CN104529906A - 一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法 - Google Patents

一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法。包括以下步骤:首先以亚硫酸氢钠为缩合剂,水杨醛与邻苯二胺缩合制备4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸(化合物I)。然后以浓硫酸为磺化剂,化合物I经过磺化反应,碱处理制备4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠(化合物II)。该方法简单易操作,所得羟基苯并咪唑基磺酸衍生物水溶性良好,进一步促进羟基苯基苯并咪唑类荧光化合物作为荧光探针分子的应用与开发。

Description

一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法
技术领域
本发明属于药物合成技术领域,涉及一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法。
背景技术
羟基苯基苯并咪唑类化合物为一类重要荧光化合物,具有较强的荧光强度和荧光量子收率,特别是具有大的Stokes位移,可作为小分子荧光探针的荧光发射团,存在的主要问题为该类荧光化合物的水中溶解度较小,应用受到限制,适当增加此类化合物的溶解度十分必要。
 通过磺化反应在分子中引入磺酸基,可以提高探针分子的水溶性和生物相容性。芳环上的磺基还可转化为羟基、氨基、氯基、氰基等,从而制得一系列中间体。有时,为了定位或有利于其他反应的进行,可先在芳环上暂时引入磺酸基,完成特定反应后,再进行磺酸基水解。
羟基苯基苯并咪唑类化合物是一类重要荧光化合物,对于这类含有杂环结构的苯环上的磺化,国内外报道却很少。卿圣波等以5-磺酸钠间苯二甲酸为原料经聚合反应合成了磺化聚苯并咪唑。早在1962年,I. F. Ioffe等就用邻苯二胺和磺酸基水杨酸直接缩合的方法合成了羟基苯基苯并咪唑磺酸。而国内外对羟基苯基苯并咪唑直接磺化的报道目前很少。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有技术所得羟基苯基苯并咪唑类化合物水溶性较差的问题,提供一种简单易操作,提高羟基苯基苯并咪唑类化合物水溶性的方法,从而解决了羟基苯基苯并咪唑类化合物作为探针分子,由于溶解度小而应用受限的问题。
为实现上述目的,本发明公开了如下的记述内容:
一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法,其特征在于按如下的步骤进行:
   (1)取水杨醛与亚硫酸氢钠,溶于95%乙醇中形成溶液,室温条件下反应4 ~ 6小时后形成沉淀,再加入邻苯二胺与N,N-二甲基甲酰胺,加热回流2 ~ 4小时,向溶液中倾注入水,抽滤并干燥得固体,并用良性溶剂重结晶,得化合物I;所述亚硫酸氢钠与水杨醛的投摩尔比为0.8:1 ~ 1.2:1;邻苯二胺与水杨醛的投料摩尔比为1:1 ~ 1.3:1;
                                                 
   (2)将步骤(1)所得化合物I溶解在磺化剂中,水浴加热反应2 ~ 4小时,向反应物中注入水,静置一段时间后得到沉淀,先用碳酸氢钙中和磺化液,并过滤出不溶于水的杂质,再利用乙醚萃取水溶液,静置分层,取澄清的水层,过滤,得到上清液;
   (3)将上清液减压浓缩,用已稀释的稀盐酸,酸沉淀上清液,抽滤得到所要的磺化产物;再经碱处理,并于70 ℃减压蒸发掉水分,即得到化合物II;
 
其中步骤(1)所述亚硫酸氢钠与水杨醛,溶解在乙醇中,在磁力搅拌下反应4小时,直至生成沉淀,再加入邻苯二胺与N,N-二甲基甲酰胺。所述向溶液中注入水之前,需在100 ℃回流2小时。所述向溶液中倾注入10倍量的水,抽滤并干燥得固体,并以乙醇作为良性溶剂重结晶。
步骤(2)所述磺化剂为浓度为90 %(W/W)的浓硫酸。所述浓硫酸与化合物I的重量份数比为4.5:1 ~ 5.5:1。
步骤(2)所述碳酸氢钙与浓硫酸的重量份数比为2.0:1 ~ 1.5:1。
步骤(3)所述已稀释的稀盐酸浓度为12 %(W/W)。
本发明更加详细的描述如下:
1.一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法,其特征在于包括以下步骤:
a 取水杨醛与亚硫酸氢钠,溶于95%乙醇中形成溶液。室温条件下,置于圆底烧瓶中,在磁力搅拌下反应4小时后形成沉淀。再向圆底烧瓶中加入邻苯二胺与N,N-二甲基甲酰胺,加热回流2小时。向溶液中倾注入水,抽滤并干燥得固体,并用良性溶剂重结晶,得化合物I。
 
b 将步骤a所得化合物I溶解在浓硫酸中,水浴加热反应2小时后,向反应物中注入水,静置一段时间后得到沉淀。先用适量的的碳酸氢钙中和,并过滤出不溶于水的杂质。再利用乙醚萃取水溶液,静置分层。取澄清的水层,过滤,得到上清液。将上清液减压脱除残留乙醚。用已稀释的稀盐酸,酸沉淀上清液,抽滤得到所要的磺化产物。再经碱处理,并于70 ℃减压蒸发掉水分,即得到化合物II。
 
其中的步骤a所述,其特征在于亚硫酸氢钠与水杨醛的投料摩尔比为0.8:1 ~ 1.2:1,溶解在95%乙醇中,在磁力搅拌下反应4小时,直至生成沉淀。再加入邻苯二胺与N,N-二甲基甲酰胺。邻苯二胺与水杨醛的投料摩尔比为1:1 ~ 1.3:1。在向溶液中注入水之前,需在100 ℃回流2小时。向溶液中倾注入10倍量的水,抽滤并干燥得固体,并以乙醇作为良性溶剂重结晶。步骤b所述,磺化剂选用浓度为90 % (W/W)的浓硫酸,成本低,磺化效果明显。浓硫酸与化合物I的质量比为4.50:1 ~ 5.5:1。碳酸氢钙与浓硫酸的重量份数比为2.0:1 ~ 1.5:1。已稀释的稀盐酸浓度为12 %。
   
本发明重点考察了如下的内容:
 
结论:
(1)由实验1、2、3、4、5,确定最佳磺化剂为浓硫酸 (W/W=90 %)。
(2)由实验5、6、7,确定最佳磺化反应时间为4小时。
(3)由实验7、8、9,确定最佳磺化温度为45℃。
(4)由实验9、10、11,确定浓硫酸与化合物I的重量份数比为1:5。
    本发明公开的提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法与现有技术相比所具有的有益效果在于:
发明人通过大量实验,优化出合成4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠(化合物II)的最佳磺化反应条件,包括最佳磺化剂、磺化反应时间、最佳物料配比、最佳温度选择范围;针对这类具有荧光性质的化合物引入磺酸基后水溶性的变化进行了溶解度的测定,实验证明磺酸基的引入将该类化合物的水溶性约扩大到了未磺化之前水溶性加大了的30倍;并对这类具有荧光性质的化合物进行了紫外和荧光光谱分析,对该类荧光物质获得了更进一步的认识。
附图说明:
    图1为2-(2-羟基苯基)苯并咪唑的红外谱图;
图2为4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸的红外谱图;
图3为4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠的红外谱图;
图4为4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠的核磁谱图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例,对本发明做进一步的描述,特别加以说明的是,制备本发明化合物的起始物质水杨醛与磺酸钠等均可以从市场上买到或容易地通过已知的方法制得。制备本发明化合物所用到的试剂全部有市售。
实施例1
取1.0 g(8.19 mmol)水杨醛,0.85 g(8.19 mmol)磺酸钠,溶于25 mL 95%的乙醇中形成溶液。室温条件下,置于50 mL圆底烧瓶中,在磁力搅拌下反应4 h后形成沉淀。再向圆底烧瓶中加入0.89 g(8.19 mmol)邻苯二胺与25 mL DMF,加热回流2 h后,向溶液中倾注入10倍量的水,抽滤、干燥所得固体,并用乙醇重结晶,得1.55g,收率90%。
将g 2-(2-羟基苯基)苯并咪唑1.55 g(7.37 mmol)溶解在10 g浓硫酸中,水浴加热反应2 h后,向反应物中注入10倍量的水,静置一段时间后得到磺酸沉淀。先用适量的的碳酸氢钙中和磺化液,使产品转化为可以溶于水的钠盐,并过滤出不溶于水的杂质。再利用乙醚二次萃取溶有磺酸钠盐的水溶液,静置分层,取下层溶有磺酸钠盐的澄清的水层,分离出上层溶有未反应的2-(2-羟基苯基)苯并咪唑或水杨醛等其它有机物的有机层,以达到纯化的目的。再次过滤用乙醚萃取后的水层,滤出杂质,得到上清液。将上清液置于圆底烧瓶中,在旋转蒸发仪上旋蒸一段时间,以除尽有机溶剂乙醚。用已稀释的稀盐酸,酸沉淀上清液,将产品的磺酸钠盐转化为磺酸,抽滤得到所要的磺化产物。再经碱处理,并于70 ℃用旋转蒸发仪蒸发掉水分,即得到4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠1.84 g,收率80%。
将实施例1制备的化合物Ⅱ的磺酸,即4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸进行测定:
测得的光谱数据如下:
IR(KBr,cm-1):2000~3500(SO3H, -OH, NH);1609(C=C)
1HNMR(300MHz,DMSOd6): δ13~15(SO3H, -OH, NH); 8.42(1H,H6’); 7.77~7.84(3H, H4, H7 ,H4’); 7.52~7.55(2H, H5, H6); 7.14~7.17(1H, H3’)
实施例2
取1.0 g(8.19 mmol)水杨醛,0.94 g(9.00 mmol)磺酸钠,溶于25 mL 95%的乙醇中形成溶液。室温条件下,置于50 mL圆底烧瓶中,在磁力搅拌下反应4 h后形成沉淀。再向圆底烧瓶中加入0.97 g(9.0mmol)邻苯二胺与25 mLDMF,加热回流2 h后,向溶液中倾注入10倍量的水,抽滤、干燥所得固体,并用乙醇重结晶,得1.53 g,收率89 %。
将2-(2-羟基苯基)苯并咪唑1.53 g(7.29 mmol)溶解在10 g浓硫酸中,水浴加热反应2 h后,向反应物中注入10倍量的水,静置一段时间后得到磺酸沉淀。先用适量的的碳酸氢钙中和磺化液,使产品转化为可以溶于水的钠盐,并过滤出不溶于水的杂质。再利用乙醚二次萃取溶有磺酸钠盐的水溶液,静置分层,取下层溶有磺酸钠盐的澄清的水层,分离出上层溶有未反应的2-(2-羟基苯基)苯并咪唑或水杨醛等其它有机物的有机层,以达到纯化的目的。再次过滤用乙醚萃取后的水层,滤出杂质,得到上清液。将上清液置于圆底烧瓶中,在旋转蒸发仪上旋蒸一段时间,以除尽有机溶剂乙醚。用已稀释的稀盐酸,酸沉淀上清液,将产品的磺酸钠盐转化为磺酸,抽滤得到所要的磺化产物。再经碱处理,并于70 ℃用旋转蒸发仪蒸发掉水分,即得到4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠1.77g,收率78%。
实施例3
取1.0 g(8.19 mmol)水杨醛,1.02 g(9.83 mmol)磺酸钠,溶于25 mL 95%的乙醇中形成溶液。室温条件下,置于50 mL圆底烧瓶中,在磁力搅拌下反应4 h后形成沉淀。再向圆底烧瓶中加入1.06 g(9.83 mmol)邻苯二胺与25 mL DMF,加热回流2 h后,向溶液中倾注入10倍量的水,抽滤、干燥所得固体,并用乙醇重结晶,得收率91 %。
将2-(2-羟基苯基)苯并咪唑1.57 g(7.45 mmol)溶解在10 g浓硫酸中,水浴加热反应2 h后,向反应物中注入10倍量的水,静置一段时间后得到磺酸沉淀。先用适量的碳酸氢钙中和磺化液,使产品转化为可以溶于水的钠盐,并过滤出不溶于水的杂质。再利用乙醚二次萃取溶有磺酸钠盐的水溶液,静置分层,取下层溶有磺酸钠盐的澄清的水层,分离出上层溶有未反应的2-(2-羟基苯基)苯并咪唑或水杨醛等其它有机物的有机层,以达到纯化的目的。再次过滤用乙醚萃取后的水层,滤出杂质,得到上清液。将上清液置于圆底烧瓶中,在旋转蒸发仪上旋蒸一段时间,以除尽有机溶剂乙醚。用已稀释的稀盐酸,酸沉淀上清液,将产品的磺酸钠盐转化为磺酸,抽滤得到所要的磺化产物。再经碱处理,并于70 ℃用旋转蒸发仪蒸发掉水分,即得到4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠1.85 g,收率79.5%。
实施例4
比较试验
    采用实施例1制得的化合物I(2-(2-羟基苯基)苯并咪唑)、化合物Ⅱ(4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠)以及化合物II的磺酸(4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸)作为待测样品,测定三者的溶解度并比较三者之间溶解度大小
步骤:(1)用电子天平精确称量100 mL圆底烧瓶的质量;
(2)用15 mL移液管量取15 mL蒸馏水作为溶剂;
(3)取过量的产品溶于以配置的15mL蒸馏水中制备该产品的过饱和溶液,过滤该过饱和溶液,并用移液管从过滤后得到的上清液中移取15 mL该饱和溶液置于已称量过的100 mL的圆底烧瓶中;
(4)在70 ℃下,用旋转蒸发仪旋蒸该10 mL饱和溶液至水分完全蒸发,取下圆底烧瓶,放置一段时间晾干后,用电子天平精确称量此时100 mL圆底烧瓶的质量。
表 2-(2-羟基苯基)苯并咪唑及其磺化产物溶解度的测量
通过上表,可以看出在2-(2-羟基苯基)苯并咪唑中引入磺酸基后,与发生磺化反应之前相比,溶解度加大。

Claims (8)

1.一种提高羟基苯并咪唑基化合物水溶性的方法,其特征在于按如下的步骤进行:
    (1)取水杨醛与亚硫酸氢钠,溶于95%乙醇中形成溶液,室温条件下反应4 ~ 6小时后形成沉淀,再加入邻苯二胺与N,N-二甲基甲酰胺,加热回流2 ~ 4小时,向溶液中倾注入水,抽滤并干燥得固体,并用良性溶剂重结晶,得化合物I;所述亚硫酸氢钠与水杨醛的投摩尔比为0.8:1 ~ 1.2:1;邻苯二胺与水杨醛的投料摩尔比为1:1 ~ 1.3:1;
(2)将步骤(1)所得化合物I溶解在磺化剂中,水浴加热反应2 ~ 4小时,向反应物中注入水,静置一段时间后得到沉淀,先用碳酸氢钙中和,并过滤出不溶于水的杂质,再利用乙醚萃取水溶液,静置分层,取澄清的水层,过滤,得到上清液;
(3)将上清液减压浓缩,用已稀释的稀盐酸,酸沉淀上清液,抽滤得到所要的磺化产物;再经碱处理,并于70 ℃减压蒸发掉水分,即得到化合物II;
2.权利要求1所述的制备方法,其中步骤(1)所述亚硫酸氢钠与水杨醛,溶解在乙醇中,在磁力搅拌下反应4小时,直至生成沉淀,再加入邻苯二胺与N,N-二甲基甲酰胺。
3.权利要求1所述的制备方法,其中步骤(1)所述向溶液中注入水之前,需在100℃回流2小时。
4. 权利要求1所述的制备方法,其中步骤(1)所述向溶液中倾注入10倍量的水,抽滤并干燥得固体,并以乙醇作为良性溶剂重结晶。
5.权利要求1所述的制备方法,其中步骤(2)所述磺化剂为浓度为90 % (W/W)的浓硫酸。
6. 权利要求1所述的制备方法,其中步骤(2)所述浓硫酸与化合物I的重量份数比为4.5:1 ~ 5.5:1。
7.权利要求1所述的制备方法,其中步骤(2)所述加热温度为45℃,加热时间为4小时。
8.权利要求1所述的制备方法,其中步骤(3)所述已稀释的稀盐酸浓度为12 %(W/W)。
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