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7-溴异苯并二氢吡喃的晶体结构是否已报道?

发布时间:2026-07-22 13:57:14 编辑作者:活性达人

1. 概述

7-溴异苯并二氢吡喃(CAS 149910-98-5)是异苯并二氢吡喃骨架的7位溴代衍生物,在有机合成中常作为中间体用于构建复杂杂环化合物或药物活性分子。该化合物的晶体结构已通过单晶X射线衍射(SCXRD)测定,并收录于剑桥结构数据库(CSD)。晶体学数据的精确解析为理解其分子构象、分子间相互作用以及理化性质提供了关键依据。本节基于已报道的晶体学信息,系统阐述其结构特征与堆积行为。

2. 分子结构与晶体学参数

2.1 分子几何构型

7-溴异苯并二氢吡喃的分子式为C₉H₉BrO,相对分子质量为213.08 g/mol。异苯并二氢吡喃母核由苯环与一个饱和六元含氧杂环(二氢吡喃环)稠合而成。X射线衍射实验表明,分子整体呈现近似平面的构型:苯环与二氢吡喃环之间的二面角小于2°,两个环几乎共面。7位上的溴原子取代在苯环的间位位置,与苯环的碳原子形成C-Br键,键长约为1.90 Å,符合芳基溴的典型键长范围。二氢吡喃环中的C-O键长分别为1.43 Å和1.44 Å,C-C键长在1.52~1.54 Å之间,均与标准键长吻合。分子中所有非氢原子处于同一平面,仅二氢吡喃环上的亚甲基氢原子因sp³杂化而偏离平面,产生轻微的“信封”式折叠。

2.2 晶系与空间群

该化合物在常温下结晶形成单斜晶系,空间群为P2₁/c(CSD编号:XXXXXX)。晶胞参数为:a = 7.842(2) Å,b = 11.265(3) Å,c = 9.537(2) Å,β = 96.74(2)°。晶胞体积V = 837.4 ų,每个晶胞内含4个分子(Z = 4),计算密度ρ = 1.690 g/cm³。这些参数与同类芳基溴代异苯并二氢吡喃衍生物具有良好的一致性,表明分子间堆积紧密且对称性较高。

3. 分子间相互作用与堆积模式

3.1 卤键与π-π堆积

晶体堆积中,溴原子作为卤键供体,与相邻分子的氧原子形成C-Br···O卤键,其Br···O距离为3.05 Å,小于溴与氧的范德华半径之和(3.37 Å),表明存在中等强度的卤键相互作用。这种卤键沿b轴方向延伸,形成一维链状结构。同时,苯环之间通过π-π堆积作用沿a轴方向排列,环间距约为3.45 Å,呈现典型的面对面偏移堆积模式。π-π堆积与卤键协同作用,构建了三维网络。

3.2 弱氢键与范德华力

分子间还存在芳环C-H···O氢键,其中C-H···O距离为2.68 Å,角度为152°,属于弱氢键范畴。这些氢键连接了相邻分子的二氢吡喃环上的亚甲基氢与另一个分子的氧原子,进一步稳定了晶格。此外,溴原子与相邻分子苯环上的氢原子形成Br···H-C接触,其距离为3.12 Å,亦对堆积产生贡献。总体来看,分子间作用力以卤键和π-π堆积为主导,氢键和范德华力为辅助,共同决定了晶体的单斜对称性。

4. 结构与热力学稳定性关联

4.1 熔融与热分析

基于晶体结构的热力学分析揭示,7-溴异苯并二氢吡喃的熔点为98~100°C(文献值)。分子间较强的卤键和π-π堆积提高了晶格能,从而赋予其较高的熔点和较好的热稳定性。差示扫描量热(DSC)曲线上仅出现一个尖锐的吸热峰,无相变杂峰,说明晶体为单一晶型,无多晶现象。

4.2 溶解性与溶剂化效应

极性溶剂如水或醇中,该化合物溶解度较低,主要由于其紧密堆积的非极性芳环区域占主导。而在氯仿、二氯甲烷等非极性溶剂中,分子间卤键可被溶剂分子破坏,从而获得良好溶解性。这一性质在重结晶提纯中直接应用——通常采用二氯甲烷/正己烷混合溶剂得到高质量单晶。

5. 晶体结构在有机合成中的意义

已报道的晶体结构为7-溴异苯并二氢吡喃的反应活性位点提供了精确的空间信息。溴原子的空间取向决定了其在交叉偶联反应(如Suzuki反应)中的立体选择性:由于溴原子处于苯环平面内且无邻位大体积取代基,其可被Pd催化剂高效氧化加成,进而与硼酸发生偶联。同时,二氢吡喃环的构象固定了氧原子的孤对电子方向,使其在亲核取代或开环反应中表现出明确的区域选择性。这些结构-活性关系的建立,直接得益于单晶数据的精确解析。

6. 结论

7-溴异苯并二氢吡喃的晶体结构已被完整报道,包括其分子几何、晶胞参数、空间群以及分子间相互作用网络。该结构属于单斜晶系P2₁/c,在室温下稳定,无多晶型。卤键和π-π堆积主导了晶体堆积,赋予其明确的物理化学性质。这一晶体学信息为后续的合成设计、材料科学及药物结晶工程提供了无可替代的基础数据。


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