CN108675961A - 一种1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种1‑甲基‑2‑(2,4,6‑三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物及制备方法,在有机溶剂中,以1‑甲基苯并咪唑与2,4,6‑三甲基碘苯为反应原料,以单质硒为硒基化试剂,在铜催化剂和碱的共同促进作用下,通过串联反应得到1‑甲基‑2‑(2,4,6‑三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物。所述方法反应条件简单、产物的产率和纯度高,为1‑甲基‑2‑(2,4,6‑三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物开拓了新的合成路线和方法,具有良好的应用潜力和研究价值。

Description

一种1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物及制 备方法
技术领域
本发明属于有机化合物合成技术领域,尤其是涉及一种1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物及制备方法。
背景技术
苯并咪唑环是含2个氮原子的芳香杂环,这种特殊的结构可以与生物体内的酶和受体等形成氢键,与金属离子配位以及发生疏水-疏水和π-π相互作用等。因此对于苯并咪唑的研发在化学与药学领域备受青睐,无数研究致力于使用苯并咪唑环构筑各种功能分子,如功能材料、农药、医药等。特别是在医药领域的研发,取得了众多杰出成果。更为重要的是以苯并咪唑环构筑的药物分子,呈现出广泛的生物活性,如作为组胺受体拮抗剂、质子泵抑制剂、抗高血压、抗寄生虫、抗菌、抗真菌、抗病毒、抗癌、镇痛等。目前,已有众多含有苯并咪唑结构片段的药物广泛用于临床治疗多种疾病,如治疗过敏性鼻炎等过敏性炎症的阿司咪唑和咪唑斯汀等;治疗胃溃疡药奥美拉唑和雷贝拉唑等;抗高血压药替米沙坦和坎地沙坦等;抗寄生虫药阿苯达唑、奥苯达唑和甲苯达唑等。由于苯并咪唑类化合物具有潜在的宽广应用,特别是众多含有苯并咪唑结构片段的药物已广泛用于临床,从而吸引和鼓励无数工作者从事苯并咪唑类衍生物的研发。
另外一方面,硒醚子结构又广泛存在于候选药物分子中,例如:Ebselen(依布硒林)是日本第一制药和德国Nattermann公司开发的新型抗炎药,目前处于临床III期研究;具有抗肿瘤活性的含硒的替加氟的硫代磷酸酯类化合物,对多种肿瘤细胞株具有抑制作用的硒化修饰的南板蓝根多糖化合物。甚至农业领域,硒醚化合物结构又广谱存在于杀菌剂和除草剂中,如用作农作物除草剂的含硒三唑酰胺。因此,如果在1-甲基苯并咪唑杂环上引入硒醚官能团必定为医药和农药化学的发展开拓了新的天地,为寻找高效低毒的新型药物提供了新的途径,然而,在1-甲基苯并咪唑骨架上引入芳硒基官能团的研究方法至今未曾报道,仍存在继续进行研究和探索的必要,这也是本发明得以完成的基础和动力所在。
发明内容
在此,申请人意欲说明的是,本发明的技术方案是在国家自然科学基金(编号:21602158)的资助下得以完成,在此表示感谢。
本发明所要解决的第一个技术问题是1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物的合成路线的问题。
本发明所要解决的第二个技术问题是1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物制备过程适合大规模工业化生产的问题。
为解决以上技术问题,本发明提供下述技术方案:
一种1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物及制备方法,在有机溶剂中,以具有如式(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与式(II)所示结构的2,4,6-三甲基碘苯为反应原料,以单质硒为硒基化试剂,在铜催化剂和碱的共同促进作用下,通过式(I)化合物的C-H键芳硒基串联反应得到式(III)所示结构的1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物。
上述的反应过程,可用下述的反应式表示:
所述(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与式(II)所示结构的2,4,6-三甲基碘苯的摩尔比为1∶1-1∶5,优选为1∶3;所述(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与单质硒的摩尔比为1∶1-1∶5,优选为1∶3。
(1)铜催化剂
本发明中的铜催化剂为氯化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氧化铜、氯化铜、溴化铜、氟化铜、三氟磺酸铜、乙酰丙酮铜、醋酸铜、铜粉、硫氰酸亚铜中的至少一种,优选氯化铜;以摩尔量计,铜催化剂的用量为所述式(I)化合物用量的1-10%,优选为10%。
(2)碱
本发明中的碱为碳酸锂、碳酸铯、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢铵、醋酸钠、醋酸锂、醋酸钾、磷酸钾、磷酸钠、叔丁醇钠、氟化钾、氟化钠、叔丁醇锂或叔丁醇钾中的至少一种,优选碳酸钾;以摩尔量计,所述碳酸钾的用量与所述式(I)用量比为1∶1-1∶5,优选为1∶3。
(3)有机溶剂
本发明中的反应溶剂为有机溶剂,所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、聚乙二醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、吡啶、正己烷、1,4-二氧六烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、四氢呋喃、甲醇、乙醚、四氯化碳、氯仿、正丁醇中的至少一种,优选N,N-二甲基甲酰胺。
(4)反应温度
本发明的制备方法中,反应温度为80-140℃,非限定性地例如可为80℃、100℃、120℃和140℃,反应温度优选140℃。
(5)反应时间
在本发明的制备方法中,反应时间并无特别的限定,例如可通过液相色谱仪检测目标产物或原料的残留百分比而确定合适的反应时间,其通常为15-24小时,非限定性例如为15小时、17小时、19小时、21小时、23小时或24小时,反应时间优选24小时。
(6)分离纯化
对反应后所得的混合物可以进行进一步的分离纯化,已得到较纯的最终产品。本领域普通技术人员熟知分离纯化的方法,例如可以采用萃取、柱层析、蒸馏、过滤、离心、洗涤、分馏和吸附或者至少两种的组合等方法进行分离纯化,例如萃取、柱层析。
当然如果需要也可以将获得的反应混合物直接引入到其他工序直接反应来生产其他产品。可选的,在引入到其他工序之前,可以对反应混合物进行预处理,例如,浓缩、萃取和减压蒸馏中的一种或多种实验操作,以得到粗产品或纯的产品,然后引入到其他工序。
在一种优选的实施方式中,反应结束后的后处理步骤可为如下方法:反应结束后,将反应液冷却后加入乙酸乙酯过滤,减压浓缩,将浓缩物通过柱色谱分离(其中硅胶为300-400目硅胶),以石油醚和乙醚体混合液为洗脱剂,收集洗脱液,浓缩后得到目标产物。
本发明提供的1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物的制备方法具有如下有益效果:
a)反应高效、收率高、后处理简单、操作简便;
b)碱、铜催化剂廉价易得;
c)利用单质硒作为硒基化试剂;
d)反应放大后反应效率更高。
本发明以容易制备的如(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与式(II)所示结构的2,4,6-三甲基碘苯为反应原料,以单质硒为硒基化试剂,在氮气反应氛围下,在过渡金属铜催化剂和碱的共同促进作用下,反应得到式(III)所示结构的1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物。反应条件、后处理操作简单,适合大规模工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明,但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明,并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定,更非将本发明的保护范围局限于此。
以下实施例所给出的新化合物的数据和纯度均通过核磁共振鉴定。
实施例1
1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物的合成
在室温下,将2,4,6-三甲基碘苯(1.2mmol,3equiv)、单质硒(1.2mmol,3equiv)、1-甲基苯并咪唑(0.4mmol,1equiv)、氯化铜(0.04mmol)、碳酸钾(1.2mmol,3equiv)加入到反应管中,然后充入氮气,并且置换三次,在氮气反应环境下,然后加入2mL N,N-二甲基甲酰胺反应溶剂,在140℃反应温度下搅拌24h。通过薄层色谱监测反应结束后,将反应混合物冷却,然后加入乙酸乙酯进行稀释,将稀释后的溶液转移至分液漏斗中,用饱和食盐水萃取,分离出水相和有机相,再用乙酸乙酯萃取水相3次,合并有机相,加入5g无水硫酸钠,静止30min,每次用5mL乙酸乙酯洗涤滤饼共3次,然后旋掉溶剂,经柱层析分离得到产物(洗脱剂∶石油醚∶乙醚=98∶2),产物为黄色固体,熔点为122-123℃,收率63%,产物重量为83mg。
所得产物的核磁共振氢谱的数据如下:
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.67-7.65(m,1H),7.22-7.15(m,3H),6.94(s,2H),3.57(s,3H),2.43(s,3H),2.26(s,3H);
所得产物的核磁共振碳谱的数据如下:
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ145.9,144.1,142.7,139.3,136.7,129.3,125.1,122.2,121.8,119.2,108.7,31.2,24.3,21.0。
对产物进行高分辨质谱的理论计算和实验结果如下:
HRMS(ESI):calcd for C17H18N2Se[M+H]+331.0708,found 331.0707.
实施例2
1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物的放大合成
在室温下,将2,4,6-三甲基碘苯(12mmol,3equiv)、单质硒(12mmol,3equiv)、1-甲基苯并咪唑(4mmol,1equiv)、氯化铜(0.4mmol)、碳酸钾(12mmol,3equiv)加入到反应管中,然后充入氮气,并且置换三次,在氮气反应环境下,然后加入20mL N,N-二甲基甲酰胺反应溶剂,在140℃反应温度下搅拌24h。通过薄层色谱监测反应结束后,将反应混合物冷却,然后加入乙酸乙酯进行稀释,将稀释后的溶液转移至分液漏斗中,用饱和食盐水萃取,分离出水相和有机相,再用乙酸乙酯萃取水相3次,合并有机相,加入25g无水硫酸钠,静止30min,每次用50mL乙酸乙酯洗涤滤饼共3次,然后旋掉溶剂,经柱层析分离得到产物(洗脱剂∶石油醚∶乙醚=98∶2),收率78%,产物重量为1.029g。
由上述实施例1-2可看出,当采用本发明的所述方法时,能够以高产率、高纯度得到1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物。
实施例3-14
除将其中的催化剂氯化铜分别替换为如下的铜催化剂外,以与具有最高产物产率的实施例1相同的方式而分别实施了实施例3-14,所使用铜化合物和相应产物的收率如下表1所示。
表1
编号 铜催化剂 反应产率(%)
实施例4 不反应
实施例5 氯化亚铜 19
实施例6 醋酸铜 25
实施例7 溴化亚铜 19
实施例8 氧化铜 33
实施例9 碘化亚铜 49
实施例10 溴化铜 22
实施例11 氟化铜 29
实施例12 三氟磺酸铜 41
实施例13 乙酰丙酮铜 34
实施例14 铜粉 21
实施例15 硫氰酸亚铜 44
由上表1可看出,当使用其它铜化合物时,产物产率均大幅度降低。由此证明了本发明所使用的催化剂氯化铜对于该反应具有高效催化性能。
实施例15-28
除将其中的碱碳酸钾分别替换为如下的无机碱外,以与具有最高产物产率的实施例1相同的方式而分别实施了实施例15-28,所使用碱化合物和相应产物的收率如下表2所示。
表2
编号 反应产率(%)
实施例15 碳酸氢铵 不反应
实施例16 碳酸锂 不反应
实施例17 碳酸钠 52
实施例18 碳酸铯 不反应
实施例19 磷酸钾 不反应
实施例20 磷酸钠 不反应
实施例21 叔丁醇锂 不反应
实施例22 叔丁醇钠 不反应
实施例23 叔丁醇钾 不反应
实施例24 醋酸钠 不反应
实施例25 醋酸锂 不反应
实施例26 醋酸钾 不反应
实施例27 氟化钾 不反应
实施例28 氟化钠 不反应
由上表2可看出,当使用其它碱时,几乎均都不反应除了碳酸钠得到相对比较的产率外,由此证明了碳酸钾是该反应成功的关键因素,且对该反应体系最为有效。
实施例29-43
除将其中的有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺分别替换为如下的有机溶剂外,以与具有最高产物产率的实施例1相同的方式而分别实施了实施例29-43,所使用有机溶剂和相应产物的收率如下表3所示。
表3
编号 溶剂 反应产率(%)
实施例29 二甲基亚砜 11
实施例30 甲醇 不反应
实施例31 聚乙二醇 不反应
实施例32 二氯甲烷 不反应
实施例33 乙酸乙酯 不反应
实施例34 吡啶 不反应
实施例35 正己烷 24
实施例36 1,4-二氧六烷 不反应
实施例37 1,2-二氯乙烷 不反应
实施例38 甲苯 不反应
实施例39 四氢呋喃 不反应
实施例40 乙醚 不反应
实施例41 四氯化碳 不反应
实施例42 氯仿 不反应
实施例43 正丁醇 不反应
由上表3可看出,当使用其它有机溶剂时,除了在强极性溶剂二甲亚砜能发生反应,但产率仍有显著降低;而在非极性甚至弱配位溶剂条件下没有任何产物。这证明了有机溶剂的合适选择对反应能否进行有着显著的,甚至是决定性的影响。
综上所述,由上述所有实施例可明确看出,当采用本发明的方法即使用选自铜化合物作为催化剂(尤其是氯化铜)、碱(尤其是碳酸钾)、合适的有机溶剂(尤其是N,N-二甲基甲酰胺)所组成的复合反应体系时,能够使1-甲基苯并咪唑与单质硒和2,4,6-三甲基碘苯发生串联反应而以高产率和高纯度合成得到1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物,为该类化合物的高效快捷合成提供了全新的合成路线。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然科研对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物及制备方法,其特征在于,在有机溶剂中,以具有如式(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与式(II)所示结构的2,4,6-三甲基碘苯为反应原料,以单质硒为硒基化试剂,在铜催化剂和碱的共同促进作用下,通过串联反应得到式(III)所示结构的1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铜催化剂为有机铜或无机铜化合物;以摩尔量计,所述铜催化剂的用量为所述式(I)化合物用量的10%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铜催化剂为氯化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氧化铜、氯化铜、溴化铜、氟化铜、三氟磺酸铜、乙酰丙酮铜、醋酸铜、铜粉、硫氰酸亚铜中的至少一种,优选为氯化铜。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碱是碳酸锂、碳酸铯、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢铵、醋酸钠、醋酸锂、醋酸钾、磷酸钾、磷酸钠、叔丁醇钠、氟化钾、氟化钠、叔丁醇锂或叔丁醇钾,优选为碳酸钾。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应溶剂为有机溶剂,所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、聚乙二醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、吡啶、正己烷、1,4-二氧六烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、四氢呋喃、甲醇、乙醚、四氯化碳、氯仿、正丁醇中的至少一种,优选N,N-二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与式(II)所示结构的2,4,6-三甲基碘苯的摩尔比为1∶1-1∶5;所述(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与单质硒的摩尔比为1∶1-1∶5;所述(I)所示结构的1-甲基苯并咪唑与碱的摩尔比为1∶1-1∶5。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述范围的温度为80-140℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应的时间为15-30h。
9.如权利要求1所述的1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物的制备方法,其特征在于:反应结束后,将反应液冷却后加入萃取剂萃取,分离出水相和有机相,取含萃取剂和目标产物的有机相并用无水硫酸钠干燥,减压浓缩,将浓缩物通过柱色谱分离(其中硅胶为300-400目硅胶),以石油醚和乙醚体积比为98∶2混合液为洗脱剂,收集洗脱液,旋蒸溶剂后得到如式(III)所示的1-甲基-2-(2,4,6-三甲基苯硒基)苯并咪唑化合物。
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