CN107954939B - 一种微波辐射下n,n-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物催化合成苯并咪唑衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种在微波辐射下催化合成苯并咪唑衍生物的方法，在反应容器中加入催化量的催化剂碘化亚铜、辅助催化剂氢氧化钠以及邻苯二胺及其衍生物，N,N‑二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物作为原料，吡啶溶剂，置于微波反应仪中在一定温度和功率下反应，一定时间后，减压浓缩，产品经过柱层析纯化。本发明是一种原料新颖，操作简便，高效的制备苯并咪唑衍生物的方法。与现有技术相比，此方法反应速度较常规加热下明显加快，反应条件温和、操作简单、产率高，安全，成本低廉，环保；
Description
技术领域
本发明涉及苯并咪唑衍生物制备的方法。即采用取代邻苯二胺和N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物为原料，引入微波作为辅助合成手段，高效催化快速制备苯并咪唑衍生物的方法。
背景技术
苯并咪唑及其衍生物作为含氮稠杂环化合物的一类，由芳环和咪唑环稠合而成。在有机化学领域有着特殊地位，是一类具有潜在抗癌和杀菌等生物活性的杂环化合物，在药物化学方面苯并咪唑一直是重要的药效基团。含苯并咪唑结构的化合物在抗菌、抗溃疡、抗高血压、抗病毒、抗癌、抗寄生虫及抗组胺等方面都有广泛的应用，其合成研究具有深远的意义。特别是在当前微生物对传统抗菌剂(大环内酯、喹诺酮以及万古霉素)有着普遍耐药性的背景下，作为潜在的新型抗菌剂，苯并咪唑类化合物在医药化学领域具有重要的研究价值。近年来, 此类杂环化合物的合成及其生物活性研究日益成为杂环化学研究的热点。
传统的苯并咪唑合成法是以邻苯二胺为原料与羧酸及其衍生物经过环化、脱水反应，但是这种方法需要很强的酸性条件, 而且操作繁琐；另一类方法则采用邻苯二胺与醛在氧化剂作用下获得，但是该方法副产物较多，分离和提纯目标产物相对困难。因此，寻求一种较为简单，高效地合成苯并咪唑衍生物的方法，对丰富该类化合物的合成方法及今后更为广泛的生物活性研究具有重要意义。2010年，Deng和Mani共同对苯并咪唑的合成方法进行了扩展和深入研究。发现具有N-取代的脒和1,2-二卤代芳烃的胺化串联反应可以实现区域选择性。目前报道的苯并咪唑化合物的合成方法各有优缺点，或多或少由于原料获取困难、部分试剂毒害大、反应条件剧烈和环境污染严重，使用受到限制。因此，寻求简便、高效、绿色环保的苯并咪唑合成方法是其在应用过程中急需解决的问题。
从成本和环保的角度考虑，使用微波辅助铜催化手段实现苯并咪唑衍生物的合成不但利用了铜催化剂绿色、低毒的优点，而且具有微波加热时间短、产率高、对环境友好等优点，具有十分诱人的前景。
本发明中公开了合成并咪唑衍生物的方法。即采用取代邻苯二胺和N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物为原料，引入微波作为辅助合成手段，通过高效催化快速制备苯并咪唑衍生物的方法。与现有技术中所述方法相比，此体系反应速度较常规加热下明显加快，反应条件温和、操作简单、原料新颖，产率高，安全，成本低廉，环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种在微波辐射下催化合成苯并咪唑衍生物的方法，更详细地说是在微波辐射下催化剂催化取代邻苯二胺和N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物为原料合成苯并咪唑衍生物的方法。
实现本发明目的的技术方案如下：所述一种在微波辐射下催化合成苯并咪唑衍生物的方法，如化学反应式（A），其具体步骤如下：在反应容器中加入催化量的催化剂碘化亚铜、辅助催化剂氢氧化钠以及邻苯二胺及其衍生物，N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物，吡啶溶剂中，置于微波反应仪中在一定温度和功率下反应，一定时间后，减压浓缩，产品经过柱层析纯化；
其中R1为H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、硝基、F、Cl、乙酰基、甲氧基或氰基，所述R1位于胺基的邻位或间位；R2为甲基、乙基、正丙基。上述反应式中Py指吡啶。
所述邻苯二胺及其衍生物，N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物以及CuI催化剂，无机碱NaOH的摩尔比为1：2.5：0.05：1。
上述具体步骤中微波反应仪中的反应温度为20-200 ℃，优选50-60 ℃。
上述具体步骤中微波反应仪中的反应时间为10-60 min，优选10-15 min。
上述具体步骤中微波反应仪中的功率为10-200 W，优选120-150 W。
所述目的催化剂为CuCl、CuI、Cu2O、CuCl2，优选CuI。
所述无机碱为氢氧化钠、碳酸铯、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾；优选氢氧化钠。
根据本发明，底物（I）为取代邻苯二胺，可在此反应体系中合成苯并咪唑衍生物。
上式（I）其中R1为H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、硝基、F、Cl、乙酰基、甲氧基或腈基，所述R1位于胺基的邻位或间位；
根据本发明，底物（II）为N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物，可在此反应体系中合成苯并咪唑衍生物。
上式（II）其中R2为甲基、乙基、正丙基。
反应体系在无机碱存在下实施，无机碱为氢氧化钠、碳酸铯、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾；优选氢氧化钠。
在本发明的优选方案中，基于1 mol取代邻苯二胺（I）为标准，所述碱的用量为1至10 mol，优选为1至5 mol，更优选为1 mol。
在本发明的优选方案中，基于1 mol取代邻苯二胺（I）为标准，底物（II）为N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯衍生物的用量为1至10 mol，优选为1至5 mol，更优选为2.5 mol。
在本发明的优选方案中，基于1 mol取代邻苯二胺（I）为标准，催化剂的使用量为0.01 mol至0.5 mol，优选0.1 mol至0.4 mol，更优选为0.05 mol。
作为溶剂的吡啶的用量可在宽的范围内变化。反应底物（取代邻苯二胺）的浓度优选为0.1至0.9 mol/L，更优选为0.3至0.4 mol/L。
在微波反应仪中反应温度为20℃-200 ℃，优选50℃-60℃的条件下实施。
在微波反应仪中反应时间为10 min-60 min，优选10 min-15 min。
在微波反应仪中微波功率为10 W-00 W，优选120 W-150 W。
本发明的优点为：本发明是一种环境友好，操作简便，原料新颖，高效的制备苯并咪唑衍生物的方法。与现有技术相比，此方法反应速度较常规加热下明显加快，反应条件温和、操作简单、产率高，安全，成本低廉，环保。
具体实施方式
实施例1：2-（N,N-二甲基氨基）-苯并咪唑：在反应容器中加入邻苯二胺1 mmol,顺序加入碘化亚铜0.05 mmol，氢氧化钠1 mmol, N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯2.5 mmol，3ml吡啶。置于微波反应仪中在120 W功率下加热至60℃连续反应10 min。反应结束后冷却至室温，减压浓缩，产品经过柱层析纯化，得到白色固体，产率88％。
实施例2：2-（N,N-二乙基氨基）-苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入N,N-二乙基氨基硫代甲酰氯2.5 mmol，得白色固体，产率86％。
实施例3：2-（N,N-二正丙基氨基）-苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入N,N-二正丙基氨基硫代甲酰氯2.5 mmol，得白色固体，产率84％。
实施例4：2-（N,N-二甲基氨基）-5-甲基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-甲基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率79％。
实施例5：2-（N,N-二甲基氨基）-6-甲基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-甲基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率80％。
实施例6：2-（N,N-二甲基氨基）-5-乙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-乙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率82％。
实施例7：2-（N,N-二甲基氨基）-6-乙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-乙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率78％。
实施例8：2-（N,N-二甲基氨基）-5-正丙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-正丙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率85％。
实施例9：2-（N,N-二甲基氨基）-6-正丙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-正丙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率84％。
实施例10：2-（N,N-二甲基氨基）-5-正丁基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-正丁基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率78％。
实施例11：2-（N,N-二甲基氨基）-6-正丁基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-正丁基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率77％。
实施例12：2-（N,N-二甲基氨基）-5-硝基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-硝基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率77％。
实施例13：2-（N,N-二甲基氨基）-6-硝基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-硝基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率78％。
实施例14：2-（N,N-二甲基氨基）-5-氟苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氟邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率70％。
实施例15：2-（N,N-二甲基氨基）-6-氟苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氟邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率68％。
实施例16：2-（N,N-二甲基氨基）-5-氯苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氯邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率71％。
实施例17：2-（N,N-二甲基氨基）-6-氯苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氯邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率70％。
实施例18：2-（N,N-二甲基氨基）-5-乙酰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-乙酰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率85％。
实施例19：2-（N,N-二甲基氨基）-6-乙酰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-乙酰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率87％。
实施例20：2-（N,N-二甲基氨基）-5-甲氧基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-甲氧基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率79％。
实施例21：2-（N,N-二甲基氨基）-6-甲氧基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-甲氧基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率81％。
实施例22：2-（N,N-二甲基氨基）-5-氰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率82％。
实施例23：2-（N,N-二甲基氨基）-6-氰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率83％。
实施例24：2-（N,N-二乙基氨基）-5-甲基苯并咪唑：在反应容器中加入4-甲基邻苯二胺1 mmol, 顺序加入碘化亚铜0.05 mmol，氢氧化钠1 mmol, N,N-二乙基氨基硫代甲酰氯2.5 mmol，3 ml吡啶。置于微波反应仪中在150 W功率下加热至50 ℃连续反应15 min。反应结束后冷却至室温，减压浓缩，产品经过柱层析纯化，得到白色固体，产率76％。
实施例25：2-（N,N-二乙基氨基）-6-甲基苯并咪唑：制备方法同实施例24，加入5-甲基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率81％。
实施例26：2-（N,N-二乙基氨基）-5-乙基苯并咪唑：制备方法同实施例24，加入4-乙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率82％。
实施例27：2-（N,N-二乙基氨基）-6-乙基苯并咪唑：制备方法同实施例24，加入5-乙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率79％。
实施例28：2-（N,N-二乙基氨基）-5-正丙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-正丙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率85％。
实施例29：2-（N,N-二乙基氨基）-6-正丙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-正丙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率86％。
实施例30：2-（N,N-二乙基氨基）-5-正丁基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-正丁基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率74％。
实施例31：2-（N,N-二乙基氨基）-6-正丁基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-正丁基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率76％。
实施例32：2-（N,N-二乙基氨基）-5-硝基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-硝基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率75％。
实施例33：2-（N,N-二乙基氨基）-6-硝基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-硝基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率73％。
实施例34：2-（N,N-二乙基氨基）-5-氟苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氟邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率71％。
实施例35：2-（N,N-二乙基氨基）-6-氟苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氟邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率76％。
实施例36：2-（N,N-二乙基氨基）-5-氯苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氯邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率78％。
实施例37：2-（N,N-二乙基氨基）-6-氯苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氯邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率76％。
实施例38：2-（N,N-二乙基氨基）-5-乙酰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-乙酰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率79％。
实施例39：2-（N,N-二乙基氨基）-6-乙酰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-乙酰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率81％。
实施例40：2-（N,N-二乙基氨基）-5-甲氧基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-甲氧基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率79％。
实施例41：2-（N,N-二乙基氨基）-6-甲氧基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-甲氧基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率81％。
实施例42：2-（N,N-二乙基氨基）-5-氰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率82％。
实施例43：2-（N,N-二乙基氨基）-6-氰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率83％。
实施例44：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-甲基苯并咪唑在反应容器中加入4-甲基邻苯二胺1 mmol, 顺序加入碘化亚铜0.05 mmol，氢氧化钠1 mmol, N,N-二正丙基氨基硫代甲酰氯2.5 mmol，3 ml吡啶。置于微波反应仪中在120 W功率下加热至60℃连续反应15min。反应结束后冷却至室温，减压浓缩，产品经过柱层析纯化，得到白色固体，产率77％。
实施例45：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-甲基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-甲基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率91％。
实施例46：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-乙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-乙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率88％。
实施例47：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-乙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-乙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率89％。
实施例48：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-正丙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-正丙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率85％。
实施例49：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-正丙基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-正丙基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率86％。
实施例50：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-正丁基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-正丁基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率87％。
实施例51：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-正丁基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-正丁基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率86％。
实施例52：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-硝基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-硝基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率85％。
实施例53：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-硝基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-硝基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率83％。
实施例54：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-氟苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氟邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率81％。
实施例55：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-氟苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氟邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率86％。
实施例56：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-氯苯并咪唑：制备方法同实施例44，加入4-氯邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率88％。
实施例57：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-氯苯并咪唑：制备方法同实施例44，加入5-氯邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率86％。
实施例58：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-乙酰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-乙酰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率89％。
实施例59：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-乙酰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-乙酰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率91％。
实施例60：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-甲氧基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-甲氧基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率89％。
实施例61：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-甲氧基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-甲氧基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率89％。
实施例62：2-（N,N-二正丙基氨基）-5-氰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入4-氰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率89％。
实施例63：2-（N,N-二正丙基氨基）-6-氰基苯并咪唑：制备方法同实施例1，加入5-氰基邻苯二胺1 mmol，得白色固体，产率90％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种微波辐射下N,N-二烷基氨基硫代甲酰氯衍生物催化合成苯并咪唑衍生物的方法，如化学反应式(A)，其具体步骤如下：在反应容器中加入催化量的催化剂碘化亚铜、辅助催化剂氢氧化钠以及邻苯二胺及其衍生物，N,N-二烷基氨基硫代甲酰氯衍生物，吡啶，置于微波反应仪中在一定温度和功率下反应，一定时间后，减压浓缩，产品经过柱层析纯化；
其中R1为H、甲基、乙基、正丙基、正丁基、硝基、F、Cl、乙酰基、甲氧基或氰基，所述R1位于胺基的邻位或间位；R2为甲基、乙基、正丙基。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述邻苯二胺及其衍生物，N,N-二烷基氨基硫代甲酰氯衍生物以及CuI催化剂，无机碱NaOH的摩尔比为1：2.5：0.05：1。
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| GR01 | Patent grant | ||
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