專利名稱：一種苯并咪唑酮及其衍生物的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及苯并咪唑酮及其衍生物的合成方法。
苯并咪唑酮衍生物是一類用途廣泛的精細(xì)化學(xué)品，可用做顏料、樹脂的重要前體，分子結(jié)構(gòu)中含有(-CONH-)的肽鍵，故大多數(shù)具有生物活性，有些還具有藥理活性。苯并咪唑酮衍生物的合成一般是采用通過Hoffman、Curtius或Lossen重排獲得的異氰酸酯原位分子內(nèi)胺化生成；或者采用光氣或基于光氣的物質(zhì)做羰基化試劑進(jìn)行二胺的羰基化反應(yīng)。除此之外，還有用金屬絡(luò)合物如Mn2(CO)10、Ni(CO)4、W(CO)6等做催化劑進(jìn)行胺的羰基化形成苯并咪唑酮衍生物。隨著C1化學(xué)的深入發(fā)展，人們對CO做羰基化試劑的催化羰基化反應(yīng)的研究興趣越來越濃厚，日本的SONODA、中國的楊瑛等人均采用了以硒為催化劑，以二胺化合物為底物，以一氧化碳為羰基化試劑的方法，進(jìn)行羰基化反應(yīng)，關(guān)環(huán)得到了一系列苯并咪唑酮衍生物或其它類型的環(huán)脲；中國的張善言等人在100℃時以硒做催化劑，采用未取代的鄰硝基苯胺做底物，得到了苯并咪唑酮，但是收率只達(dá)到了43.3％；斯洛伐克的M.Vendelin等人則采用礬化物、硫或低分子硫化物及堿做催化體系，于80-250℃，1-30MPa下對取代的2-硝基苯胺進(jìn)行羰基化反應(yīng)，可得到目標(biāo)產(chǎn)物苯并咪唑酮衍生物，但硫化物比較難處理。
本發(fā)明的目的在于提供一種操作更簡單、更經(jīng)濟(jì)、收率高、純度好、原子經(jīng)濟(jì)性高且環(huán)境友好的苯并咪唑酮及其衍生物的合成方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以硒作催化劑，三級胺作助催化劑，采用惰性溶劑，將鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物作為底物，溶于盛有惰性溶劑的高壓釜中，密封，充入羰基化試劑，其壓力為0.1～6.0MPa，然后迅速升溫至110℃～170℃，保溫下反應(yīng)1～10小時后，冷卻，放掉殘氣，經(jīng)過濾、干燥、重結(jié)晶后得成品；其反應(yīng)的方程式為 通式中R為各種給電子或吸電子的取代基；所述硒催化劑量為所述鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物摩爾量的0.1～10％；所述鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物與三級胺的投放摩爾比例為1∶1；所述三級胺為三乙胺、三丁基胺等，用量為化學(xué)用量；所述羰基化試劑為一氧化碳?xì)怏w；所述惰性溶劑為甲苯、丙酮、四氫呋喃等；反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇、乙醇、石油醚作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明使用了硒做催化劑，以價廉易得的鄰硝基苯胺類化合物為底物，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)收率及選擇性較好，原子經(jīng)濟(jì)性高且環(huán)境友好，其純度幾乎達(dá)100％，收率達(dá)99.3％，產(chǎn)品的后處理比較容易，生產(chǎn)工藝簡單，操作易行，成本低。
下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的鄰硝基苯胺(通式中R代表氫)，0.5mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g甲苯，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至150℃，保溫下反應(yīng)4h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，稱重得產(chǎn)品苯并咪唑酮，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，其量為15～25克，本實(shí)施例具體為15克，進(jìn)行重結(jié)晶提純。純度幾乎為100％，收率為92.1％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
本發(fā)明硒做催化劑，三乙胺做助催化劑，甲苯做溶劑，溫度越高，反應(yīng)時間越長，一氧化碳壓力越高，得到的產(chǎn)品收率則越高。由于反應(yīng)的選擇性好，所以產(chǎn)品含雜質(zhì)較少。
實(shí)施例2在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的3-甲基-2-硝基苯胺(通式中R為給電子的取代基)，0.5mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g甲苯，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至150℃，保溫下反應(yīng)4h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，稱重得產(chǎn)品4-甲基-2-苯并咪唑酮，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用乙醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純。純度幾乎為100％，收率為99.3％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
實(shí)施例3在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的2，4-二硝基苯胺，0.5mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g甲苯，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至150℃，保溫下反應(yīng)4h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用石油醚作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純。稱重得產(chǎn)品5-硝基-2-苯并咪唑酮，純度幾乎為100％，收率為91.6％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
實(shí)施例4在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的2，4-二硝基苯胺，0.5mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g甲苯，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至130℃，保溫下反應(yīng)4h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純，稱重得產(chǎn)品5-硝基-2-苯并咪唑酮，純度幾乎為100％，收率為91.1％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
實(shí)施例5在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的4-氯-2-硝基苯胺，0.5mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g甲苯，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至140℃，保溫下反應(yīng)4h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純，稱重得產(chǎn)品5-氯-2-苯并咪唑酮，收率為65.9％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
實(shí)施例6在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的4-甲基-2-硝基苯胺，0.5mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g甲苯，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至160℃，保溫下反應(yīng)10h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純，稱重得產(chǎn)品5-甲基-2-苯并咪唑酮，收率為68.9％。含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
實(shí)施例7在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的5-氯-2，4-二硝基苯胺，1mmol的硒粉、10mmol的三乙胺和10g四氫呋喃，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至110℃，保溫下反應(yīng)7h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純，稱重得產(chǎn)品6-氯-5-硝基-2-苯并咪唑酮，收率為50.1％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
實(shí)施例8在容積為70毫升的不銹鋼高壓釜中加入10mmol的5-溴-2，4-二硝基苯胺，0.2mmol的硒粉、10mmol的三丁基胺和10g丙酮，密封，充入一氧化碳3.0Mpa，放入油浴中，迅速升溫至170℃，保溫下反應(yīng)1h，冷卻至室溫，打開釜，將過濾所得的固體與母液濃縮所得的固體合并，干燥，反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純，稱重得產(chǎn)品6-溴-5-硝基-2-苯并咪唑酮，收率為64.7％。
含量測定采用高效液相色譜系統(tǒng)，以甲醇、四氫呋喃、水做流動相，流速0.8ml/min，以LiChrosorb(DIDL 10μl 250×4mm)為色譜柱，以ELSD為檢測器，漂移管溫度70℃，氣體流量為1.605LPM，進(jìn)樣量為2μl，峰面積外標(biāo)法定量。
本發(fā)明所述R取代基除上述提及的各例外，其它給電子或吸電子的取代基也在本發(fā)明設(shè)計(jì)思想范圍之內(nèi)；所述三級胺除上述提及的三乙胺、三丁基胺外，其它三級胺也為本發(fā)明技術(shù)思想之所及；本發(fā)明還可以采用其它惰性溶劑。
權(quán)利要求
1.一種苯并咪唑酮及其衍生物的合成方法，以硒作催化劑，其特征在于三級胺作助催化劑，采用惰性溶劑，將鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物作為底物，溶于盛有惰性溶劑的高壓釜中，密封，充入羰基化試劑，其壓力為0.1～6.0MPa，然后迅速升溫至110℃～170℃，保溫下反應(yīng)1～10小時后，冷卻，放掉殘氣，經(jīng)過濾、干燥、重結(jié)晶后得成品；其反應(yīng)的方程式為 通式中R為各種給電子或吸電子的取代基。
2.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述硒催化劑量為所述鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物摩爾量的0.1～10％。
3.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物與三級胺的投放摩爾比例為1∶1。
4.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述三級胺為三乙胺、三丁基胺。
5.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述羰基化試劑為一氧化碳?xì)怏w。
6.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述惰性溶劑為甲苯、丙酮、四氫呋喃。
7.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于反應(yīng)粗產(chǎn)物采用甲醇、乙醇、石油醚作為溶劑，用反應(yīng)粗產(chǎn)物在所述溶劑接近沸點(diǎn)溫度時完全溶解時的添加量，進(jìn)行重結(jié)晶提純。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種苯并咪唑酮及其衍生物的合成方法,以硒作催化劑,三級胺作助催化劑,采用惰性溶劑,將鄰硝基苯胺或苯環(huán)上帶有取代基的鄰硝基苯胺類的化合物作為底物,溶于盛有惰性溶劑的高壓釜中,密封,充入羰基化試劑,其壓力為0.1～6.0MPa,然后迅速升溫至110℃～170℃,保溫下反應(yīng)1～10小時后,冷卻,放掉殘氣,經(jīng)過濾、干燥、重結(jié)晶后得成品。本發(fā)明不僅操作簡單,成本低,而且產(chǎn)品收率較高,純度較好。
文檔編號C07D235/26GK1386738SQ0111396
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者薛燕, 陸世雄 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所