1,3-二 (4-苯胺)金刚烷的合成＊

孔黎春, 胡晓春

(浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华 321004)

1,3-二 (4-苯胺)金刚烷的合成＊

孔黎春, 胡晓春

(浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华 321004)

以 1-金刚烷醇与乙酰苯胺为原料,在浓硫酸介质中室温下发生傅克烷基化反应,合成得到 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷,然后将其水解合成了 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷,合计收率为 64%,产物结构经红外光谱、1H和13C核磁共振谱表征.该方法产率较高,大大方便了 1,3-金刚烷二芳基衍生物的合成.

1-金刚烷醇;1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷;1,3-二 (4-苯胺)金刚烷;合成

本文以 1-金刚烷醇为原料,在 98%硫酸作用下与乙酰苯胺反应,生成 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷,然后水解合成目标产物 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷.具体合成路线如下：

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Bruker-Avance 400 MHz核磁共振仪 (CDCl3或 D2O为溶剂,T MS为内标),NEXUS670型红外光谱仪 (KBr压片),Electrothermal型数字熔点仪(温度计未校正),安捷伦 GC-6820型气相色谱仪,大连依利特 P230Ⅱ高效液相色谱仪.

1-金刚烷醇 (自制,气相色谱分析含量 ＞98%),GF254薄层层析硅胶 (青岛海洋化工有限公司),其他试剂均为分析纯.

1.2 合成与表征

1.2.1 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷

将 3.75 g(25 mmol)1-金刚烷醇和7.8 g(50 mmol)乙酰苯胺加入干燥的圆底烧瓶中,然后加37.5 mL 98%硫酸及磁子,室温 (25℃)下磁力搅拌反应,高效液相色谱 (HPLC)跟踪反应进程,反应 2 h后倒入盛有 75 mL水的烧杯中,析出固体,吸滤、水洗,粗产品用乙醇 /水重结晶得白色晶体7 g,产率为 70%.熔点：274～276℃;IR(KBr)σ/cm-1：3 297,3 256,2 908,2 849,1 666,1 601,1 535;1H NMR(400 MHz,d6-DMSO)：1.73(s,2 H),1.82～1.90(m,10 H),2.02(s,6 H),2.23(s,2 H),7.31(d,4 H,J=8.4 Hz),7.49(d,4 H,J=8.4 Hz),9.80(s,2 H);13C NMR(100 MHz,d6-DMSO)：24.38,29.49,35.75,36.89,42.22,49.06,119.32,125.40,137.38,145.60,168.50.

1.2.2 1,3-二 (4-苯胺 )金刚烷

在干燥的 100 mL圆底烧瓶中加入 3.0 g 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷 (7.5 mmol)和 40 mL无水乙醇,慢慢摇晃,然后加入 10 mL水和 4.8 g氢氧化钠 (120 mmol),混合均匀后装上冷凝管,80℃加热回流,HPLC跟踪反应进程,加热回流6 h后静置一段时间,待其冷却后将反应液倒入150 mL水中,有淡黄色的固体析出,抽滤得粗产物2.3 g,用 40%的乙醇水溶液进行重结晶,抽滤,得到白色固体 2.16 g,产率为 91%.熔点：194～196℃;IR(KBr)σ/cm-1：3 435,3 360,2 914,2 845,1 623,1 515;1H NMR(400 MHz,CDCl3)：1.58(s,2 H),1.85～1.98(m,10 H),2.26(s,2 H),3.54(s,4 H),6.66(d,4 H,J=8.4 Hz),7.18(d,4 H,J=8.4 Hz);13C NMR(100 MHz,CDCl3)：29.70,35.99,36.53,42.58,49.40,115.09,125.72,125.81,141.37.

为进一步确定其结构,将上述产物与盐酸反应生成 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷盐酸盐.熔点：＞300 ℃;1H NMR(400 MHz,D2O)：1.55(s,2 H),1.69(m,10 H),2.07(s,2 H),7.21(d,4 H,J=8.4 Hz),7.36(d,4 H,J=8.4 Hz);13C NMR(100 MHz,D2O)：29.06,34.87,36.96,41.28,48.29,122.71,126.81,127.42,151.96.

2 结果与讨论

2.1 温度对烷基化反应产物收率的影响

在 n(乙酰苯胺)∶n(1-金刚烷醇)=2 ∶1,反应时间为 2 h的条件下,考察了反应温度对烷基化反应的影响,结果见图1.由图1可以看出,当温度较低 (＜25℃)时,随着温度的升高,产物的收率提高;但超过一定温度时,因为在温度较高的情况下浓硫酸的氧化性急剧增加,原料发生部分炭化,导致主反应选择性降低,从而反应的收率又开始下降.

图1 温度对烷基化反应收率的影响

2.2 乙酰苯胺用量对烷基化产物收率的影响

1-金刚烷醇 25 mmol,其余反应条件如1.2.1,考察了乙酰苯胺用量对 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷收率 (以 1-金刚烷醇计算)的影响 (见表1).由表1可见,随着乙酰苯胺用量的增加,产物收率增加,当n(乙酰苯胺)∶n(1-金刚烷醇)为1∶1时,收率为 44.6%,未见金刚烷一取代物生成;当两者比例为 2∶1时,收率最高;继续增加乙酰苯胺用量则收率无明显变化.

表1 乙酰苯胺用量对烷基化反应产物收率的影响

2.3 氢氧化钠用量对水解产物收率的影响

水解反应可在碱性溶液或酸性溶液中进行.由于 1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷较稳定,易溶于乙醇,不溶于盐酸溶液,而其苯环上的乙酰胺基在碱性条件下易脱去乙酰基水解成氨基,因而选择在 NaOH的醇-水溶液中进行水解,水解反应用 HPLC跟踪.1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷7.5 mmol,其余反应条件如1.2.2,考察了 NaOH用量对产物收率的影响 (见表2).由表2可以看出,当 n(1,3-二 (4-乙酰氨基苯基 )金刚烷)∶n(NaOH)为 1∶14时,即使增加反应时间,水解反应也不完全;当两者物质的量比为 1∶16时,收率较好;继续增大 NaOH用量,收率无明显变化.

表2 氢氧化钠用量对水解产物收率的影响

3 结 论

采用 1-金刚烷醇与乙酰苯胺在 98%硫酸介质中室温下发生傅克烷基化反应,可以直接合成1,3-二 (4-乙酰氨基苯基)金刚烷,由其碱水解合成 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷,该合成路线具有反应产率较高、易提纯等优点,大大方便了 1,3-金刚烷二芳基衍生物的合成.

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Synthesis of 1,3-bis(4-am inophenyl)adamantane

KONGLichun, HU Xiaochun

(College of Chem istry and Life Science,Zhejiang Nor mal University,Jinhua Zhejiang 321004,China)

Firstly,1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine was synthesized as a result of Friedel-Crafts alkylation of 1-adamantanol and Acetanilide with 98%sulfuric acid as the medium at room temperature.Secondly,1,3-bis(4-aminophenyl)adamantane was formed by hydrolysis of 1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine.The total yields rate was 63%and its structure was confirmed by I R,1H NMR and13C NMR.This route had the advantage of higher yields,which would make the synthesis of 1,3-diaryladamantane more convenient.

1-adamantanol;1,3-bis(4-acetylaminopheny)adamantine;1,3-bis(4-aminophenyl)adamantine;synthesis

O621.25

A

2009-09-05

浙江省教育厅科研项目(Y200805661)

孔黎春 (1979-),男,浙江磐安人,工程师,硕士.研究方向：有机合成及分析.

1001-5051(2010)01-0079-03

(责任编辑 薛 荣)

金刚烷 (adamantane)是一种高度对称、非常稳定的笼状烃,对光稳定性好,润滑性能优异,具有良好的亲脂性,以其为原料可以合成多种单取代和多取代金刚烷衍生物[1］.单取代金刚烷衍生物如盐酸金刚烷胺 (amantadine)、盐酸金刚烷乙胺 (rimantadine)作为抗流感病毒化学原料药,在我国已经得到广泛应用[2］.据文献[3］报道,金刚烷二取代衍生物也具有良好的抗病毒作用;同时,由于它具有双官能团而很容易合成各种不同的高分子材料[4］,这些材料材质透明度好、硬度高、抗冲击及热稳定性能优异,在有机新材料领域有着广泛的应用前景,特别在光通讯领域的应用前景十分看好.文献 [5］报道了用 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷和各种芳基二酸酐合成高分子材料聚酰亚胺,该高分子材料具有介电常数低、拉伸性能好、可溶于许多有机溶剂等优点.

关于 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷的合成文献报道有如下 2种方法.方法一：以 1,3-二溴代金刚烷原料,与二苯基脲在 AlCl3作用下合成 1,3-二芳基金刚烷衍生物,然后水解生成 1,3-二 (4-苯胺)金刚烷[6］,该方法收率为 48%;方法二：以 1,3-二溴代金刚烷为原料,与苯在 FeCl3作用下合成1,3-二苯基金刚烷,然后硝化、还原合成 1,3-二(4-苯胺)金刚烷[5］,每一步收率在 25%～60%,总收率只有 5.3%.2种合成方法均以 1,3-二溴代金刚烷为原料,而 1,3-二溴代金刚烷需要用液溴等试剂合成,环境污染严重[7］;另外,合成目标产物的收率都较低,原子经济性较差.