣式或水流式幫浦。

5. 核磁共振光譜儀(NMR)：以 Bruker Avance 型(400 MHz)核磁共振光譜儀作為測定儀器，樣品之溶劑為氘化氯仿(CDCl₃)。化學位移(δ, chemical shift)以 ppm 為單位，¹H-NMR 光譜化學位移以四甲基矽烷(tetramethylsilane，簡稱 TMS) 為內標準，定義其化學位移為 0 ppm。分裂形式(splitting pattern)之定義如下：

s，單重峰(singlet)；d，雙重峰(doublet)；t，三重峰(triplet)；q，四重峰(quartet)；

m，多重峰(multiplet)。偶合常數(coupling constant)以 J 表示，單位為 Hz。光 譜數據之記錄依序是：化學位移(分裂形式，偶合常數，氫數)。¹³C-NMR 光譜是以同型儀器操作，化學位移以氘化氯仿中間線為內標準，定義其化學位移為 77.0 ppm。

6. 紅外線光譜儀(IR Spectroscopy)：使用 Perkin Elmer FTIR 型紅外線光譜儀為測定儀器。

7. 質譜(Mass Spectroscopy，簡稱 MS)：使用 Finnigan TSQ-700 型質譜儀作為測定儀器。係委託國科會台灣師範大學貴重儀器中心代為測定。高解析質譜 (High Resolution Mass Spectroscopy，簡稱 HRMS)：委託中研院儀器服務中心 (EI、ESI 和 FAB)代為測定。

8. X-ray 單晶繞射：使用 Nonius Kappa CCD Axia 四環單晶繞射儀、

Enraf-Nonius FR-590 四環單晶繞射儀(CAD4)作為測定儀器。由國科會台灣師範大學貴重儀器中心代為測定。

9. 高效能液相層析儀(HPLC)：使用 JASCO 880-PU 型高壓幫浦及 JASCO 870-UV 型紫外／可見光檢測器；管柱選用 Chiralpak AD-H、OD-H。

10. 旋光儀：使用 JASCO Co. DIP-1000 型 Digital polarimeter 自動旋光度計。

11. 熔點：使用 MEL-TEMP II 型做測定熔點儀器。

4-nitro-3-phenylcyclohexanone （120a）

反應時間：4 天；產率：73%，鏡像超越值：85% ee

[α]^25.5D = -41.9（c = 1.0 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15 （2:1

Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.37-7.28 （m, 3H）, 7.24-7.22（m, 2H）, 5.07（ddd, J =10.6, 10.6, 3.6 Hz, 1H）, 3.71

（ddd, J = 10.6, 10.6, 6.0 Hz, 1H）, 2.75-2.49（m, 6H）;¹³C NMR

（100 MHz, CDCl₃）: δ 205.5, 138.2, 129.3, 128.3, 127.0, 88.0, 46.8, 45.5, 37.9, 29.5 ppm; FTIR (ν/cm^-1): 2958, 2923, 2852, 1719, 1546, 1454, 1373; HRMS（ESI）m/z calcd. for C₁₂H₁₂NO₃ [M-H]^- 218.0816, found 218.0817; HPLC conditions: AD-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 21.0 min, _tR (major) = 25.3 min.

4-nitro-3-(4-methylphenyl)cyclohexanone （120b）

反應時間：3 天；產率：85%，鏡像超越值：80% ee [α]^25.5D = -51.9（c = 0.4 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15 （2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.15（d, J = 8.0 Hz, 2H）, 7.10（d, J = 8.0 Hz, 2H）, 5.03（ddd, J =10.8, 10.8, 4.0 Hz, 1H）, 3.67（ddd, J = 10.8, 10.8, 6.4 Hz, 1H）, 2.71-2.47

（m, 6H）, 2.32（s, 3H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）: δ 205.7, 138.1, 135.2, 130.0, 126.8, 88.2, 46.5, 45.6, 38.0, 29.5, 21.0 ppm; FTIR (ν/cm^-1): 3024, 2914, 2848, 2356, 2329, 1717, 1550, 1517, 1458, 1419, 1375, 1340, 1287; HRMS（ESI）m/z calcd. for C13H14NO3 [M-H]^- 232.0974, found 232.0973; HPLC conditions: AD-H column, n-hexane/2-propanol = 95/5, flow rate = 0.5 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 56.0 min, tR (major) = 56.5 min.

4-nitro-3-(3-methoxyphenyl)cyclohexanone （120c）

反應時間：3 天；產率：83%，鏡像超越值：90% ee [α]^25.5D = +636.0（c = 0.2 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15

（2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.28-7.25（m, 1H）, 6.84-6.80（m, 2H）, 6.75-6.74（m, 1H）, 5.05（ddd, J =10.4, 10.4, 4.0 Hz, 1H）, 2.80（s, 3H）, 3.82

（ddd, J = 12.0, 10.4, 5.6 Hz, 1H）, 2.72-2.44（m, 6H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）:

δ 205.5, 160.1, 139.7, 130.3, 119.0, 113.3, 113.2, 87.9, 55.3, 46.8, 45.3, 37.9, 29.5 ppm; FTIR (ν/cm^-1): 2958, 2918, 2852, 1910, 1717, 1598, 1581, 1552, 1456, 1432, 1263; HRMS（APCI）m/z calcd. for C13H16NO4 [M+H]⁺ 250.1079, found 250.1072;

HPLC conditions: OJ-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: tR (minor) = 94.7 min, tR (major) = 74.8 min.

4-nitro-3-(4-methoxyphenyl)cyclohexanone （120d）

反應時間：3 天；產率：86%，鏡像超越值：80% ee [α]^25.5D = -47.4（c = 0.4 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15

（2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.13

（d, J = 8.8 Hz, 2H）, 6.88（d, J = 8.8 Hz, 2H）, 4.99（ddd, J =10.4, 10.4, 4.0 Hz, 1H）, 3.79（s, 3H）, 3.64（ddd, J = 10.4,

10.4, 6.0 Hz, 1H）, 2.70-2.49（m, 6H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）: δ 205.7,159.4, 130.1, 128.4, 114.6, 88.4, 55.3, 46.2, 45.7, 38.0, 29.4 ppm; FTIR (ν/cm^-1): 2923, 2852, 2356, 1712, 1609, 1548, 1370, 1250, 1180, 1029; HRMS（APCI）m/z calcd. for C13H16NO4 [M+H]⁺ 250.1079, found 250.1078; HPLC conditions: AD-H column, n-hexane/2-propanol = 95/5, flow rate = 0.7 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 78.0 min, tR (major) = 84.3 min.

4-nitro-3-(3-bromophenyl)cyclohexanone （120e）

反應時間：4 天；產率：53%，鏡像超越值：75% ee [α]^25.5D = -53.4（c = 0.2 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15

（2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.45-7.38

（m, 2H）, 7.25-7.15（m, 2H）, 5.04（ddd, J =10.4, 10.4, 4.0 Hz, 1H）, 3.67（ddd, J = 12.4, 10.4, 5.2 Hz, 1H）, 2.71-2.44

（m, 6H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）: δ 204.8, 140.4, 131.5, 130.8, 130.1, 125.8, 123.2, 87.7, 46.4, 45.3, 37.9, 29.6 ppm; FTI (ν/cm^-1): 2927, 2848, 2360, 1717, 1592, 1548, 1434, 1370, 1289, 1075; HRMS（ESI）m/z calcd. for C12H11NO3Br [M-H] -295.9922, found 295.9917; HPLC conditions: AD-H column, n-hexane/2-propanol = 95/5, flow rate = 0.7 mL/min, λ = 220 nm, retention time:_tR (minor) = 51.2 min, _tR (major) = 44.1 min.

4-nitro-3-(4-bromophenyl)cyclohexanone （120f）

反應時間：4 天；產率：64%，鏡像超越值：85% ee [α]^25.5D = -37.7（c = 0.4 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15

（2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.49

（d, J = 8.4 Hz, 2H）,7.11（d, J = 8.4 Hz, 2H）, 5.01（ddd, J

=10.4, 10.4, 4.0 Hz, 1H）, 3.67（ddd, J = 12.0, 10.4, 5.2 Hz, 1H）, 2.72-2.51（m, 6H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）: δ 204.9, 137.1, 132.4, 128.7, 122.3, 87.8, 46.3, 45.3, 37.9, 29.5 ppm; FTI (ν/cm-1): 2958, 2923, 2852, 1717, 1550, 1489, 1373, 1075, 1009; HRMS（ESI）m/z calcd. for C12H11NO3Br [M-H]^- 295.9922, found 295.9915; HPLC conditions: IB column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 23.7 min,_tR (major) = 30.6 min.

4-nitro-3-(2-chlorophenyl)cyclohexanone （120g）

反應時間：4 天；產率：71%，鏡像超越值：51% ee

[α]^25.5D = -33.8（c = 0.5 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15 （2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.41-7.39（m, 1H）,7.29-7.28（m, 2H）, 7.25-7.22（m, 2H）, 5.28-5.26（m, 1H）, 4.34-4.33（m, 1H）, 2.84-2.51（m, 6H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）: δ 205.4, 135.8,133.6, 130.7, 129.3, 127.4, 85.1, 43.8, 43.1, 37.7, 28.9 ppm;

FTI (ν/cm^-1): 2962, 2918, 1721, 1550, 1478, 1370, 1349, 1289, 1243, 1197, 1086;

HRMS（ESI）m/z calcd. for C12H11NO3Cl [M-H]^- 252.0427, found 252.0420; HPLC conditions: OJ-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 51.4 min, _tR (major) = 91.2 min.

4-nitro-3-(3-chlorophenyl)cyclohexanone （120h）

反應時間：4 天；產率：75%，鏡像超越值：60% ee [α]^25.5D = -16.9（c = 0.4 in CH₂Cl₂）; colorless oil; R_f = 0.15

（2:1 Hex/EtOAc）; ¹H NMR（400 MHz, CDCl3）: δ 7.29-7.28

（m, 2H）,7.10-7.12（m, 2H）, 5.04（ddd, J = 10.4, 10.4, 4.0 Hz, 1H）, 3.68（ddd, J = 12.4, 10.4, 5.2 Hz, 1H）, 2.73-2.44

（m, 6H）; ¹³C NMR（100 MHz, CDCl₃）: δ 204.8, 140.1, 135.1, 130.5, 128.6, 127.2, 125.3, 87.7, 46.4, 45.3, 37.9, 29.6 ppm; FTI (ν/cm^-1): 2958, 2918, 2852, 2356, 2923, 1717, 1550, 1261, 1086, 792; HRMS（ESI）m/z calcd. for C12H11NO3Cl [M-H] -252.0427, found 252.0422; HPLC conditions: AD-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 24.8 min,_tR (major) =30.6 min.

4-nitro-3-(4-chlorophenyl)cyclohexanone （120i）

反應時間：4 天；產率：68%，鏡像超越值：93% ee [α]^25.5D = -16.9 (c = 0.2 in CH₂Cl₂); colorless oil; R_f = 0.15 (2:1 Hex/EtOAc);¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.33(d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.17 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 5.01 (ddd, J = 10.4, 10.4, 4.0 Hz, 2H), 3.68 (ddd, J = 12.4, 10.4, 5.6 Hz, 1H), 2.73-2.51 (m, 6H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ 204.9, 136.6, 124.3, 129.5, 128.3, 87.9, 46.3, 45.4, 37.9, 29.5 ppm; FTI (ν/cm^-1): 2958, 2914, 2852, 2351, 2325, 1719, 1587, 1550, 1463, 1373, 1342, 1103; HRMS（ESI）m/z calcd. for C12H11NO3Cl [M-H] -252.0427, found 252.0428; HPLC conditions: OJ-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time:_tR (minor) = 41.4 min, _tR (major) =62.8 min.

4-nitro-3-(2-hydroxyphenyl)cyclohexanone （120j）

反應時間：4 天；產率：62%，鏡像超越值：53% ee

[α]^25.5D = +10.9 (c = 0.4 in CH₂Cl₂); colorless oil; R_f = 0.15 (2:1 Hex/EtOAc);¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.23-7.19 (m, 1H), 6.87-6.80 (m, 3H), 4.70-4.65 (m, 1H), 3.91-3.90 (m, 1H), 2.93 (s, 1H), 2.29-1.92 (m, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 155.3, 129.7, 128.8, 120.7, 118.2, 115.6, 96.9, 85.8, 39.0, 36.9, 35.0, 21.8 ppm; FTIR (ν/cm^-1): 2958, 2927, 2848, 2334, 2356, 1706, 1583, 1544, 1482, 1458, 1337; HRMS

（ESI）m/z calcd. for C₁₂H12NO4 [M-H]^- 234.0766, found 234.0758; HPLC conditions:

OJ-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: _tR (minor) = 35.9 min, _tR (major) = 42.9 min.

3-(6-chloropyridin-3-yl)-3-nitrocyclohexanone （120k）

反應時間：4 天；產率：82%，鏡像超越值：75% ee [α]^25.5D = -31.9 (c = 0.2 in CH₂Cl₂); colorless oil; R_f = 0.15 (2:1 Hex/EtOAc); ¹H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.31 (d, J = 2.8 Hz, 1H), 7.54 (dd, J = 8.0, 2.8 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 5.03 (ddd, J = 10.8, 10.8, 4.0 Hz, 1H), 3.72 (ddd, J = 11.2, 10.8, 4.0 Hz, 1H), 2.74-2.47 (m, 6H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ203.9, 151.7, 148.6, 137.2, 132.6, 124.8, 87.4, 45.0, 43.9, 37.9, 29.6 ppm; FTI (ν/cm^-1):

2918, 2848, 2360, 1719, 15887, 1550, 1463, 1375, 1344, 1105; HRMS（ESI）m/z calcd.

for C11H12N2O3Cl [M+H]⁺ 255.0536, found 255.0528; HPLC conditions: AD-H column, n-hexane/2-propanol = 90/10, flow rate = 1.0 mL/min, λ = 220 nm, retention time: tR (minor) = 53.7 min, tR (major) = 87.8 min.

3-(6-chloropyridin-3-yl)-3-nitrocyclohexanol （129）

反應時間：2 小時；產率：95%，dr = 80:20

3-(6-chloropyridin-3-yl)-3-nitrocyclohexyl Methanesulfonate （130）

反應時間：2 小時；產率：75%

在文檔中有機催化劑在分子內Michael加成反應之探討 (頁 54-70)