CN110878106B - 一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备方法 - Google Patents
一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备方法：向干燥的三口烧瓶中依次加入Amol的2‑氨基5‑取代‑1，3，4‑噻（噁）二唑、Bmol醛，无水乙醇，搅拌均匀；加入Cmol苯并咪唑离子液体，然后搅拌下慢慢滴加Dmol乙酰基二茂铁的无水乙醇溶液，滴完加热回流反应至结束。减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱。滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用。其中，A:B:C:D＝1：（5~10）：（0.5~1.5）:1。本发明方法绿色环保，操作简便，后处理简单，产率高，效率高，催化剂可回收利用多次，反应成本低。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别涉及一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备方法
背景技术
Mannich反应是合成C-N键和C-C键的有效途径。Mannich反应可将芳环、杂环、不饱和基团等引入到Mannich碱中，极大的拓宽了Mannich碱的应用。例如抗菌药，抗结核药，抗惊厥药，抗增殖药等医药领域，聚氨酯材料、耐蚀剂等材料领域，调节细胞免疫等生物领域都涉及到Mannich碱。二茂铁的衍生物中引入噻(噁)二唑合成的Mannich碱有很好的应用前景。因为二茂铁类衍生物因其特殊的空间结构，可用做催化剂，并在医学领域以及通信、电化学等材料领域应用价值甚高。现有含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备的方法一般是用浓盐酸、三氯化铝、醋酸等催化合成，以上工艺存在催化剂污染环境、催化效率低、不易回收利用、成本高等缺点。
本发明探索用苯并咪唑离子液体催化合成含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱，其特点是可回收利用、绿色环保、降低了成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备方法，该方法绿色环保，操作简便，后处理简单，产率高，效率高，催化剂可回收利用多次，反应成本低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱，其特征在于，其结构通式如式(1)所示：
其中，R1和R2为H、烷基、苯基、对氟苯基、邻氯苯基、对氯苯基、2,4-二氯苯基、邻溴苯基、间溴苯基、对溴苯基、邻碘苯基、2,4-二溴苯基、邻硝基苯基、间硝基苯基、对硝基苯基、3,5-二硝基苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、呋喃基、噻吩基、3-吡啶基和4-吡啶基中同一种或者不同种取代基。
苯并咪唑离子液体，其特征在于，其结构通式如式(2)所示：
所述的一种含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-取代-1，3，4-噻(噁)二唑(Amol)和醛(Bmol)，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(Cmol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(Dmol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱。滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用。其中，A:B:C:D＝1：(5～10)：(0.5～1.5):1。
所述步骤中，乙酰基二茂铁与苯并咪唑离子液体的摩尔比为1：(0.5～1.5)。
所述步骤中，反应的温度无水乙醇回流温度80℃，反应完全的时间为2.5～4h。
所述步骤中，乙酰基二茂铁无水乙醇溶液的浓度为0.03～0.06g/mL。
所述步骤中，反应过程用TLC板进行监测，当乙酰基二茂铁的原料点消失时表示反应完全，TLC板的展开剂是体积比为1:1的乙酸乙酯和石油醚的混合液。
所述步骤中，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤液减压蒸除乙酸乙酯后再经无水乙醇重结晶得含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明方法绿色环保，操作简便，后处理简单，产率高，效率高，催化剂可回收利用多次，反应成本低。
附图说明
图1为1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮FT-IR谱图；
图2为1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮1H NMR谱图；
图3为1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮13C NMR谱图；
图4为1-(5’-对甲氧基苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮FT-IR谱图；
图5为1-(5’-对甲氧基苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮1HNMR谱图；
图6为1-(5’-对甲氧基苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮13CNMR谱；
图7为1-(5’-对氟苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮FT-IR谱图；
图8为1-(5’-对氟苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮1H NMR谱图；
图9为1-(5’-对氟苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮13C NMR谱图；
图10为本发明所用离子液体的循环实用性。
具体实施方式
本发明是以乙酰基二茂铁、醛与2-氨基5-取代-1，3，4-噻(噁)二唑为原料，无水乙醇为溶剂，以苯并咪唑离子液体为催化剂，加热回流，制备一系列含二茂铁基噻二唑或噁二唑基Mannich碱，其反应方程式如式(3)所示：
其中，R1和R2为H、烷基、苯基、对氟苯基、邻氯苯基、对氯苯基、2,4-二氯苯基、邻溴苯基、间溴苯基、对溴苯基、邻碘苯基、2,4-二溴苯基、邻硝基苯基、间硝基苯基、对硝基苯基、3,5-二硝基苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、呋喃基、噻吩基、3-吡啶基和4-吡啶基中同一种或者不同种取代基。
下面结合本发明的具体实例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1 1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噻二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮的制备
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-苯基-1，3，4-噻二唑(1mol)、37％甲醛(5mol)溶液，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(1.2mol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(1mol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；滤液滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噻二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮，m.p.196-198℃，产率：92.6％。
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13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:211.10,171.98，164.41,129.04,128.43,128.00,127.5,79.48,69.24,45.80,40.13.
实施例2 1-(5’-对氯苯基-1’,3’,4’-噻二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮的制备
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-对氯苯基-1，3，4-噻二唑(1mol)和37％甲醛(5mol)溶液，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(1.2mol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(1mol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得1-(5’-对氯苯基-1’,3’,4’-噻二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮，m.p.170-172℃，产率：91.1％。
IR(KBr)v:3310(νPh-H),2999(ν饱和C-H),1708(νC＝O),1600(νC＝C),1320(νC-N),774(γ1,4-Ph-H).
1HNMR(DMSO,400MHz)δ:6.15-6.32(m,4H,Ar-H),4.47-4.68(s,4H,Fc-H),4.20(s,5H,Fc-H),1.77-1.81(m,2H,-CH2-N),1.92-2.05(m,2H,-CH2-).
13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:210.84,171.76,164.70,133.54,133.32,129.27,128.66,79.48,68.97,46.03,40.70.
实施例3 1-(5’-对硝基苯基-1’,3’,4’-噻二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮的制备
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-对硝基苯基-1，3，4-噻二唑(1mol)和37％甲醛(5mol)溶液，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(1.2mol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(1mol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得1-(5’-对硝基苯基-1’,3’,4’-噻二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮。m.p.199-201℃，产率：93.6％。
IR(KBr)v:3288(νPh-H),2994(ν饱和C-H),1759(νC＝O),1600(νC＝C),1233(νC-N),802(γ1,4-Ph-H).
1HNMR(DMSO,400MHz)δ:6.23-6.55(m,4H,Ar-H),4.81-4.97(s,5H,Fc-H),5.05-5.31(s,4H,Fc-H),2.21-2.33(m,2H,-CH2-N),2.50-2.78(m,2H,-CH2-).
13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:211.47,172.21,164.7,143.27,141.98,128.88,128.81,128.43,79.48,69.42,46.70,46.03.
实施例4 1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮的制备
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-苯基-1，3，4-噁二唑(1mol)和37％甲醛(5mol)溶液，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(1.2mol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(1mol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；滤液滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮，产率：90.7％。
IR(KBr)v:3067(νPh-H),2978(ν饱和C-H),1710(νC＝O),1564,1461(νC＝C),1054(νC-O-C),1096,1013(-Fc),763,690(γ单取代Ph-H).
1HNMR(DMSO,400MHz)δ:7.94-7.87(m,2H,Ar-H),7.44(m,3H,Ar-H),5.63(s,2H,Fc-H),5.36(s,2H,Fc-H),4.06(s,5H,Fc-H),3.64(m,2H,-CH2-N),1.21(m,2H,-CH2-).
13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:202.43,130.48,130.31,128.46,128.41,127.54,125.52,125.47,123.73,74.56,73.97,73.22,71.25,70.20,68.23,67.84,63.89,63.65,62.75,29.22,14.58.
实施例5 1-(5’-对甲氧基苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮的制备
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-对甲基苯基-1，3，4-噁二唑(1mol)和37％甲醛(5mol)溶液，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(1.2mol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(1mol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；滤液滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得1-(5’-对甲氧基苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮，产率：90.9％。
IR(KBr)v:3222(ν-NH-),3043(νPh-H),2969(ν饱和C-H),1714(νC＝O),1635(νC＝N),1397(δMe),1271(νC-N),1081,1007(-Fc),822(γ1,4-Ph-H).
1HNMR(DMSO,400MHz)δ:7.78-7.76(m,2H,Ar-H),7.23-7.21(m,2H,Ar-H),5.43(s,2H,Fc-H),5.16(s,2H,Fc-H),4.87(s,5H,Fc-H),3.63-3.61(m,2H,-CH2-N),2.37(s,3H,-CH3),1.21-1.18(m,2H,-CH2-).
13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:205.35,161.66,151.02,141.54,129.91,129.79,129.66,129.33,126.10,78.10,77.21,76.43,75.28,75.12,73.97,68.45,64.32,63.89,63.65,29.88,21.76,15.21.
实施例6 1-(5’-对氟苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮的制备
向干燥的三口烧瓶中加入2-氨基5-对氟苯基-1，3，4-噁二唑(1mol)和37％甲醛(5mol)溶液，无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀；加入苯并咪唑离子液体(1.2mol)，然后慢慢滴加乙酰基二茂铁(1mol)无水乙醇溶液，滴完加热回流至反应结束(TLC监测)，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；滤液滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得1-(5’-对氟苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮，m.p.148.1-151℃，产率：91.6％。
IR(KBr)v:3070(νPh-H),2970,2922,2853(ν饱和C-H),1709(νC＝O),1614,1561,1498,1461(νC＝C),1276(νC-N),1160(νC-O-C),1091,1013(-Fc),844(γ1,4-Ph-H).
1HNMR(DMSO,400MHz)δ:7.91-7.86(m,2H,Ar-H),7.12(d,2H,Ar-H),5.33(s,2H,Fc-H),5.05(s,2H,Fc-H),4.77(s,5H,Fc-H),3.63(m,2H,-CH2-N),1.20-1.18(m,2H,-CH2-).
13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:201.35,164.89,162.54,158.36,150.47,127.59,119.76,115.73,115.52,78.12,76.44,75.78,72.14,71.84,68.45,65.41,65.11,63.83,63.68,29.15,14.43.
离子液体的重复使用性
以N-苄基苯并咪唑硝酸盐离子液体催化合成1-(5’-苯基-1’,3’,4’-噁二唑-2’-氨基)-乙基-二茂铁基酮为例。研究了离子液体的重复使用性。如图10所示离子液体重复使用5次，催化活性略有降低。
Claims (8)
1.一种制备含二茂铁基噻二唑基或二茂铁基噁二唑基Mannich碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2-氨基5-取代-1，3，4-噻二唑或2-氨基5-取代-1，3，4-噁二唑与醛及乙酰基二茂铁在苯并咪唑离子液体内反应，得到含二茂铁基噻二唑基Mannich碱或含二茂铁基噁二唑基Mannich碱；
所述的2-氨基5-取代-1，3，4-噻二唑结构式为：
所述的2-氨基5-取代-1，3，4-噁二唑结构式为：
所述的醛的结构式为：
R2CHO
(Ⅲ)；
式(Ⅰ)～(Ⅲ)中，R1和R2为H、烷基、苯基、对氟苯基、邻氯苯基、对氯苯基、2,4-二氯苯基、邻溴苯基、间溴苯基、对溴苯基、邻碘苯基、2,4-二溴苯基、邻硝基苯基、间硝基苯基、对硝基苯基、3,5-二硝基苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、呋喃基、噻吩基、3-吡啶基和4-吡啶基中的一种；
所述的苯并咪唑离子液体的结构式为：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
向干燥的三口烧瓶中加入Amol 2-氨基5-取代-1，3，4-噻二唑或2-氨基5-取代-1，3，4-噁二唑、Bmol醛、无水乙醇，搅拌均匀；加入Cmol苯并咪唑离子液体，然后慢慢滴加Dmol乙酰基二茂铁的无水乙醇溶液，滴完加热回流反应至结束，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤液蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得含二茂铁基噻二唑基Mannich碱或含二茂铁基噁二唑基Mannich碱；滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用；A:B:C:D＝1：(5～10)：(0.5～1.5):1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，反应以无水乙醇为溶剂；反应的温度为无水乙醇的回流温度80℃，反应时间为2.5～4h。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的乙酰基二茂铁在无水乙醇中的浓度为0.03～0.06g/mL。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，反应过程用TLC板进行监测，当乙酰基二茂铁的原料点消失时表示反应完全，TLC板的展开剂是体积比为1:1的乙酸乙酯和石油醚的混合液。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，反应完全后，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤液减压蒸干即得粗品，粗品经无水乙醇重结晶得含二茂铁基噻二唑基Mannich碱或含二茂铁基噁二唑基Mannich碱。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，反应完全后，减压蒸除溶剂，剩余物中加入乙酸乙酯，抽滤，滤饼即苯并咪唑离子液体，可回收重复使用。
8.苯并咪唑离子液体用于制备含二茂铁基噻二唑基或二茂铁基噁二唑基Mannich碱的应用，其特征在于，苯并咪唑离子液体的结构式为：
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| US20060094615A1 (en) * | 2004-11-01 | 2006-05-04 | Hecht Stacie E | Ionic liquids derived from functionalized anionic surfactants |
| CN105461654A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-06 | 南京林业大学 | 一种苯并噻唑离子液体及其制备方法和应用 |
| CN106478743A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-03-08 | 陕西科技大学 | 一种含二茂铁基噁二唑基Mannich碱及其制备方法 |
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| 含二茂铁基及噻二唑基Mannich碱的合成与抑菌活性研究;陈澍;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技I辑》;20120915(第9期);第B014-101页 * |
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| 陈澍.含二茂铁基及噻二唑基Mannich碱的合成与抑菌活性研究.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技I辑》.2012,(第9期),第B014-101页. * |
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