王光胤，王 銳

（遼寧石油化工大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，遼寧 撫順113001）

目前，在芳香環(huán)上選擇性的還原羰基已經(jīng)成為了有機(jī)化學(xué)合成界的熱點(diǎn)[1]，比較普遍的方法主要是克萊門(mén)森還原法[2]和黃鳴龍還原法來(lái)將羰基還原為亞甲基；或者以Pd，Pt，Ni等重金屬作催化劑用H2催化來(lái)實(shí)現(xiàn)羰基的還原。在上述方法中，特定的金屬催化劑和對(duì)于羰基化合物的其他集團(tuán)類(lèi)型有著較強(qiáng)的專(zhuān)一性，比較適合用于還原單一的羰基化合物。但如果在合成過(guò)程中，需要同一化合物同時(shí)有兩種不同的基團(tuán)，重金屬催化和上述還原法的實(shí)用性則略顯不足。1947年，H I Schlesinger、A C Bond和A E Finholt首次制得氫化鋁鋰以來(lái)[3]，鋁類(lèi)制劑的運(yùn)用就活潑了起來(lái)，其中作為還原劑的使用也是多不勝數(shù)，無(wú)論是在光催化領(lǐng)域[4]、合成胺領(lǐng)域[5]、以及在不飽和碳酸酯的合成中也能看到他的存在[6]。所以在不受其他基團(tuán)影響的情況下，得到單一的還原產(chǎn)物就顯得越來(lái)越重要[7]。苯甲醇的衍生物也是在諸多天然產(chǎn)物分子和藥物分子中經(jīng)常出現(xiàn)的重要結(jié)構(gòu)片段，而碘代苯醇因?yàn)槠浞嫉饨Y(jié)構(gòu)可以做出進(jìn)一步更為多樣的衍生化，在醫(yī)用原料、中間體、特種化學(xué)品顯得更為重要[8]。本文則是利用了二異丁基氫化鋁作為還原劑對(duì)碘代苯丙酮進(jìn)行單一的還原的學(xué)術(shù)研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及儀器

碘代苯甲醛，NaBH4，二異丁基氫化鋁，二氯甲烷，酒石酸鈉，無(wú)水MgSO4等均為分析純?cè)噭绹?guó)Aldrich公司。

OSB-2100 EYELA型油浴鍋（上海愛(ài)朗儀器有限公司）；MYP11-2型磁力攪拌器（上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司）；ZF-6型三用紫外線分析儀（上海楚定分析儀器有限公司）；京制00000246號(hào)電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司）；硅膠板TLC silica gel 60F254（25 Aluminium sheets 20cm×20cm德國(guó)默克公司）；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式真空泵（鞏義市子華儀器有限責(zé)任公司）；玻璃點(diǎn)樣毛細(xì)管（內(nèi)徑0.5mm、管長(zhǎng)100mm華西醫(yī)科大學(xué)儀器廠）；硅膠柱（柱層層析硅膠）（煙臺(tái)江右硅膠開(kāi)發(fā)有限公司）；Bruker 400型核磁共振儀（德國(guó)布魯克公司）。

1.2 合成方法

實(shí)驗(yàn)使用了碘代苯甲醛（1）和NaBH4（2）作為初始反應(yīng)物，以甲醇作為溶劑，后用冰水浴條件下，用3M HCl酸化,再經(jīng)萃取、干燥、旋蒸、TLC純化得到了還原產(chǎn)物。反應(yīng)路線見(jiàn)圖1。

圖1 NaBH4還原碘代苯甲醛的合成Fig.1 Synthesis of iodobenzaldehyde by sodium borohydride

將26.2g（0.1mol）2-甲氧基對(duì)碘苯甲醛（1）溶于干燥的200mL的二氯甲烷溶劑中，將固體完全溶解后，于0°C下向體系中分批次緩慢加入4.6g（0.12mol）的NaBH4固體（2）。反應(yīng)2h后，在0°C的條件下，緩慢向體系中滴加3M HCl溶液。反應(yīng)在0℃下攪拌30min后，向反應(yīng)液中加入200mL水，并用200mL的二氯甲烷萃取3次。再將合并的有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌一次，并用無(wú)水硫酸鎂進(jìn)行干燥，過(guò)濾。蒸干溶劑后層析柱純化得到無(wú)色的固體產(chǎn)物22.2g（3），產(chǎn)率84%。

1.3 二異丁基氫化鋁的還原合成

實(shí)驗(yàn)使用了碘代苯甲醛（1）和二異丁基鋁（4）作為初始反應(yīng)物，以干燥的二氯甲烷作為溶劑，后在冰水浴條件下，加入酒石酸鈉,再經(jīng)萃取、干燥、旋蒸、TLC純化得到了還原產(chǎn)物。因酒石酸納可以作為掩蔽劑使用。多元醇、羥基羧酸及某些羧酸是以氧原子為給予體的一類(lèi)絡(luò)合劑，常常會(huì)同一些與氧鍵合能力較大的金屬離子，如Al3+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zr4+、Fe3+、Co2+、Co3+、Co4+等絡(luò)合，故要為這些離子進(jìn)行掩蔽。常用的這類(lèi)掩蔽劑有甘油、乳酸、檸檬酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、抗壞血酸、醋酸、草酸等。即可得到2-甲氧基對(duì)碘苯甲醇（3）。反應(yīng)路線見(jiàn)圖2。

圖2 二異丁基氫化鋁還原碘代苯甲醛的合成Fig.2 Synthesis of diisobutylaluminum hydride（DIBAL-H）for reduction of iodobenzaldehyd

操作步驟 將26.2g（0.1mol）2-甲氧基對(duì)碘苯甲醛（1）溶于無(wú)水干燥的200mL的二氯甲烷溶劑中，將固體溶解完畢后，于0°C下向體系中分批次緩慢加入24g（0.12mol）二異丁基氫化鋁（4）。反應(yīng)2h后，于0°C的條件下，緩慢向體系中滴加飽和的酒石酸鈉溶液。反應(yīng)在0°C下攪拌30min后，向反應(yīng)液中加入200mL水，并用200mL的二氯甲烷萃取3次。再將合并的有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌一次，并用無(wú)水硫酸鎂進(jìn)行干燥，過(guò)濾。蒸干溶劑后層析柱純化得到無(wú)色的固體產(chǎn)物25.3g（3），產(chǎn)率98%。1H NMR（400MHz,CDCl3）:δ=2.06（s,1H）,3.83（s,3H）,4.62（s,2H）,6.65（d,J=8.4Hz,1H）,7.55（dd,J=8.36Hz,2.12Hz,1H）,7.59（d,J=2.16Hz,1H）.13C-NMR（100MHz,CDCl3）:δ=55.8,61.5,83.2,112.9,132.0,137.4,137.8,157.5.

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度對(duì)還原產(chǎn)率的影響

分別在反應(yīng)溫度為0，10，23℃（室溫）的條件下進(jìn)行了反應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 反應(yīng)產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系Tab.1 Relationship between reaction yield and reaction temperature

由表1可知，反應(yīng)溫度由0℃慢慢升溫后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)率慢慢降低，由此可見(jiàn)，0℃為反應(yīng)的最佳溫度。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)還原產(chǎn)率的影響

將反應(yīng)時(shí)間為0.5，1.0，1.5，2.0，3h的條件下進(jìn)行了反應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 生成物產(chǎn)率隨反應(yīng)時(shí)間變化關(guān)系Fig.3 Relationship between product yield and reaction time

反應(yīng)時(shí)間從0.5h升到2h后產(chǎn)率從73%上升到98%，再增加反應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)率開(kāi)始慢慢下降，由此可見(jiàn)，最佳反應(yīng)時(shí)間為2h。

2.3 反應(yīng)溶劑對(duì)還原產(chǎn)率的影響

為了探究溶劑對(duì)反應(yīng)的影響，以甲苯、乙醇、二氯甲烷、四氫呋喃以及乙腈作為反應(yīng)溶劑進(jìn)行了反應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 溶劑對(duì)還原產(chǎn)率的影響Tab.2 Influence of solvent on reduction yield

由表2可以看出，以二氯甲烷、甲苯、四氫呋喃和乙醇為溶劑的產(chǎn)率都大于90%，其中二氯甲烷為最佳溶劑。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)成功的使用了二異丁基氫化鋁（DIBALH I）對(duì)2-甲氧基對(duì)碘代苯甲醛的選擇性還原化，并在溫度0℃、反應(yīng)2h以及在二氯甲烷溶劑中，以較高的產(chǎn)率得到了2-甲氧基對(duì)碘代苯甲醇。通過(guò)核磁共振、高分辨質(zhì)譜等數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。說(shuō)明了二異丁基氫化鋁（DIBAL-H I）可以在不受其他基團(tuán)干擾的情況下，更高效率的還原芳香環(huán)上的羰基基團(tuán)，為含有需要還原芳香環(huán)上羰基結(jié)構(gòu)的化合物的天然產(chǎn)物分子和藥物分子的合成提供了一個(gè)高效便捷的路線。