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摘 要

苯并唑类化合物通常具有独特的生物活性、低毒性和高内吸性，常被用作医药和农药的结构单元。合成苯并唑类化合物的传统方法是通过氨类化合物和醛、羧酸及其衍生物发生缩合成环反应，然而这些反应往往需要消耗化学计量的酸、碱和氧化剂，副产物多，后处理繁琐，造成资源的浪费和环境的污染。近来，基于底物间发生氧化还原反应被视为一种非常绿色高效的构建苯并唑类化合物的手段。该策略基于底物设计，以各种醇、具有活泼甲基化合物和硝基化合物分别作为碳源和氮源，在特定催化剂催化下发生氧化还原反应构建C-N键，从而合成了一系列苯并唑类化合物。与合成苯并唑类化合物的传统方法相比，利用氧化还原策略合成苯并唑类化合物的显著优点是可以在不需额外助剂（氧化剂、还原剂、酸、碱等）参与条件下就能绿色高效合成目标化合物。

通过氧化还原策略合成了苯并咪唑衍生物：以邻硝基苯胺和苄溴为底物，FeCl₃·6H₂O为催化剂，N-甲基哌啶为溶剂，在130℃反应24小时，高收率地获得了苯并咪唑衍生物。

关键词：氧化还原策略 苯并唑类化合物 苯并咪唑

ABSTRACT

Benzazoles compounds can be used as structural components of pharmaceuticals and agrochemicals due to their high biological activity, low toxicity and high systemic nature. Traditional methods for the synthesis of benzazoles compounds typically involve the condensation of ammonias with aryl aldehydes, carboxylic acids, or its derivatives. However, these methods are associated with several limitations such as usage of stoichiometry of acid, base or oxidant, generation of several side products, tedious work-up procedures, which result in waste of resources and environmental pollution. Recently, the strategy for redox reactions among substrates is regarded as one of the most efficient and method for the synthesis of benzazoles compounds. Based on the substrates design and redox strategy, we wish to construct a series of benzazoles compounds via direct C-N bond formation from commercial and readily available strating materials such as alcohols, active methylarene, and nitroarenes. Compared with conventional methods for the synthesis of benzazoles compounds, this method is highlighted by the direct product formation without an added reactant (oxidant，recuctant, acid or base).

In our current work, benzimidazole derivatives were synthesed respectively via redox strategy: Benzimidazole derivatives were obtained in excellent yields, starting from 2-nitroaniline and benzyl bromide using Iron(III) chloride hexahydrate as the catalyst, piperidine as the solvent, at 130 ℃ for 24 h

KEYWORDS: Redox strategy; Benzazoles compounds; Benzimidazole

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 通过钌催化的氧化还原反应合成含氮化合物 2

1.3 通过铁催化的氧化还原反应合成含氮化合物 3

1.4 通过钯催化的氧化还原反应合成含氮化合物 4

1.5 通过其他金属催化的氧化还原反应合成含氮化合物 5

1.6 单质硫介导的氧化还原反应合成含氮化合物 6

第二章 实验部分 8

2.1 仪器与试剂 8

2.1.1 实验试剂 8

2.1.2 实验仪器 9

2.2 实验方法 9

2.3 实验结果 9

2.3.1 催化剂的筛选和反应温度的考查 9

2.3.2 溶剂的筛选和苄溴当量、反应时间的考察 11

2.3.3 优化条件下各种苯并咪唑衍生物的合成 12

2.4 产品结构表征 16

第三章 总结 21

参考文献 22

附录 25

致谢 31

第一章 文献综述

1.1 引言

随着人类在石油化工、材料、医药化学品、农用化学品等诸多领域对苯并唑类化合物的需求日益增加^[1-3]，通过提取利用天然苯并唑类化合物已远满足不了需求。而传统合成方法存在低效、污染和原材料耗费大等缺陷，因此，发展新型高效苯并唑类化合物合成方法十分必要。

目前的合成方法主要是以醛和胺等作为底物发生缩合成环反应^[4-6]，然而这些反应需消耗化学计量的酸、碱和氧化剂，并产生大量的无机盐，副产物多，后处理繁琐，造成资源的浪费和环境的污染。近些年发展Buchwald-Hartwig钯催化交叉偶联反应成为C-N键构建的重要方法^[7-9]并已被应用于苯并唑类化合物的构建，此法在选择性和收率上具有优势，但钯价格贵、毒性强、及对毒性大磷配体的依赖制约了该方法的应用范围。最近，以结构简单、廉价易得的化工原料为反应底物, 通过功能团的选择配对设计, 基于底物内部氢转移，应用反应体系内协同发生的氧化还原反应构建苯并唑类合物的研究成为一种绿色、原子经济的新合成策略^[10-15]（图1-1）。该策略的显著

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