CN111116613A - 一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物及其合成方法。本发明首次在空气氛围中,酸促进苯并咪唑类化合物,β‑硝基苯乙烯类化合物和硫粉转化为苯并[4,5]咪唑并[2,1‑b]噻唑及衍生物,制得分子结构稳定,化学性质优良。合成方法的反应原料廉价易得,且不需要经过预处理,反应的原子经济性高;反应只需要使用廉价的芳香酸,减少环境污染,节约原材料,减少反应成本;整个反应体系简单,反应条件温和,反应设备较少,实验操作简便,用料来源广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物及其合成方法,属于有机化合物合成技术领域。
背景技术
苯并咪唑并噻唑及其衍生物是一类重要的芳杂环化合物,而咪唑的多种衍生物又是重要的药物或生理活性的物质。在光电材料等多领域可能具有潜在的应用。
发明内容
本发明提供一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物的合成方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明提供一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物,其通式为式I:
其中
R1选自:
氢原子,烷基;
R2选自:
氢原子,取代或未取代的含有硫原子的C4-C10杂环基团;其中芳基或者杂环基团的取代基选自C1-C4 的直链烷基、支链烷基,具有一个或多个卤素取代基的C1-C4的直链烷基、支链烷基,烷氧基,卤素基,氧烷基,取代或非取代芳基。
本发明还提供一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物的合成方法,其特征在于,以酸类化合物作添加剂,包括以下步骤:
S1:将苯并咪唑类化合物,硝基苯乙烯类化合物,硫粉,添加剂与有机溶剂在反应容器内进行充分混合;
S2:对反应物加热进行反应;
S3:纯化得到多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物。
优选地,本发明的合成方法,所述苯并咪唑类化合物,是选自C7-C18的咪唑,其通式为式II:
其中
R1选自:
氢原子,烷基。
优选地,本发明的合成方法,所述咪唑类化合物选自:苯并咪唑,5,6-二甲基苯并咪唑,4,5-二苯基咪唑。
优选地,本发明的合成方法,所述β-硝基苯乙烯类化合物,其通式为式III:
其中
R2选自:
氢原子,取代或非取代的C6-C10芳基;取代或未取代的含有硫原子的C4-C10杂环基团;其中芳基或者杂环基团的取代基选自C1-C4的直链烷基、支链烷基,具有一个或多个卤素取代基的C1-C4的直链烷基、支链烷基,烷氧基,卤素基,氧烷基,取代或非取代芳基;
优选地,本发明的合成方法,所述β-硝基苯乙烯类化合物选自:4-甲氧基-β-硝基苯乙烯,4-甲基-β -硝基苯乙烯,4-叔丁基-β-硝基苯乙烯,4-氟-β-硝基苯乙烯,4-氯-β-硝基苯乙烯,4-溴-β-硝基苯乙烯,2-氟-β-硝基苯乙烯,2-氯-β-硝基苯乙烯,2-溴-β-硝基苯乙烯,3-氟-β-硝基苯乙烯,3-溴- β-硝基苯乙烯,(E)-1,2-二甲基-4-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-1,2-二氟-3-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-1,2- 二氯-3-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-1,2,3-三甲氧基-5-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-2-(2-硝基乙烯基)萘, (E)-2-(2-硝基乙烯基)噻吩,(E)-1-甲氧基-4-(2-硝基丙-1-烯-1-基)苯,(E)-(2-硝基丙-1-烯-1-基) 苯。
优选地,本发明的合成方法,所述酸类化合物选自:水杨酸,邻硝基苯甲酸,3,5-二硝基苯甲酸,2- 硝基-5-氟苯甲酸,对羟基苯甲酸,3,5-二羟基苯甲酸,苯甲酸,烟酸,乙酸,邻苯基苯甲酸,邻氯苯甲酸,苯乙酸,邻氨基苯甲酸中的一种或多种。
优选地,本发明的合成方法,所述苯并咪唑类化合物、硝基苯乙烯类化合物、硫粉与添加剂的摩尔比为2.0-2.6∶1.0-1.5∶3.0-4.0∶1.0-1.5;反应温度为70℃-110℃,反应时长为8h-28h。
优选地,本发明的合成方法,所述有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺。
本发明现有技术所产生的有益效果:
(I)本发明在酸类化合物的促进下,在空气氛围中,将苯并咪唑类化合物,硝基苯乙烯类化合物和硫粉转化为2-未取代的苯并[4,5]咪唑并[2,1-b]噻唑及衍生物的技术方案,制得分子结构稳定;(II)首次报道用酸促进生产该化合物,且反应原料廉价易得,不需要贵金属催化剂,减少环境污染,减少反应成本;(III)是科研道路上的又一新发现,为科研成果又添上完美的一笔;(IV)采用一锅法直接选择性的合成目标产物且收率高,节约了大量的研制时间与生产周期;(VI)它工艺科学、合理,操作容易,反应步骤少,所需设备少;(VII)它具有原料广泛,低投入、高产出,易于进一步大批量生产和普及推广; (VIII)它具有反应体系简单,反应条件温和,反应设备较少,实验操作简便,用料来源广泛等特点。
附图说明
为了证明本发明的产物,本发明提供部分实施例的核磁氢谱图和核磁碳谱图。
图1a实施例1产物的核磁氢谱图。
图1b实施例1产物的核磁碳谱图。
图2a实施例3产物的核磁氢谱图。
图2b实施例3产物的核磁碳谱图。
图3a实施例4产物的核磁氢谱图。
图3b实施例4产物的核磁碳谱图。
图4a实施例8产物的核磁氢谱图。
图4b实施例8产物的核磁碳谱图。
图5a实施例11产物的核磁氢谱图。
图5b实施例11产物的核磁碳谱图。
图6a实施例13产物的核磁氢谱图。
图6b实施例13产物的核磁碳谱图。
图7a实施例14产物的核磁氢谱图。
图7b实施例14产物的核磁碳谱图。
图8a实施例17产物的核磁氢谱图。
图8b实施例17产物的核磁碳谱图。
图9a实施例19产物的核磁氢谱图。
图9b实施例19产物的核磁碳谱图。
图10a实施例20产物的核磁氢谱图。
图10b实施例20产物的核磁碳谱图。
图11是本发明合成反应的反应方程式。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
反应方程式为:
实施例1-21
多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物的合成方法包括以下步骤:
步骤1:将苯并咪唑类化合物(具体物质见表1)、硝基苯乙烯类化合物(具体物质见表1)、硫粉和酸加入反应容器中,将有机溶剂(具体物质见表1,二甲基亚砜-DMSO或N,N-二甲基甲酰胺-DMF)加入反应容器中混合均匀;
步骤2:将反应容器均匀加热(如油浴加热)至表1中所述的温度,苯并咪唑类化合物、硝基苯乙烯类化合物和硫粉在溶剂中进行反应,并持续表1中所述的时间;气氛可以使用空气氛围,但并不代表需要使用到空气中的组分;
步骤3:反应完成后进行提纯得到。
表1:实施例1-20中苯并咪唑类化合物、β-硝基苯乙烯类化合物、硫粉、酸的摩尔比、反应温度和反应时间
*为苯并咪唑类化合物、β-硝基苯乙烯类化合物、硫粉、酸摩尔比
将步骤3后反应容器内的物质进行转化率检测并进行核磁共振,部分实施例的结果如下:
实施例1产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J=8.2Hz,1H),7.65(dd,J=7.0,2.6Hz,2H),7.59-7.54(m,3H),7.32(t, J=7.7Hz,1H),7.22(d,J=8.2Hz,1H),7.06(t,J=7.7Hz,1H),6.58(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.1, 148.6,134.1,130.0,130.0,129.3,128.9,128.7,123.2,120.3,119.1,111.6,107.1.
实施例2产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(d,J=8.2Hz,1H),7.56(d,J=8.7Hz,2H),7.31(t,J=7.7Hz,1H), 7.26-7.22(d,1H),7.06(t,J=8.0Hz,3H),6.51(s,1H),3.91(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ160.9,157.1, 148.6,134.0,130.2,130.1,123.2,121.5,120.3,119.1,114.3,111.6,106.2,55.4.
实施例3产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J=8.2Hz,1H),7.53(d,J=7.3Hz,2H),7.38-7.24(m,4H),7.06(t,J= 7.7Hz,1H),6.54(s,1H),2.49(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.2,148.6,140.2,134.3,130.0,129.6,128.6, 126.4,123.2,120.2,119.1,111.7,106.6,21.5.
实施例4产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.80(d,J=8.2Hz,1H),7.59(s,4H),7.36-7.29(m,2H),7.09(t,J=7.7Hz,1H), 6.57(s,1H),1.42(s,9H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.2,153.5,148.4,134.4,130.1,128.5,126.4,125.9,123.4, 120.4,119.1,111.8,106.9,35.0,31.3.
实施例5产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J=8.2Hz,1H),7.67-7.62(m,2H),7.35-7.25(m,3H),7.18(d,J=8.1Hz, 1H),7.09(d,J=7.5Hz,1H),6.59(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)6163.7(d,J=249.4Hz),157.0,148.6,133.0, 130.8(d,J=8.4Hz),129.9,125.4(d,J=3.4Hz),123.4,120.5,119.3,116.2(d,J=21.8Hz),111.4,107.4.
实施例6产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J=8.2Hz,1H),7.65(dd,J=7.0,2.6Hz,2H),7.59-7.54(m,3H),7.32(t, J=7.7Hz,1H),7.22(d,J=8.2Hz,1H),7.06(t,J=7.7Hz,1H),6.58(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.0,148.6,136.2,132.9,130.0,129.9,129.3,127.7,123.5,120.5,119.3,111.4,107.8.
实施例7产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J=8.2Hz,1H),7.71(d,J=8.4Hz,2H),7.53(d,J=8.4Hz,2H),7.34(t,J =7.6Hz,1H),7.22(d,J=8.3Hz,1H),7.09(t,J=7.7Hz,1H),6.62(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.1, 148.5,133.0,132.2,130.3,129.8,128.2,124.5,123.5,120.6,119.3,111.5,107.9.
.实施例8产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(d,J=8.2Hz,1H),7.60-7.53(m,2H),7.35-7.26(m,3H),7.10-7.04(m,2H), 6.70(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ160.2(d,J=249.6Hz),156.7,148.5,132.2(d,J=8.0Hz),131.4(d,J= 1.9Hz),130.1,127.5,124.6(d,J=3.7Hz),123.2,120.5,119.0,117.3(d,J=15.1Hz),116.3(d,J=20.8Hz),110.9, 109.2.
.实施例9产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(d,J=8.2Hz,1H),7.63(t,J=4.7Hz,1H),7.59-7.54(m,2H),7.47(dd,J= 7.9,1.5Hz,1H),7.33-7.28(m,1H),7.04(t,J=7.7Hz,1H),6.83(d,J=8.2Hz,1H),6.70(s,1H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ156.3,148.4,134.9,132.2,131.8,130.4,130.2,130.0,128.6,127.3,123.3,120.7,119.1,110.8,108.9.
实施例10产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82-7.76(m,2H),7.54-7.45(m,3H),7.33-7.28(m,1H),7.05-7.01(m,1H),6.78 (d,J=8.2Hz,1H),6.68(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.2,148.3,133.3,132.3,131.9,131.8,130.6,129.9, 127.8,124.5,123.3,120.6,119.0,110.8,108.7.
实施例11产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J=8.2Hz,1H),7.59-7.52(m,1H),7.46(d,J=7.7Hz,1H),7.40-7.23(m, 4H),7.13-7.07(m,1H),6.65(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ162.7(d,J=247.0Hz),157.0,148.6,132.8, 131.2(d,J=8.1Hz),130.7(d,J=8.4Hz),129.9,124.5(d,J=3.1Hz),123.5,120.6,119.3,117.2(d,J=20.9Hz), 115.9(d,J=22.6Hz),111.5,108.1.
实施例12产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.80(d,J=8.5Hz,2H),7.71(d,J=8.1Hz,1H),7.59(d,J=7.7Hz,1H),7.44(t,J =7.9Hz,1H),7.34(t,J=7.7Hz,1H),7.22(d,J=8.2Hz,1H),7.10(t,J=7.7Hz,1H),6.64(s,1H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ157.0,148.6,133.1,132.5,131.6,131.2,130.4,129.9,127.2,123.5,122.9,120.6,119.3,111.4,108.2.
实施例13产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J=8.2Hz,1H),7.42-7.36(m,2H),7.34-7.26(m,3H),7.06(t,J=7.7Hz, 1H),6.53(s,1H),2.39(s,3H),2.36(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.2,148.6,138.9,137.4,134.5,130.1, 130.1,129.8,126.8,126.2,123.2,120.3,119.1,111.8,106.4,19.8.
实施例14产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.80(d,J=8.2Hz,1H),7.46-7.26(m,4H),7.10(d,J=4.2Hz,2H),6.78(s,1H). 13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.5,150.9(d,J=249.5Hz),150.8(d,J=249.5Hz),149.8(d,J=13.3Hz),148.5, 147.3(d,J=13.4Hz),129.9,126.1(d,J=3.6Hz),126.0,124.8-124.7(m),123.5,120.8,119.4(d,J=17.0Hz),110.9,110.2.
实施例15产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)67.80(d,J=8.2Hz,1H),7.74(d,J=8.0Hz,1H),7.49(d,J=6.6Hz,1H),7.42(t,J =7.8Hz,1H),7.33(t,J=7.7Hz,1H),7.08(t,J=7.7Hz,1H),6.82(d,J=8.2Hz,1H),6.74(s,1H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ156.2,148.3,134.3,133.4,132.5,130.6,130.4,129.9,129.8,127.8,123.5,120.9,119.2,110.7,109.4.
实施例16产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.80(d,J=8.0Hz,1H),7.38-7.31(m,2H),7.12(d,J=7.6Hz,1H),6.86(s,2H), 6.61(s,1H),3.98(s,3H),3.90(s,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.1,153.5,148.7,139.5,134.0,130.1,124.5, 123.4,120.4,119.3,111.7,106.9,106.1,61.1,56.3.
实施例17产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.11(s,1H),8.02(d,J=8.5Hz,1H),7.97-7.89(m,2H),7.81(d,J=8.0Hz,1H), 7.69(dd,J=8.4,1.5Hz,1H),7.64-7.57(m,2H),7.31(t,J=7.5Hz,1H),7.25-7.21(m,1H),7.00(t,J=7.7Hz,1H), 6.65(s,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.3,148.7,134.2,133.6,132.9,130.2,128.7,128.4,128.2,127.9,127.4,127.1,126.6,125.6,123.3,120.4,119.2,111.7,107.4.
实施例18产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.80(d,J=8.1Hz,1H),7.57(dd,J=5.1,1.1Hz,1H),7.46(dd,J=3.5,1.0Hz, 1H),7.39-7.33(m,2H),7.26(dd,J=5.0,3.7Hz,1H),7.12(t,J=7.7Hz,1H),6.74(s,1H).13C NMR(100MHz, CDCl3)δ130.0,129.6,128.9,128.1,127.7,127.0,123.6,120.7,119.2,111.5,109.6.
实施例19产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.66(dd,J=6.6,3.1Hz,2H),7.59-7.54(m,4H),7.00(s,1H),6.54(s,1H),2.37(s,3H),2.24(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.3,147.3,134.1,132.3,123.0,129.6,129.4,128.9,128.7,128.5, 119.2,111.9,106.6,20.5,20.3.
实施例20产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J=8.1Hz,1H),7.45(d,J=8.1Hz,2H),7.30-7.23(m,2H),7.11(d,J= 8.1Hz,2H),6.99(t,J=7.7Hz,1H),6.89(d,J=8.2Hz,1H),3.94(s,3H),2.32(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 160.7,154.9,147.8,131.6,130.1,128.6,122.9,120.4,120.2,119.2,118.9,114.4,111.1,55.4,13.2.
实施例21产物的核磁数据如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J=8.2Hz,1H),7.6-7.52(m,5H),7.28-7.23(m,1H),7.00-6.95(m,1H), 6.84(d,J=8.2Hz,1H),2.33(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ155.0,147.9,130.2,130.1,129.9,129.0,128.7, 128.5,122.9,120.2,119.5,119.0,111.1,13.2.
表2 实施例1-21反应的转化率及产物
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
2.一种合成权利要求1所述的多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物的合成方法,其特征在于,以酸类化合物作添加剂,包括以下步骤:
S1:将苯并咪唑类化合物,硝基苯乙烯类化合物,硫粉,添加剂与有机溶剂在反应容器内进行充分混合;
S2:对反应物加热进行反应;
S3:纯化得到多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物。
4.根据权利要求3所述的合成方法,其特征在于,所述咪唑类化合物选自:苯并咪唑,5,6-二甲基苯并咪唑,4,5-二苯基咪唑。
6.根据权利要求5所述的合成方法,其特征在于,所述β-硝基苯乙烯类化合物选自:4-甲氧基-β-硝基苯乙烯,4-甲基-β-硝基苯乙烯,4-叔丁基-β-硝基苯乙烯,4-氟-β-硝基苯乙烯,4-氯-β-硝基苯乙烯,4-溴-β-硝基苯乙烯,2-氟-β-硝基苯乙烯,2-氯-β-硝基苯乙烯,2-溴-β-硝基苯乙烯,3-氟-β-硝基苯乙烯,3-溴-β-硝基苯乙烯,(E)-1,2-二甲基-4-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-1,2-二氟-3-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-1,2-二氯-3-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-1,2,3-三甲氧基-5-(2-硝基乙烯基)苯,(E)-2-(2-硝基乙烯基)萘,(E)-2-(2-硝基乙烯基)噻吩,(E)-1-甲氧基-4-(2-硝基丙-1-烯-1-基)苯,(E)-(2-硝基丙-1-烯-1-基)苯。
7.根据权利要求2-6任一项所述的合成方法,其特征在于,所述酸类化合物选自:水杨酸,邻硝基苯甲酸,3,5-二硝基苯甲酸,2-硝基-5-氟苯甲酸,对羟基苯甲酸,3,5-二羟基苯甲酸,苯甲酸,烟酸,乙酸,邻苯基苯甲酸,邻氯苯甲酸,苯乙酸,邻氨基苯甲酸中的一种或多种。
8.根据权利要求2-7任一项所述的合成方法,其特征在于,所述苯并咪唑类化合物、硝基苯乙烯类化合物、硫粉与添加剂的摩尔比为2.0-2.6∶1.0-1.5∶3.0-4.0∶1.0-1.5;反应温度为70℃-110℃,反应时长为8h-28h。
9.根据权利要求2-8任一项所述的合成方法,其特征在于,所述有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺。
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