3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物的合成和研究*

羅　維，余　權，苑麗紅，蔡慧華，許美玲，何旭倫，王　強

(廣東環境保護工程職業學院，廣東佛山 528216)

?

3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物的合成和研究*

羅維，余權，苑麗紅，蔡慧華，許美玲，何旭倫，王強

(廣東環境保護工程職業學院，廣東佛山 528216)

摘要：通過以2-氟-4-溴苯甲酸和N，O-二甲基鹽酸羥胺等為原料，采用新的合成路線，經四步反應合成新型化合物3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物，反應產物經1H NMR、LC-MS、HPLC鑒定，總收率為40.9%，純度為98%，該研究拓寬了苯并異噁唑化合物的研究領域，對于開發新的抗菌劑具有一定的理論意義和實用價值。

關鍵詞：抗菌，3-異丙基-6-溴苯并異噁唑，合成

異噁唑和苯并異噁唑及其衍生物是一類重要的雜環化合物，它不僅是有機合成中的重要合成因子和中間體[1]，同時還具有抗菌[2-8]、殺菌[9]作用，如寧國慧等人合成的3-(2，4-二氯苯基)-5-(4-吡啶基)-2，3-異噁唑啉等11種3，5-二取代的異噁唑啉類化合物對花生褐斑、蘋果輪紋、番茄早疫、小麥赤霉、辣椒疫霉、油菜菌核、水稻紋枯等7種真菌具有很好的防效[3]，陳剛等人合成的5-(呋喃-2)-3-苯基異噁唑對硫酸鹽還原菌具有一定的抑制作用[5]，張存彥等人合成的15種新型異噁唑類衍生物對金黃色葡萄球菌、藤黃八疊球菌、綠膿假單胞菌和肺炎克雷伯桿菌均有一定的抗菌活性[6]，張崢等人合成的帶吡啶雜環的7種異噁唑衍生物對瓜白粉病菌有一定的防效[8]，等等。除此之外，異噁唑類化合物還可作為抗精神病藥物[10-13]和除草劑[14-16]，對骨質疏松癥[17-18]也有一定的療效。因此，異噁唑化合物的合成和研究已成為近年來的新熱點。

為了尋找具有更好殺菌、抗菌活性的雜環化合物，并進一步拓寬苯并異噁唑化合物的研究領域[2]，本文以2-氟-4-溴苯甲酸(1)和N，O-二甲基鹽酸羥胺(2)為基本原料，制備中間體2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)；中間體(3)與異丙基溴化鎂在-60℃反應合成了異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)；(4)與鹽酸羥胺和醋酸鉀在甲醇中回流反應合成了異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)；(5)與DBU(1，8-二氮雜二環十一碳-7-烯)在乙腈中80℃反應即合成了3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)；(6)再與5-胺基吡嗪-2-硼酸在氟化銫及鈀催化劑Pd(pddf)Cl2作用下合成了5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)，具體合成路線見圖1。化合物(6)和(7)結構經1H NMR，LC-MS和HPLC表征，且化合物6和7未見文獻報道。

圖1　3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物的合成路線

1實驗部分

1.1儀器與試劑

1H NMR使用Bruker Furier 300MHz核磁共振儀，DMSO-d6為溶劑，TMS為內標物；LC-MS使用Agilent 6100；HPLC使用Agilent 1260。

實驗所用試劑均為市售分析純。

1.2合成步驟

在2L單口圓底燒瓶中依次加入2-氟-4-溴苯甲酸(1)50g(228.3mmol)，N，O-二甲基鹽酸羥胺(2)26g(274mmol)，二氯甲烷500mL，HOBT 70g(457mmol)，DIEA 59g(457mmol)，EDCI 52.5g(457mmol)，室溫下攪拌反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后加入100mL H2O淬滅反應，除去二氯甲烷溶劑，剩余水層用乙酸乙酯萃取三次(每次500mL)，收集乙酸乙酯，有機相干燥后濃縮得粗品，經柱層析分離得到化合物2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)(白色固體，50.74g)，收率為85%。LC-MS：M/Z=262.1 [M+H]+。

1.2.2異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)的合成

將上述2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)31g(118.8mmol)投入反應瓶中，加入150mL無水THF，再在氮氣保護，-78℃條件下，慢慢加入異丙基溴化鎂100mL(2M in THF，200mmol)。待反應恢復至室溫后，繼續攪拌反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后加入60mL 飽和氯化銨淬滅反應，再用乙酸乙酯萃取三次(每次200mL)，收集乙酸乙酯，待干燥后濃縮得粗品，柱層析分離得化合物異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)(白色固體，23.1g)，收率為79.2%。LC-MS：M/Z=245.1 [M+H]+。

1.2.3異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)的合成

將上述異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)7.7g(31.6mmol)投入反應瓶中，依次加入甲醇150mL，鹽酸羥胺6.59g(94.8mmol)、醋酸鉀15.5g(157.5mmol)，回流反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后加入60mL H2O淬滅反應，用乙酸乙酯萃取三次(每次100mL)，收集乙酸乙酯，待干燥后濃縮得粗品，柱層析分離得化合物異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)(白色固體，6.2g)，收率為75.4%。LC-MS：M/Z=261.1 [M+H]+。

1.2.43-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)的合成

(2)黑粉主要組成為FeCO3、Fe3 S4、FeS，還含有少量S、SiO2、Fe3 O4等，遠離輸氣首站，Fe的硫化物減少。

將上述異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)6.2g(23.84mmol)投入反應瓶中，依次加入乙腈100mL，DBU13.8ml(95.36mmol)，80℃反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后濃縮得粗品，柱層析分離得到化合物3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)(白色固體，4.6g)，收率為80.6%。1H NMR (300MHz，DMSO)：8.07 (d，J=1.5Hz，1H)，7.92 (d，J=8.4Hz，1H)，7.54 (dd，J=8.4，1.6Hz，1H)，3.43 (dt，J=13.9，6.9Hz，1H)，1.39 (d，J=6.9Hz，6H). LC-MS：M/Z=240.0 [M+H]+，tR=1.77min. HPLC：98%(214nm)，99%(254nm)，tR=6.03min.

1.2.55-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)的合成

將上述3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)239mg(1mmol)投入反應瓶中，依次加入5-胺基吡嗪-2-硼酸417mg(3mmol)、氟化銫304mg(2mmol)、鈀催化劑Pd(pddf)Cl21.48g(2mmol)和20mL二氧六環，50℃反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后混合液過濾，濃縮得粗品，經柱層析分離得化合物5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)(白色固體，160mg)，收率為80%。1H NMR (300MHz，CD3OD)：8.65 (d，J=1.3Hz，1H)，8.42 (d，J=1.3Hz，1H)，8.19 (s，1H)，7.96-7.95 (m，2H)，3.47 (dt，J=14.0，7.0Hz，1H)，1.50 (d，J=7.0Hz，6H). LC-MS：M/Z=255.1 [M+H]+，tR=1.58min. HPLC：98%(214nm)，98%(254nm)，tR=5.75min.

2結果與討論

2.1反應終點控制

TLC跟蹤方法：以異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)的合成為例，TLC跟蹤反應終點具體方法如下：用干凈吸管吸取少量反應液放入離心管中，加入少許甲醇溶液稀釋反應液，使用毛細管點樣到Merck板上，采用2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)為參照，利用配好的展開劑展開(展開劑選石油醚/乙酸乙酯(20/1，v/v))，再用吹風筒吹干溶劑，紫外254nm下觀察結果。

與上述步驟類似，2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的合成，TLC跟蹤反應終點，以原料2-氟-4-溴苯甲酸(1)為參照，其展開劑選擇石油醚/乙酸乙酯(1/1，v/v)。

異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)的合成，TLC跟蹤反應終點，以2-氟-4-溴苯甲酮(4)為參照，其展開劑選擇石油醚/乙酸乙酯(20/1，v/v)。

3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)的合成，TLC跟蹤反應終點，以異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)為參照，其展開劑選擇石油醚/乙酸乙酯(3/1，v/v)。

5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)的合成，TLC跟蹤反應終點，以3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)為參照，其展開劑選擇二氯甲烷/甲醇(5/1，v/v)。

本研究合成過程中均采用TLC跟蹤反應過程及反應終點，其展開劑體系和極性均在實驗過程研究獲得，分離效果良好，對后續苯并異噁唑衍生物合成過程中TLC跟蹤具有一定的參考價值。

2.2柱層析分離

產物的分離和提純是合成工作中至關重要的工作，本研究中其產物均采用柱層析分離提純。以2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的分離為例，采用青島海洋化工廠200～300目硅膠為固定相，淋洗劑經過大量實驗證明，最佳分離條件為梯度洗脫，具體為石油醚/乙酸乙酯(5/1，3/1，2/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(3)得到很好的分離，提純后該步驟反應產率達85%，且化合物(3)經LC-MS確定。

與2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的分離類似，異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)柱層析亦采用梯度洗脫，淋洗劑具體為石油醚/乙酸乙酯(1/0，10/1，20/1，30/1，40/1，50/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(4)得到很好的分離，提純后該步驟反應產率達79.2%，且化合物(4)經LC-MS確定。

柱層析提純異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)時采用梯度洗脫，淋洗劑具體為石油醚/乙酸乙酯(1/0，10/1，20/1，30/1，40/1，50/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(5)得到很好的分離，提純后該步驟反應產率達75.4%，且化合物(5)經LC-MS確定。

柱層析提純3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)時采用梯度洗脫，淋洗劑具體為石油醚/乙酸乙酯(10/1，8/1，5/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(6)得到較好的分離，提純后該步驟反應產率達80.6%，且化合物(6)經1H NMR 、LC-MS及HPLC確定。

柱層析提純5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)時，淋洗劑可直接采用為二氯甲烷/甲醇(10/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(7)得到很好的分離，提純后該步驟反應產率達80%，且化合物(7)經1H NMR 、LC-MS及HPLC確定。

本研究合成過程中柱層析分離提純各步驟反應產物過程中，淋洗劑種類和極性的選擇均在本實驗過程研究獲得，實驗證明苯研究所采用的分離方法效果良好，產率高，對后續苯并異噁唑類化合物及其衍生物的合成基分離具有一定的借鑒意義。

3結論

以2-氟-4-溴苯甲酸(1)和N，O-二甲基鹽酸羥胺(2)為基本原料，經4步反應得到目標產物3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)，反應總產率為40.9%。3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)在二氧六環溶劑中與5-胺基吡嗪-2-硼酸反應，得到其衍生物5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)，收率為80%。

本文合成路線采用了新的反應工藝，與先前文獻報道[19-25]相比，具有條件溫和，收率高等優點，適合于工業化生產，對于新型抗菌劑的合成與研究具有一定的理論意義和實用價值。

參考文獻

[1] 貊雪霞. 異噁唑、吡唑類雜環衍生物的合成(碩士論文)[D]. 新疆：新疆大學，2007.

[2] 阿布拉江·克依木，阿哪姑·托合提，劉方明. 1-[3′-(4″-甲氧基苯基)-5′-甲基異噁唑-4′-甲酰基]-4-芳基氨基硫脲及其衍生物的合成[J].合成化學，2012，20(5)：591-595.

[3] 寧國慧，趙溫濤，邊強，等.3，5-二取代的異噁唑啉類衍生物的合成及殺菌活性研究[J].有機化學，2014，(34)：1800-1805.

[4] Suhas R，Chandrashekar S，Gowda D C. Synthsis of elastin based peptides conjugated to benzisoxazole as a new class of potent antimicrobials-A novel approach to enhance biocompatibility[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2011，46(2)：704-711.

[5] 陳剛，鄧強，湯穎，等.5-(呋喃-2-基)-3-苯基異噁唑的合成及其對硫酸鹽還原菌的抑制活性[J].合成化學，2010，18(1)：74-76.

[6] 張存彥，劉登科，孫長海，等.新型異噁唑衍生物的合成及其抗菌活性[J].合成化學，2012，20(4)：425-429.

[7] Lin，S. T.；Kuo，S. H.；Yang，F. M. Reaction of Halogenated Cyclopropanesand Nitrosyl Cation：Preparation of Isoxazoles[J]. J. Org. Chem. 1997，62：5229-5231.

[8] 張崢，李忠. 異噁唑衍生物合成及其生物活性[J].農藥研究與應用，2007，11(4)：21-26.

[9] [6]S·-F·李M·格利德特.作為殺真菌劑的取代異噁唑并提：CN101696221B[P]. 2013-05-29.

[10] 王超，劉愛霞，禹艷坤，等.6-氟-3-(4-哌啶基)-1，2-苯并異噁唑鹽酸鹽的合成[J].化學世界，2011，(6)：352-354.

[11] 西蒙娜·M·切卡雷利，拉維·姚高希亞，羅蘭·雅各布-勒特，等.神經發生的苯并異噁唑調節劑：CN，104487438A[P]. 2015-04-01.

[12] 葉青，李佳，高建榮，等.一種3-苯并異噁唑-4-吲哚馬來酰亞胺衍生物及其用途：CN，103130790A[P]. 2013-06-05.

[13] 劉斯婕，史蘭香，何敬宇，等.7H-苯并噁唑并[7，6-e][1，3]噁嗪類衍生物及應用：CN，104945415A[P]. 2015-09-30.

[14] 潘彤，黃朋勉. 2-(2-(4，6-二甲基嘧啶-2-氧)苯基)-4，4-二甲基異噁唑-3-酮的合成[J].精細化工中間體，2009，39(3)：25-27.

[15] 張廣良，李耀先，張鎖秦，等.4，4-二甲基-3-異噁唑酮衍生物的合成與表征[J].有機化學，2005，25(7)：800-804.

[16] 楊桂秋，于春睿，于秀蘭，等.4，4-二甲基異噁唑-3-酮的合成[J].精細化工，2004，21(12)：938-940.

[17] 李振洙，安錫勛，陳領艽，等.3-酰胺基-1，2-苯并異噁唑衍生物，其制備方法，及應用：CN，1578775A[P]. 2005-02-09.

[18] Wittenberger，S. L. An Efficient Synthesis of the Cholinergic Channel Activator ABT-418[J]. J. Org. Chem. 1996，61(1)：356-358.

[20] Rajesh G. Kalkhambkar，H.Yuvaraj. Triflic anhydride：A mild reagent for highly efficient synthesis of 1，2-benzisoxazoles，isoxazolo，and isothiazolo quinolines without additive or base[J]. Synthetic Communications，2014，44(4)：547-555.

[21] Poissonnet，Guilaume. A simple and convenient synthesis of 1，2-benzisoxazoles via intramolecular Mitsunobu reaction of salicylaldoximes and o-hydroxyaryl ketoximes[J]. Synthetic Communications，1997，27(22)：3839-3846.

[22] 邢磊，蓋小雄，陳國良. 3-氯甲基-1，2-苯并異噁唑的合成[J].精細化工中間體，2015，45(1)：47-49.

[23] 仵清春，李保山，林文清等.苯炔與硝酮[3+2]環加成制備二取代苯并異噁唑烷[J].合成化學，2007，15(3)：292-295.

[24] 高喜愛. 鈀催化的C-H活化合成苯并異噁唑酮的研究(碩士論文)[D]. 甘肅：蘭州大學，2013.

[25] 趙圣印，邵志余，張燈青等.唑尼沙胺的合成[J].合成化學，2008，16(3)：362-363.

*基金項目：廣東環境保護工程職業學院院長基金科研項目(KY201301007，KY201302005)

中圖分類號：TQ 460.3

Synthesis of 6-Bromo-3-Isopropylbenzisoxazole and Derivatives

LUO Wei，YU Quan，YUAN Li-hong，CAI Hui-hua，XU Mei-ling，HE Xu-lun，WANG Qiang

(Guangdong Vocational College of Environmental Protection Engineering，Foshan 528216，Guangdong，China)

Abstract：Synthesize new compound 6-bromo-3-isopropylbenzisoxazole and derivatives with 4-bromo-2-fluorobenzoic acid，O，N-dimethylhydroxylamine hydrochloride etc as raw material after 4 steps by new means. The products were identified by1H NMR、LC-MS、HPLC，the total yield was 40.9% and the purity was 98%. This study broadens the research field of benzisoxazole compounds and for the development of new antibacterial agent has certain theoretical significance and practical value.

Key words：antibacterial，6-bromo-3-isopropylbenzisoxazole，synthesis