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摘 要

本文研究工作是在铁、醋酸、水的条件下通过2-硝基苯胺的还原和醇的有氧氧化合成苯并咪唑衍生物。该研究中硝基还原、醇氧化、缩合、环化、杂环氧化均实现在一个级联中。这是第一次在温和的条件下利用廉价且容易处理的试剂从简单的脂族醇合成苯并咪唑。

关键词：2硝基苯胺 简单脂肪醇 铁介导 硝基还原 醇的氧化

Research on new method of synthesizing a benzimidazole derivative

Abstract

A library of benzimidazole derivatives were synthesized from 2-nitroanilines reduction and aerobic oxidation of alcohols using iron, HAc, H2O conditions. The nitro reduction, alcohol oxidation, condensation, cyclization, heterocycle oxidation were realized in a cascade. This is the first time to synthesize benzimidazoles from simple aliphatic alcohols using inexpensive and easily handled reagents under mild conditions.

Keywords: 2-Nitroaniline；Simple aliphatic alcohols；Iron-mediated；Nitro reduction；Alcohol oxidation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1概述 1

1.2合成苯并咪唑衍生物的传统方法 1

1.2.1邻苯二胺与羧酸合成苯并咪唑的反应 1

1.2.2 邻苯二胺与羧酸衍生物的反应 3

1.2.3 邻苯二胺与醛的反应 4

1.2.4其他方法 8

1.2.5自由基催化剂和氧化剂体系方法 10

1.2.6 Lewis 酸或杂多酸、质子酸和氧化剂体系 11

1.2.7离子液体或有机酸盐以及无机盐和氧化剂体系 12

1.2.8以芳基脒或芳基胍为中间体 15

第二章 一种合成苯并咪唑衍生物全新方法研究 20

2.1 引言 20

2.2 反应条件探索 21

2.2.1 催化剂的选择 21

2.2.2 底物混合比例选择 21

2.2.3 酸的种类和加入水的量的选择 21

2.2.4 反应温度和气氛环境的选择 22

2.3 最佳反应条件的确立 23

2.4 底物拓展 23

2.5 实验机理研究 25

第三章 总结 27

参考文献 28

致 谢 31

第一章 文献综述

1.1概述

咪唑是一类含有两个氮原子的五元杂环化合物，是核糖核酸和脱氧核糖核酸中嘌呤的组成部分，环内五个原子同处于一个平面，构成6 个π 电子离域芳香体系。咪唑环上一个SP2 杂化的氮原子上有一对未成对电子，因为非中心对称的结构，咪唑环具有特异的共轭酸碱性，能较强的接受质子或与供电子试剂发生作用。基于上述特性，咪唑及其衍生物在生物活性模拟、配位络合以及药物化学等方面具有重要的作用。

苯并咪唑化合物作为咪唑衍生物，不仅具有咪唑环的一般化学性质，而且苯环与咪唑环同平面构成稳定性更高的电子离域体系，特殊的化学结构和电子效应决定了苯并咪唑化合物是一类重要的有机药物合成中间体，可作为药物中间体, 制备人、畜的驱虫药物。含咪唑环的苯并咪唑及其衍生物具有抗真菌、抗肿瘤、降血压和治疗低血糖等生理学功效。苯并咪唑化合物与过渡金属离子形成的配合

物，可用于模拟天然超氧化物歧化酶（SOD）的生物活性。苯并咪唑衍生物还可以用于表面活性处理剂、环氧树脂新型固化剂、化学发光等领域。

苯并咪唑化合物具有特殊的结构、生理活性和反应活性等, 故应用十分广泛。也正是因其广泛的应用价值以及广阔的市场前景，苯并咪唑及其衍生物制备受到越来越多的关注。

1.2合成苯并咪唑衍生物的传统方法

1.2.1邻苯二胺与羧酸合成苯并咪唑的反应

通过羧酸及其衍生物以及邻苯二胺的反应合成苯并咪唑及其衍生物是一个十分有效的合成路径。传统的方法一般都需要的条件较为苛刻——反应Ph较高、需要高温、所消耗时间长等。近年来,为了能找到更为温和的反应条件进行这类反应，国内外研究人员进行了不懈的探索研究。

Lu 等^[1]报道的合成苯并咪唑的反应是用微波辐射促进的方法, 并指出多聚磷酸(PPA)存在下以较为温和的反应条件，利用多种芳香的和脂肪的酸都可以得到十分理想的反应产率, 当取代基为H或CH3时即使没有PPA的存在也可以得到相应的2-取代苯并咪唑。

Liu 等^[2]也研究了用微波辐射促进的方法合成苯并咪唑的反应。该研究组研究了同二胺(包括脂环的、芳香的和杂环的等)和不同羧酸对反应的影响,并进行了相关的正交实验, 详细列举了彼此作用的转化率和产率等数据（其中包括6种二胺与7 种羧酸）。

陈淑华等^[3]研究表明, 产物的类型不会受到微波辐射功率的变化而受到影响, 并对比了各种载体存在时的反应情况（包括硅胶、Al₂O₃、人工沸石等）, 得出结论：原料：邻苯二胺、芳香酸；载体；人工沸石, 能量传递介质；催化量的DMF, 微波辐射2～6 min可得到目标物2-取代苯并咪唑,且产率较为可观。化合物的种类会随着微波功率的改变而发生变化得到另一类化合物（方案1）。

方案1

Dubey 等^[4]用邻苯二胺与α,β-不饱和酸反应合成2-乙烯基苯并咪唑。

1.2.2 邻苯二胺与羧酸衍生物的反应

Srinivasan等^[5]研究了在多种离子液体中邻苯二胺与苯甲酰氯的反应情况, 从中优选出两种离子液体[Hbim] BF4 ^{＋ －} (1-butylimidazolium tetrafluoroborate, 反应时间10 min, 产率95%), [bbim] BF4 ^{＋ －} (1,3-di-n-butylimidazolium tetrafluoroborate, 反应时间40 min, 产率92%)。并研究了邻苯二胺、邻氨基酚、邻氨基硫酚与多种酰氯在这两种离子液体中进行反应的情况。

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