一種n-芳基和芳氧基咔唑類化合物的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種工藝簡單的合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物的新方法。該方法通過兩步反應合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物：第一步是陽離子環(huán)戊二烯-鐵-鹵代芳烴絡合物與咔唑或羥基咔唑衍生物在堿性條件下發(fā)生親核取代反應合成以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物；第二步是將生成的以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物經光照后脫掉環(huán)戊二烯基鐵生成芳基咔唑類化合物。本發(fā)明具有合成工藝簡單，原料和試劑廉價易得，條件溫和，產物易分離，收率高，適宜工業(yè)化生產的優(yōu)點。
【專利說明】一種N-芳基和芳氧基咔唑類化合物的合成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工藝簡單的合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物的新方法，屬于咔唑衍生物合成【技術領域】。
【背景技術】
[0002]芳基咔唑化合物表現(xiàn)出良好的抗氧化和生物活性，被用于抗腫瘤，治療精神疾病和抗細菌等藥物的有效成分。另外，芳基咔唑衍生物具有光致折變性、光導電、空穴傳輸以及發(fā)光性能，被廣泛應用于功能有機材料中，如一些聚芳基咔唑衍生物被用于太陽能電池和有機發(fā)光二極管等領域。正是由于芳基咔唑類化合物的多功能性，該類化合物的需求量呈逐年上升的趨勢。
[0003]傳統(tǒng)的各種合成方法中，過渡金屬催化咔唑與鹵代芳烴反應的方法是咔唑芳基化合成方法中最為常用的一種。其中，過渡金屬催化中所用的金屬催化劑包括鉬、銠、鎳或鈷絡合物(Tetrahedron 2012, 68，6099-6121)。例如，Gaunt 等(J.Am.Chem.Soc.2008，130，16184)報道了二乙酸碘苯氧化、鈀(II)催化芳香胺合成N-芳基咔唑，但是過渡金屬催化劑存在著價格昂貴和環(huán)境不友好的問題。因此，為芳基化咔唑的合成反應篩選廉價、溫和并且環(huán)境有好的金屬催化劑逐漸成為焦點。近年來，Buchwald and Hartwig (J.Am.Chem.Soc.2002, 124，11684-11688)首先報道了帶有多種不同配體的廉價銅催化劑用于咔唑芳基化反應中，其所報道的銅催化劑配體可以為二元酮、二元胺、鄰二氮雜菲、聯(lián)吡啶、氨基酸或者膦類化合物等，但是，這些配體制備過程復雜、成本高，并且不易與最終產物分離。例如，中國專利申請201210011490公開了一種N-苯基-3- (4-溴苯基)咔唑的合成方法，該合成方法需 要使用1，10- 一水合鄰菲羅啉作為銅催化劑配體，易污染最終產物，并且需要使用柱層析法純化產品，溶劑用量大，生產成本高，不適宜工業(yè)生產。另外，使用銅催化劑催化制備芳基化咔唑，一般反應溫度較高，條件較為苛刻。例如，中國專利申請201210054310公開了一種3，5_N，N’ - 二咔唑苯的合成方法，該方法以間二碘苯為原料，在K2C03、CuI和18-冠-6存在下，開氮氣保護，在溶劑鄰二氯苯中與咔唑反應，升溫至180 0C回流，最終得到3，5-N，N’ - 二咔唑苯。在反應過程中，雖然采用較廉價的銅鹽作為催化劑，但所使用的冠醚價格昂貴且毒性較大。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的在于改進已有技術的不足和提供一種工藝簡單、條件溫和、收率高的合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物的新方法。
[0005]本發(fā)明合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物的方法是通過具有通式(I)所示的兩步反應合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物:第一步是陽離子環(huán)戊二烯-鐵-鹵代芳烴絡合物與咔唑或羥基咔唑衍生物在堿性條件下發(fā)生親核取代反應合成以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物；第二步是將生成的以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物經光照后發(fā)生光解反應脫掉環(huán)戊二烯基鐵生成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物:
【權利要求】
1.一種工藝簡單的合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物的方法，其特征是通過具有通式(I)所示的兩步反應合成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物:第一步是陽離子環(huán)戊二烯-鐵-鹵代芳烴絡合物與咔唑或羥基咔唑衍生物在堿性條件下發(fā)生親核取代反應合成以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物；第二步是將生成的以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物經光照后發(fā)生光解反應脫掉環(huán)戊二烯基鐵生成N-芳基和芳氧基咔唑類化合物:
2.根據(jù)權利要求1所述的在堿性條件下發(fā)生親核取代反應合成以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物，其具體步驟如下:在反應器中依次加入陽離子環(huán)戊二烯-鐵-鹵代芳烴絡合物、具有通式(2)所結構的咔唑或羥基咔唑衍生物的咔唑或羥基咔唑衍生物、碳酸鉀(K2CO3)和溶劑，然后不斷攪拌下反應2-10小時，然后將反應液轉移到15%鹽酸水溶液中，有顆粒物析出，過濾抽干，重結晶，得到以芳基咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物；當R9為H時，反應溫度在60 °C ;當R9為烷基、烯丙基、苯基、酯基、酰胺基或醇羥基，R2-R7其中至少有一個為酚羥基時，反應溫度為15 °C。
3.根據(jù)權利要求1所述的經光照后發(fā)生光解反應脫掉環(huán)戊二烯基鐵生成芳基咔唑類化合物的具體步驟如下:將以咔唑類化合物為配體的陽離子茂鐵絡合物溶解在極性溶劑中，利用光源照射0-2小時，過濾掉不溶物后脫除溶劑，將脫除溶劑后得到的固體在混合溶劑中重結晶，得到N-芳基和芳氧基咔唑類化合物。
4.根據(jù)權利要求2所述的親核取代反應，其特征是陽離子環(huán)戊二烯-鐵-鹵代芳烴絡合物和咔唑或羥基咔唑衍生物的摩爾比為:1: 1.0-2.5;陽離子環(huán)戊二烯-鐵-鹵代芳烴絡合物和K2CO3的比例為1: 1.0-3.0。
5.根據(jù)權利要求3所述的合成芳基咔唑類化合物的方法，其特征在于所用的光源選自汞燈、氙燈、鏑燈、鹵素燈、鎢鹵燈、激光、或自然光。
6.根據(jù)權利要求3所述的合成芳基咔唑類化合物的方法，其特征在于光解反應所用的極性溶劑為醇類、酮類、酰胺類、鹵代烴和磺酰氯有機溶劑。
7.根據(jù)權利要求3所述的合成芳基咔唑類化合物的方法，其特征在于重結晶采用的溶劑體系為N，N- 二烷基甲酰胺/甲基叔丁基醚或丙酮/乙醚體系，N, N- 二烷基甲酰胺/甲基叔丁基醚的比例為 1: 5-15 ;丙酮與乙醚的比例為1: 5-10。
【文檔編號】C07D209/86GK104003928SQ201310056246
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權日:2013年2月22日
【發(fā)明者】王濤, 陳瑜, 劉吉強 申請人:北京化工大學