CN102584725B - 一种制备二氮杂环辛四烯的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备二氮杂环辛四烯的方法，包括以下步骤：1)以酸酐与芳香化合物为反应原料进行傅克反应，制备取代苯甲酰基苯甲酸化合物；2)用取代苯甲酰基苯甲酸在氯化试剂条件下，制备苯甲酰氯；在-10-50℃，利用叠氮化钠与苯甲酰氯反应，制备苯甲酰叠氮化合物；3)苯甲酰基叠氮化合物在酸性体系下，于20-120℃下合环反应，制备二氮杂环辛四烯。本发明制备二氮杂环辛四烯的方法，使用原料价格低廉，反应条件温和，大大降低了制备二氮杂环辛四烯的成本，使其能够应用于光电材料、医药等领域。

Description

一种制备二氮杂环辛四烯的方法

技术领域

本发明属于有机合成研究领域，具体涉及一种二氮杂环辛四烯的制备方法，更具体涉及一种高纯度、高效率制备二氮杂环辛四烯的方法。

背景技术

二氮杂环辛四烯是一种重要的含氮杂环的化合物，它不仅具备一定的生物化学活性(其衍生物具有类荷尔蒙功能)，并且可作为发色基团而应用于染料、光电材料等领域，在现代科技领域具有广泛的应用前景。

二氮杂环辛四烯在中性态，分子构型呈反芳香性结构，为船式构象，能够应用于铁电液晶材料领域；在得到两个电子以后，二氮杂环辛四烯为呈芳香性结构，为平面构象。通过电化学氧化还原过程中二氮杂环辛四烯构象的变化能够制成制成薄膜器件，应用于微型器件的电驱动领域。此外，二氮杂环辛四烯是有机药物合成的重要中间体，其衍生物具有广泛的生理和生物活性，因此受到人们的重视。

目前，此类化合物多采用邻氨基苯甲醛或邻氨基苯甲酰化合物的自缩合法来制备，合成路线较长，涉及到复杂的保护-去保护过程，副产物较多，不利于大批量生产。

文献([Metlesies，W.；Resnick，T.；Silverman，G.；Tavares，R.；Sternbach，L.H.J.Med.Chem.1966，9，633-4.]、[Boruah，R.C.；Sandhu，J.S.J.Heterocycl.Chem.1988，25，459-62.])报道以邻氨基苯甲酰化合物为原料，分别以路易斯酸和哌啶/吡啶条件，制备二氮杂环辛四烯化合物，产率在40-90％。但氨基二苯甲酮多由多由由邻苯甲酰基苯苯甲酰叠氮水解制备，原料合成路线长，且反应操作比较苛刻，体系需要严格除水，不利于大批量生产。文献[Schwartz，P.M.；Saggiomo，A.J.J.Heterocycl.Chem.1972，9，947-8.]以2-三氟甲基苯胺为原料，经两步反应，制备二氮杂环辛四烯化合物，总产率在60％左右，但原料毒性大，价格昂贵。文献[Yuan，B.；Lu，S.；Yin，J.Huaxue Shiji 2001，23，240，242.]以二乙酸(邻硝基亚苄)酯为原料，钯催化加氢合成二苯并二氮杂环辛四烯的方法，获得产率约70％，但所用到的钯催化剂原料较贵，加氢反应难于控制，难于进行大批量生产。

综上所述，公知的制备二氮杂环辛四烯技术，多以邻氨基苯甲酰化合物(式2)或邻三氟甲基苯氨(式3)为原料，路易斯酸催化下，制备二氮杂环辛四烯化合物，产率在40-90％。但制备条件比较苛刻，需要三氟化硼等强路易斯酸催化，体系需要严格除水；且制备氨基二苯甲酮路线长，总产率不高，导致产品比较贵。邻氨基苯甲醛化合物不稳定，极易聚合，不利于大量制备二氮杂环辛四烯。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备二氮杂环辛四烯的方法，以简化合成条件难度和降低生产成本，提高制备效率。

为实现上述目的，本发明提供的制备二氮杂环辛四烯的方法，包括以下步骤：1)以酸酐与芳香化合物为反应原料进行傅克反应，制备取代苯甲酰基苯甲酸化合物；2)用取代苯甲酰基苯甲酸在氯化试剂条件下，制备苯甲酰氯；在-10-50℃，利用叠氮化钠与苯甲酰氯反应，制备苯甲酰叠氮化合物；3)苯甲酰基叠氮化合物在酸性体系下，于20-120℃下合环反应，制备二氮杂环辛四烯(如式1a和式1b所示)；

式1a和式1b中：

R₁＝H、CH₃、OCH₃、Br、Cl、F、I或NO₂；

R₂＝2，5-2X、3，4-2X或2，3，4，5-4X(X＝F、Cl或Br)。

所述的制备方法，其中步骤1中的酸酐为苯酐、2，5-二卤代苯酐、3，4-二卤代苯酐、四卤代苯酐、顺丁烯二酸酐的一种；芳香化合物为苯、甲苯、甲氧基苯、溴苯、碘苯、氯苯、氟苯、硝基苯的一种。

所述的制备方法，其中步骤2中的氯化试剂为二氯亚砜、氯甲酸乙酯或草酰氯。

所述的制备方法，其中步骤3中的酸性体系为甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸、乳酸、氯乙酸、三氟乙酸、三氯乙酸、三氯乙酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、苯甲酸、苯磺酸的一种或几种。

本发明为简化合成条件难度和降低生产成本，提高效率，以酸酐与芳香化合物为初始原料，利用傅克反应，制备邻羧基苯基酮化合物，进而制备邻苯甲酰基苯甲酰叠氮，两步产率达到80％。后利用“一步法”，邻苯甲酰基苯甲酰叠氮直接合环，制备二氮杂环辛四烯，产率达到80％，获得一种简单制备二氮杂环辛四烯的方法。这与传统氨基2-氨基二苯甲酮制备二氮杂环辛四烯，减少了一步反应，大大提高了生产效率。

具体实施方式

本发明提出的制备二氮杂环辛四烯的方法如下：

1)取代苯甲酰基苯甲酸的制备：利用无水氯化铝为傅克试剂，酸酐与芳香化合物发生反应，取代苯甲酰基苯甲酸；

2)苯甲酰叠氮的制备：首先利用取代苯甲酰基苯甲酸，在氯化试剂条件下，制备苯甲酰氯；再由苯甲酰氯与叠氮盐制备相应酰基叠氮。

3)二氮杂环辛四烯的制备：酰基叠氮化合物在酸性试剂条件下，一定温度下，合环反应，制备二氮杂环辛四烯。

实施例1

在500mL配有温度计、搅拌器、氮气导入管三口圆底烧瓶中，加入200毫升苯(5)(R₁＝H)和50克苯酐(4a)(R₂＝H)，118克三氯化铝，室温搅拌2小时，后升温至50摄氏度，搅拌反应5小时。终止反应，冷却至室温，倒入大量冰水中。用二氯甲烷萃取，减压浓缩溶剂，所得产物用乙醇重结晶，得邻苯甲酰基苯甲酸(6a)(R₁，R₂＝H)，产率85％。

邻苯甲酰基苯甲酸(6a)(R₁，R₂＝H)3.0克，二氯亚砜20毫升，回流反应4小时，减压浓缩制备邻苯甲酰基苯甲酰氯；后向体系加入30毫升无水四氢呋喃，搅拌溶解后放入冰浴中；配置1.7克叠氮化钠的水溶液5毫升，加入反应体系，反应1小时，向体系加入50毫升去离子水，用乙酸乙酯萃取，分液。减压除掉溶剂，得样品邻苯甲酰基苯甲酰叠氮(7a)(R₁，R₂＝H)，产率96％。

邻苯甲酰基苯甲酰叠氮(7a)(R₁，R₂＝H)1.5克，5毫升乙酸，氮气保护，回流0.5小时，冷却，加去离子水20毫升，二氯甲烷萃取，分液；用饱和碳酸钠溶液洗涤，干燥，所得样品进行柱层析，得到样品6，12-(二苯基)二苯并(b，f)二氮杂环辛四烯，产率85％。

反应式如式4所示：

R₁＝H，CH₃，OCH₃，Br，Cl，F，I，NO₂

R₂＝2，5-2X，3，4-2X，2，3，4，5-4X(X＝F，Cl，Br)

式4

式4中的产物(1a)如式1a所示：

式1a中的R₁、R₂＝H。

实施例2

同实施例1，所用苯类化合物为溴苯，6，12-二(4’-溴苯基)二苯并(b，f)二氮杂环辛四烯(1a)(R₁＝Br，R₂＝H)，总产率78％。

实施例3

同实施例1，制备6，12-(二苯基)二苯并(b，f)二氮杂环辛四烯(R₁，R₂＝H)所用酸性体系为三氟乙酸，总产率82％。

R₁＝H，CH₃，OCH₃，Br，Cl，F，I，NO₂

R₂＝2，5-2X，3，4-2X，2，3，4，5-4X(X＝F，Cl，Br)

R₁＝H，CH₃，OCH₃，Br，Cl，F，I，NO₂

Claims (4)

1.一种制备二氮杂环辛四烯的方法，包括以下步骤：

1）以酸酐与芳香化合物为反应原料进行傅克反应，制备取代苯甲酰基苯甲酸化合物；

其中芳香化合物为苯、甲苯、甲氧基苯、溴苯、碘苯、氯苯、氟苯、硝基苯的一种；

2）用取代苯甲酰基苯甲酸在氯化试剂条件下，制备取代苯甲酰氯；在-10－50℃，利用叠氮化钠与取代苯甲酰氯反应，制备取代苯甲酰叠氮化合物；

3）取代苯甲酰基叠氮化合物在酸性体系下，于20－120℃下合环反应，制备二氮杂环辛四烯；

其中酸性体系为甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸、乳酸、氯乙酸、三氟乙酸、三氯乙酸、三氯乙酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、苯甲酸、苯磺酸的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤3制备得到的二氮杂环辛四烯的结构式如式1a和式1b所示：

式1a式1b

式1a和式1b中：

R₁=H、CH₃、OCH₃、Br、Cl、F、I或NO₂；

R₂=2,5-2X、3,4-2X或2,3,4,5-4X；X=F、Cl或Br。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1中的酸酐为苯酐、2,5-二卤代苯酐、3,4-二卤代苯酐、四卤代苯酐、顺丁烯二酸酐的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤2中的氯化试剂为二氯亚砜、氯甲酸乙酯或草酰氯。