3－［3－甲氧基－4－(2－乙氧基－2－氧代乙氧基)苯基］丙烯酸乙酯的合成及其晶体结构*

刘春玲，李惠茹，庄 茜，霍明明

(吉林师范大学化学学院环境友好材料制备与应用教育部重点实验室，吉林四平 136000)

阿魏酸(4－羟基－3－甲氧基苯丙烯酸)在医药、食品、化妆品等领域有广泛的用途［1－4］，其分子结构中含有羟基、羧基、双键及苯环等活性基团。利用活性基团的反应可以生成阿魏酸醚类衍生物、阿魏酸酯类衍生物、阿魏酸酰胺类衍生物以及取代苯基的阿魏酸衍生物［5－8］。研究表明，阿魏酸衍生物比阿魏酸表现出更好的生物活性，具有更广泛的应用价值［9］。

Scheme 1

本文以香草醛为原料，先与氯乙酸钠经Williamsom反应，将香草醛结构中的酚羟基进行改造成氧乙酸结构，之后再进行Knoevenagel－Doebner反应制得新化合物 3－(3－甲氧基－4－羧甲氧基苯基)丙烯酸(2);2与乙醇经酯化反应合成了阿魏酸衍生物——3－［3－甲氧基－4－(2－乙氧基－2－氧代乙氧基)苯基］丙烯酸乙酯(3，Scheme 1)，其结构经1H NMR，IR，元素分析和 X－射线单晶衍射表征。3的合成，为进一步研究阿魏酸衍生物及其应用提供了实验基础。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

X－6型显微熔点仪(温度未校正);Varian Mercury 300型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标);Spectrum one型红外光谱仪(KBr压片);Bruker－AXS Smart CCD型X－射线单晶衍射仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1)4－甲酰基－2－甲氧基苯氧乙酸(1)的合成

在反应瓶中加入香草醛9.12 g(60 mmol)，搅拌下滴加10%NaOH溶液25 mL，加热使其溶解;加入氯乙酸钠13.98 g(120 mmol)的水(30 mL)溶液，回流反应3 h(pH维持在8左右)。冷却至室温，用浓盐酸调至pH 3;冷却结晶，过滤，滤饼用少量冷水洗涤，干燥后用无水乙醇重结晶得淡黄色晶体 1 8.9 g，收率 71%，m.p.181.1 ℃ ～182.5 ℃(181.3 ℃ ～181.5 ℃［10］);IR ν:1 764，1 644，1 267，1 220 cm－1。

(2)2的合成

在反应瓶中加入1 6.30 g(30 mmol)，丙二酸3.43 g(33 mmol)，吡啶15 mL 和醋酸铵90 mg，搅拌下加热使其溶解;回流反应8 h。冷却至室温，用浓盐酸调至pH 2～3，析出白色沉淀，过滤，滤饼用冷水洗涤，干燥后用95%乙醇重结晶得白色固体 2，收率45.2%，m.p.229.5 ℃ ～230.6 ℃;1H NMR δ:7.65(s，1H，CH=)，6.41(s，1H，=CH)，6.76 ～ 7.07(m，3H，ArH)，4.70(s，2H，OCH2)，3.83(s，3H，OCH3);IR ν:2 918 ～2 599(CO2H)，1 744，1 668(C=O)，1 625(C=C)，1 267，1 214(C － O － C)cm－1;Anal.calcd for C12H12O6:C 57.14，H 4.80;found C 56.93，H 4.62。

(3)3的合成

在反应瓶中加入2 5.04 g(20 mmol)，乙醇15 mL和催化剂H2SO41.5 mL，搅拌下回流反应3 h。冷却至室温，析出固体，过滤，滤饼干燥得白色固体3，收率38.7%，m.p.245.6 ℃ ～246.3 ℃;1H NMR δ:1.27 ～1.39(m，6H，CH3)，3.90 ～3.92(d，J=4.8 Hz，3H，OCH3)，4.18 ～ 4.36(m，4H，OCH2)，6.77 ～7.08(m，3H，ArH)，6.32(d，J=15.9 Hz，1H，=CH)，7.62(d，J=15.9 Hz，1H，CH=);IR ν:1 769，1 700(C=O)，1 635(烯C=C)，1 262，1 209，1 181，1 147(C－O－C)cm－1。

粗品用乙醇重结晶，缓慢挥发溶剂制得适宜X－射线单晶衍射的无色块状晶体3。

1.3 3的晶体结构测定

将单晶3(0.42 mm ×0.21 mm ×0.19 mm)置衍射仪上，采用石墨单色器 MoKa(λ=0.071 73 Å)射线，于293 K 下以 ω －2θ方式扫描(1.79°≤2θ≤25.09°)，共收集 4 078 个衍射点，其中独立衍射点1 394个。全部数据经Lp因子和经验吸收校正。采用SHELXS－97程序和 SHELXL－97程序对晶体结构进行了解析和精修。用各向异性热参数对所有非氢原子进行了修正，最终得到了所有非H原子坐标。

3的晶体学数据见表1。

表1 3的晶体学参数Table 1 Crystal data and refinement details of 3

2 结果与讨论

2.1 3 的表征

3的1H NMR分析表明，δ 1.27～1.39处的多重峰归属乙酯中甲基氢;δ 3.90～3.92处的二重峰是苯环上甲氧基氢的共振吸收;δ 4.18～4.36处的吸收峰是乙酯中－OCH2－氢的共振吸收;δ 6.77～7.08处的多重峰归属于苯环上氢;δ 6.32 和 7.62处的二重峰是－CH=CH－中氢的共振吸收。但在其1H NMR谱(略)中却只见到－CH=CH－中的两处共振吸收，说明3只以一种构型式存在，考虑到E－构型比Z－构型稳定，因此推测3为E－构型。

图1 3的分子结构图Figure 1 Molecular structure of 3

图2 3的分子间通过氢键沿a轴形成的1D链Figure 2 The infinite 1D chain structure of 3 by C－H┈O hydrogen bonding along a axis

图3 3的分子间通过氢键沿b轴形成的1D链Figure 3 The infinite 1D chain structure of 3 by C－H┈O hydrogen bonding along b axis

图4 3的分子间通过氢键形成的2D网状结构Figure 4 The 2D framework of 3 by intermolecular C－H┈O hydrogen bonding

2.2 3的晶体结构

3的分子结构见图1，部分键长和键角数据见表2，氢键键长和键角数据见表3。从图1可见，3为E－构型，与1H NMR谱数据相符。

通过对3的结构研究发现，3的分子之间存在着明显的氢键作用。相邻的两分子之间通过C(9)－H(9)┈O(6)和C(5)－H(5A)┈(2)氢键彼此连接，使化合物分子沿a轴形成了1D链(图2)。氢键C(15)－H(15A)┈O(3)的作用使3分子沿b轴无限延伸(图3)。因此通过分子间氢键的相互作用分子组装成了2D网状结构(图4)。

表2 3的部分键长和键角数据Table 2 Selected bond lengths and bond angles data of 3

表3 3的氢键键长和键角数据Table 3 Hydrogen bond lengths and bond angles data of 3

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