無溶劑條件下苯并咪唑類化合物的合成研究

杜理華 歐志敏 隋志紅 王萍

(浙江工業大學藥學院,浙江 杭州310014)

無溶劑條件下苯并咪唑類化合物的合成研究

杜理華 歐志敏 隋志紅 王萍

(浙江工業大學藥學院,浙江 杭州310014)

苯并咪唑類化合物是一類重要的有機合成中間體，它被廣泛用于食品和醫藥化工領域。本文從不同底物出發，介紹了一種在二醋酸碘苯作用下，由鄰苯二胺和芳香醛一步反應合成苯并咪唑及其衍生物的新方法。與常規方法相比，該方法操作簡便，產率高，反應條件溫和（室溫），反應時間大大縮短。

苯并咪唑；二醋酸碘苯（IBD）；鄰苯二胺

0 引言

苯并咪唑類雜環化合物具有殺菌、消炎、抗癌、抗氧化等活性[1-2]，廣泛應用于食品的防蟲和防腐，動植物病毒害的防治，人體疾病和腫瘤的防治，此外，由于其具有良好的熒光特性，還可作為分子探針應用于基因和細胞熒光測定的研究。因此合成具有苯并咪唑結構的化合物對新藥的開發和生物化學的研究具有非常重要的意義。本文在無溶劑條件下由二醋酸碘苯催化鄰苯二胺和芳香醛一步反應合成苯并咪唑及其衍生物,反應式見Scheme1。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

固體化合物的熔點采用YANACO顯微熔點儀測定，溫度計未校正；IR用NICOLET Nexus 470 FT IR型紅外光譜儀測定，固體樣品采用KBr壓片法，液體樣品采用液膜法；核磁共振在Brucker Avance DMX 400型核磁共振波譜儀上測定，以TMS作內標，以CDCl3為溶劑。GC-MS在HP-5989B型氣相色譜/質譜聯用儀上測定。反應所用試劑鄰苯二胺、芳香醛以及無水甲醇、無水乙醇、二氯甲烷和四氫呋喃為分析純（杭州化學試劑公司）。

1.2 二醋酸碘苯的制備

在50 mL的圓底燒瓶中加入碘苯 （2.0 g，10.0 mmol），常溫下，滴加10 mL過氧乙酸，反應1 h后，自然冷卻，有白色晶體析出，抽濾，得到二醋酸碘苯，熔點為156℃。

1.3 苯并咪唑類化合物的合成

苯并咪唑類化合物的合成方法：在25 mL反應燒瓶中依次加入鄰苯二胺1 mmol，醛1 mmol，二醋酸碘苯（IBD）1.5 mmol，室溫反應3~5 min（反應由TLC進行監測，TLC：V(石油醚):V(乙酸乙酯)＝3：1）。反應后加入乙酸乙酯溶解濃縮后，柱層析分離可以得到各種苯并咪唑類化合物。產物3a:熔點:289~291℃ (文獻值[4]:292℃);IR(KBr):1621(C=N), 3447(NH)cm-1;1H NMR(400 MHz,DMSO-d6):δ 12.93 (s,1H),7.92(d,J=1.3 Hz,2H),7.47(m,1H),7.22 (m,4H),6.95(m,2H);MS(EI):m/z 194(100%)[M+], 192(25%),167(8%),97(10%)。

2 結果與討論

2.1 IBD用量對苯并咪唑合成的影響

本文以鄰苯二胺（1 mmol）和苯甲醛(1 mmol)為例，考察了二醋酸碘苯（IBD）用量對反應產率的影響,結果見表1。

表1 IBD用量對苯并咪唑合成的影響Table 1 .Effect of IBD in the Synthesis of Benzimidazole

從表1可以看出，隨著二醋酸碘苯（IBD）用量的增加，苯并咪唑的產率不斷增加。當二醋酸碘苯用量為2.0 mmol時，反應產率最佳，為98%。此時如果再增加二醋酸碘苯的用量對產率并沒有太大影響（Table 1，entry 7,8），反而會引起副反應的發生。因此，本文選擇用2.0 mmol的二醋酸碘苯來進行反應。

2.2 無溶劑條件下二醋酸碘苯促進的苯并咪唑衍生物的合成

為了擴大該方法的應用范圍,我們選擇了不同取代的苯甲醛和鄰苯二胺進行反應,發現該方法具有廣泛的應用性（表2）。無論是帶有吸電子基團的苯甲醛，還是帶有給電子基的苯甲醛，該反應均能得到較高產率的苯并咪唑類化合物。不僅如此，該方法還廣泛適用于芳雜醛，如呋喃醛、噻酚醛等。

表2 無溶劑條件下二醋酸碘苯促進的苯并咪唑衍生物的合成Table 2 .Synthesis of 2-aryl-benzimidazoles 3

2.3 反應機理

在此基礎上，我們認為此反應的機理可能為(Scheme 2)：鄰苯二胺和醛脫去一分子水先生成了Schiff's bases A，然后在二醋酸碘苯作用下，鄰位氨基進攻碳氮雙鍵中帶正電性的碳，發生一個分子內的環化脫氫，釋放出一分子的乙酸，接著中間體B離去一分子乙酸和碘苯后，得到苯并咪唑類化合物。

3 結論

本文介紹了一種無溶劑條件下二醋酸碘苯催化的由鄰苯二胺和芳香醛一步反應合成苯并咪唑及其衍生物的新方法。該方法由鄰苯二胺（1 mmol），醛（1 mmol）及二醋酸碘苯（IBD）（2.0 mmol）在室溫下，一鍋法反應3～5 min，可以高產率得到各種苯并咪唑類化合物。與常規方法相比，該方法操作簡便，產率高，反應條件溫和（室溫），反應時間大大縮短。

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Researchs on the Synthesis of Benzimidazoles Under Solvent-Free Conditions

DU Li-hua,OU Zhi-min,SUI Zhi-hong,WANG Ping
(College of Pharmaceutical Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China)

Various 2-aryl-benzimidazoles were synthesized from phenylenediamines(1 mmol)and aldehydes (1 mmol)via a one-step process using hypervalent iodine (2.0 mmol)as the oxidant.The influence of reaction conditions such as the amount of IBD and the solvent of reaction was studied.The salient features of this method include mild conditions,short reaction times(3~5 min),high yields and simple procedure.

benzimidazoles;iodobenzene diacetate(IBD);phenylenediamine

1006-4184（2010）07-0012-02

2010-06-17

浙江省自然科學基金項目（Y4080126），浙江省重大科技專項重點項目（2008C12084）和浙江工業大學科研發展基金項目(116004029)。

杜理華，女，博士。研究方向：從事生物催化與綠色有機合成新方法研究。