3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯的合成及晶体结构分析
范於菟1,2,徐金林3,武祥龙2,刘祈星1,王慧1
(1.三峡大学生物与制药学院,湖北 宜昌 443002;2.西北工业大学生命学院,陕西 西安 710072;3.庐江县中医院药剂科,安徽 庐江 231500)
摘要:以3,4-二甲氧基苯甲酸和溴乙烷为原料,在微波辐射下合成了3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯,其结构经1HNMR和MS确证。得到了该化合物的单晶,经X-射线单晶衍射测定并解析了其晶体结构,为进一步研究该化合物的性质提供了可靠的数据。
关键词:3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯;医药中间体;合成;晶体结构
基金项目:国家自然科学基金资助项目(21202130),三峡大学人才科研启动基金资助项目(KJ2014B083)
收稿日期:2015-06-23
作者简介:范於菟(1987-),男,安徽芜湖人,博士,讲师,研究方向:药物的设计、合成及活性评价,E-mail:sume-02@163.com。
doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2015.09.006
中图分类号:O 621.3文献标识码:A
3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯是重要的有机合成和药物合成中间体,可用来制备苯甲酰胺类化合物。苯甲酰胺结构是一类常见的药效团骨架,具有抗肿瘤[1-2]、抗精神病[3]、杀菌[4-5]等药理活性。苯甲酰胺类化合物还可作用于鱼尼丁受体发挥较强的杀虫活性,是目前研究比较热门的广谱、安全的杀虫剂[6]。3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯还可用来制备3,4-二甲氧基苯甲醛、3,4-二甲氧基苯甲酰肼等化合物,具有一定的应用价值。作者在微波辐射下,采用3,4-二甲氧基苯甲酸与溴乙烷一步反应合成3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯,经重结晶得到了该化合物的单晶,通过X-射线单晶衍射测定并解析了其晶体结构,合成路线如图1所示。
图1 3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯的合成路线 Fig.1 Synthetic route of 3,4-dimethoxybenzoic acid ethyl ester
1实验
所用试剂均为分析纯。
X-4 型数字显微熔点仪(温度未校正);Varian INOVA-400 MHz 型核磁共振仪(溶剂CDCl3,内标TMS);Kratos MS-80型质谱仪;Bruker Smart Arex Ⅱ CCD型X-射线单晶衍射仪(XRD)。
取3,4-二甲氧基苯甲酸(1.82 g,0.01 mol)、K2CO3(1.38 g,0.01 mol)于反应瓶中,加入50 mL CH2Cl2,充分搅拌至溶解完全,加入溴乙烷(2.16 mL,0.02 mol),搅拌混匀。将反应瓶置于微波合成仪内,在500 W功率下微波辐射反应5 min。反应结束后,取出反应瓶,冷却至室温,用等体积1 mol·L-1盐酸洗涤3次,有机相用无水Na2SO4干燥,减压蒸除溶剂,石油醚重结晶得白色针状晶体1.87 g,产率89%。
选取大小为0.20 mm×0.10 mm×0.10 mm的晶体置于衍射仪,在298 (2) K下用经石墨单色化的Moκα作为射线源(λ=0.071073 nm),以ω-2θ扫描方式,在2.31°<θ<25.00°扫描范围内收集衍射数据,共收集衍射点3 490个,其中独立衍射点2 432个(Rint=0.0205)。晶体结构由直接法解出,非氢原子的坐标及各项异性参数经最小二乘法修正,强度数据经Lp因子校正和经验吸收校正。计算均用SHELX 97程序[7]完成。
2结果与讨论
化合物Ⅱ,1HNMR (CDCl3,400 MHz),δ:1.28 (3H,t,J=6.8 Hz,7.2 Hz),3.69 (6H,s),4.29 (2H,m),6.79 (1H,d,J=8.0 Hz),7.38 (2H,m);ESI-MS,m/z:211 [M+H]+。
化合物Ⅱ的晶体学数据见表1,键长、键角见表2。
表1化合物Ⅱ的晶体学数据
Tab.1Crystallography data of compound Ⅱ
ItemResultEmpiricalformulaC11H14O4Formulaweight210.22Temperature/K296Wavelength/nm0.071073CrystalsystemMonoclincSpacegroupP2(1)/cUnitcelldimensionsa=0.4382(6)nm α=90° b=1.908(2)nm β=92.79° c=1.3563(18)nm γ=90° Volume/nm31.132(2)Z4Calculateddensity/(g·cm-3)1.233Absorptioncoefficient/mm-10.094F(000)448Crystalsize/mm30.20×0.10×0.10Theta(θ)rangefordatacollection/°1.84~24.99Limitingindicesh.k.l.-5/5,-22/17,-11/16RefinementmethodFull-matrixleast-squaresonF2Reflectionscollected/unique/Rint5465/1993/0.0162Completenesstoθ=24.99/%99.8Data/restraints/parameters1993/0/151Goodness-of-fitonF21.093FinalRindices[I>2sigma(I)]R1=0.0366,wR2=0.1031Rindices(alldata)R1=0.0451,wR2=0.1074Extinctioncoefficient0.0028(11)Largestdiff.peakandhole/(e·nm-3)108and-136
由表1可知,化合物Ⅱ晶体属于单斜晶系,空间群为P2(1)/c, 晶胞参数a=0.4382(6) nm,b=1.908(2) nm,c=1.3563(18) nm,V=1.132(2) nm3,每个晶胞中有4个分子,最终偏离因子R1=0.0366,wR2=0.1031。由表2可见,分子的键长键角均在合理范围内。
化合物Ⅱ的晶体结构椭球图、晶胞堆积图见图2和图3,扭转角信息见表3。
由图2可知,3-位和4-位的甲氧基呈对称分布,且O(1)和O(2)两个氧原子与C(8)和C(7)两个碳原子均与苯环共平面。由表3可见,C(10)-O(4)-C(9)-O(3)扭转角为-0.8(2)°,C(10)-O(4)-C(9)-C(2)扭转角为179.46(11)°,C(9)-O(4)-C(10)-C(11)扭转角为-179.40(13)°,由此可判断,乙基部分与苯环几乎共平面,整个分子在同一平面内。
表2化合物Ⅱ的键长键角
Tab.2Bond lengths and bond angles of compound Ⅱ
Bondlengths[Å]Bondangles[°]O(1)-C(6)1.3792(18)C(6)-O(1)-C(8)117.22(13)O(1)-C(8)1.429(2)C(5)-O(2)-C(7)117.78(11)O(2)-C(5)1.373(2)C(9)-O(4)-C(10)117.63(13)O(2)-C(7)1.434(2)C(6)-C(1)-C(2)120.82(13)O(3)-C(9)1.220(2)C(3)-C(2)-C(1)118.90(14)O(4)-C(9)1.346(2)C(3)-C(2)-C(9)122.24(13)O(4)-C(10)1.468(2)C(1)-C(2)-C(9)118.84(13)C(1)-C(6)1.382(2)C(2)-C(3)-C(4)120.74(13)C(1)-C(2)1.414(2)C(5)-C(4)-C(3)120.28(13)C(2)-C(3)1.395(2)O(2)-C(5)-C(4)125.23(12)C(2)-C(9)1.495(2)O(2)-C(5)-C(6)115.32(11)C(3)-C(4)1.400(2)C(4)-C(5)-C(6)119.45(14)C(4)-C(5)1.391(2)O(1)-C(6)-C(1)125.45(12)C(4)-H(3)0.943(16)O(1)-C(6)-C(5)114.75(13)C(5)-C(6)1.423(2)C(1)-C(6)-C(5)119.81(12)C(10)-C(11)1.499(3)O(3)-C(9)-O(4)122.97(15)O(3)-C(9)-C(2)124.65(14)O(4)-C(9)-C(2)112.39(13)O(4)-C(10)-C(11)107.02(14)
图2 化合物Ⅱ的晶体结构椭球图 Fig.2 Crystal structure ellipsoid of compound Ⅱ
图3 化合物Ⅱ的晶胞堆积图 Fig.3 Unit cell packing diagram of compound Ⅱ
表3化合物Ⅱ的扭转角
Tab.3Torsion angles of compound Ⅱ
Torsionangles[°]Torsionangles[°]C(6)-C(1)-C(2)-C(3)-0.02(19)C(2)-C(1)-C(6)-C(5)0.20(19)C(6)-C(1)-C(2)-C(9)178.41(11)O(2)-C(5)-C(6)-O(1)-0.03(17)C(1)-C(2)-C(3)-C(4)-0.1(2)C(4)-C(5)-C(6)-O(1)179.62(11)C(9)-C(2)-C(3)-C(4)-178.44(12)O(2)-C(5)-C(6)-C(1)-179.94(11)C(2)-C(3)-C(4)-C(5)0.0(2)C(4)-C(5)-C(6)-C(1)-0.30(19)C(7)-O(2)-C(5)-C(4)1.1(2)C(10)-O(4)-C(9)-O(3)-0.8(2)C(7)-O(2)-C(5)-C(6)-179.30(13)C(10)-O(4)-C(9)-C(2)179.46(11)C(3)-C(4)-C(5)-O(2)179.81(12)C(3)-C(2)-C(9)-O(3)171.98(14)C(3)-C(4)-C(5)-C(6)0.2(2)C(1)-C(2)-C(9)-O(3)-6.4(2)C(8)-O(1)-C(6)-C(1)2.90(19)C(3)-C(2)-C(9)-O(4)-8.33(18)C(8)-O(1)-C(6)-C(5)-177.01(12)C(1)-C(2)-C(9)-O(4)173.29(11)C(2)-C(1)-C(6)-O(1)-179.70(12)C(9)-O(4)-C(10)-C(11)-179.40(13)
3结论
以3,4-二甲氧基苯甲酸和溴乙烷为原料,在微波辐射下合成3,4-二甲氧基苯甲酸乙酯,其结构经1HNMR和MS确证。该方法具有操作简便、产率高、反应条件温和、环境友好等优点,微波辅助大大缩减了反应时间。得到了该化合物的单晶,通过X-射线单晶衍射法测定并解析了其晶体结构,为进一步研究该化合物的性质提供了可靠的数据。
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Synthesis and Crystal Structure Analysis of 3,4-Dimethoxybenzoic Acid Ethyl Ester
FAN Wu-tu1,2,XU Jin-lin3,WU Xiang-long2,LIU Qi-xing1,WANG Hui1
(1.CollegeofBiologyandPharmacy,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China;
2.SchoolofLifeSciences,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072,China;
3.DepartmentofPharmacy,LujiangCountyHospitalofTraditionalChinese
Medicine,Lujiang231500,China)
Abstract:Using 3,4-dimethoxybenzoic acid and bromoethane as materials,3,4-dimethoxybenzoic acid ethyl ester was synthesized with microwave irradiation.The structure was confirmed by 1HNMR and MS.The single crystal of 3,4-dimethoxybenzoic acid ethyl ester was obtained.The crystal structure was determined by single crystal X-ray diffraction.It provides reliable data to further study the properties of this particular compound.
Keywords:3,4-dimethoxybenzoic acid ethyl ester;pharmaceutical intermediate;synthesis;crystal structure