1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环3.3.3十一烷化合物及其合成方法

摘要

本发明公开了具有如下结构式的1‑氮杂‑5‑锗杂‑5‑溴二环[3.3.3]十一烷和1‑氮杂‑5‑锗杂‑5‑氢二环[3.3.3]十一烷化合物及其合成方法。本发明的1‑氮杂‑5‑锗杂‑5‑溴二环[3.3.3]十一烷和1‑氮杂‑5‑锗杂‑5‑氢二环[3.3.3]十一烷化合物可用来合成结构丰富的1‑氮杂‑5‑锗杂‑5‑烷基二环[3.3.3]十一烷化合物，其性质稳定在空气中可以稳定地存在，原料易得，是合成烷基锗金属试剂的重要原料。

说明书

技术领域

本发明属于有机金属化合物的制备领域并且涉及含锗类化合物的合成，尤其是1-氮杂-5-锗杂-5-R二环[3.3.3]十一烷化合物及其合成方法，其中R为溴或氢。

背景技术

1992年，Edwin Vedejs课题组首次报道了1-氮杂-5-锡杂-5-氯二环 [3.3.3]十一烷化合物的合成，并更进一步利用其制备了1-氮杂-5-锡杂-5- 烷基二环[3.3.3]十一烷类化合物，实现了此类烷基金属试剂与芳基卤代物的Stille交叉偶联反应(参见：EdwinVedejs et al.Internal Coordination at Tin Promotes Selective Alkyl Transferin the Stille Coupling Reaction.J.Am. Chem.Soc.1992，114，6556-6558)。

，

2013年，Biscoe课题组的研究进一步拓展了钯催化的二级烷基笼状锡和芳基卤的Stille反应，该反应条件温和，底物范围广泛，立体构型保持，更进一步证明了1-氮杂-5-锡杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物的重要性与应用价值(参见：Li L，Wang C Y，Huang R，et al.Stereoretentive Pd-catalysed Stille cross-coupling reactions ofsecondary alkyl azastannatranes and aryl halides.Nature Chemistry，2013，5(7)：607-612).。

作为与锡同一族的元素，锗具备无毒的天然优势，以锗元素代替锡元素合成类似结构的化合物，既能发挥氮杂全碳链笼状结构的优点又能避免使用高毒性的锡元素。1996年，Masanori Kosugi课题组报道了1-氮杂-5- 锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物，并且进一步利用其制备了1-氮杂-5- 锗杂-5-芳基二环[3.3.3]十一烷类化合物，实现了此类芳基金属试剂与芳基卤代物的Ge-Stille交叉偶联反应(参见：Masanori Kosugi et al.Palladium-catalyzed reaction of 1-aza-5-germa-5-organobicyclo[3.3.3]undecanewith aryl bromide.Journal of Organometallic Chemistry 508(1996)255-257)。

然而，这篇文献之后，再没有其他文献报道1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环 [3.3.3]十一烷化合物的拓展应用。猜想可能有如下两个原因：一、上述文献没有报道合成1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物的具体方法，后人无法重复；二、鉴于金属元素锗和锡本身的性质差异，1-氮杂-5- 锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物的反应活性弱于1-氮杂-5-锡杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物，低活性限制了此化合物的更进一步发展。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是改善1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物的反应活性，提供1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3]十一烷化合物及其制备方法。

为此，在一方面，本发明提供了一种1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3] 十一烷化合物，其具有下式所示的结构：

。

在另一方面，本发明提供一种制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3] 十一烷化合物的方法，所述方法包括以下步骤：

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷与烷基格氏试剂在溶剂中于室温下反应4-6小时，淬灭反应，得到1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷；

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：使上述步骤c)获得的 1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷于溶剂中逐滴加入液溴，得到白色固体产物；以及，可选地

e)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使上述步骤d)获得的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷于溶剂中加入还原剂，室温下反应1-2小时，得到产物1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷。

本发明的1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3]十一烷可用来合成结构丰富的1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷化合物，其性质稳定在空气中可以稳定地存在，原料易得，是合成烷基锗金属试剂的重要原料。

附图说明

图1为根据本发明实施例1制备的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷化合物的氢核磁共振谱图；

图2为根据本发明实施例1制备的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷化合物的碳核磁共振谱图；

图3为根据本发明实施例2制备的1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷化合物的氢核磁共振谱图；以及

图4为根据本发明实施例2制备的1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷化合物的碳核磁共振谱图；

具体实施方式

1-氮杂-5-锡杂-5-R二环[3.3.3]十一烷类化合物(其中R为取代基)在交叉偶联反应领域中性质突出，是极富有特色的一类合成子。而本发明的发明人发现，鉴于金属元素锗和锡本身的性质差异，使得1-氮杂-5-锗杂-5- 氯二环[3.3.3]十一烷化合物的反应活性弱于1-氮杂-5-锡杂-5-氯二环[3.3.3] 十一烷化合物，低活性限制了此化合物的更进一步发展。因此本发明人经过深入的探索，设计并合成了1-氮杂-5-锗杂-5-R二环[3.3.3]十一烷化合物(其中R为溴或氢)。

为此，第一方面，本发明提供了一种1-氮杂-5-锗杂-5-R二环[3.3.3]十一烷化合物，其中R为溴或氢，并且其具有下式所示的结构：

。

因此本发明的1-氮杂-5-锗杂-5-R二环[3.3.3]十一烷化合物(其中R为溴或氢)也称作1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3]十一烷化合物。

本发明合成的1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3]十一烷化合物可以代替1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷化合物，能够提高该类化合物的反应活性，具有非常重要的实用价值。

例如，如下式所示，1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷化合物能够在极其温和的条件下与商业易得的烷基格氏试剂、易制备的烷基锌试剂进行反应，从而实现碳锗键的构筑。而制备得到的1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷类化合物是一类具有优良亲核活性的金属试剂，且易分离，对湿度和空气稳定。

本发明的制备方法获得的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷化合物进行了氢、碳核磁测试，其中使用的氘代试剂为氘代氯仿(CDCl₃)。测试结果如下：

¹H>3)δ2.63(t，6H)，1.79-1.85(m，6H)，1.55(t，>

¹³C>3)δ54.93，22.88，21.25。

本发明的制备方法获得的1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷化合物进行了氢、碳核磁测试，其中使用的氘代试剂为氘代苯(C₆D₆)。测试结果如下：

¹H>6D₆)δ4.95(s，1H)，2.13(t，6H)，1.35-1.39(m，6H)，>

¹³C>6D₆)δ53.54，22.75，11.19。

在另一方面，本发明提供一种制备1-氮杂-5-锗杂-5-R二环[3.3.3]十一烷化合物的方法，其中R为溴或氢。

在R为溴的情况下，制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷化合物的方法包括以下步骤：

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使 1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷与烷基格氏试剂在溶剂中于室温下反应4-6小时，淬灭反应，得到1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷；以及

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：使上述步骤c)获得的 1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷于溶剂中逐滴加入液溴，得到白色固体产物。

在R为氢的情况下，制备1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷化合物的方法包括以下步骤：

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使 1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷与烷基格氏试剂在溶剂中于室温下反应4-6小时，淬灭反应，得到1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷；

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：使上述步骤c)获得的 1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷于溶剂中逐滴加入液溴，得到白色固体产物，以及

e)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使上述步骤d)获得的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷于溶剂中加入还原剂，室温下反应1-2小时，得到产物1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷。

在本发明中，所使用的还原剂可以是氢化铝锂等。

在本发明中，术语“烷基格氏试剂”中的烷基可以是取代或未取代的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、苄基等等。

在本发明中，术语“1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷”中的烷基可以是取代或未取代的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、苄基、等等。

在本发明中，所使用的作为原料的1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷可以是市售的，或者可以由包括以下步骤的方法制备：

a)制备氢氯二茂锆：在惰性气氛下，使二氯二茂锆与氢化铝锂在溶剂中于室温下搅拌3-4小时，分离得到白色固体氢氯二茂锆；以及

b)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使三烯丙基胺类化合物与在上述步骤b)获得的氢氯二茂锆在溶剂中于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗，然后将反应液置于60-80℃中反应8-12小时，获得所述1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环 [3.3.3]十一烷。

在上述步骤b)中，然后将反应液置于60-80℃中反应对于获得所需的产物1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷是很重要的。发明人在研究的过程中发现，如果将反应温度由60℃改变成室温，将得不到所需的反应产物。

因而，在本发明制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴(氢)二环[3.3.3]十一烷化合物的方法的一个具体实施方案中，提供了包括如下步骤的制备方法：

a)制备氢氯二茂锆：在惰性气氛下，使二氯二茂锆与氢化铝锂在溶剂中于室温下搅拌3-4小时，分离得到白色固体氢氯二茂锆；

b)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使三烯丙基胺类化合物与氢氯二茂锆在溶剂中于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗，滴加完毕后，将反应液置于 60-80℃中反应8-12小时，然后将反应液冷却至室温，向其中加入溶剂使二氯二茂锆析出，过滤，滤液干燥后得粗产物；

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使上述步骤b)获得的粗产物与苄基氯化镁在溶剂中于室温下反应4-6小时，之后加入氯化铵的饱和溶液淬灭反应，然后用溶剂萃取，分离有机相，干燥并分离得到1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷；

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：在空气中，使上述步骤c)获得的1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷于溶剂中逐滴加入液溴，直至液溴不再褪色沉淀析出完全，过滤得到白色固体，即为所得产物；以及

e)可选地，制备1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷：在惰性气氛下，使上述步骤d)获得的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷于溶剂中加入氢化铝锂，室温下反应1-2小时，过滤反应液，滤液旋干，用溶剂洗涤滤液除去不溶物，再将洗涤液干燥即得产物1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环 [3.3.3]十一烷。

在本发明的所述步骤a)中使用的溶剂为四氢呋喃、甲苯、苯、乙醚中的一种。

在本发明的所述步骤b)中使用的溶剂为选自四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷中的一种。

在本发明的所述步骤c)中使用的溶剂为选自四氢呋喃、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的一种。

在本发明的所述步骤d)中使用的溶剂为四氯化碳、甲苯、丙酮中的一种。

在本发明的所述步骤e)中使用的溶剂为选自四氢呋喃、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷中的一种。

在本发明的步骤a)中，二氯二茂锆与氢化铝锂的摩尔比为3.0～4.5∶1、优选3.0～3.5∶1、更优选3.0～3.2∶1。

在本发明的步骤a)中，控制所加溶剂的量以使二氯二茂锆刚好完全溶解为最佳。

在本发明的步骤b)中，氢氯二茂锆与三烯丙基胺类化合物的摩尔比为3.1～3.7∶1、优选3.1～3.5∶1、更优选3.1～3.3∶1。

在本发明的步骤b)中，四氯化锗与三烯丙基胺类化合物的摩尔比为 1.1～2.5∶1、优选1.1～2.0∶1、更优选1.1～1.4∶1。

在本发明中，术语“三烯丙基胺类化合物”除了三烯丙基胺之外，还可以包括其他类型的三烯丙基胺化合物，比如具有下式所示结构的三烯丙基胺：

其中D 表示氘原子。

在本发明的步骤c)中，所述苄基氯化镁与1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷的摩尔比为2.0～5.0∶1，优选3.0～4.5∶1，更优选3.0～4.0∶1。

在本发明的步骤d)中，加入液溴时的速度要比较缓慢，主要因为如若滴加液溴的速度过快，导致液溴过量，所得产物需进一步纯化，收率会降低，优选以每秒一滴的速度加入。液溴边滴加溶液边褪色直至加入最后一滴液溴，溶液变黄不再褪色，此现象指示为反应结束。

在本发明的步骤e)中，所述1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷与氢化铝锂的摩尔比为0.5～2.0∶1、优选1.0～2.0∶1、更优选1.0～1.5∶1；所述用溶剂洗涤滤液除去不溶物，可反复重复两到三次，使除杂完全。

本发明的制备方法优选在Schlenk瓶中进行，这样可以方便地控制反应中所需的惰性气氛。在本发明中所使用的惰性气氛没有特别限制，可以是氮气氛、氩气氛、等等。

下面结合具体实施例对本发明的制备方法进行进一步的具体描述，但是这些实施例不是用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围将由后附的权利要求所确定。

实施例1

1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷的制备

a)制备氢氯二茂锆：向Schlenk瓶中称取二氯二茂锆31mmol(北京华威锐科化工有限公司)，在真空线上充换氩气三次，向其中加入无水四氢呋喃70mL至固体刚好完全溶解，将氢化铝锂10mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)溶于溶剂无水四氢呋喃中，惰气氛围下缓慢加入Schlenk 瓶中，滴加结束后将反应置于室温下搅拌3.5小时，抽滤分离得到白色固体氢氯二茂锆，收率为85％；

b)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取氢氯二茂锆27mmol，在真空线上充换氩气三次，向其中加入二氯甲烷 20mL，在惰性气氛下，向Schlenk瓶中逐滴加入三烯丙基胺8.2mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)，于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗9.84mmol(阿法萨莎化学有限公司)，滴加完毕后，将反应液置于60℃中反应12小时，反应结束后，将反应液冷却至室温，向其中加入正己烷60mL使二氯二茂锆析出，过滤掉二氯二茂锆，滤液旋干即得粗产物，无需进一步纯化，直接进行下一步反应，粗产物的收率为50％；

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷10mmol，在真空线上充换氩气三次，在惰性气氛下，加入无水四氢呋喃25mL使1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷完全溶解，再向其中加入苄基氯化镁35mmol，加入结束后反应于室温下反应4-6小时，之后加入氯化铵的饱和溶液淬灭反应，然后用50mL正己烷萃取，分离有机相，干燥，旋干，用正己烷过硅胶柱(R_f＝0.8)分离得到1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷纯品，收率为>

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：在空气中，将1-氮杂 -5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷4mmol溶于5mL四氯化碳中逐滴加入液溴，直至液溴不再褪色沉淀析出完全，抽滤，白色固体即为所得产物，收率为95％。图1～图2分别为根据本发明实施例1制备的1-氮杂-5-锗杂 -5-溴二环[3.3.3]十一烷的氢、碳核磁共振谱图，其中使用的氘代试剂为氘代氯仿(CDCl₃)。

¹H>3)δ2.63(t，6H)，1.79-1.85(m，6H)，1.55(t，>

¹³C>3)δ54.93，22.88，21.25.

实施例2

1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷的制备

a)制备氢氯二茂锆：向Schlenk瓶中称取二氯二茂锆31mmol(北京华威锐科化工有限公司)，在真空线上充换氩气三次，向其中加入无水四氢呋喃70mL至固体刚好完全溶解，将氢化铝锂10mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)溶于溶剂无水四氢呋喃中，惰气氛围下缓慢加入Schlenk 瓶中，滴加结束后将反应置于室温下搅拌3.5小时，抽滤分离得到白色固体氢氯二茂锆，收率为85％；

b)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取氢氯二茂锆27mmol，在真空线上充换氩气三次，向其中加入二氯甲烷 20mL，在惰性气氛下，向Schlenk瓶中逐滴加入三烯丙基胺8.2mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)，于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗9.84mmol(阿法萨莎化学有限公司)，滴加完毕后，将反应液置于60℃的油浴锅中反应12小时，反应结束后，将反应液冷却至室温，向其中加入正己烷60mL使二氯二茂锆析出，过滤掉二氯二茂锆，滤液旋干即得粗产物，无需进一步纯化，直接进行下一步反应，粗产物的收率为50％；

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷10mmol，在真空线上充换氩气三次，在惰性气氛下，加入无水四氢呋喃25mL使1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷完全溶解，再向其中加入苄基氯化镁35mmol，加入结束后反应于室温下反应4-6小时，之后加入氯化铵的饱和溶液淬灭反应，然后用50mL正己烷萃取，分离有机相，干燥，旋干，用正己烷过硅胶柱(R_f＝0.8)分离得到1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷纯品，收率为>

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：在空气中，将1-氮杂 -5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷4mmol溶于5mL四氯化碳中逐滴加入液溴，直至液溴不再褪色沉淀析出完全，抽滤，白色固体即为所得产物，收率为95％。

e)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取 1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷1mmol，在真空线上充换氩气三次，在惰性气氛下，向其中加入溶剂无水四氢呋喃，再在惰性气氛下，加入氢化铝锂1mmol，室温下反应1小时，过滤反应液，滤液旋干，用正己烷洗涤滤液除去不溶物，可重复两三次使除杂完全，再将洗涤液旋干即得产物1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷，收率为90％。图3～图4分别为根据本发明实施例1制备的1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷的氢、碳核磁共振谱图，其中使用的氘代试剂为氘代苯(C₆D₆)。

¹H>6D₆)δ4.95(s，1H)，2.13(t，6H)，1.35-1.39(m，6H)，>

¹³C>6D₆)δ53.54，22.75，11.19.

实施例3

1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷的制备(改变投料比对收率的影响)

a)制备氢氯二茂锆：向Schlenk瓶中称取二氯二茂锆35mmol(北京华威锐科化工有限公司)，在真空线上充换氩气三次，向其中加入无水四氢呋喃70mL至固体刚好完全溶解，将氢化铝锂10mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)溶于溶剂无水四氢呋喃中，惰气氛围下缓慢加入Schlenk 瓶中，滴加结束后将反应置于室温下搅拌3.5小时。相较于最优投料比，增加二氯二茂锆与氢化铝锂的摩尔比至3.5∶1，会使得抽滤困难，分离得到的氢氯二茂锆收率仅为70％；

b)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取氢氯二茂锆27mmol，在真空线上充换氩气三次，向其中加入二氯甲烷 20mL，在惰性气氛下，向Schlenk瓶中逐滴加入三烯丙基胺9mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)，于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗9mmol(阿法萨莎化学有限公司)，滴加完毕后，将反应液置于60℃中反应12小时，反应结束后，将反应液冷却至室温，向其中加入正己烷60mL使二氯二茂锆析出，过滤掉二氯二茂锆，滤液旋干即得粗产物。相较于最优投料比，降低氢氯二茂锆与三烯丙基胺的摩尔比至3.0∶1，降低四氯化锗与三烯丙基胺的摩尔比为1∶1，会使得三烯丙基胺无法反应完全，粗产物的收率仅为30％；

c)制备1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷10mmol，在真空线上充换氩气三次，在惰性气氛下，加入无水四氢呋喃25mL使1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷完全溶解，再向其中加入苄基氯化镁25mmol，加入结束后反应于室温下反应4-6小时，之后加入氯化铵的饱和溶液淬灭反应，然后用50mL正己烷萃取，分离有机相，干燥，旋干，用正己烷过硅胶柱(R_f＝0.8)分离得到1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷纯品。相较于最优投料比，降低苄基氯化镁与1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷的摩尔比至2.5∶1，会导致1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷反应不完全，收率仅为70％；

d)制备1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷：在空气中，将1-氮杂 -5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷4mmol溶于5mL四氯化碳中逐滴加入液溴，直至液溴不再褪色沉淀析出完全，抽滤，白色固体即为所得产物。如若滴加液溴的速度过快，导致液溴过量，所得产物需进一步纯化，收率会降低至75％。

实施例4

1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷的制备(改变关键的反应温度对收率的影响)

a)制备氢氯二茂锆：向Schlenk瓶中称取二氯二茂锆31mmol(北京华威锐科化工有限公司)，在真空线上充换氩气三次，向其中加入无水四氢呋喃70mL至固体刚好完全溶解，将氢化铝锂10mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)溶于溶剂无水四氢呋喃中，惰气氛围下缓慢加入Schlenk 瓶中，滴加结束后将反应置于室温下搅拌3.5小时，抽滤分离得到白色固体氢氯二茂锆，收率为85％；

b)制备1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷：向Schlenk瓶中称取氢氯二茂锆27mmol，在真空线上充换氩气三次，向其中加入二氯甲烷 20mL，在惰性气氛下，向Schlenk瓶中逐滴加入三烯丙基胺8.2mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)，于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗9.84mmol(阿法萨莎化学有限公司)，滴加完毕后，将反应温度由60℃改变成室温，反应12小时，反应结束后，向其中加入正己烷60mL使二氯二茂锆析出，过滤掉二氯二茂锆，滤液旋干，并没有想要的产物1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷。

实施例5

其他类型1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷的可能的制备方法

a)制备氢氯二茂锆：向Schlenk瓶中称取二氯二茂锆31mmol(北京华威锐科化工有限公司)，在真空线上充换氩气三次，向其中加入无水四氢呋喃70mL至固体刚好完全溶解，将氢化铝锂10mmol(梯希爱化成工业发展有限公司)溶于溶剂无水四氢呋喃中，惰气氛围下缓慢加入Schlenk 瓶中，滴加结束后将反应置于室温下搅拌3.5小时，抽滤分离得到白色固体氢氯二茂锆，收率为85％；

b)制备其他1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷类化合物：向 Schlenk瓶中称取氢氯二茂锆27mmol，在真空线上充换氩气三次，向其中加入二氯甲烷20mL，在惰性气氛下，向Schlenk瓶中逐滴加入其他三烯丙基胺类化合物8.2mmol，于室温下搅拌1-2小时至溶液澄清，再在惰气保护下缓慢滴加四氯化锗9.84mmol(阿法萨莎化学有限公司)，滴加完毕后，将反应液置于60℃中反应12小时，反应结束后，将反应液冷却至室温，向其中加入正己烷60mL使二氯二茂锆析出，过滤掉二氯二茂锆，滤液旋干即得粗产物，无需进一步纯化，直接进行下一步反应；

其中，其他类型三烯丙基胺类化合物如下式所示或其他类似结构：

c)制备其他1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷类化合物：

向Schlenk瓶中称取其他1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷类化合物10mmol，在真空线上充换氩气三次，在惰性气氛下，加入无水四氢呋喃 25mL使其他1-氮杂-5-锗杂-5-氯二环[3.3.3]十一烷类化合物完全溶解，再向其中加入苄基氯化镁35mmol，加入结束后，反应于室温下反应4-6 小时，之后加入氯化铵的饱和溶液淬灭反应，然后用50mL正己烷萃取，分离有机相，干燥，旋干，用正己烷过硅胶柱分离得到其他1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷类化合物纯品；

d)制备其他1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷类化合物：在空气中，将其他1-氮杂-5-锗杂-5-苄基二环[3.3.3]十一烷类化合物4mmol溶于 5mL四氯化碳中逐滴加入液溴，直至液溴不再褪色沉淀析出完全，抽滤得到固体，即为所得产物。

e)制备其他1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷类化合物：向Schlenk瓶中称取其他1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷类化合物 1mmol，在真空线上充换氩气三次，在惰性气氛下，向其中加入溶剂无水四氢呋喃，再在惰性气氛下，加入氢化铝锂1mmol，室温下反应1小时，过滤反应液，滤液旋干，用正己烷洗涤滤液除去不溶物，可重复两三次使除杂完全，再将洗涤液旋干即得产物其他1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3] 十一烷类化合物。

工业可适用性

本发明的1-氮杂-5-锗杂-5-溴二环[3.3.3]十一烷和1-氮杂-5-锗杂-5-氢二环[3.3.3]十一烷化合物可用来合成结构丰富的1-氮杂-5-锗杂-5-烷基二环[3.3.3]十一烷化合物，其性质稳定在空气中可以稳定地存在，原料易得，是合成烷基锗金属试剂的重要原料，预期将在工业上具有重要的使用前景。