CN107417623B - 一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成技术领域，公开了一种一步合成5‑二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法。所述方法为：在反应器中，加入二苯胺类化合物、一级胺或其对应的酸式盐、金属催化剂、氧化剂和溶剂，在25～130℃下搅拌反应1～24h，反应结束后冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂即可得到粗产物，粗产物经柱层析提纯得到所述5‑二芳氨基苯并咪唑衍生物。本发明以二苯胺类化合物与一级胺为原料一步合成5‑二芳氨基苯并咪唑衍生物，具有合成步骤简单、操作安全、原料无毒且价廉易得、合成方法对功能团兼容性好、原子经济性高的优点。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法。
背景技术
苯并咪唑类化合物广泛地存在于具有生物、药物活性的产物中，亦是某些天然产物和药物的核心骨架。研究表明，一系列苯并咪唑化合物被发现具有抗HIV-1、抗肿瘤、抗细胞增殖、抗寄生虫、抗炎症、抗氧化和抗癫痫等方面的生物活性。除此之外，此类化合物还广泛用作染料、功能材料和农药等。因此，苯并咪唑类化合物的合成一直备受关注。(Singh,S.；Bharti,N.；Mohapatra,P.P.Chem.Rev.2009,109,1900；Marson,C.M.Chem.Rev.2011,111,7121.)。
通过邻苯二胺与羧酸、醛、醇、胺及其衍生物的反应合成苯并咪唑类化合物是目前最为常见的合成路径。此外，在传统合成苯并咪唑类化合物的方法中，还有利用邻硝基苯胺、卤代苯胺、邻二卤代苯等为原料的报道。不足之处是这些传统的方法都需要较为苛刻的条件——强酸、高温、长时间等。(Chawla,A.；Kaur,G.；Sharma,A.K.Int.J.Pharm.Phytopharmacol.Res.2012,2,148；Panda,S.S.；Malik,R.；Jain,S.C.Curr.Org.Chem.2012,16,1905.)。
近些年，一些其它的合成苯并咪唑的方法也陆续被报道，Alla,Sadig等团队分别报道了通过分子内C-H/N-H键的氧化偶联合成苯并咪唑类化合物的方法，这些策略都是基于预制备或原位生成的脒、亚胺或其类似物通过分子内氧化实现C-H键胺化得到的，尽管这些策略相对于传统的方法已有了很大的改进，但是仍然存在着以下挑战：(1)由于缺乏导向基团的存在，C-H键直接胺化的区域选择性难以控制；(2)在氧化条件下，像芳基胺和烷基胺这些简单的胺类化合物很容易形成聚合物、亚胺或者偶氮化合物。(Alla,S.K.；Kumar,R.K.；Sadhu,P.；Punniyamurthy,T.Org.Lett.2013,15,1334.；Sadig,J.E.R.；Foster,R.；Wakenhut,F.；Willis,M.C.J.Org.Chem.2012,77,9473.)。
最近，5-二芳氨基苯并咪唑衍生物已被发现在光电材料的应用中有着非常优异的性能，遗憾的是，利用传统的合成方法得到这类化合物需要经过至少3步反应过程，由此带来了操作复杂、总收率低、资源浪费与环境污染等明显不足，这将极大的限制这类化合物的应用。(Hyun,Seo Yong.；Yoon,Yong Ho.；Song,Jeong Han.Preparation ofbenzimidazole compounds as organic electroluminescent device materials:Korea,10-2012-0080065[P],2014-08-23.)。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法，包括以下步骤：
在反应器中，加入化合物1、化合物2、金属催化剂、氧化剂和溶剂，在25～130℃下搅拌反应1～24h，反应结束后冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂即可得到粗产物，粗产物经柱层析提纯得到所述5-二芳氨基苯并咪唑衍生物；
所述的化合物1是指具有式(1)结构的化合物；所述的化合物2是指具有式(2)结构的胺或其对应的酸式盐；
其中，R1表示一个或多个取代的甲基、甲氧基、硝基、腈基、三氟甲基、酯基、卤素取代基或氢等；R2为烷基、酯基、苯基、萘基、呋喃基、噻吩基等。
上述合成方法所涉及的反应方程式如下式所示：
所述的反应器优选schlenk管(史兰克管)。
所述化合物1与化合物2的摩尔比为(1～20):1；优选2:1。
所述的金属催化剂为醋酸铜、硫酸铜、氯化亚铜、氯化铜、氟化铜、氟化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜、溴化铜、三氟甲烷磺酸铜中的一种或两种以上的混合。
所述的氧化剂为金属氧化物、过氧化物、具有氧化性的酸、银盐和氧气中的一种或两种以上的混合，其中所用氧气的压力为1～30个大气压。
所述的溶剂为乙腈、四氢呋喃、乙醇、叔戊醇、异丙醇、异丁醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、对二甲苯、甲醇和水中的一种或两种以上的混合。
所述的柱层析提纯所用的洗脱液为石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯的体积比为(0.5～50):(0～20):1的混合溶剂。
本发明的制备方法具有如下优点及有益效果：
本发明以二苯胺类化合物与一级胺为原料一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物，具有合成步骤简单、操作安全、原料无毒且价廉易得、合成方法对功能团兼容性好、原子经济性高的优点。
附图说明
图1和图2分别为实施例1所得产物的氢谱图和碳谱图；
图3和图4分别为实施例2所得产物的氢谱图和碳谱图；
图5和图6分别为实施例3所得产物的氢谱图和碳谱图；
图7和图8分别为实施例4所得产物的氢谱图和碳谱图；
图9和图10分别为实施例5所得产物的氢谱图和碳谱图；
图11和图12分别为实施例6所得产物的氢谱图和碳谱图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
在schlenk管中加入0.5毫摩尔二苯胺、0.25毫摩尔4-甲基苄胺、0.0375毫摩尔氯化亚铜，1.5毫升异丁醇，在100℃，O2条件下(所用氧气压力为一个大气压)搅拌反应12小时后，停止加热及搅拌，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物，所用的柱层析洗脱液的体积比为20:5:1的石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯混合溶剂，产率78％。
所得产物的氢谱图及碳谱图分别如图1和图2所示，结构表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.61(s,1H),7.50–7.41(m,5H),7.32–7.29(m,2H),7.22–7.18(m,4H),7.12–7.06(m,8H),6.94(t,J＝7.3Hz,2H),2.31(s,3H)。
13C NMR(101MHz,CDCl3):δ153.18,148.50,143.92,143.76,139.71,137.19,134.31,129.96,129.31,129.19,129.13,128.64,127.44,127.02,123.38,122.53,122.11,116.83,110.97,21.45。
IR(KBr):3056,3033,2951,2919,2856,1932,1912,1860,1796,1719,1586,1492,1375,1264,823,750,695cm-1。
MS(EI,m/z):451[M]+。
HRMS(ESI):Calcd.for C32H25N3[M+H]+:452.2121；found:452.2125。
根据以上数据推断所得产物的结构如下式所示：
实施例2
在schlenk管中加入0.5毫摩尔二苯胺、0.25毫摩尔对硝基苄胺盐酸盐、0.0375毫摩尔氯化亚铜，1.5毫升叔戊醇，在130℃，O2条件下(所用氧气压力为一个大气压)搅拌反应24小时后，停止加热及搅拌，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物，所用的柱层析洗脱液的体积比为20:5:3的石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯混合溶剂，产率69％。
所得产物的氢谱图及碳谱图分别如图3和图4所示，结构表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.11–8.16(m,2H),7.75–7.71(m,2H),7.60–7.64(m,1H),7.58–7.52(m,3H),7.36–7.31(m,2H),7.25–7.20(m,4H),7.13–7.17(m,2H),7.13–7.08(m,4H),7.00–6.95(m,2H)。
13C NMR(101MHz,CDCl3):δ150.17,148.32,148.06,144.58,143.88,136.49,136.03,134.39,130.43,130.00,129.41,129.30,127.35,123.66,123.64,123.55,122.49,116.55,111.35。
IR(KBr):3089,3053,3037,2948,2922,2813,1589,1492,1346,1319,1291,857,772,700,664cm-1。
MS(EI,m/z):482[M]+。
HRMS(ESI):Calcd.for C31H22N4O2[M+H]+:483.1816；found:483.1813。
根据以上数据推断所得产物得结构如下式所示：
实施例3
在schlenk管中加入0.5毫摩尔二苯胺、0.25毫摩尔2-甲氨基呋喃、0.0375毫摩尔三氟甲烷磺酸铜，1.5毫升异丁醇，在90℃，O2条件下(所用氧气压力为一个大气压)搅拌反应16小时后，停止加热及搅拌，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物，所用的柱层析洗脱液的体积比为20:5:1的石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯混合溶剂，产率57％。
所得产物的氢谱图及碳谱图分别如图5和图6所示，结构表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.61–7.54(m,4H),7.44–7.39(m,3H),7.21(t,J＝7.8Hz,4H),7.09(d,J＝7.9Hz,4H),7.06(dd,J＝8.7,1.9Hz,1H),6.99–6.93(m,3H),6.34(dd,J＝3.4,1.7Hz,1H),6.22(d,J＝3.5Hz,1H)。
13C NMR(101MHz,CDCl3):δ148.42,144.83,144.63,144.25,143.95,143.91,136.46,134.20,130.02,129.53,129.19,127.95,123.40,122.88,122.18,116.81,112.31,111.57,110.75。
IR(KBr):3060,3034,2954,2928,1773,1587,1493,1277,1172,1036,754,698cm-1。
MS(EI,m/z):427[M]+。
HRMS(ESI):Calcd.for C29H21N3O[M+H]+:428.1757；found:428.1754。
根据以上数据推断所得产物得结构如下式所示：
实施例4
在schlenk管中加入0.5毫摩尔二苯胺、0.25毫摩尔2-甲氨基萘、0.0375毫摩尔氯化亚铜，0.5毫摩尔过氧化二叔丁基(DTBP)，1.5毫升异丁醇，在100℃，O2条件下(所用氧气压力为一个大气压)搅拌反应12小时后，停止加热及搅拌，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物，所用的柱层析洗脱液的体积比为20:5:1的石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯混合溶剂，产率71％。
所得产物的氢谱图及碳谱图分别如图7和图8所示，结构表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.19–8.10(m,1H),7.80–7.88(m,2H),7.70(d,J＝1.9Hz,1H),7.48–7.43(m,2H),7.37–7.40(m,1H),7.35–7.31(m,1H),7.31–7.27(m,2H),7.21–7.26(m,6H),7.20–7.11(m,7H),6.97(t,J＝7.3Hz,2H)。
13C NMR(101MHz,CDCl3):δ152.49,148.57,144.22,143.85,136.55,133.67,133.13,132.22,130.14,129.57,129.52,129.27,128.34,128.15,127.69,127.09,126.64,126.34,126.01,124.71,123.47,122.90,122.22,117.29,111.21。
IR(KBr):3045,3005,2923,2852,1586,1493,1451,1265,1225,801,755,697cm-1。
MS(EI,m/z):487[M]+。
HRMS(ESI):Calcd.for C35H25N3[M+H]+:488.2121；found:488.2118。
根据以上数据推断所得产物得结构如下式所示：
实施例5
在schlenk管中加入0.5毫摩尔二苯胺、0.25毫摩尔异丁胺、0.0375毫摩尔溴化亚铜，1.5毫升异丁醇，在110℃，O2条件下(所用氧气压力为一个大气压)搅拌反应24小时后，停止加热及搅拌，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物，所用的柱层析洗脱液的体积比为20:5:1的石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯混合溶剂，产率75％。
所得产物的氢谱图及碳谱图分别如图9和图10所示，结构表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.62–7.48(m,4H),7.37(d,J＝7.2Hz,2H),7.19(t,J＝7.4Hz,4H),7.07(d,J＝7.7Hz,4H),7.03(d,J＝8.7Hz,1H),6.89–6.98(m,3H),3.15–2.97(m,1H),1.34(d,J＝6.8Hz,6H)。
13C NMR(101MHz,CDCl3):δ160.81,148.60,143.24,136.09,133.63,130.06,129.15,129.12,127.64,123.33,121.99,121.95,116.79,110.54,100.07,26.69,21.81。
IR(KBr):3035,2968,2928,2869,1586,1491,1267,1222,806,755,697,657cm-1。
MS(EI,m/z):403[M]+。
HRMS(ESI):Calcd.for C28H25N3[M+H]+:404.2121；found:404.2126。
根据以上数据推断所得产物得结构如下式所示：
实施例6
在schlenk管中加入0.5毫摩尔4-甲基二苯胺、0.25毫摩尔4-甲氧基苄胺、0.0375毫摩尔氯化亚铜，1.5毫升异丁醇，在室温(25℃左右)，O2条件下(所用氧气压力为一个大气压)搅拌反应10小时后，停止加热及搅拌，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，再通过柱层析分离纯化，得到目标产物，所用的柱层析洗脱液的体积比为20:5:1的石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯混合溶剂，产率48％。
所得产物的氢谱图及碳谱图分别如图11和图12所示，结构表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.57(s,1H),7.50(d,J＝8.8Hz,2H),7.28(s,1H),7.22(s,1H),7.16(dd,J＝7.6,5.8Hz,4H),7.01–7.07(m,8H),6.89(t,J＝7.2Hz,1H),6.79(d,J＝8.8Hz,2H),3.76(s,3H),2.42(s,3H),2.28(s,3H)。
13C NMR(101MHz,CDCl3):δ160.57,152.93,148.80,145.95,143.82,138.61,134.59,134.27,132.04,130.81,130.56,129.85,129.04,127.19,125.57,124.20,122.50,122.41,122.03,121.42,116.25,113.82,110.83,55.28,21.31,20.83。
IR(KBr):3055,3035,2997,2918,2855,1608,1592,1509,1493,1474,1253,1179,1023,837,815,694,664,645cm-1。
MS(EI,m/z):495[M]+。
HRMS(ESI):Calcd.for C34H29N3O[M+H]+:496.2383；found:496.2386。
根据以上数据推断所得产物得结构如下式所示：
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法，其特征在于包括以下步骤：
在反应器中，加入化合物1、化合物2、金属催化剂、氧化剂和溶剂，在25～130℃下搅拌反应1～24h，反应结束后冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂即可得到粗产物，粗产物经柱层析提纯得到所述5-二芳氨基苯并咪唑衍生物；
所述的化合物1是指具有式(1)结构的化合物；所述的化合物2是指具有式(2)结构的胺；所述5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的结构如式(3)所示；
其中，R1表示甲基、甲氧基、硝基、腈基、三氟甲基、酯基、卤素取代基或氢；R2为对甲苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基、萘基、呋喃基或噻吩基；或R1为氢的同时，R2为异丙基；
所述的金属催化剂为醋酸铜、硫酸铜、氯化亚铜、氯化铜、氟化铜、氟化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜、溴化铜、三氟甲烷磺酸铜中的一种或两种以上的混合；
所述的氧化剂为过氧化物和氧气中的一种或两种的混合，其中所用氧气的压力为1～30个大气压；
所述的溶剂为乙腈、四氢呋喃、乙醇、叔戊醇、异丙醇、异丁醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、对二甲苯、甲醇和水中的一种或两种以上的混合。
2.根据权利要求1所述的一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法，其特征在于：所述的反应器为schlenk管。
3.根据权利要求1所述的一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法，其特征在于：所述化合物1与化合物2的摩尔比为2～20:1。
4.根据权利要求1所述的一种一步合成5-二芳氨基苯并咪唑衍生物的方法，其特征在于：所述的柱层析提纯所用的洗脱液为石油醚:二氯甲烷:乙酸乙酯的体积比为0.5～50:0～20:1的混合溶剂。
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