合成咪唑烷及其衍生物的雜環結構的簡易方法與流程

2023-10-06 06:33:19

本發明涉及化工領域，具體是合成咪唑烷及其衍生物的雜環結構的簡易方法。
背景技術：
：咪唑烷及其衍生物在生物活性研究、分析化學研究及作為有機合成中間體等方面都有著廣泛的應用，另外對該類化合物進行一系列的改造，引入多個酚羥基，呋喃基，吡啶基等，可具有良好的化學生物性質，在消除自由基和抗氧化方面的應用尤為突出。迄今為止，咪唑烷及其衍生物的雜環結構的合成途徑主要利用的是鄰二胺與羰醛類化合物縮合合成，但這種方法受限於所使用的二胺化合物，且操作困難、條件苛刻、複雜耗時、產率低、成本高。技術實現要素：本發明的目的是為克服現有技術的不足，而公開一種設備簡單、操作方便、成本低、產率高、純度高的合成咪唑烷及其衍生物的雜環結構的簡易合成方法。本發明通過下述技術方案實現：利用專利CN101531630B「合成不對稱手性雙Schiff鹼簡易方法」合成不對稱手性雙Schiff鹼與各種醛類化合物為原料，有序的更換各種醛類的加入次序，通過親核反應，質子轉移反應，還原與成環反應，有效的合成結構可控的咪唑烷及其衍生物的雜環結構，其合成路線如下：R＝苯基，2位吡啶，4位吡啶，R1～R4＝有機基團。合成方法具體步驟如下：1、取0.01～1mol不對稱手性雙Schiff鹼化合物於適合的圓底燒瓶，加入0.1～15mol無水乙醇，搖勻，於磁力攪拌器室溫攪拌約2h；2、稱取0.04～4mol硼氫化鈉溶於0.1～15mol無水乙醇中，在攪拌下緩慢滴加到上述的乙醇溶液中，反應12h，待反應溶液幾乎為無色透明清液時，在55℃下旋轉蒸發儀中旋幹，加適量水攪拌成白色渾濁液，然後在攪拌下緩慢滴加稀HCl調節pH＝7，過濾，得白色固體，在35℃真空乾燥箱中乾燥，待用，產率為67.8％～90.3％；3、稱取步驟2得到的白色固體0.01～1mol於適合的圓底燒瓶中，加入0.1～15mol無水乙醇，置於磁力攪拌器中攪拌，用冰水浴控制溫度在0-5℃，緩慢加入0.01～1mol醛的乙醇溶液，激烈攪拌下滴加0.5mol·L-1的鹽酸調節溶液的pH＝5-6，保持反應4h，然後，控制溫度在10-20℃反應26h；4、反應完畢，於水浴60℃下旋幹，加入體積比為5：5：1的CH3OH：CH2Cl2：CH3CH2OH的混合溶液溶解，放置揮發有大量白色晶狀固體析出，過濾，乾燥，得到咪唑啉及其衍生物的雜環結構的化合物，產率為76.7％～89.5％。取少量乾燥產品，經元素分析、IR光譜、核磁、質譜以及X-射線單晶衍射都可確定產物為咪唑烷及其衍生物的雜環結構的目標化合物。本發明的優點是：1、本發明方法實質性進步在於：無須通過活性過渡金屬與鑭系金屬的催化作用使Schiff鹼類化合物形成C-C鍵後，再通過複雜反應製得，直接用硼氫化鈉還原雙Schiff鹼類化合物，再用醛類化合物直接關環，即可獲得咪唑烷及其衍生物的雜環結構的化合物；2、本發明方法不僅可以應用於設計合成帶有特定官能團的咪唑烷及其衍生物，還可以將其進一步改造合成為所需要的化合物；3、本發明合成方法的設備簡單，操作方便；4、本發明合成方法產物容易生成，純度高，產率也高，適合推廣應用。附圖說明圖1為實施例1還原產物a的IR光譜圖；圖2為實施例1還原產物a的核磁1HNMR譜圖；圖3為實施例1還原產物a的核磁13CNMR的譜圖；圖4為實施例1還原產物a的質譜MS譜圖；圖5為實施例1還原產物a的分子晶體結構圖；圖6為實施例1化合物1的IR光譜圖；圖7為實施例1化合物1的核磁1HNMR譜圖；圖8為實施例1還原產物1的核磁13CNMR的譜圖；圖9為實施例1化合物1的質譜MS譜圖；圖10為實施例1化合物1的分子晶體結構圖。具體實施方式下面結合實施例對本
發明內容作進一步的闡述，但不是對本
發明內容的限定。實施例11、取0.02mol2-[1，2-二((E)-2-羥基苯亞甲氨基)-2-(2-吡啶基)乙基]呋喃於50ml圓底燒瓶中，加入15ml無水乙醇，搖勻，於磁力攪拌器室溫攪拌約2h。2、稱取0.08mol硼氫化鈉溶於15mol無水乙醇中，在攪拌下緩慢滴加到上述的乙醇溶液中，反應12h，待反應溶液幾乎為無色透明清液時，在55℃下旋轉蒸發儀中旋幹，加適量水攪拌成白色渾濁液，然後在攪拌下緩慢滴加稀HCl調節pH＝7，過濾，得白色固體，在35℃真空乾燥箱中乾燥，為還原產物a，待用，產率為84.2％。3、稱取步驟2得到的白色固體0.02mol於適合的圓底燒瓶中，加入15mol無水乙醇，置於磁力攪拌器中攪拌，用冰水浴控制溫度在0-5℃，緩慢加入0.02mol水楊醛的乙醇溶液，激烈攪拌下滴加0.5mol·L-1的鹽酸調節溶液的pH＝5-6，保持反應4h，然後，控制溫度在10-20℃反應26h。4、反應完畢，於水浴60℃下旋幹，加入體積比為5：5：1的CH3OH：CH2Cl2：CH3CH2OH的混合溶液溶解，放置揮發有大量白色晶狀固體析出，過濾，乾燥，得到咪唑烷及其衍生物的雜環結構的化合物1，產率為81.6％。上述反應式為：產品經元素分析、IR光譜、核磁、質譜以及X-射線單晶衍射確定產物為咪唑啉及其衍生物的雜環結構的目標化合物1，並對還原產物a進行了分析。1、先對還原產物a分析，參照圖1-5，其測試結果如下：1.1、元素分析1.2、IR光譜3341cm-1(v)，3246cm-1(v)，2895cm-1(v)，2857cm-1(v)，1620cm-1(v)，1591cm-1(v)，1474cm-1(δ)，1247cm-1(vas)，1108cm-1(vs)，756cm-1(δ)；(1)在3341cm-1(v)為O-H伸縮振動(2)在3246cm-1(v)為N-H伸縮振動(3)在2895cm-1(v)，2857cm-1(v)為CH2、CH碳氫伸縮振動(4)在1620cm-1(v)為芳環、吡啶環C＝C、C＝N雙鍵伸縮振動(5)在1591cm-1(v)，1474cm-1(δ)為苯環骨架振動(6)在1247cm-1(vas)為C-O伸縮振動(7)在756cm-1(δ)為苯環鄰位特殊吸收峰。1.3、核磁1HNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ9.85(s，2H)，8.55(d，J＝4.0Hz，1H)，7.74(td，J＝7.6，1.7Hz，1H)，7.59(d，J＝1.1Hz，1H)，7.33–7.23(m，2H)，7.03(m，2H)，6.95–6.90(m，1H)，6.89–6.83(m，1H)，6.70–6.57(m，4H)，6.41(dd，J＝3.1，1.8Hz，1H)，6.25(d，J＝3.0Hz，1H)，4.07(t，J＝10.9Hz，2H)，3.60(d，J＝14.1Hz，1H)，3.53(d，J＝14.0Hz，1H)，3.46–3.35(m，2H)，3.03(s， 2H)；13CNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ160.52，157.08，154.06，149.53，142.61，136.67，128.99，128.26，125.10，124.89，123.57，122.88，118.98，115.64，110.62，108.77，65.78，59.95，48.39，48.06。1.4、質譜#m/zΙ％1416.0100.02439.01.16ESI-MSm/z：416.1[M-H]-，439.1[M+Na]+。1.5、X-射線單晶衍射該化合物的晶體結構用SHELXS-97程序由直接法解出，非氫原子坐標是在以後的數輪差值Fourier合成中陸續確定的，對部分非氫原子的坐標及各向異性熱參數用SHELXS-97程序，以最小二乘法對結構進行精修。表2還原產物a的晶體數據及結構修正參數表3化合物a的主要鍵長鍵角數據2、對目標化合物1進行分析，參照圖6-10，結果如下：2.1、元素分析2.2、IR光譜3289cm-1(v)，3047cm-1(v)，2847cm-1(v)，2727cm-1(v)，1599cm-1(v)，1491cm-1(δ)，1454cm-1(v)，1377cm-1(v)，1257cm-1(v)，1147cm-1(v)，750cm-1(δ)；(1)在3289cm-1(v)處為O-H伸縮振動(2)在3047cm-1(v)處為芳環C-H伸縮振動(3)在2847cm-1(v)處為CH2飽和碳氫伸縮振動(4)在1599cm-1(v)，1491cm-1(δ)，1454cm-1(v)為芳環、吡啶環C＝C、C＝N雙鍵伸縮振動，苯環骨架振動(5)在1257cm-1(v)處為C-O伸縮振動(6)在750cm-1(δ)處為苯環鄰位特殊吸收峰。2.3、核磁1HNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ11.14(s，1H)，9.24(d，J＝17.0Hz，2H)，8.35(d，J＝4.3Hz，1H)，7.36(tt，J＝5.4，2.7Hz，1H)，7.33(d，J＝6.8Hz，1H)，7.17–7.11(m，1H)，7.06(d，J＝1.0Hz，1H)，7.03(dd，J＝7.0，5.3Hz，1H)，6.95(d，J＝7.8Hz，1H)，6.89(t，J＝6.6Hz，1H)，6.86–6.83(m，2H)，6.80(dd，J＝10.6，4.6Hz，2H)，6.72(t，J＝7.3Hz，1H)，6.53(dd，J＝10.2，5.0Hz，3H)，6.43(t，J＝7.4Hz，1H)，5.89(dd，J＝3.1，1.8Hz，1H)，5.69(d，J＝3.1Hz，1H)，4.56(s，1H)，4.44(d，J＝9.3Hz，1H)，4.39(d，J＝9.3Hz，1H)，3.75(d，J＝14.8Hz，1H)，3.70(d，J＝5.6Hz，2H)，3.61(d，J＝14.6Hz，1H)；13CNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ159.55，158.17，155.87，151.91，148.11，142.12，135.91，132.10，131.16，130.41，130.19，128.23，128.15，123.33–122.71，122.68，122.27，119.36–118.20，116.95，115.17，110.24，108.65，87.22，69.55，64.23，49.83，49.37。2.4、質譜#m/zΙ％1520.1100.02542.18.7ESI-MSm/z：520.2[M+H]+，542.1[M+Na]+。2.5、X-射線單晶衍射該化合物的晶體結構用SHELXS-97程序由直接法解出，非氫原子坐標是在以後的數輪差值Fourier合成中陸續確定的，對部分非氫原子的坐標及各向異性熱參數用SHELXS-97程序，以最小二乘法對結構進行精修。表5化合物1的晶體數據及結構修正參數表6化合物1的主要鍵長鍵角數據實施例2按照實施例1的方法步驟，不同的是，步驟1的反應物為2-[1，2-二((E)-2-羥基苯亞甲氨基)-2-(2-吡啶基)乙基]苯酚，其反應式為：步驟2還原產物為b，步驟4目標化合物為2。產品經元素分析、IR光譜、核磁、質譜以及X-射線單晶衍射確定產物為咪唑啉及其衍生物的雜環結構的目標化合物2，並對還原產物b進行了分析。1、先對還原產物b分析，其測試結果如下：1.1、元素分析1.2、IR光譜3297cm-1(v)，2967cm-1(v)，2916cm-1(v)，1583cm-1(v)，1496cm-1(m)，1467cm-1(m)，1393cm-1(vs)，1247cm-1(w)，1079cm-1(δ)，749cm-1(δ)；(1)在3297cm-1(v)為O-H伸縮振動(2)在2967cm-1(v)為N-H伸縮振動(3)在2916cm-1(v)，2857cm-1(v)為CH2、CH碳氫伸縮振動(4)在1583cm-1(v)，1467cm-1(δ)為苯環骨架振動(5)在1247cm-1(vas)為C-O伸縮振動(6)在749cm-1(δ)為苯環鄰位特殊吸收峰。1.3、核磁1HNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ：3.40(d，2H，J＝14.75Hz，CH2)，3.46(d，2H，J＝14.75Hz，CH2)，3.55(t，2H，J＝13.78Hz，NH)，4.04(d，H，J＝7.50Hz，CH)，4.21(d，H，J＝7.46Hz，CH)，6.64～6.86(m，6H，PhH)，7.02～7.10(m，6H，PhH)，7.18(d，1H，J＝7.74Hz，PyH)，7.30(q，1H，J＝5.01Hz，PyH)，7.70(t，1H，J＝1.12Hz，PyH)，8.54(d，1H，J＝4.52Hz，PyH)。1.4、質譜#m/zΙ％1442.0100.02463.01.13ESI-MSm/z：440.4[M-H]-，463.8[M+Na]+。2、對目標化合物2進行分析，結果如下：2.1、元素分析2.2、IR光譜3341cm-1(v)，3048cm-1(v)，2851cm-1(v)，2711cm-1(s)，1606cm-1(s)，1496cm-1(δ)，1247cm-1(vas)，1115cm-1(vs)，734cm-1(δ)；(1)在3341cm-1(v)處為O-H伸縮振動(2)在3048cm-1(v)處為芳環C-H伸縮振動(3)在2851cm-1(v)處為CH2飽和碳氫伸縮振動(4)在1606cm-1(v)，1496cm-1(δ)為芳環、吡啶環C＝C伸縮振動，苯環骨架振動(5)在1247cm-1(v)處為C-O伸縮振動(6)在734cm-1(δ)處為苯環鄰位特殊吸收峰。2.3、核磁1HNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ：3.57～3.68(m，4H，CH2)，4.49(d，1H，J＝9.20Hz，CH)，4.60(d，1H，J＝9.00Hz，CH)，4.54(s，1H，CH)，6.42～6.56(m，8H，PhH)，6.69～6.84(m，8H，PhH)，6.89～6.91(m，1H，PyH)，7.09(t，1H，J＝7.48Hz，PyH)，7.18～7.21(m，1H，PyH)，8.32(d，1H，J＝4.00Hz，PyH)，9.11(s，4H，OH)；13CNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ：51.0，51.3，68.8，69.3，116.4，116.4，117.0，117.0，118.8，119.8，119.8，120.1，120.1，120.3，120.3，123.5，123.5，124.4，125.0，129.2，129.2，129.9，130.8，131.6，132.9，132.9，133.8，137.2，149.3，157.0，157.6，157.6，159.8，159.8。2.4、質譜#m/zΙ％1546.4100.02568.12.14ESI-MSm/z：546.4[M+H]+，568.1[M+Na]+。實施例3按照實施例1的方法步驟，不同的是，步驟1的反應物為2-[1，2-二((E)-2-羥基苯亞甲氨基)-2-(4-吡啶基)乙基]苯酚，步驟3加入的是甲醛，其反應式為：步驟2還原產物為c，步驟4目標化合物為3。產品經元素分析、IR光譜、核磁、質譜以及X-射線單晶衍射確定產物為咪唑啉及其衍生物的雜環結構的目標化合物3，並對還原產物c進行了分析。1、先對還原產物c分析，其測試結果如下：1.1、元素分析1.2、IR光譜3301cm-1(v)，3053cm-1(v)，2858cm-1(v)，2721cm-1(v)，1600cm-1(m)，1457cm-1(s)，1249cm-1(s)，1105cm-1(v)，748cm-1(δ)；(1)在3301cm-1(v)為O-H伸縮振動(2)在3053cm-1(v)為N-H伸縮振動(3)在2858cm-1(v)，2857cm-1(v)為CH2、CH碳氫伸縮振動(4)在1600cm-1(v)為芳環、吡啶環C＝C、C＝N雙鍵伸縮振動(5)在1457cm-1(v)，1474cm-1(δ)為苯環骨架振動(6)在1249cm-1(vas)為C-O伸縮振動(7)在748cm-1(δ)為苯環鄰位特殊吸收峰。1.3、核磁1HNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ：8.60(d，2H，J＝4.98Hz)，7.42(d，3H，PyH)，7.19–7.32(m，6H，PhH)，6.83–7.01(m，6H，PhH)，4.14(d，1H，J＝8.31Hz，CH)，4.09(d，1H，J＝8.38Hz，CH)，3.75(q，4H，CH)，3.72(d，2H)。1.4、質譜#m/zΙ％1440.4100.02463.81.20ESI-MSm/z：440.4[M-H]-，463.8[M+Na]+。2、對目標化合物3進行分析，結果如下：2.1、元素分析2.2、IR光譜3406cm-1(s)，3087cm-1(s)，2988cm-1(m)，1607cm-1(s)，1461cm-1(s)，1426cm-1(m)，1247cm-1(s)，755cm-1(s)；(1)在3406cm-1(v)處為O-H伸縮振動(2)在3087cm-1(v)處為芳環C-H伸縮振動(3)在2988cm-1(v)處為CH2飽和碳氫伸縮振動(4)在1607cm-1(v)，1491cm-1(δ)，1461cm-1(v)為芳環、吡啶環C＝C、C＝N雙鍵伸縮振動，苯環骨架振動(5)在1247cm-1(v)處為C-O伸縮振動(6)在755cm-1(δ)處為苯環鄰位特殊吸收峰。2.3、核磁1HNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ：3.63(q，4H，J＝7.00Hz，CH2)，3.82(d，1H，J＝13.33Hz，CH)，3.95(d，1H，J＝13.33Hz，CH)，4.45～4.57(m，2H，CH2)，4.93(s，3H，OH)，6.63～6.81(m，6H，PhH)，6.92～7.25(m，6H，PhH)，7.38(d，2H，J＝5.89Hz，PyH)，8.50(d，2H，J＝5.87Hz，PyH)；13CNMR(500MHz，DMSO-d6)：δ：49.3，54.6，69.3，73.3，75.1，115.1，115.7，116.4，116.8，119.2，119.7，119.7，121.5，123.6，123.6，129.1，129.1，130.5，130.9，131.1，131.3，131.5，148.2，148.2，148.7，155.4，155.8，156.1。2.4、質譜#m/zΙ％1454.1100.02476.13.7ESI-MSm/z：454.1[M+H]+，476.1[M+Na]+。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp