一種催化合成苯并咪唑類衍生物的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化學材料制備技術領域，具體涉及一種催化合成苯并咪唑類衍生物的 方法。
【背景技術】
[0002] 苯并咪唑類衍生物是一種含有兩個氮原子的苯并雜環化合物，具有多種生物活 性，如抗高血壓、抗寄生蟲、抗癌、抗菌、植物生長調節等，可作為藥物中間體，在醫藥、農藥 領域是一類重要的活性物質，具有具有非常重要的意義；另一方面，它在材料、催化等諸多 領域也顯示出特殊的優良性能。所以，合成苯并咪唑類衍生物一直備受人們的廣泛關注。傳 統合成苯并咪唑類衍生物的方法是在特定的條件下，通過鄰苯二胺類化合物為原料，進而 與醛類、羧酸類衍生物進行縮合而成，該方法雖然簡單有效，但是反應條件比較苛刻，比如 需要強酸、高溫和較長的反應時間等。這些苛刻的條件在很大程度上制約了苯并咪唑類衍 生物的開發，因此，尋找一種高效、簡潔和溫和的合成方法成為發展需要。
[0003] 離子液體是由一種含氮雜環的有機陽離子和一種無機或有機陰離子組成的液態 鹽類。在有機合成中，它與傳統的有機溶劑相比，具有不揮發、溶解能力強、不易燃、可以提 供一個全離子環境等特點，近年來離子液體作為溶劑在有機合成中得到了廣泛的應用。近 年來，有機合成工作者也將離子液體作為綠色溶劑運用到了苯并咪唑類衍生物的制備過程 中。比如東北林業大學的祖元剛等在微波輻射下，發現以離子液體[Etpy]BF 4(N-乙基吡啶 四氟硼酸鹽）作為催化劑，無水乙醇作為反應溶劑時，取代芳香醛（或直鏈醛）可以與鄰苯 二胺反應合成出12個2-取代苯并咪唑類衍生物，其中催化劑的摩爾用量是所用鄰苯二胺 的20% (離子液體[Etpy]BF4催化苯并咪唑類化合物的微波合成及其抗菌活性[J]，合成化 學，2010,18(6) :691?694。由于上述離子液體僅為中性離子液體，不具有酸性催化作用， 所以在合成苯并咪唑類衍生物的反應中的用量很大，在目前離子液體制備成本居高不下的 情況下，該方法不適于工業化大規模使用。
[0004] 酸性離子液體，特別是布朗斯特酸性離子液體由于具有綠色無污染、高穩定性、分 布均勻的酸性位點、易于產物進行分離以及可循環使用等優點而被應用在苯并咪唑類衍 生物的合成中。比如國外的κ. V. Srinivasan等利用含有弱酸性的酸性離子液體[Hbim] BF4(1-丁基咪唑四氟硼酸鹽）作為催化劑，可以在較短時間內高產率地合成2-芳基苯并 咪唑類衍生物，并且[HbinJBFd^回收率可達到96%。雖然[HbinJBF 4屬于酸性離子液體， 但是由于其酸性較弱且反應溫度僅為28°C，導致其作為催化劑時摩爾使用量是所用鄰苯 二胺的 100% (Room temperature ionic liquid promoted regioselective synthesis of 2-aryl benzimidazoles, benzoxazoles and benzthiazoles under ambient conditions[J]. Journal of Molecular Catalysis A:Chemical，2004,214 :155 ?160)〇 又比如河南師范大學的馬會強等采用酸性離子液體[Hmim]BF4(l-甲基咪唑四氟硼酸鹽） 作為反應溶劑兼催化劑，可以在60°C催化各種芳香醛與鄰苯二胺反應制備出不同產率的 1，2-二取代苯并咪唑類衍生物。其中酸性離子液體催化劑可以循環使用三次，其催化效率 基本保持不變（苯并咪唑及其衍生物的合成新方法研宄[D]，馬會強，河南師范大學，2007 年）。
[0005] 有關文獻資料的研宄結果表明，含有咪唑、吡啶等環狀結構的離子液體的生物可 降解性能較差，不易通過目前使用最廣泛的生物處理工藝或生物自凈作用進行降解。此外， 對于含有咪唑、吡啶等結構母體的離子液體制備價格較高且純化過程比較繁瑣。最后，根據 相似相容原理，含有咪唑、吡啶等結構的離子液體催化劑與產物苯并咪唑類衍生物之間互 溶性較強，一方面會使得催化劑的流失比較嚴重，循環使用次數較少；另一方面也會使得產 物的提純比較復雜，通常需要采用重結晶的辦法。以上缺點導致咪唑或吡啶型離子液體不 適于在工業上大規模使用。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有技術中催化制備苯并咪唑類衍生物中存在的酸性離 子液體使用量和流失量均很大、制備費用高、制備過程復雜、不易生物降解等缺點，而提供 一種以制備價格相對低廉、易于生物降解、使用中流失量小且能簡化操作過程的可降解型 酸性離子液體作為催化劑，以水和乙醇的混和液作溶劑條件下催化制備苯并咪唑類衍生物 的方法。
[0007] 本發明所使用的可降解型酸性離子液體催化劑的結構式為：
[0008]
【主權項】
1. 一種催化合成苯并咪唑類衍生物的方法，其特征在于，所述合成苯并咪唑類衍生物 的反應中芳香醛與鄰苯二胺的摩爾比為1:1，可降解型酸性離子液體催化劑的摩爾量是所 用芳香醛的3?5%，室溫下反應時間為7?30min，以毫升計的反應溶劑水和乙醇混和液 的體積量是以毫摩爾計的芳香醛摩爾量的4?6倍，反應壓力為一個大氣壓，反應完成后有 大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣真空干燥后得到純苯并咪唑類衍生物； 所述反應溶劑中乙醇和水的體積比為1 :1 ; 所述可降解型酸性離子液體催化劑的結構式為：
2. 如權利要求1所述的一種催化合成苯并咪唑類衍生物的方法，其特征在于，所述的 芳香醛為苯甲醛、對氯苯甲醛、鄰氯苯甲醛、間氯苯甲醛、對硝基苯甲醛、鄰硝基苯甲醛、間 硝基苯甲醛、對甲氧基苯甲醛、對甲基苯甲醛、鄰甲基苯甲醛、對溴苯甲醛、間溴苯甲醛、鄰 溴苯甲醛以及對氟苯甲醛中的任一種。
3. 如權利要求1所述的一種催化合成苯并咪唑類衍生物的方法，其特征在于，所述抽 濾后濾液中含有的可降解型酸性離子液體催化劑，可不經處理重復使用至少6次。
【專利摘要】本發明公開了一種催化合成苯并咪唑類衍生物的方法，屬于有機化學合成領域。所述合成反應中芳香醛與鄰苯二胺的摩爾比為1：1，可降解型酸性離子液體催化劑的摩爾量是所用芳香醛的3～5％，室溫下反應時間為7～30min，反應溶劑水和乙醇混和液的體積量是芳香醛摩爾量的4～6倍，反應壓力為一個大氣壓，反應完成后抽濾，所得濾渣真空干燥后得到純苯并咪唑類衍生物。本發明與其它制備方法相比，具有催化劑制備過程簡單、原料較為廉價、較好的生物降解性能、在循環使用過程中損失量較少以及整個制備過程綠色經濟，操作簡單方便，便于工業化大規模生產等特點。
【IPC分類】C07D235-18, B01J31-02
【公開號】CN104610163
【申請號】CN201510080961
【發明人】岳彩波, 胡慧慧, 吳勝華, 郭濤, 張欣, 楊翠萍, 儲昭蓮
【申請人】安徽工業大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月13日