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1 當量硝基苯乙烯 2、1 當量的 4-二甲氨基吡啶,以丙酮為溶 劑室溫的條件下反應,可以得到高產率的多環化合物 7a 。接著我們試

著利用具有不同取代基的硝基苯乙烯來進行實驗,藉此觀察反應的適 用性如何,實驗結果如表 1.9 所示。

表 1.9、硝基苯乙烯取代基置換

Entrya R Substrate Product Time (h) Yieldb(%)

1 2a 7a 5.5 95

2 2b 7b 6 91

3 2c 7c 5.7 94

4 2d 7d 5.7 92

5 2e 7e 6.5 91

6 2h 7f 5 93

7 2i 7g 5 96

8 2m 7h 4.5 88

9 2n 7i 4.5 87

10 2o 7j 4 82

11 2p 7k 4.5 78

12 2q 7l 6 90

13 2r 7m 5.5 90

aCondition: The reaction was performed by using 1 (1.35 mmol), 2b (0.5 mmol), DMAP (0.5 mmol) in Acetone (1 mL) at room temperature.

bIsolated yields.

首先,是硝基苯乙烯 2a,反應時間為 5 個半小時,可以得到 95%

的多環產物 7a;再者我們比較推拉電子基效應的影響,當苯環上具有 推電子傾向的甲氧基 (OMe)、甲基硫 (SMe) 時,整體的反應時間為 5.7-6.5 小時,產率為 91%-94% (Entries 2-5) ;反之,若是使用如氟 (F)、

氯 (Cl) 等拉電子基團,經過 5 小時反應後,可順利得到產物 7f、7g,

且產率依舊高達 93 及 96% (Entries 6-7)。在此可以看出當苯環上使用 拉電子基進行反應時,其反應時間皆比具有推電子基團來的快,根據 這樣的結果推測,反應是因為經過了兩次的 1,4-加成反應,導致具有推

電子基的α,β-不飽和雙鍵活性降低,因而使得反應的時間略微增加。

若是使用雜環硝基化合物例如:呋喃 (furan) 噻吩 (thiophene) 來 進行反應,因為立體障礙相對於苯環來說較小的緣故,故反應時間也 略微加快至 4.5 小時,分別得到 88%及 87%的多環化合物 7h、7i (Entries 8-9);如果使用非芳香環的烷基來進行反應,如異丙基 (isopropyl) 或 異丁基 (isobutyl),同樣地,因為立體障礙降低的關係,反應時間僅需 4 及 4.5 小時,即可得到預期的多環產物 7j 及 7k,產率也不錯有 82-78%

(Entries 10-11)。由此研究結果可知,不僅推拉電子基會對反應速率有 所影響,立體障礙也是另外一個影響反應速率及產率的重要因素。

最後,根據產物試著對此反應提出可能的反應機構,首先,硫代 乙酸酯和硝基苯乙烯,經由 1,4-加成的反應途徑,先生成硫色烯中間產 物 3a,接著反應中過量的硫酚會再次進行共軛加成,攻擊中間產物 3a

的β 碳,接著電子對移動加成到硫代乙酸酯的醛基,生成六環的過渡

態,再經過乙醯化便可以獲得最終產物 7a,其反應機構如下圖 1.11 所 示。

圖 1.11、推測合成多環產物 7a 的反應機構

有關此反應機構的驗證,先前我們曾以中間產物 3a 和硫代乙酸酯 1 在相同條件下進行反應,結果也可以成功的合成出多環產物 7a,也 證明了反應的確是先合成出硫色烯中間產物,接著再進行分子內加成 及乙醯化,進而形成產物 7a。

1-3-3、結論

綜合上述的實驗結果,本實驗成功以簡單的合成方法,利用不同 當量的硫代乙酸酯與硝基苯乙烯,在室溫下環境中以丙酮為溶劑,4-二甲氨基吡啶作為鹼,可順利的合成出硫色烯衍生物及多環產物,如 式 1.25 所示。

式1.25、硫色烯衍生物的製備

此方法具高產率、反應快速、適用性廣泛、產物容易分離等優點,

除此之外,本反應可以藉由改變起始物的當量數來合成具有不同結構 的產物,皆可視為硫色烯衍生物,近年來因為硫色烯類衍生物具有多 樣化的生物活性,有關其合成越來越受到重視,因此,期望此方法的 發展可以在化學、生物、醫藥及天然藥物開發等方面有更廣泛的應用。

1-4、實驗方法

1-4-1、分析儀器及基本實驗操作

1. 熔點測定系將固體樣品至於毛細管中,使用Mel−TEMP II 型熔點 測定儀測定之。

2. 氫核磁共振光譜(1H-NMR)和碳核磁共振光譜(13C-NMR)係使用 Bruker Avance 400 型核磁共振光譜儀;所使用溶劑為含氘− 氯仿 (chloroform-d1, CDCl3)、氘− 二甲亞楓(Dimethylsulfoxide-d6,

DMSO-d6)。氫核磁共振光譜之化學位移一般係以氘−氯仿的殘留氯

仿(CHCl3)的氫吸收峰δ = 7.26 ppm 或四甲基矽烷δ = 0.00 ppm 為 內基準,碳核磁共振光譜之化學位移一般係以氘−氯仿吸收峰δ = 77.23 ppm 為內基準。光譜單位(δ)為ppm,耦合常數單位(J)為Hz;

s (singlet)表單波峰;d (doublet)表雙重波峰;t (triplet)表三重波峰;

q (quartet)表四重波峰;quint (quintet)表五重波峰;sext (sextet)表六 重波峰;br (broadened)表寬波峰;m (multiplet)表多重波峰。

3. 質譜(MS)測定係使用Finnigan TSQ 700 型的氣相層析質譜儀或 Finnigan MAT 95S 型的高效能質譜儀,僅列出強度大及重要的解 離鋒線(m/z),其相對基峰(base peak)的百分比強度列在括弧內,電 子撞擊游離法(EI)離子化電壓為70eV。高解析質譜(HRMS)係採用 Finnigan MAT 95S、Finnigan MAT-95XL 或、Finnigan/Thermo Quest

MAT 高效能質譜儀及JEOL HR/LR FAB mass spectroscopy(中央研 究院)測定之。

4. 高效率液態色層分析儀/質譜儀(LC-MS)採用Hewlett Packard Seris 1100MSD 型。

5. 中壓管柱色層分離法(medium-pressure column chromatography)係 使用E. Merck Art. 9385 Kieselgel 60 (230−400 mesh)規格的矽膠為 靜相吸附劑;薄層色層分析(TLC)係使用E.Merck silica gel 60 F254 型玻璃薄片或是鋁片。

6. 沖提劑(eluent)、展開劑(developing solvent)和萃取所使用的溶劑二 氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、正己烷及甲醇皆為ACS 級,或是以工 業級溶劑進行蒸餾純化獲得。

7. 實驗使用之反應試劑,溶劑和乾燥劑除有特殊註明外,均購自Merck、

TCI、Acros、Alderich、Show 或Lancaster 公司並未進行純化而直 接使用;核磁共振分析用含氘溶劑則購自Merck 與Alderich 公司。

8. 單晶X-ray繞射是使用Nonius Kappa CCD Axis (國立臺灣師範大學 化學系)。

1-4-2、實驗步驟

1、 合成硫代乙酸酯 (1)

秤取硫化鈉水合物 (9.3648 g,60.0 mmol) 及二甲基乙醯胺 (80 ml),在氮氣及80oC條件下反應30分鐘後,再以針筒抽取2-溴苯甲醛 (5.5505 g,30.0 mmol) 加入反應瓶內,繼續反應30分鐘。在冰浴下緩 慢滴入醋酸酐 (4.2513 g,45.0 mmol),再反應30分鐘後加入少量的水 及碳酸氫鈉水溶液終止反應。以二氯甲烷萃取三次,再用水萃取三次,

收機有機層並以無水硫酸鎂除水,經乙酸乙酯/正己烷管柱層析後,即 可得橘色油狀物。秤重得 2.7544 g,產率為51%。

2、 合成硝基苯乙烯 (2a-2s)

將苯甲醛 (2.1208 g,20.0 mmol) 溶於硝基甲烷 (20 mL) 中,加入 醋酸 (20 mL) 及醋酸銨 (0.7708 g,10.0 mmol) ,在 100oC 下迴流反應,

反應結束後經由乙酸乙酯/正己烷管柱層析,即可得到產物 (2a-2s)。

3、 合成硫色烯衍生物 (3a-3s)