CN104803995A - 一种2,5-二取代噁二唑的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2,5-二取代噁二唑的合成方法，属于有机合成领域。以芳香醛和未经取代的四唑化合物为原料，在Bu4NI催化作用下，由过氧化叔丁醇（TBHP）氧化，在有机溶剂中于80-140oC反应3-12h得相应的产物。本发明反应条件温和、易操作、收率高。与现有的合成途径相比，方法新颖、催化剂用量少、无废气污染且易放大生产，是一种具有较好应用前景的2,5-二取代噁二唑的绿色合成方法。

Description

一种2,5-二取代噁二唑的合成方法
技术领域
本发明涉及一种2,5-二取代噁二唑的合成方法，具体是采用醛和四唑作为起始原料，通过交叉脱氢偶联及重排反应制备2,5-二取代噁二唑，属于有机合成领域。
背景技术
2,5-二取代噁二唑是一类重要的化合物，其不仅具有良好的抗肿瘤活性和抗菌活性，而且具有良好的光电性质，在医药和材料领域应用非常广泛。
在本发明给出之前，现有的2,5-二取代噁二唑的合成方法也有较多的报道，通常是采用1,2-二酰基肼为原料，在二氯亚砜、多聚磷酸、三氯氧磷或硫酸的作用下进行脱水环化(式1，路线a)。然而所用试剂腐蚀性和污染较大，在生产、运输和使用过程中都存在较大的安全隐患。近来也有研究人员对2,5-二取代噁二唑的合成做了进一步的研究。例如Miura小组用单取代的噁二唑与卤代烃在铜催化剂的作用下制备二取代的噁二唑(式1，路线b，Kawano,T.；Yoshizumi,T.；Hirano,K.；Satoh,T.；Miura,M.Org.Lett.2009,11,3072)。该路线的缺点是需要预先制备单取代的噁二唑，且反应条件苛刻，收率较低。铜催化剂的存在也给产品带来一定程度的金属残留。酰腙氧化环化也是常用的方法(式1，路线c)。常见的氧化剂为氯胺T、硝酸铈铵、氧化铅、高锰酸钾、氧化汞。此方法原料来源困难、反应条件苛刻、污染大，因而不适合大规模生产。Huisgen法是制备2,5-二取代噁二唑的重要方法(式1，路线d，Huisgen,R.；Sauer,J.；Sturm,H.J.Angew.Chem.1958,70,272)。但是该方法通常是采用酸酐或酰氯与四唑反应制备相应的原料，反应过程中需要大量的缚酸剂且收率较低，因而也不适合于工业化生产。因此开发一种简便、高效、绿色的制备2,5-二取代噁二唑的方法十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供更先进、更温和、更安全可靠、更环保、反应收率高、成本低及三废少的一种2,5-二取代噁二唑的合成方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种如下式所示的2,5-二取代噁二唑的合成方法,反应式如下
一种如下式所示的2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于按照下述步骤进行：以芳香醛和未经取代的四唑化合物为原料，在Bu4NI催化作用下，由过氧化叔丁醇(TBHP)氧化，在有机溶剂中于80-140℃反应3-12h。反应结束后，混合物经过简单的处理即可得到目标分子。
所述的四唑：醛：催化剂Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0。
其中R1和R2为呋喃环、萘环、苯环、取代苯环，苯环上的取代基可以为下列之一：烷基、烷氧基、酯基、卤原子、三氟甲基。
本发明所述的有机溶剂可选自下面任意一种：乙酸乙酯、乙腈、氯苯、N,N-二甲基苯甲酰胺和1,2-二氯乙烷。
所述的有机溶剂用量以四唑摩尔浓度计推荐为0.5-2mol/L。
本发明所述的后处理可采用如下方法：反应混合物先在减压条件下蒸去溶剂，残余物倒入冰水中，大量沉淀析出，静置过夜，抽滤，依次用去离子水、乙醇和石油醚洗涤，真空干燥得固体产物。
本发明是一种2,5-二取代噁二唑的合成方法，其创新技术是采用Bu4NI为催化剂、TBHP为氧化剂，反应条件温和，易操作，收率高且污染小。与现有的其他合成途径相比，方法新颖、催化剂用量少、无金属、产品易于提纯、无废气排放，是一种具有较好推广前景的2,5-二取代噁二唑的合成方法。
具体实施方式
以下以具体实例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实例1：2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑的合成
投料物质量比四唑：醛：Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0，催化剂为Bu4NI，氧化剂为过氧化叔丁醇，有机溶剂为乙酸乙酯，溶剂用量为0.5mol/L(以四唑摩尔浓度计)。
在装有温度计，回流冷凝管和机械搅拌的100mL三口烧瓶内，室温下依次加入Bu4NI3.7g(0.01mol)、苯甲醛21.2g(0.2mol)、5-苯基-2H-四唑14.6g(0.1mol)、乙酸乙酯200mL和过氧化叔丁醇27.0g(0.30mol)。加毕，升温至80℃，保温反应12h。反应结束后，减压蒸去溶剂，残余物倒入冰水中，大量沉淀析出，静置过夜，抽滤，依次用去离子水、乙醇和石油醚洗涤，真空干燥得白色固体，产品收率87％。
Mp:138-139℃；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ8.14-8.12(m,4H),7.56-7.50(m,6H)ppm；13CNMR(CDCl3,100MHz)δ164.5,131.7,129.0,126.9,123.9ppm；HRMS(ESI):Calcd.forC14H10N2NaO(M+Na)+245.0685,found 245.0690.
实例2：2-(4-甲氧基苯基)-5-苯基-1,3,4-噁二唑的合成
投料物质量比四唑：醛：Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0，催化剂为Bu4NI，氧化剂为过氧化叔丁醇，有机溶剂为乙酸乙酯，溶剂用量为2mol/L(以四唑摩尔浓度计)。
在装有温度计，回流冷凝管和机械搅拌的100mL三口烧瓶内，室温下依次加入Bu4NI3.7g(0.01mol)、苯甲醛21.2g(0.2mol)、5-(4-甲氧基苯基)-2H-四唑17.6g(0.1mol)乙酸乙酯50mL和过氧化叔丁醇27.0g(0.30mol)。加毕，升温至80℃，保温反应12h。反应结束后，减压蒸去溶剂，残余物倒入冰水中，大量沉淀析出，静置过夜，抽滤，依次用去离子水、乙醇和石油醚洗涤，真空干燥得白色固体，产品收率89％。
Mp:147-149℃；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ8.11-8.10(m,2H),8.05(d,J＝8.4Hz,2H)7.51-7.50(m,3H),7.01(d,J＝8.7Hz,2H),3.86(s,3H)ppm；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ164.4,164.0,162.3,131.4,128.9,128.6,126.7,124.0,116.3,114.4,55.4ppm；HRMS(ESI):Calcd.forC15H12N2NaO2(M+Na)+275.0791,found 275.0786.
实例3：2,5-二(4-甲氧基苯基)-1,3,4-噁二唑的合成
投料物质量比四唑：醛：Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0，催化剂为Bu4NI，氧化剂为过氧化叔丁醇，有机溶剂为乙腈，溶剂用量为1mol/L(以四唑摩尔浓度计)。
在装有温度计，回流冷凝管和机械搅拌的100mL三口烧瓶内，室温下依次加入Bu4NI3.7g(0.01mol)、对甲氧基苯甲醛27.2g(0.2mol)、5-(4-甲氧基苯基)-2H-四唑17.6g(0.1mol)乙腈100mL和过氧化叔丁醇27.0g(0.30mol)。加毕，升温至140℃，保温反应3h。反应结束后，减压蒸去溶剂，残余物倒入冰水中，大量沉淀析出，静置过夜，抽滤，依次用去离子水、乙醇和石油醚洗涤，真空干燥得白色固体，产品收率83％。
Mp:157-159℃；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ8.04(d,J＝8.1Hz,4H),7.01(d,J＝8.2Hz,4H),3.87(s,6H)ppm；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ164.0,162.1,128.5,116.5,114.4,55.4ppm；HRMS(ESI):Calcd.for C16H14N2NaO3(M+Na)+305.0897,found 305.0894.
实例4：2-(2-呋喃基)-5-苯基-1,3,4-噁二唑的合成
投料物质量比四唑：醛：Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0，催化剂为Bu4NI，氧化剂为过氧化叔丁醇，有机溶剂为乙腈，溶剂用量为1mol/L(以四唑摩尔浓度计)。
在装有温度计，回流冷凝管和机械搅拌的100mL三口烧瓶内，室温下依次加入Bu4NI3.7g(0.01mol)、呋喃甲醛19.2g(0.2mol)、5-苯基-2H-四唑14.6g(0.1mol)1,2-二氯乙烷100mL和过氧化叔丁醇27.0g(0.30mol)。加毕，升温至100℃，保温反应6h。反应结束后，减压蒸去溶剂，残余物倒入冰水中，大量沉淀析出，静置过夜，抽滤，依次用去离子水、乙醇和石油醚洗涤，真空干燥得白色固体，产品收率79％。
Mp:101-102℃；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ8.12-8.10(m,2H),7.67(m,1H),7.55-7.50(m,3H),7.23(d,J＝3.2Hz,1H),6.62(dd,J＝3.6,1.6Hz,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ163.9,157.4,145.7,139.4,131.8,129.0,127.0,123.5,114.1,112.2ppm；HRMS(ESI):Calcd.forC12H8N2O2Na 235.0478,found 235.0475.
实例5：2-(1-萘基)-5-苯基-1,3,4-噁二唑的合成
投料物质量比四唑：醛：Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0，催化剂为Bu4NI，氧化剂为过氧化叔丁醇，有机溶剂为1,2-二氯乙烷，溶剂用量0.5mol/L(以四唑摩尔浓度计)。
在装有温度计，回流冷凝管和机械搅拌的100mL三口烧瓶内，室温下依次加入Bu4NI3.7g(0.01mol)、1-萘醛31.2g(0.2mol)、5-苯基-2H-四唑14.6g(0.1mol)1,2-二氯乙烷200mL和过氧化叔丁醇27.0g(0.30mol)。加毕，升温至140℃，保温反应3h。反应结束后，减压蒸去溶剂，残余物倒入冰水中，大量沉淀析出，静置过夜，抽滤，依次用去离子水、乙醇和石油醚洗涤，真空干燥得白色固体，产品收率90％。
Mp:120-122℃；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.30(d,J＝8.4Hz,1H),8.27(d,J＝7.3Hz,1H),8.20-8.17(m,2H),8.04(d,J＝8.2Hz,1H),7.94(d,J＝8.1Hz,1H),7.73-7.69(m,1H),7.62-7.52(m,5H)ppm；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ164.5,164.1,133.8,132.6,131.7,130.1,129.1,128.7,128.3,128.1,127.0,126.7,126.2,124.8,123.9,120.5ppm；HRMS(ESI):Calcd.forC18H12N2NaO(M+Na)+295.0842,found 295.0844.

Claims (6)

1.一种2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于，以芳香醛和未取代的四唑化合物为原料，在Bu4NI催化作用下，由TBHP氧化，在有机溶剂中于80-140 oC反应3-12 h。
2.根据权利要求1所述的2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于其中R1和R2为呋喃环、萘环、苯环、取代苯环。
3.根据权利要求1所述的2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于其中四唑：醛：催化剂Bu4NI：TBHP的投料物质的量比为：1：2：0.1：3.0。
4.根据权利要求1所述的2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于有机溶剂为乙酸乙酯、乙腈、氯苯、N,N-二甲基苯甲酰胺和1,2-二氯乙烷。
5.根据权利要求1和3所述的2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于有机溶剂的用量以四唑摩尔浓度计为0.5-2 mol/L。
6.根据权利要求2所述的2,5-二取代噁二唑的合成方法，其特征在于其中取代苯环上的取代基可以为下列之一：烷基、烷氧基、酯基、卤原子、三氟甲基。
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