间硝基苯甲醛或间氯苯甲醛与芳香胺和芳香酮的Mannich反应

{ 有机化学 YOUJI HUAXUE，1996，16，218--222 研究论文 ， ， 间硝基苯甲醛矗间氯苯甲醛 与芳香胺和芳香酮的 Mannich反应 置直兰 (西南师范大学化学化工学院，四川，重庆，630715) 西 ≥ ，1 ． 、 ?。 ． r{ 一 摘要 ：间硝基苯甲醛或 问氯苯 甲醛与 芳香胺和 芳香酮在 20～25℃和 催化 量的浓盐酸催化 下能直接进行 Mannich反应，用一步台成法台成 l5十 1一芳基一3一芳胺基(3一硝基苯基)丙酮。产率为 68--87％。产物结构经元素 分析，IR，’HNMR，MS鉴定。本文还讨论了反应的适宜条件。 关键词： — Mannic — hN — I~, ． M ～ anni ⋯chiK ,间硝基苯甲醛，间氯苯甲醛，三弦 ，董重酮． 磺 Mannich反应在有机合成反应中占有重要的地位。自本世纪初以来，合成化学家对此反应进 行了广泛的研究⋯。80年代以前，一般认为芳香胺与 甲醛及含有 a—H的酮不能发生 Mannich反 应 j，相应的Mannieh碱只能用间接法合成 1。8O年代初，徐秀娟，陈光旭等人曾报道在HC1 EtOH溶液中芳香胺与甲醛及酮能顺利地进行 Mannich反应|5】，从而扩大 了Mannich反应的应用 范围。9O年代以前，文献 。 曾报道芳香胺，芳香醛与酮不能直接发生 Mannich反应，相应的 、 Mannich碱只能用间接法合成。文献报道最多的是用 Schiff碱(ARCH=NA一)在盐酸 一1，ArNH2 r HC1 ，BF3 催化下与酮反应来合成。这些合成方法都需首先制备 Schiff碱，且操作麻烦，产率较 低(15-45％)。90年代初，我们将文献_6 的高温条件改成低温(5--25~C)，将过量的浓盐酸改成 少量的浓盐酸，结果发现芳香胺、芳香醛和酮能直接发生Mannich反应l】 ，由此将 Mannich反应从 单一的甲醛扩展到芳香醛，为 芳胺基酮的合成提供了一个简便的制各方法。 、 我们曾报道苯甲醛⋯】，苯环上有供 电子基的芳香醛 一对甲氧基苯 甲醛_】l_ 1参加的 Mannich 反应，但对苯环上有吸电子基的芳香醛参加的 Mannich反应尚未见文献报道。作者将文献_l 12]的 温度改成 20～25℃，将单一的乙醇溶剂改成 3：1 EtOH—CH2C12溶液作溶剂，结果发现苯环 E有 吸电子基的芳香醛也能顺利地进行 MannLch反应。本文报道苯环上有吸电子基的芳香醛一间硝基 苯甲醛或间氯苯甲醛与芳香胺和芳香酮在 20～25℃和少量浓盐酸催化下能顺利地进行 Mannieh 反应，高产率一步合成 15个未见文献报道的 Mannich碱(1)： R2 ’ R 0 CHO NH2 + + 1,EtOH-CHzCI2 1994—12—19收稿，1995—05—08修回。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 3期 有 机 化 学 219 本文还研究了反应的适宜条件。 1 结果与讨论 1．1 反应条件 浓盐酸用量是控制反应成败的重要因素。用少量浓盐酸反应所需时间较短，且产率高 。增 加浓盐酸的用量会降低生成 Mannich碱(1)的产率。若用过多的浓盐酸，则没有 Mannich碱(1)生 成。在我们所用实验条件下，一般用 0．2mL浓盐酸就足够了。温度是控制反应成败的另一重要因 素。在 20～25℃大多数反应能顺利进行。但 R。=4 Br，4 I的芳香胺在 15℃反应；R。=4 CH3 的芳香胺在加盐酸之前需冷却，反应的时间不能太长。温度升高，反应速度加快，但副反应增多。 若在 40～50℃温度下反应，则不能得到 Mannich碱(1) 1．2 Matmich碱(1l的结构及波谱分析 由 IR， H NMR，MS分析数据确证，我们合成的化合物有如下结构 ： R 红外光谱在 1640～1680cm。(s)和 3370～3398cm (s)有强吸收，明 Mannich碱(1)含有羰 ． 基和仲胺基。当R 的吸电子效应增强，IR值向高频移动，如化合物lk和 lb，由于 lk中a的吸电 ?子效应小于N02，故vc：。由lk的1640cm 移至 1b的1674crn ，vN H由3380移至3398cm一1 o Mannich碱(1)的质谱研究迄今报道很少，我们对此类化合物的质谱进行了研究，结果发现它们都 有相应的分子离子[M ]峰，对于含氯、溴的化合物还有相应的同位素[M 十2]峰，所有的化合物 R R 都有特征的 《： HN 1 R3，R1Phc= ，Ph’峰，其中 《： HN 1 R3峰很强，是Mannich 碱(1)的基峰。以化合物 lb为例，其可能的裂解方式如下： 维普资讯 http://www.cqvip.com 有 机 化 学 1996芷 ⑤ m／z 77(27．3) N m H ／ z],26(9I_1 2 实验 2．1 仪器与试剂 结构分析仪器：PE一2400CHN元素分析仪；FT-IR型红外光谱仪(KBr压片)；EM一360L型核磁 共振仪(TMS为内标，CDC1 为溶剂 )；KYKY—QP1000A型色质联用仪(El源，70eV．直接进样)。 化合物熔点测定采用毛细管法．温度计未校正。试剂均为化学纯。 2．2 Mannich碱(1a~lo】的制备 称取 5mmol芳香醛于50mL三角瓶中，分别加入 6～8mL3：1EtOH-CHzC|2溶液，5mmol芳香 胺和 6retool芳香酮，然后在冰浴冷却下加 3～5滴浓盐酸，在 2O～25℃温度下搅拌反应 15～30h 后．放置冰箱中过夜．抽滤得固体。将固体悬浮在 3～4mL 95％乙醇溶液中，然后用 1O％NazCO~ 溶液中和至碱性，搅拌 10min后，加 2O一25mL水继续搅拌20min，静置，抽滤得产物。产率为 68～ 87％．用 2：3乙醇和丙酮混合溶剂重结品，测熔点。 la 产率 75．8％。m．P．142～144℃。 lHl8N2 ， 计算值：C，72．82：H，5．24；N，8 09 实 测值 ：C，72．88；H，5．20；N．8．06。v一 ：3385(N—H)．1670(C— O)cm～。 ：6．56～7 91(14H， m．ArH)．3．83(1H，br，N —H)，3．62(1H，t，CH)，2．30(2H，d．COCHz)ppm。m／z：346(M’， 13．3)，227(100)，105(70．9)，77(36．1)。 1b 产率 72．0％。112．P．153～155E。 1Hl7C1N203， 计算值 ：C，66．23，H，4．50，N，7．36。 实测值：C 66．17：H，4 47；N，7 33。 ：3398(N—H)，1674(C— O)廿n～。占H：6．81～8 20(13H， 121，AxH)，3．95(1H．br，N —H)，3．75(1H，t．CH)，2．40(2H，d，COCHz)ppm。m／z：380(M ， 13．6)，382(M +2．4．5)．261(100)．105(27．3)，77(27．3)。 1c 产率 70．6％。121．P．145～147℃。 2Hz0N203， 计算值 ：C，73．32；H，5．59；N，7．77。实 测值：C．73．25：H，5．56；N，7．80~v一 ：3389(N—H)，1666(C— O)cm 。 ：6 55～7．85(13H， m，AxH)，3．78(1H，bf，N—H)，3．45(1H．t，CH)，2，28(2H，d，COCH2)，2．15(3H，S．CH3)ppm m／ ：360(M ．19．1)．241(100)．105(18．2)，77(15．9)。 1d 产率 78．4％。m．P．157～159℃。 1H17BrN203，计算值 ：C，59．31；H．4．03；N．6．59。实 测值 ：C，59 24；H．4．01；N．6 51。 ：3396(N～H)，1664(C— O)gill—。8}l：6 50—8 10(13H， m ，ArH)，3．91(1H，br，N—H)，3．71(1H，t，CH)．2．35(2H，d，COCH2)ppm。m／2：424(M ， 14．3)，426(M +2，l3，6)，305(100)，105(29．5)，77(22．7)。 1e 产率 83．4％。112．P 156--158E。 lHl7IN203， 计算值：C，53 41：H，3．63；N，5 93。实 铡值：C，53．38：H，3．60：N，5．88。v⋯ ：3380(N～H)，1665(C一 0)crn一1。 ：6．48～7．83(13H， 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 3期 有 机 化 学 221 m 。ArH)，3 85(1H，br，N H)，3．68(1H，t，CH)，2．33(2H，d，COCH2)ppm。m／ ：472(M ， 14．5)，353(1OO)，lO5(29 1)，77(14 5)。 1f 产率 73 6％。m．P．144～146"(2。c2lH17CIN203，计算值：C，66．23；H，4 5O：N，7．36。实 测值：C，66 28：H，4．48：N，7 40。 ：3398(N—H)，1666(C— O)~rll一。 ：6 60～7．95(13H， m ，ArH)，3 92(1H，br，N—H)，3．73(1H，t，CH)，2 38(2H，d，COCH2)ppm。m／2：380(M ， 13．6)，382(M +2，4．5)，261(100)，105(80．9)，77(38．1)。 lg 产率 68．0％。m．P．141--143~C。C2lHl6C12N203，计算值 ：C，60．74：H，3 88；N，6．75。实 测值：C，60．78,H，3．83：N，6．71。 ：3390(N—H)，]68o(c— O)cm—。 ：6．81～8．20(12H， m，ArH)，4．10(1H，br，N—H)，3．67(1H，t，CH)，2．41(2H，d，COCH2)ppm。 m／=：414(M ，13 6)， 416(M +2，7．8)，261(1OO)，139(68．2)，77(22．7)。 lh 产率 79．3％。m．P．150～152"(2。 lH16C12N203，计算值：C，6O．74；H，3．88：N，6 75。实 测值：C，60．80；H，3．86；N，6 78。 ～ ：3395(N—H)，1680(C— O)crn 。 ：6．8O～8．15(12H， m，ArH)，4．05(1H，br，N—H)，3．65(1H，t，CH)，2．41(2H，d，COCH2)ppm。m／z：414(M ，1O 。)， 416(M +2，7．2)，261(100)，139(70．4)，77(35．0)。 li 产率 87 1％。m．P 152～154"(2。 IHI7CkN2o3，计算值：C，66．23；H，4 50；N，7．36。实 测值：C，66 14；H，4．46；N，7．31。 ：3385(N—H)，1680(C— O)cm～。 ：6 71～7．98(13H， m ，ArH)，3．90(1H，br，N H)，3．64(1H，t，CH)，2．41(2H，d，COCH2)ppm。m／ ：380(M ， 12．1)，382(M +2，4 4)，227(100)，139(86．4)，77(31．8)。 1j 产率 75．4％。m．P．124--126"(2。C2lHl8C1NO， 计算值：C，75．11；H，5 4O：N，4．17。实 测值 ：C，75 08：H，5 37：N，4．15。 ⋯ ：3370(N～H)，1640(C— O)crn-。。8H：6 50～7．88(14H， m 。ArH)，3．75(1H，br，N—H)，3．60(1H，t，CH)，2．25(2H，d，COCH2)ppm。m／ ：335(M ， 18．1)。337(M +2，6．6)，216(100)，105(27．2)，77(27．2)。 1k 产率 70．6％。m．P．129～130"(2。C2lHl7CI2NO，计算值：C，68．12；H，4．63；N，3．78。实 测值：C，68．08：H，4 58：N，3．74； 一 ：3380(N～H)，1640(C— O)crll 。占H：6 60～7 95(13H， m ，ArH)，3．85(1H．br，N—H)，3 75(1H，t，CH)，2．29(2H，d，C(~H2)ppm。m／2：369(M ， 18 1)．371(M +2，13．6)，250(100)，105(3t_8)，77(72．7)。 II 产率 69 3％。m．P 136--138"(2。 lH17C1BrNO，计算值 ：C，60 82：H，4．13：N，3 38。实 测值：C，60．71；H，4．09：N，3．34。 ：3385(N—H)，1650(C— O)crn一1。8H：6．6O～7．9O(13H， m，ArH)，3．80(1H，br，N—H)，3．65(1H，t，CH)，2．26(2H，d，COCH2)ppm。m／ ：413(M ，13．2)， 415(M +2，12．1)，296(100)，1O5(59．O)，77(45．5)。 1m 产率 71_5％。m．P．126～127"(2。 lHl7CIINO，计算值：C，54．63；H，3 71；N，3．03。实 测值 ：C，54．69；H，3 69；N，3．06。 ⋯ ：3375(N—H)，1650(C— O)crn-。。8H：6 64—7．88(13H， m。ArH)，3．78(1H，br，N—H)，3．65(1H，t，CH)，2．26(2H，d，COCH2)ppm。卅／2：461(M ，13．3)， 463(M +2，4．5)，342(1OO)，lO5(4O．O)，77(53．3)。 1R 产率 68．6％。rl1．P．154--156*(2。C22H20CINO， 计算值：C，75．53，H，5 76：N，4．00。实 测值 ：C，75．49；H，5 71；N，3 97。 ：3365(N—H)，1650(c— O)~rll～o占H：6．45～7 8O(13H， m，ArH)，3．73(IH，br，N—H)，3．57(1H，t，CH)，2．26(2H，d，COC )，2．12(3H，S，C )ppm。 m／ ：349(M ，22 7)，35t(M +2，7．6)，230(1。0)，1O5(32．5)，77(20．0)。 维普资讯 http://www.cqvip.com 222 有 机 化 学 1996笠 l0 产率 72．3％。m．P 130～132~C。C21H1 C12NO，计算值：C，68．12：H．4 63；N，3 78。实 测值：C。68．10；H 4．66；N 3．74。 ⋯：3385(N—H)，1645(C一 0)cm 。占H：6．65～7．94(13H， m 。ArH)。3．83(1H，br，N —H)，3．68(1H。t，CH)，2．27(2H．d，COCHz)ppm。m／ ：369(M ， 14 2)．371(M +2，8．8)，250(100)。105(25．6)，77(26 6)。 红外光谱、核磁共振谱、质谱和元素分析分别由亢为、张亮、王宁和郑长春老师测定。在此一并 致 谢 ! 参考文献 [1]Tramonfin[，M．。Angiolini，L．， m ，1990，46，1791 [2]Marc h'J．，”Admw Organic Chemistry”，4thEd．．New York，McGraw-Hii[，1992，900． 【3]Kamogawa，H ；Ku~ta，K．；Nanasawa．M．，Bull Chem Soc Jap ．1978，51，561．1571 【4]Craig。J．C ；Moyle．M ，J Org．Chem ，1964．29，410 【5]绦秀娟 、陈光旭。化学荦报，1982。40(5)。463。 【6]Koa~oB。H C．；l'~aeruxa，J／ IO ；J／o．noB。t4． ．．)Kyp “I xg．u 1961，31．2234 【7]KoaaoB，H C．；Bopo6ena，r．B．，BE T Ar．c~．H∞ Be,~apycCCCP．＆p 耳M，H∞ 。1968(4)，107 【8]Roth。H J；Schumann，E．。Arch Pharm 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amines．aromatic ketones 维普资讯 http://www.cqvip.com