新型咪唑啉酮衍生物的合成研究

王 勇，馮菊紅，巨修練

(武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院,湖北省新型反應(yīng)器與綠色化學(xué)工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

0 引 言

咪唑啉酮類雜環(huán)是一類高活性、廣譜除草劑[1]．其中5-芳基亞甲基咪唑啉酮類化合物具有良好的殺菌和消炎活性[2-3]，而且還是血管緊張肽II的有效拮抗劑[4-5]．

丁明武課題組對應(yīng)用串聯(lián)的Aza-Wittig反應(yīng)合成咪唑啉酮類化合物進(jìn)行了詳細(xì)的研究和報(bào)道．該種方法是使用易制備的膦亞胺(4)與苯基異氰酸酯經(jīng)過Aza-Wittig反應(yīng)得到碳二亞胺(5)，5不經(jīng)分離提純，直接再與各種親核試劑進(jìn)行關(guān)環(huán)反應(yīng)得到咪唑啉酮類化合物，如與各種脂肪伯胺、仲胺反應(yīng)得到2-烷氨基-3-芳基咪唑啉酮[6]，與肼反應(yīng)得到2-芳氨基-3氨基咪唑啉酮[7]等．但未見有用芳香胺或芳雜環(huán)胺與碳二亞胺反應(yīng)的報(bào)道．許志峰等分析可能是因?yàn)榉枷惆坊蚍茧s環(huán)胺的親核性較弱，無法與碳二亞胺反應(yīng)[8]．但經(jīng)過筆者研究，在以無水乙腈為溶劑，不加任何催化劑的條件下，芳雜環(huán)伯胺-2-甲基-3-氨基吡啶和2-氨基-4-甲基噻唑能順利的與碳二亞胺反應(yīng)，得到2位為芳雜環(huán)胺基和3位為芳基的咪唑啉酮類衍生物．合成路線如圖1所示，共合成八個未見文獻(xiàn)報(bào)道的目標(biāo)化合物，化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)過HRMS，1H NMR進(jìn)行表征．

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

RY-1型熔點(diǎn)儀；Varian Mercury-Vx300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；FINNIGAN TRACE GC-MS型質(zhì)譜儀．

2-甲基-3-氨基吡啶(ACROS ORGANICS)和2-氨基-4-甲基噻唑(Alfa Aesar)為進(jìn)口試劑，其他試劑均為國產(chǎn)分析純或者化學(xué)純．無水乙腈使用前重蒸處理，二氯甲烷使用前用氯化鈣干燥處理．

1.2 化合物合成

1.2.1 膦亞胺(4)的合成 參照文獻(xiàn)[9]中產(chǎn)率約90%．

1.2.2 咪唑啉酮衍生物(7)的合成 在室溫及干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將3.3 mmol芳基異氰酸酯加入到膦亞胺4(3.3 mmol)的二氯甲烷(20 mL)溶液中，靜置反應(yīng)6 h．減壓脫去溶劑，加入30 mL乙醚：石油醚(v/v)=1∶2混合液以除去三苯基氧膦，過濾．濾液在減壓下脫去溶劑即得到碳二亞胺5．碳二亞胺5不需要處理，可直接進(jìn)行下步反應(yīng)．

將得到的碳二亞胺5(3.3 mmol)溶解在無水乙腈中，室溫?cái)嚢柘碌渭?.3 mmol的芳雜環(huán)伯胺的乙腈溶液，反應(yīng)15 min即有固體析出．析出的固體用二氯甲烷和石油醚重結(jié)晶得咪唑啉酮衍生物7a-7h．產(chǎn)率50%～70%．

2 結(jié)果和討論

2.1 目標(biāo)化合物的物理性質(zhì)和表征

7a-7h的產(chǎn)率及物理常數(shù)列于表1．

由表1可知，2-甲基-3-氨基吡啶和2-氨基-4-甲基噻唑可以順利地與碳二亞胺5反應(yīng)得到目標(biāo)化合物．但是2-氨基-4-甲基噻唑的反應(yīng)收率高于2-甲基-3-氨基吡啶，可能是因?yàn)?-氨基-4-甲基噻唑的親核性較強(qiáng)，易于與碳二亞胺反應(yīng)．

表1 化合物7的產(chǎn)率及物理常數(shù)

表2 化合物7的MS和1H NMR數(shù)據(jù)

咪唑啉酮7的波譜數(shù)據(jù)如表2所示．在其1H NMR譜圖中，芳雜環(huán)和苯環(huán)氫的化學(xué)位移在6.50～8.50之間，顯示為多重峰．烯氫由于受到苯環(huán)和咪唑啉酮環(huán)的共軛作用，化學(xué)位移值向低場移動，在6.80附近出現(xiàn)一尖銳的單峰，可以與芳雜環(huán)和苯環(huán)氫的信號區(qū)分．芳雜環(huán)胺的氨基活潑氫的信號出現(xiàn)在12.90附近．對比文獻(xiàn)[11]可知芳胺基的氨基活潑氫出現(xiàn)在9.2左右，而芳雜環(huán)胺的氨基活潑氫由于受到芳雜環(huán)的影響化學(xué)位移會更高，因此咪唑啉酮7為2-芳雜環(huán)氨基咪唑啉酮而不是2-芳氨基咪唑啉酮．

2.2 成環(huán)反應(yīng)選擇性

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，當(dāng)碳二亞胺與脂肪伯胺加成得到中間體胍后，可能由于胍中間體幾何構(gòu)型的原因，由親核性較弱的芳氨基(ArNH-)分子內(nèi)親核進(jìn)攻使羧酸酯發(fā)生氨解反應(yīng)而生成咪唑啉酮環(huán)[10]；而碳二亞胺與肼加成后得到中間體胍，則是由更強(qiáng)的親核基團(tuán)肼(NH2NH-)分子內(nèi)親核進(jìn)攻羧酸酯，關(guān)環(huán)生成咪唑啉酮環(huán)[11]．

但在本研究得到的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表明，當(dāng)含芳雜環(huán)氨與碳二亞胺加成得到中間體胍后，由親核性較弱的芳氨基(Ar2NH-)進(jìn)攻羧酸酯發(fā)生氨解反應(yīng)而關(guān)環(huán)得到咪唑啉酮環(huán)，而不是芳雜環(huán)氨基(Ar3NH-)反應(yīng)關(guān)環(huán)．這與文獻(xiàn)[10]的結(jié)果一致．

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