CN101993432A - 基于咔唑的唑类查尔酮衍生物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类通式(I、IIA、IIB、III、IVA和IVB)结构的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物，分子中含有电子给体(咔唑基团)和电子受体(Im：唑环)两种基团，中间通过共轭结构相连，形成了大的A-π-D共轭通道及强的分子内电子转移。本发明所涉及的制备原料商业化程度高、便宜易得，制备路线短、方法简便，可用作有机电致发光器件中的电荷转移型发光材料、超分子识别中的主体分子及抗癌类芳香化酶抑制剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于咔唑的唑类查尔酮衍生物及其制备方法，属于精细化工领域。
背景技术
氮唑类化合物因其在医药、农药、材料等多领域广阔的应用前景一直颇受人们的青睐。咔唑是一种很重要的含氮芳杂环，具有特殊的刚性稠环结构，其衍生物表现出许多独特的光电性能及生物活性。咔唑类化合物结构具有以下特点：i)咔唑环易于形成相对稳定的正离子；ii)分子内具有较大的共轭体系及强的分子内电子转移；iii)普遍具有较高的热稳定性和光化学稳定性；iv)咔唑环上易于进行结构修饰引入多种官能团；v)咔唑自身是煤焦油产品之一，原料易得。咔唑这种特殊结构使其衍生物在诸如光电材料、染料、医药、超分子识别等领域具有潜在的广泛应用，近些年来得到了广泛的研究与开发。在光电材料领域中，有很大一类有机光电材料就是咔唑类衍生物，如小分子材料4，4′-N，N′-二咔唑联苯(CBP)和高分子聚合物材料聚乙烯基咔唑(PVK)都是目前研究最广泛、效果最好的主体材料。超分子化学发展迅速，已延伸到超分子材料、超分子药物等诸领域，以咔唑环大共轭体系的刚性骨架结构为基体构筑的人工受体、分子探针等，其超分子识别性能优良，相关研究也日趋活跃。
目前研究结果已证实，同时含有电荷供体和电荷受体的电荷转移分子结构是改善有机光电功能材料电子和空穴平衡的关键因素，因此一些文献报道了电子传输基与咔唑共轭相连的分子内电荷转移型材料。咪唑、三唑类化合物在医药(抗菌、抗真菌、抗肿瘤等)、农药(杀虫剂等)以及化学生物学(络合阳离子、分子与离子识别)等相关领域有着异常广泛的应用，其研究与开发日益活跃，引起越来越多的科学工作者关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一类结构新型的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物，利用咔唑功能基与电子亲和能力强的咪唑、三唑等基团中间通过共轭结构相连接，构筑具备较大A-π-D共轭通道及强的分子内电子转移的新型有机光电功能材料、超分子识别中的主体分子及抗癌类芳香化酶抑制剂。
本发明提出的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物具有通式(I、IIA、IIB、III、IVA和IVB)所示结构：
式中R1和R2是2-氯、3-氯、4-氯、2，3-二氯、2，4-二氯、2，5-二氯、2，6-二氯、3，4-二氯、3，5-二氯、2-氟、3-氟、4-氟、2，3-二氟、2，4-二氟、2，5-二氟、2，6-二氟、3，4-二氟、3，5-二氟、2-甲基、3-甲基、4-甲基、2，3-二甲基、2，4-二甲基、2，5-二甲基、2，6-二甲基、3，4-二甲基或3，5-二甲基；
R3和R4是烷基链、芳烷基或芳基；
Im1、Im2和Im3为唑类基团，是咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-硝基咪唑、4-硝基咪唑、2-甲基-5-硝基咪唑、三唑、2-甲基苯并咪唑、2-甲基-5-硝基苯并咪唑或5，6-二甲基苯并咪唑基团。
本发明提供的通式(I、II A、IIB、III、IVA和IVB)所示的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物的制备方法是采用单卤代化合物或二卤代化合物和唑类制得N-取代咔唑，形成通式(V)和(VI)所示结构的N-取代咔唑中间体；通式(V)和(VI)所示的N-取代咔唑结构中的咔唑环上的3，6-位同时进行甲酰化反应，制备通式(VII)和(VIII)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体；通式(IX)所示的取代苯唑酮大多是通过取代苯与氯乙酰氯经傅-克酰基化反应，再进一步与唑类经N-烷基化反应而制得。通式(V)和(VI)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体以及通式(I)和(III)所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮类单甲醛化合物与通式(IX)所示的取代苯唑酮经Knoevenagel反应，进而制备具有大A-π-D共轭通道的通式(I、IIA、IIB、III、IVA和IVB)所示的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物。
进一步的制备方法包括以下五个步骤：
步骤一：通式(V)所示结构的N-烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备
在有机溶剂中，预先投入咔唑和碱试剂常温搅拌，搅拌1～4小时，后再加入单卤化合物的等效剂，控温30～80℃反应12～72小时结束。反应结束后，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶、干燥等常规的分离纯化手段，即制备通式(V)所示的N-烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体。
单卤化合物是指下述化合物中的一种：单氯化合物、单溴化合物或单碘化合物。
所述溶剂是指下述中的一种：四氢呋喃、乙二醇二乙醚、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或丙酮。
碱试剂是指下述化合物中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钠或氢化钠。
咔唑∶单卤化合物∶碱试剂的摩尔比为1∶1.0～1.5∶1.2～1.4。
步骤二：通式(VI)所示结构的N-唑类烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备
N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备：
在有机溶剂中，预先投入咔唑和碱试剂常温搅拌，搅拌1～4小时，后再加入二卤化合物的等效剂，控温0～100℃反应12～72小时结束；反应结束后，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶、干燥，即制备得到通式(VI)所示的N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体；
所述二卤化合物是指下述化合物中的一种：二氯化合物、二溴化合物或二碘化合物；
所述有机溶剂是指下述中的一种：四氢呋喃、乙二醇二乙醚、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或丙酮；
所述碱试剂是指下述化合物中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、叔丁醇钠、氢化钠或金属钠；
咔唑∶二卤化合物∶氢化钠的摩尔比为1∶1.5～10∶1.2～1.4；
N-唑类烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备：
在有机溶剂中，N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体与唑类在碱试剂存在下反应，
在0～100℃搅拌反应6～48小时，反应完毕，采用浓缩、萃取、柱层析、重结
晶以及干燥，即制得通式(VI)所示的N-唑类烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体；
所述有机溶剂是指下述中的一种：乙腈、四氢呋喃、二甲亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；
所述碱试剂是指下述中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、氢化钠或三乙胺；
所述N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体∶唑类∶碱试剂的摩尔比为1∶1.0～2.0∶1.0～2.0；
步骤三：通式(VII)和(VIII)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体的制备
在N，N-二甲基甲酰胺和1，2-二氯乙烷混合溶剂中，控温0℃搅拌下缓慢滴入三氯氧磷，滴加完毕后，升温至35℃下加入通式(V)或(VI)所示结构的N-取代咔唑，升温80～120℃继续搅拌反应24～72小时，反应完毕，体系冷却后，倒入冰水中，采用萃取、柱层析、浓缩、重结晶、干燥，即制备通式(VII)或(VIII)
所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体；
所述N-取代咔唑∶三氯氧磷∶N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1∶20～30∶30～40；
步骤四：通式(IX)所示结构的取代苯唑酮中间体的制备(反应式①)
1)取代苯乙酮中间体的制备：
在有机溶剂中或无溶剂条件下，投入取代苯和三氯化铝，控温-10～10℃下，向体系中缓慢滴加氯乙酰氯，滴加完毕后，控温在10～60℃下搅拌反应2～36小时，反应完毕，经浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，即制得取代苯乙酮中间体；
所述有机溶剂是指下述中的一种：二氯甲烷、二硫化碳、硝基苯或1，2-二氯乙烷；
所述取代苯∶氯乙酰氯∶三氯化铝的摩尔比为1∶1～2∶1.2～2.2；
2)取代苯唑酮中间体的制备：
在有机溶剂中，取代苯乙酮中间体与唑类在碱试剂存在下反应，在0～100℃搅拌反应6～48小时，反应完毕，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，即制得通式(IX)所示的取代苯唑酮中间体；
所述有机溶剂是指下述中的一种：乙腈、四氢呋喃、二甲亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；
所述碱试剂是指下述中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、氢化钠或三乙胺；
所述取代苯乙酮中间体∶唑类∶碱试剂的摩尔比为1∶1.0～2.0∶1.0～2.0；
步骤五：通式I、II A、II B、III、IVA和IVB所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物的制备：
在有机溶剂中，投入通式(IX)所示结构的取代苯唑酮，氮气保护，80～130℃下投入通式(VII)或(VIII)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体，或投入通式(I)或(III)所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮类单甲醛化合物，加入六氢吡啶和醋酸作为催化剂；控温80～130℃下，搅拌回流反应12～48小时完毕；反应结束后经浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，得到通式I、IIA、IIB、III、IVA或IVB所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物；
所述有机溶剂是指下述中的一种：甲醇、乙醇、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺；
所述N-取代咔唑二甲醛∶取代苯唑酮的摩尔比为1∶2.2～2.8；
所述基于咔唑的唑类查尔酮类单甲醛：取代苯唑酮的摩尔比为1∶1.0～1.2。
上述步骤的反应过程如下：
本发明采用上述合成路线和方法，得到本发明的目标化合物的合成方法简便，制备原料商业采购方便，成本较低，这对于通式(I、IIA、IIB、III、IVA和IVB)所示的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物的商业开发和工业生产具有重要意义。
本发明提供的通式(I、IIA、IIB、III、IVA和IVB)所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物，分子中含有电子给体(咔唑基团)和电子受体(Im：唑环)两种基团，中间通过共轭结构相连，形成了大的A-π-D共轭通道及强的分子内电子转移。所以本发明不仅为咔唑类化合物库增添了新成员，还丰富了有机光电功能材料、超分子识别中的主体分子及抗癌类芳香化酶抑制剂的设计思路和研究内容。
具体实施方式
以下通过对若干具体化合物合成实例的实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述的实例，根据本发明的实质对本发明进行的简单改进都属于本发明的保护范围。
实施例1：9-(2，4-二氯苄基)-9H-咔唑(简称化合物1)的制备
在100mL三颈瓶中加入适量THF作溶剂，使体系充满氮气，缓慢加入0.58g(24mmol)NaH，有大量气泡产生，再加入1.34g(8mmol)咔唑，室温搅拌1小时，再加入1.76g(9mmol)2，4-二氯苄氯，保持在室温下搅拌反应至反应完全。减压蒸馏回收THF后，缓慢向反应体系中加入小冰块，待无气泡产生时，再加入水溶解反应体系中的固体，CH2Cl2萃取三次，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤，浓缩得到2.45g糖浆状产品，产率：93.8％。
实施例2：9-(4-(1H-1，2，4-三氮唑-1-基)丁基)-9H-咔唑(简称化合物2)的制备
将0.81g(12mmol)三唑，无水K2CO3 3.03g(22mmol)，TBAB 50mg，加入适量的乙腈中，加热搅拌(80℃)两个小时后，自然冷却至40℃后加入化合物N-溴丁基咔唑3.17g(10mmol)，保持在该温度下搅拌反应至反应完全。减压蒸馏回收乙腈后，加入水溶解反应体系中的固体，CH2Cl2萃取三次，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤，浓缩。用(CH3OH/CHCl3，1/8，V/V)作为展开剂得到白色固体2.51g，产率：86.6％；熔点：79～80℃。IR(KBr)v：3051(Ar-H)，2936(CH2)，1594，1484，1450(aromatic frame，C＝C)，1269，1220(triazole frame)，1142，847，750，725，679cm-1；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：8.09(s，1H，triazole 5-H)，8.07(s，1H，carbazole 4-H)，7.90(s，1H，triazole 3-H)，7.78(s，1H，carbazole 5-H)，7.41～7.46(m，2H，carbazole 1，8-H)，7.31～7.33(m，2H，carbazole 2，7-H)，7.20～7.24(m，2H，carbazole 3，6-H)，4.27(t，2H，J＝6.4Hz，triazole-CH2)，3.93～3.96(t，2H，J＝6.6Hz，carbazole-CH2)，1.78～1.89(m，4H，CH2(CH2)2CH2)ppm；MS(ESI，m/z)：313[M+Na]+，391[M+]，222[M-triazole]+.
实施例3：9-(6-(1H-1，2，4-三氮唑-1-基)己基)-9H-咔唑(简称化合物3)的制备
按实施例2的合成方法。起始原料为0.50g(7mmol)三唑，无水K2CO31.43g(10mmol)，TBAB 50mg，N-溴己基咔唑1.44g(5mmol)，得产品为白色固体1.06g，产率76.4％；熔点：79～80℃。IR(KBr)v：3100(Ar-H)，2928，2857(CH2)，1595，1511，1485，1454(aromatic frame)，1274，1235(triazole frame)，1136，1016，885，754，725，683cm-1；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：8.11(s，1H，triazole 5-H)，8.09(s，1H，carbazole 4-H)，7.95(s，1H，triazole 3-H)，7.91(s，1H，carbazole 5-H)，7.45～7.48(s，1H，carbazole 1-H)，7.43～7.45(s，1H，carbazole 8-H)，7.38(s，1H，carbazole 7-H)，7.36(s，1H，carbazole 2-H)，7.24～7.25(d，1H，J＝4Hz，carbazole 6-H)，7.21～7.23(d，1H，J＝6.8Hz，carbazole 3-H)，4.28～4.31(t，2H，J＝7Hz，triazole-CH2)，4.05～4.08(t，2H，J＝7Hz，carbazole-CH2)，1.72～1.91(m，4H，-CH2CH2(CH2)2CH2CH2-)，1.26～1.42(m，4H，(CH2)2(CH2)2(CH2)2)ppm；MS(ESI，m/z)：341[M+Na]+，319[M]+.
实施例4：9-(2，4-二氯苄基)-9H-咔唑-3，6-二甲醛(简称化合物4)的制备
将35.0g(480mmol)N，N-二甲基甲酰胺，10mL1，2-二氯乙烷加入150mL圆底烧瓶中，0℃搅拌下缓慢滴加49.0g(320mmol)三氯氧磷，体系逐渐升温至35℃，加入5g(16mmol)化合物1，体系升温至90℃搅拌48小时，反应完全。体系冷却后，倒入300mL水中，CH2Cl2萃取三次，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤，浓缩。用CH2Cl2作为展开剂过柱，得到黄色粘稠状产品5.15g，产率：84.2％。
实施例5：9-(4-(1H-1，2，4-三氮唑-1-基)丁基)-9H-咔唑-3，6-二甲醛(简称化合物5)的制备
按实施例4的合成方法。起始原料为11.0g(150mmol)N，N-二甲基甲酰胺，10mL1，2-二氯乙烷，16.0g(100mmol)三氯氧磷，1.45g(5mmol)化合物2，得到黄色固体1.58g，产率：64.2％；熔点：132～134℃。1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：10.14(s，2H，CHO)，8.68(bs，2H，triazole 3，5-H)，7.96～8.11(m，4H，carbazole 1，4，5，8-H)，7.52～7.55(d，2H，J＝8.5Hz，carbazole 2，7-H)，4.44～4.46(t，2H，J＝3.1Hz，carbazole-CH2)，4.17～4.19(t，2H，J＝3.0Hz，triazole-CH2)，1.98(bs，4H，CH2(CH2)2CH2)ppm；MS(ESI，m/z)：362[M+Na]+，342[M]+.
实施例6：9-(6-(1H-1，2，4-三氮唑-1-基)己基)-9H-咔唑-3，6-二甲醛(简称化合物6)的制备
按实施例4的合成方法。起始原料为44.0g(600mmol)N，N-二甲基甲酰胺，10mL1，2-二氯乙烷，61.0g(400mmol)三氯氧磷，5.0g(16mmol)化合物3，得黄色固体3.64g，产率71.4％；熔点：162～163℃。1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：10.14(s，2H，CHO)，8.67(bs，2H，triazole 3，5-H)，7.93～8.10(m，4H，carbazole 1，4，5，8-H)，7.51～7.54(d，2H，J＝8.4Hz，carbazole 2，7-H)，4.36～4.38(t，2H，J＝4.8Hz，carbazole-CH2)，4.11～4.13(t，2H，J＝3.5Hz，triazole-CH2)，1.37～1.92(m，8H，CH2(CH2)4CH2)ppm；MS(ESI，m/z)：375[M]+.
实施例7：1-(4-氯苯基)-2-(4-硝基-1H-咪唑-1-基)乙酮(简称化合物7)的制备
将1.2g(11mmol)咪唑和1.47g(11mmol)碳酸钾加入100mL圆底烧瓶中，取适量乙腈做溶剂，搅拌下加入2.18g(11mmol)对氯苯基-α-氯乙酮。反应15小时后停止反应，将溶剂蒸干。加入水和氯仿做溶解剂萃取，有机相用饱和氯化铵溶液、蒸馏水洗涤。无水硫酸钠干燥。经蒸馏、重结晶得到2.04g白色固体，产率为65％；熔点：181～183℃。
MS(ESI，m/z)：288[M+Na]+，266[M]+.
实施例8：(Z)-6-(3-(2，4-二氟苯基)-3-氧代-2-(1H-1，2，4-三唑-1-基)丙-1-烯基)-9-辛基-9H-咔唑-3-甲醛(简称化合物8a)和(2Z，2′Z)-3，3′-(9-辛基-9H-咔唑-3，6-二基)双(1-(2，4-二氟苯基)-2-(1H-1，2，4-三唑-1-基)丙-2-烯-1-酮)(简称化合物8b)的制备
在50mL三颈瓶中加入0.67g(2mmol)N-辛基-咔唑-3，6-二甲醛，1.115g(5mmol)1-(2，4-二氟苯基)-2-(1H-1，2，4-三唑-1-基)乙酮，0.1mL醋酸，0.1mL六氢吡啶和30mL甲苯。体系氮气保护下回流36小时，反应完全。旋蒸除去甲苯，向体系中加入50mL水和30mL CH2Cl2，CH2Cl2萃取三次，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤，浓缩。用(CH3COCH3/CHCl3，1/10，V/V)作为展开剂过柱，得到两种黄色固体化合物(即化合物8a和8b)。化合物8a 0.195g，产率：18.2％；熔点：130～122℃。1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：10.09(s，1H，CHO)，8.44(s，1H，carbazole 4-H)，8.29(s，1H，triazole 5-H)，8.24(s，1H，triazole 3-H)，6.90～8.06(m，8H，carbazole 1，2，4，7，8-H，Ph-H)，4.30(bs，2H，carbazole-CH2)，1.22～1.31(m，12H，carbazole-CH2(CH2)6)，0.85(bs，3H，CH3)ppm；MS(ESI，m/z)：563[M+Na]+，541[M]+.化合物8b 0.357g，产率：24.1％；熔点：73～75℃。
1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：8.29(s，2H，triazole 5-H)，8.21(s，2H，triazole 3-H)，6.60～8.05(m，12H，carbazole-H，Ph-H)，7.26(s，2H，carbazole-CH)，4.21(bs，2H，carbazole-CH2)，1.21～1.27(m，12H，carbazole-CH2(CH2)6)，0.86(bs，3H，CH3)ppm；MS(ESI，m/z)：746[M]+.
实施例9：(Z)-6-(3-(4-氯苯基)-2-(4-硝基-1H-咪唑-1-基)-3-氧代丙-1-烯基)-9-辛基-9H-咔唑-3-甲醛(简称化合物9a)和(2Z，2′Z)-3，3′-(9-辛基-9H-咔唑-3，6-二基)双(1-(4-氯苯基)-2-(4-硝基-1H-咪唑-1-基)丙-2-烯-1-酮)(简称化合物9b)的制备
按实施例8的合成方法。起始原料为0.34g(1mmol)N-辛基-咔唑-3，6-二甲醛，0.53g(2mmol)化合物7，0.1mL醋酸，0.1mL六氢吡啶，20mL甲苯，得到两种黄色固体化合物(即化合物9a和9b)。化合物9a 0.107g，产率：18.4％；熔点：150～151℃。IR(KBr)v：3165，3144(Ar-H，C＝CH)，2922，2855(CH3，CH2)，2734(CHO)，1681(C＝O)，1644，1616(C＝C)，1587，1539，1508，1485(aromatic frame)，1415，1385，1359，1335，1269，1233，1204，1152，1132，1090，1013，980，942，904，863，850，823，806，764，721cm-1；1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：10.09(s，1H，CHO)，8.49(s，1H，carbazole 4-H)，8.09～8.06(d，1H，J＝8.67Hz，carbazole 2-H)，7.98(s，1H，nitroimidazole 5-H)，7.92(s，1H，nitroimidazole 2-H)，7.82～7.80(m，3H，carbazole 5-H，carbazole-CH，carbazole 1-H)，7.59～7.53(m，4H，Ph-H)，7.38～7.35(d，1H，J＝8.76Hz，carbazole 8-H)，6.87～6.84(d，1H，J＝8.67Hz，carbazole 7-H)，4.35～4.30(t，2H，J＝7.14Hz，carbazole-CH2)，1.87～1.23(m，12H，carbazole-CH2(CH2)6)，0.87～0.83(t，3H，J＝6.03Hz，CH3)；13C NMR(400MHz，CDCl3)δ：191.2(CHO)，189.6(CO)，148.8(nitroimidazole 2-C)，144.5(Ph 4-C)，143.9(nitroimidazole 5-C)，141.1(Ph1-C)，139.5(carbazole 4-C)，136.7(carbazole 12-C)，134.8(nitroimidazole 4-C)，130.6(Ph2-C)，129.8(carbazole 7-C)，129.3(Ph 3-C)，128.4(nitroimidazole-C)，128.0(carbazole1-C)，126.9(carbazole 5-C)，125.6(carbazole-CH)，123.9(carbazole 5-C)，123.7(carbazole8-C)，122.5(carbazole 3-C)，121.9(carbazole 2-C)，120.3(carbazole 11-C)，110.8(carbazole 10-C)，109.9(carbazole 6-C)，43.8(carbazole-CH2)，31.6(CH3CH2CH2)，29.1(carbazole-CH2CH2)，29.04(CH3(CH2)3CH2)，28.9(CH3(CH2)2CH2)，27.1(carbazole-CH2CH2CH2)，22.5(CH3CH2)，14.0(CH3)ppm；MS(ESI，m/z)：584[M]+.化合物9b 0.141g，产率：14.6％；熔点：208～209℃。IR(KBr)v：3145(Ar-H，C＝CH)，2925，2853(CH3，CH2)，1650(C＝O)，1608，1586，1543，1508，1486(aromatic frame)，1416，1386，1360，1304，1272，1237，1204，1163，1135，1090，978，935，841，821，762cm-1；1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：7.89(m，2H，nitroimidazole 5-H)，7.78～7.81(m，4H，Ph 2-H)，7.76(s，2H，nitroimidazole 2-H)，7.56～7.59(m，4H，Ph 3-H)，7.51(m，2H，carbazole-CH)，7.50(m，2H，carbazole 1，8-H)，7.33～7.35(m，2H，carbazole 4，5-H)，6.94～6.97(m，2H，carbazole2，7-H)，4.22～4.26(t，2H，J＝7.2Hz，carbazole-CH2)，1.79～1.83(m，2H，carbazole-CH2CH2)，1.21～1.30(m，10H，carbazole-CH2CH2(CH2)5)，0.82～0.86(t，3H，J＝7Hz，CH3)ppm；13C NMR(400MHz，CDCl3)δ：189.4(CO)，148.7(nitroimidazole 2-C)，143.6(Ph 4-C)，142.8(nitroimidazole 5-C)，139.6(carbazole 4，9-C)，136.6(Ph 1-C)，134.6(nitroimidazole 4-C)，130.6(Ph 2-C)，129.3(Ph 3-C)，128.6(carbazole 1，12-C)，128.3(nitroimidazole-C)，123.9(carbazole-CH)，123.1(carbazole 6，7-C)，122.1(carbazole 5，8-C)，120.4(carbazole 2，11-C)，110.7(carbazole 3，10-C)，43.8(carbazole-CH2)，31.6(CH3CH2CH2)，29.1(carbazole-CH2CH2)，29.0(CH3(CH2)3CH2)，28.9(CH3(CH2)2CH2)，27.1(carbazole-CH2CH2CH2)，22.5(CH3CH2)，14.0(CH3)ppm；MS(ESI，m/z)：852[M+Na]+.
实施例10：(2Z，2′Z)-3，3′-(9-辛基-9H-咔唑-3，6-二基)双(2-(2-甲基-5-硝基-1H-咪唑-1-基)-1-p-甲苯基丙-2-烯-1-酮)(简称化合物10)的制备
按实施例8的合成方法。起始原料为0.27g(0.5mmol)化合物8a，0.16g(0.6mmol)化合物7，0.1mL醋酸，0.1mL六氢吡啶和20mL甲苯。得到黄色固体化合物10 0.17g，产率：40.2％；熔点：125～127℃。1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：8.24(m，1H，triazole 5-H)，8.18～8.21(m，1H，nitroimidazole 4-H)，7.86～7.88(m，1H，nitroimidazole 2-H)，7.81(s，1H，triazole 3-H)，6.78～7.78(m，15H，carbazole-H，Ph-H，carbazole-CH)，4.20～4.22(m，2H，carbazole-CH2)，1.80(t，2H，J＝3.5Hz，carbazole-CH2CH2)，1.22～1.29(m，10H，carbazole-CH2CH2(CH2)5)，0.83～0.85(t，3H，J＝3.2Hz，CH3)ppm；MS(ESI，m/z)：788[M]+.
实施例11：(Z)-6-(2-(2-甲基-5-硝基-1H-咪唑-1-基)-3-氧代-3-对甲苯丙-1-烯基)-9-辛基-9H-咔唑-3-甲醛(简称化合物11a)和(2Z，2Z)-3，3′-(9-辛基-9H-咔唑-3，6-二基)双(2-(2-甲基-5-硝基-1H-咪唑-1-基)-1-对甲苯丙-2-烯-1-酮)(简称化合物11b)的制备
按实施例8的合成方法。起始原料为0.67g(2mmol)N-辛基-咔唑-3，6-二甲醛，1.33g(5mmol)2-(2-甲基-5-硝基-1H-咪唑-1-基)-1-对甲苯乙酮，0.1mL醋酸，0.1mL六氢吡啶和20mL甲苯。得到两种黄色固体化合物(即化合物11a和11b)。化合物11a 0.178g，产率：15.5％；熔点：99～101℃。MS(ESI，m/z)：577[M]+.化合物11b 0.614g，产率：36.8％；熔点：132～134℃。1H-NMR(300MHZ，CDCl3)δ：7.79～7.80(m，4H，2-methyl-5-nitroimidazole 4-H，carbazole-CH)，7.74～7.77(m，4H，Ph 2-H)，7.64(s，2H，carbazole 4，5-H)，7.45～7.48(m，4H，Ph 3-H)，7.33～7.39(m，2H，carbazole 1，8-H)，6.85～6.93(m，2H，carbazole 2，7-H)，4.22～4.27(t，2H，J＝6.9Hz，carbazole-CH2)，2.52(s，6H，2-methyl-5-nitroimidazole CH3)，2.34(s，6H，Ph-CH3)，1.22～1.82(m，12H，carbazole-CH2(CH2)6)，0.82～0.86(t，3H，J＝6Hz，CH3)ppm；MS(ESI，m/z)：818[M]+。
Claims (2)
1.一类基于咔唑的唑类查尔酮衍生物，其特征在于化合物的结构用下式I、IIA、II B、III、IVA和IVB表示：
式中R1和R2是2-氯、3-氯、4-氯、2，3-二氯、2，4-二氯、2，5-二氯、2，6-二氯、3，4-二氯、3，5-二氯、2-氟、3-氟、4-氟、2，3-二氟、2，4-二氟、2，5-二氟、2，6-二氟、3，4-二氟、3，5-二氟、2-甲基、3-甲基、4-甲基、2，3-二甲基、2，4-二甲基、2，5-二甲基、2，6-二甲基、3，4-二甲基或3，5-二甲基；
R3和R4是烷基、芳烷基或芳基；
Im1、Im2和Im3为唑类基团，是咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-硝基咪唑、4-硝基咪唑、2-甲基-5-硝基咪唑、三唑、2-甲基苯并咪唑、2-甲基-5-硝基苯并咪唑或5，6-二甲基苯并咪唑基团。
2.权利要求1所述的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物的制备方法，其特征在于：以咔唑为起始原料经过如下步骤的反应合成基于咔唑的唑类查尔酮衍生物：
步骤一：通式(V)所示结构的N-烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备
在有机溶剂中，预先投入咔唑和碱试剂常温搅拌，搅拌1～4小时，后再加入单卤化合物的等效剂，控温0～100℃反应12～72小时结束；反应结束后，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶、干燥，即制备得到通式(V)所示的N-烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体；
所述单卤化合物是指下述化合物中的一种：单氯化合物、单溴化合物或单碘化合物；
所述有机溶剂是指下述中的一种：四氢呋喃、乙二醇二乙醚、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或丙酮；
所述碱试剂是指下述化合物中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、叔丁醇钠、氢化钠或金属钠；
所述咔唑∶单卤化合物∶碱试剂的摩尔比为1∶1.0～1.5∶1.2～1.4；
步骤二：通式(VI)所示结构的N-唑类烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备
N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备：
在有机溶剂中，预先投入咔唑和碱试剂常温搅拌，搅拌1～4小时，后再加入二卤化合物的等效剂，控温0～100℃反应12～72小时结束；反应结束后，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶、干燥，即制备得到通式(VI)所示的N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体；
所述二卤化合物是指下述化合物中的一种：二氯化合物、二溴化合物或二碘化合物；
所述有机溶剂是指下述中的一种：四氢呋喃、乙二醇二乙醚、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或丙酮；
所述碱试剂是指下述化合物中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、叔丁醇钠、氢化钠或金属钠；
咔唑∶二卤化合物∶氢化钠的摩尔比为1∶1.5～10∶1.2～1.4；
N-唑类烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体的制备：
在有机溶剂中，N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体与唑类在碱试剂存在下反应，在0～100℃搅拌反应6～48小时，反应完毕，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，即制得通式(VI)所示的N-唑类烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体；所述有机溶剂是指下述中的一种：乙腈、四氢呋喃、二甲亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；
所述碱试剂是指下述中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、氢化钠或三乙胺；
所述N-卤代烷基/芳烷基/芳基咔唑中间体∶唑类∶碱试剂的摩尔比为1∶1.0～2.0∶1.0～2.0；
步骤三：通式(VII)和(VIII)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体的制备
在N，N-二甲基甲酰胺和1，2-二氯乙烷混合溶剂中，控温0℃搅拌下缓慢滴入三氯氧磷，滴加完毕后，升温至35℃下加入通式(V)或(VI)所示结构的N-取代咔唑，升温80～120℃继续搅拌反应24～72小时，反应完毕，体系冷却后，倒入冰水中，采用萃取、柱层析、浓缩、重结晶、干燥，即制备通式(VII)或(VIII)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体；
所述N-取代咔唑∶三氯氧磷：N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1∶20～30∶30～40；
步骤四：通式(IX)所示结构的取代苯唑酮中间体的制备(反应式①)
1)取代苯乙酮中间体的制备：
在有机溶剂中或无溶剂条件下，投入取代苯和三氯化铝，控温-10～10℃下，向体系中缓慢滴加氯乙酰氯，滴加完毕后，控温在10～60℃下搅拌反应2～36小时，反应完毕，经浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，即制得取代苯乙酮中间体；
所述有机溶剂是指下述中的一种：二氯甲烷、二硫化碳、硝基苯或1，2-二氯乙烷；所述取代苯∶氯乙酰氯∶三氯化铝的摩尔比为1∶1～2∶1.2～2.2；
2)取代苯唑酮中间体的制备：
在有机溶剂中，取代苯乙酮中间体与唑类在碱试剂存在下反应，在0～100℃搅拌反应6～48小时，反应完毕，采用浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，即制得通式(IX)所示的取代苯唑酮中间体；
所述有机溶剂是指下述中的一种：乙腈、四氢呋喃、二甲亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；
所述碱试剂是指下述中的一种：碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钾、氢化钠或三乙胺；
所述取代苯乙酮中间体∶唑类∶碱试剂的摩尔比为1∶1.0～2.0∶1.0～2.0；步骤五：通式I、IIA、IIB、IIII、IVA和IVB所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物的制备：
在有机溶剂中，投入通式(IX)所示结构的取代苯唑酮，氮气保护，80～130℃下投入通式(VII)或(VIII)所示结构的N-取代咔唑二甲醛中间体，或投入通式(I)或(III)所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮类单甲醛化合物，加入六氢吡啶和醋酸作为催化剂；控温80～130℃下，搅拌回流反应12～48小时完毕；反应结束后经浓缩、萃取、柱层析、重结晶以及干燥，得到通式I、IIA、IIB、III、IVA或IVB所示结构的基于咔唑的唑类查尔酮衍生物；
所述有机溶剂是指下述中的一种：甲醇、乙醇、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺；
所述N-取代咔唑二甲醛∶取代苯唑酮的摩尔比为1∶2.2～2.8；
所述基于咔唑的唑类查尔酮类单甲醛∶取代苯唑酮的摩尔比为1∶1.0～1.2；
上述步骤的反应过程如下：
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