无溶剂条件下苯并咪唑类化合物的合成研究

杜理华 欧志敏 隋志红 王萍

(浙江工业大学药学院,浙江 杭州310014)

无溶剂条件下苯并咪唑类化合物的合成研究

杜理华 欧志敏 隋志红 王萍

(浙江工业大学药学院,浙江 杭州310014)

苯并咪唑类化合物是一类重要的有机合成中间体，它被广泛用于食品和医药化工领域。本文从不同底物出发，介绍了一种在二醋酸碘苯作用下，由邻苯二胺和芳香醛一步反应合成苯并咪唑及其衍生物的新方法。与常规方法相比，该方法操作简便，产率高，反应条件温和（室温），反应时间大大缩短。

苯并咪唑；二醋酸碘苯（IBD）；邻苯二胺

0 引言

苯并咪唑类杂环化合物具有杀菌、消炎、抗癌、抗氧化等活性[1-2]，广泛应用于食品的防虫和防腐，动植物病毒害的防治，人体疾病和肿瘤的防治，此外，由于其具有良好的荧光特性，还可作为分子探针应用于基因和细胞荧光测定的研究。因此合成具有苯并咪唑结构的化合物对新药的开发和生物化学的研究具有非常重要的意义。本文在无溶剂条件下由二醋酸碘苯催化邻苯二胺和芳香醛一步反应合成苯并咪唑及其衍生物,反应式见Scheme1。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

固体化合物的熔点采用YANACO显微熔点仪测定，温度计未校正；IR用NICOLET Nexus 470 FT IR型红外光谱仪测定，固体样品采用KBr压片法，液体样品采用液膜法；核磁共振在Brucker Avance DMX 400型核磁共振波谱仪上测定，以TMS作内标，以CDCl3为溶剂。GC-MS在HP-5989B型气相色谱/质谱联用仪上测定。反应所用试剂邻苯二胺、芳香醛以及无水甲醇、无水乙醇、二氯甲烷和四氢呋喃为分析纯（杭州化学试剂公司）。

1.2 二醋酸碘苯的制备

在50 mL的圆底烧瓶中加入碘苯 （2.0 g，10.0 mmol），常温下，滴加10 mL过氧乙酸，反应1 h后，自然冷却，有白色晶体析出，抽滤，得到二醋酸碘苯，熔点为156℃。

1.3 苯并咪唑类化合物的合成

苯并咪唑类化合物的合成方法：在25 mL反应烧瓶中依次加入邻苯二胺1 mmol，醛1 mmol，二醋酸碘苯（IBD）1.5 mmol，室温反应3~5 min（反应由TLC进行监测，TLC：V(石油醚):V(乙酸乙酯)＝3：1）。反应后加入乙酸乙酯溶解浓缩后，柱层析分离可以得到各种苯并咪唑类化合物。产物3a:熔点:289~291℃ (文献值[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 结果与讨论

2.1 IBD用量对苯并咪唑合成的影响

本文以邻苯二胺（1 mmol）和苯甲醛(1 mmol)为例，考察了二醋酸碘苯（IBD）用量对反应产率的影响,结果见表1。

表1 IBD用量对苯并咪唑合成的影响Table 1 .Effect of IBD in the Synthesis of Benzimidazole

从表1可以看出，随着二醋酸碘苯（IBD）用量的增加，苯并咪唑的产率不断增加。当二醋酸碘苯用量为2.0 mmol时，反应产率最佳，为98%。此时如果再增加二醋酸碘苯的用量对产率并没有太大影响（Table 1，entry 7,8），反而会引起副反应的发生。因此，本文选择用2.0 mmol的二醋酸碘苯来进行反应。

2.2 无溶剂条件下二醋酸碘苯促进的苯并咪唑衍生物的合成

为了扩大该方法的应用范围,我们选择了不同取代的苯甲醛和邻苯二胺进行反应,发现该方法具有广泛的应用性（表2）。无论是带有吸电子基团的苯甲醛，还是带有给电子基的苯甲醛，该反应均能得到较高产率的苯并咪唑类化合物。不仅如此，该方法还广泛适用于芳杂醛，如呋喃醛、噻酚醛等。

表2 无溶剂条件下二醋酸碘苯促进的苯并咪唑衍生物的合成Table 2 .Synthesis of 2-aryl-benzimidazoles 3

2.3 反应机理

在此基础上，我们认为此反应的机理可能为(Scheme 2)：邻苯二胺和醛脱去一分子水先生成了Schiff's bases A，然后在二醋酸碘苯作用下，邻位氨基进攻碳氮双键中带正电性的碳，发生一个分子内的环化脱氢，释放出一分子的乙酸，接着中间体B离去一分子乙酸和碘苯后，得到苯并咪唑类化合物。

3 结论

本文介绍了一种无溶剂条件下二醋酸碘苯催化的由邻苯二胺和芳香醛一步反应合成苯并咪唑及其衍生物的新方法。该方法由邻苯二胺（1 mmol），醛（1 mmol）及二醋酸碘苯（IBD）（2.0 mmol）在室温下，一锅法反应3～5 min，可以高产率得到各种苯并咪唑类化合物。与常规方法相比，该方法操作简便，产率高，反应条件温和（室温），反应时间大大缩短。

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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

浙江省自然科学基金项目（Y4080126），浙江省重大科技专项重点项目（2008C12084）和浙江工业大学科研发展基金项目(116004029)。

杜理华，女，博士。研究方向：从事生物催化与绿色有机合成新方法研究。