CN102863390A - 一种苯并咪唑衍生物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成2-氨甲基苯并咪唑和N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑的方法。该方法以邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺和甘氨酸为原料，无机酸为催化剂，在密闭反应器中缩合反应一步得到2-氨甲基苯并咪唑或N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑。该方法操作简单、反应温度适中、产率较高、对生产条件和设备要求不高，易于实现工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯并咪唑衍生物的合成方法，特别涉及一种2-氨甲基苯并咪唑和N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑的合成方法。
背景技术
2-氨甲基苯并咪唑衍生物是一种重要的精细化工原料，由于含苯并咪唑功能基的有机化合物具有较强的配位能力及配位构型的多样性使含苯并咪唑配体的配位化学成为十分活跃的研究课题。含苯并咪唑环的过渡金属配合物存在于各种重要的生物分子中，其中2-氨基苯并咪唑和N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑是重要的配体。
2-氨甲基苯并咪唑的传统合成方法是采用HCl作催化剂。使用邻苯二胺与甘氨酸经加热回流反应得到。该方法反应时间长，副产物较多，产率较低。Cescon LA (Cescon L A, Day A R. J Org Chem, 1962, 27: 581)等人提出以HCl作催化剂，利用邻苯二胺与甘氨酸合成2-氨甲基苯并咪唑的方法，该方法需要加热回流72h，其最高产率仅为56%。
马柏林等（马柏林、邓平、梁淑芳，一种微波辐照合成2-氨甲基苯并咪唑的方法.CN 101875638 A 2010.11.03）公开了一种微波辐照合成2-氨甲基苯并咪唑的方法，该方法虽然具有操作简单，反应条件温和，省时，产率可观，但微波法本身固有的缺陷使得这种方法难以用于较大规模的工业化生产。
刘思全等（刘思全、王立国、王慧，一种2-氨基烷基苯并咪唑的制备方法. CN 101671308 A 2010.3.11）公开了一种以磷酸和多聚磷酸混合酸作催化剂、高沸点溶剂作溶剂的2-氨基烷基苯并咪唑的制备方法，尽管该方法提高了产率，但反应温度较高（一般不低于180℃），副反应多，需辅以氮气保护，也不利于较大规模的工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、反应温度适中、产率较高、对生产条件和设备要求不高的易于实现工业化的2-氨甲基苯并咪唑和N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑的合成方法。
结构通式（I）所示的苯并咪唑衍生物的合成方法，包括以下步骤：
其中，R为H或甲基，
（1）在密闭反应器中，加入邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺，以及甘氨酸与无机酸，于100～150℃反应36～72h；
（2）反应完毕，用氨水调至pH值为8~10，冷却至0~5℃析出固体，抽滤，干燥得到苯并咪唑衍生物粗产品。
步骤（1）中，所述的无机酸为H2SO4、H3PO4或HCl，优选为HCl；无机酸的浓度为3~6 mol/L；反应温度最好为110～130℃；邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺与甘氨酸的摩尔比为1:1~1:1.5，邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺与无机酸的摩尔比为1:4~1:10。
将步骤（2）合成的苯并咪唑衍生物粗产品使用蒸馏水重结晶，经脱色得到2-氨甲基苯并咪唑或N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑。
本发明的优点和积极效果：由于本发明产物苯并咪唑衍生物2-氨甲基苯并咪唑和N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑在空气中容易氧化，常压下合成产率较低，通常需要在惰性气体保护下进行；为了获得较高产率，往往使用高沸点溶剂在较高的温度下反应。本发明在密闭反应器中进行，一方面克服了产物易氧化的不足，另外反应在较温和的条件下即可达到较高产率，实验操作简单，产率高，易于实现工业化。本发明也适用于采用α-氨基酸与邻苯二胺为原料来制备2-氨基烷基取代苯并咪唑。
附图说明
图1为2-氨甲基苯并咪唑1H-NMR图；
图2为2-氨甲基苯并咪唑红外图；
图3为N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑1H-NMR图；
图4为N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑红外图。
具体实施方式
实施例1
称取邻苯二胺1.08g、甘氨酸1.12g置于20mL高压釜中，加入6mol/L的HCl 14mL，搅拌均匀后置于120℃恒温箱中保温48h，冷却后，浓氨水调pH至8左右，冷却至4℃以下，析出固体，抽滤，产物用蒸馏水重结晶，加入活性炭脱色，得到无色针状2-氨甲基苯并咪唑，产率72%。mp: 43.5~44.7℃；1H-NMR（400MHz，DMSO-D6）δ=7.48（dd，2H），7.12（dd，2H）,3.92（s，2H）（与标准1H-NMR谱图一致）（图1）。Ms m/z：148.0869（M+）；IR（KBr）υ：3382， 3257，3142，1622，1594， 1459， 1329，1269，1209， 1052，749cm-1（图2）。
作为对比，在使用相同量原料情况下，采取常压氮气保护，120℃反应72h，产率为35%。
实施例2
称取邻苯二胺1.08g、甘氨酸0.9g置于20mL高压釜中，加入3mol/L的H2SO4 14mL，搅拌均匀后置于150℃恒温箱中保温36h，冷却后，浓氨水调pH至9左右，冷却至4℃以下，析出固体，抽滤，产物蒸馏水重结晶，加入活性炭脱色，得到无色针状2-氨甲基苯并咪唑，产率64%。熔点，核磁，质谱，红外数据与实施例1相同。
实施例3
称取邻苯二胺1.08g、甘氨酸1.12g置于20mL高压釜中，加入4mol/L的H3PO414mL，搅拌均匀后置于140℃恒温箱中保温48h，冷却后，浓氨水调pH至8左右，冷却至4℃以下，析出固体，抽滤，产物蒸馏水重结晶，加入活性炭脱色，得到无色针状2-氨甲基苯并咪唑，产率68%。熔点，核磁，质谱，红外数据与实施例1相同。
实施例4
称取N-甲基邻苯二胺1.22g、甘氨酸1.12g置于20mL高压釜中，加入5mol/L的HCl 14mL，搅拌均匀后置于120℃恒温箱中保温48h，冷却后，浓氨水调pH至9左右，冷却至4℃以下，析出固体，抽滤，产物蒸馏水重结晶，加入活性炭脱色，得到略带粉色的针状N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑，产率76%。mp: 68.4~68.9℃；1H-NMR（400MHz，CD3Cl）δ=7.73（dd，2H），7.33（dd，2H）4.13（s，2H），3.78（s，3H）（与标准1H-NMR谱图一致）（图3）；Ms m/z：162.1027(M+)；IR（KBr）υ：3382，3284，3172，2922，2852，1659，1617，1589，1475，1319，1280，1125，749cm-1（图4）。
作为对比，在使用相同量原料情况下，采取常压氮气保护，120℃反应72h，产率为48%。
实施例5
称取N-甲基邻苯二胺1.22g、甘氨酸0.9g置于20mL高压釜中，加入3mol/L的H2SO414mL，搅拌均匀后置于160℃恒温箱中保温48h，冷却后，浓氨水调pH至8左右，冷却至4℃以下，析出固体，抽滤，产物蒸馏水重结晶，加入活性炭脱色，得到略带粉色的针状2-氨甲基苯并咪唑，产率67%。熔点，核磁，质谱，红外数据与实施例4相同。
实施例6
称取N-甲基邻苯二胺1.22g、甘氨酸1.12g置于20mL高压釜中，加入3mol/L的H3PO414mL，搅拌均匀后置于120℃恒温箱中保温48h，冷却后，浓氨水调pH至8左右，冷却至4℃以下，析出固体，抽滤，产物蒸馏水重结晶，加入活性炭脱色，得到略带粉色的针状N-甲基2-氨甲基苯并咪唑，产率74%。熔点，核磁，质谱，红外数据与实施例4相同。
上述实施例还可以无穷尽列举，限于篇幅不再列出，只要在本发明技术范围内，都可以达到本发明的目的。
Claims (8)
1.结构通式（I）所示的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
其中，R为H或甲基，
（1）在密闭反应器中，加入邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺，以及甘氨酸与无机酸，于100～150℃反应36～72h；
（2）反应完毕，调至pH值为8~10，冷却至0~5℃析出固体，抽滤，干燥得到苯并咪唑衍生物粗产品。
2.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，无机酸为H2SO4、H3PO4或HCl。
3.根据权利要求2所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：无机酸为HCl。
4.根据权利要求2所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，无机酸的浓度为3~6 mol/L。
5.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，反应温度为110～130℃。
6.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：步骤（2）中，用氨水调节溶液pH值为8~10。
7.根据权利要求1至6任意之一所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺与甘氨酸的摩尔比为1:1~1:1.5，邻苯二胺或N-甲基邻苯二胺与无机酸的摩尔比为1:4~1:10。
8.根据权利要求7所述的苯并咪唑衍生物的合成方法，其特征在于：苯并咪唑衍生物粗产品使用蒸馏水重结晶，经脱色得到2-氨甲基苯并咪唑或N-甲基-2-氨甲基苯并咪唑。
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