鮑 娟,劉亞杰,張莉杰,鄒訓重,李 寧,譚培漢,謝蓉蓉,張精安,*
(1. 廣東醫(yī)學院醫(yī)學檢驗學院,廣東 東莞 523808; 2. 廣東藥學院中藥學院,廣東 廣州 510006;3. 廣東藥學院藥科學院,廣東 廣州 510006)
苯并咪唑及其衍生物是一類結構特殊的雜環(huán)化合物,在醫(yī)藥工業(yè)、農業(yè)、高性能復合材料、染料等方面有著廣泛的應用[1-5]。帶有咪唑、苯并咪唑等配位基團的過渡金屬配合物也是一類重要的物質[6-9],近年來關于苯并咪唑類化合物及其衍生物的合成及應用研究十分活躍[10]。
苯并咪唑類化合物的合成,傳統(tǒng)方法主要是在鹽酸[11]、多聚磷酸(PPA)[12]等酸性催化劑作用下,通過羧酸與鄰苯二胺的加熱反應制得,通常需要較高的反應溫度或較長的反應時間。微波促進的有機化學反應具有加熱時間短、產率高、對環(huán)境友好等優(yōu)點而受到人們的關注,其中固相微波反應以其安全、反應裝置簡單而倍受青睞[13-14]。
筆者參照文獻[15-16]的方法,用多聚磷酸做酸催化劑,微波輻射加熱代替常規(guī)加熱合成了2-乙基苯并咪唑,縮短了反應時間,提高了反應速率和產品的收率,產品質量好。
鄰苯二胺,化學純,上?;瘜W試劑采購供應五聯(lián)化工廠;丙酸,分析純,天津基準化學試劑有限公司;多聚磷酸,化學純,國藥集團化學試劑有限公司;氫氧化鈉,化學純,廣州化學試劑廠。
T120XS惠而浦家用微波爐,廣東惠而浦家電制品有限公司;X-4數字顯示顯微熔點測定儀,上海隆拓儀器設備有限公司;ZF-2三用紫外儀,上海市安亭電子儀器廠;Thermo Nicolet Avatrar 330 FT-IR傅里葉變換紅外光譜儀,美國;Mercury-Plus 300型核磁共振儀,美國VARIAN公司;VGZAB-HS質譜儀,英國。
在125 mL圓底燒瓶中加入6.5 g(0.06 mol)鄰苯二胺和11.1 g(0.15 mol)丙酸,在攪拌下滴加多聚磷酸,攪拌均勻后放入微波爐內,先在低火(200 W)照射2 min,待反應物充分溶解后,在700 W再間歇式照射2次,每次數分鐘。反應后冷卻,加入氫氧化鈉調節(jié)至pH值為9~10,析出黃色沉淀,抽濾,用活性炭脫色,用水重結晶,得7.0 g白色晶體,烘干,產率79.9%,熔點169~171 ℃。
稱取6.5 g(0.06 mol)鄰苯二胺和11.1 g(0.15 mol)丙酸,邊攪拌邊加多聚磷酸,采用電熱套加熱,攪拌回流2 h,反應后冷卻,加入氫氧化鈉調節(jié)pH值為9~10,析出黃色沉淀,抽濾,用活性炭脫色,用水重結晶,得白色晶體,烘干,稱重6.5 g,產率74.2%,熔點167~170 ℃。
用鄰苯二胺和丙酸作原料,多聚磷酸作催化劑,采用微波輻射和常規(guī)加熱做比較,微波輻射加熱反應經處理后得到的目標產物為白色晶體,產率79.9%,熔點169~171 ℃,產物色澤好;常規(guī)加熱反應經處理后得到的目標產物產率74.2%,熔點167~170 ℃。由此可看出,微波輻射較常規(guī)加熱縮短了反應時間,提高了反應速率和產率。
為了考察不同加熱方式、不同反應時間對合成2-乙基苯并咪唑產率的影響,用常規(guī)加熱方式、微波加熱方式分別合成2-乙基苯并咪唑。在相同投料比情況下,不同加熱方式、輻射時間對產率的影響見表1。
表1 不同加熱方式、輻射時間對產率的影響
紫外光譜:波長在280.5,274.0,243.0 nm處的吸收峰是苯類芳環(huán)化合物特有的苯吸收譜線,在207.0 nm處的最大吸收峰是苯并咪唑中咪唑環(huán)的吸收峰。
紅外光譜,σ/cm-1:3 056,1 541,1 501,1 406處為苯環(huán)吸收峰;739處為苯環(huán)鄰二取代吸收峰;2 976,2 894處為烷基吸收峰;3 451 cm-1處可能為N—H吸收峰;1 615 和1 326 cm-1處為CN 和C—N的吸收峰,結果說明產物為2-乙基苯并咪唑。
產物的氫核磁共振光譜(CDCl3為溶劑,TMS為內標),δ:7.430(s, 2H, 2×PhH), 7.050,7.063,7.074,7.083,7.094, 7.107 (m, 2H, 2×PhH),2.776,2.801,2.826,2.852(q, 2H, CH2),1.282,1.308,1.333(t, 3H, CH3)。
MS,m/z:145(M+-1, 100%), 131, 118, 104, 92, 77, 63, 39。
在以多聚磷酸為催化劑,微波功率700 W,照射2次,每次4 min的條件下合成了2-乙基苯并咪唑,收率為79.9%,略高于傳統(tǒng)合成方法得到的產率,反應時間由原來的2 h縮短到8 min。產物經紫外、紅外、核磁、質譜得到了證實。
參 考 文 獻
[1] Camacho J,Barazarte A, Gamboa N, et al. Synthesis and
biological evaluation of benzimidazole-5-carbohydrazide derivatives as antimalarial, cytotoxic and antitubercular agents [J]. Bioorg Med Chem, 2011, 19(6):2023-2029.
[2] Chang W L, Chang C S, Chiang P C, et al. 2-Phenyl-5-(pyrrolidin-1-yl)-1-(3, 4, 5- trimethoxy- benzy1)-1H-benzimidazole derivative, inhibits growth of human prostate cancer cells by affecting tubulin andc-JunN-terminal kinase[J]. Br J Pharmacol, 2010,160(7):1677-1689.
[3] 陳嵐, 魏寧寧, 高潔, 等. 2-取代苯并咪唑類化合物的合成及其抑菌活性[J]. 農藥學學報, 2011,13(5): 448-452.
[4] 胡松青, 米思奇, 賈曉林, 等. 苯并咪唑類緩蝕劑的3D-QSAR研究及分子設計[J]. 高等學校化學學報, 2011,32(10):2402-2409.
[5] 丁蔭祥, 陳旭超, 胡志彪, 等. 2′-呋喃乙烯基苯并咪唑染料的合成[J]. 龍巖學院學報, 2007, 25(3):59-60.
[6] 劉家成, 洪慧琴, 宋雪艷, 等. 2-[[(4-吡啶)甲基]硫]-1H-苯并咪唑Ni(Ⅱ)配合物的合成、晶體結構及熱穩(wěn)定性[J]. 無機化學學報, 2011, 27(6): 1077-1080.
[7] 岳淑美, 李娜, 王彬彬, 等. 2-(2-吡啶基)苯并咪唑配合物的合成及發(fā)光[J]. 發(fā)光學報, 2009, 30(6):852-857.
[8] 王衛(wèi)東, 陳靈, 尹華意, 等. 銪(III)-鄰菲羅啉-苯并咪唑配合物的電化學活性[J]. 天津師范大學學報:自然科學版, 2009, 29(3):43-45.
[9] 周曉莉, 侯紅衛(wèi). 鎘-二茂鐵亞甲基苯并咪唑配合物的合成、晶體結構與電化學性質[J]. 中州大學學報, 2008, 25(3): 113-118.
[10] 李瑩瑩, 周永花, 郭玉芳, 等. 苯并咪唑衍生物的合成改進[J]. 有機化學, 2006, 26(8):1097-1099.
[11] Xu J Y, Gu W. Synthesis and crystal structure of nickel complex ofN,N-bis(benzimidazol-2-yl-methyl)amine[J]. J Mol Struct, 2003, 644:23-27.
[12] Anthony W A, Philip J B. Synthesis of some imidazole and pyrazole derived chelating agents [J]. J Heterocyclo Chem, 1981, 18:803-804.
[13] Abboud Y, Abourriche A. The inhibition of mild steel corrosion in acidic medium by 2, 2′-bis (benzimidazole) [J]. Appl Sur Sci,2006,252(23):178-184.
[14] Shi Z, Lu L G. Novel synthesis of α-diketones from bisbenzimidazolium salt and Grignard reagents [J]. Chin J Chem, 2001,19(8):811-813.
[15] 付紅蕾, 樂長高. 藥物中間體2-乙基苯并咪唑的合成[J]. 華東地質學院學報, 2000, 23(4): 347-348.
[16] 余亞美, 崔廣華, 吳樹新. 微波作用下合成2-甲基苯并咪唑[J]. 唐山師范學院學報, 2008, 30(5): 39-40.