CN111116613B - 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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CN111116613B CN201911351975.8A CN201911351975A CN111116613B CN 111116613 B CN111116613 B CN 111116613B CN 201911351975 A CN201911351975 A CN 201911351975A CN 111116613 B CN111116613 B CN 111116613B
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    • C07D513/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D513/04—Ortho-condensed systems

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

一种多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物及其合成方法
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，β-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；
所述苯并咪唑类化合物选自：苯并咪唑获知5，6-二甲基苯并咪唑；
所述β-硝基苯乙烯类化合物选自以下中的一个：β-硝基苯乙烯、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；
生成的多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物的结构式分别为：
Figure GSB0000191155160000011
Figure GSB0000191155160000021
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、β-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：
Figure GSB0000191155160000031
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)、β-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、β-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
Figure GSB0000191155160000041
Figure GSB0000191155160000051
*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)δ163.7(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(100MHz，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(100MHz，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)δ7.80(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(100MHz，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)δ160.7，154.9，147.8，131.6，130.1，128.6，122.9，120.4，120.2，119.2，118.9，114.4，111.1，55.4，13.2.
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 实施例1-21反应的转化率及产物图
Figure GSB0000191155160000071
Figure GSB0000191155160000081
Figure GSB0000191155160000091
Figure GSB0000191155160000101
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 (4)

1.一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，β-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；
所述苯并咪唑类化合物选自：苯并咪唑或者5，6-二甲基苯并咪唑；
所述β-硝基苯乙烯类化合物选自以下中的一个：β-硝基苯乙烯、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；
生成的多取代苯并咪唑并噻唑及衍生物的结构式分别为：
Figure FSB0000191155150000011
Figure FSB0000191155150000021
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述苯并咪唑类化合物、β-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。
4.根据权利要求1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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