6-甲氧基-2-苯并噁唑酮合成工藝

馮菊紅，榮 霞，孟 熙，巨修練

(武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，綠色化工過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

0 引 言

苯并噁唑酮類化合物作為禾本科、毛莨科、玄參科、爵床科等植物次生物質(zhì)的一種，在植物自我防御中起著重要的作用[1-2].其中從禾本科植物組織中提取到的6-甲氧基-2-苯并噁唑酮是一類活性較強(qiáng)的植物生長調(diào)節(jié)劑，并在植物遇到病、蟲傷害時發(fā)揮保護(hù)作用[3-5].

文獻(xiàn)報道6-甲氧基-2-苯并噁唑酮的合成是以3-甲氧基苯酚為起始原料，在丙酸中選擇性地被硝酸硝化生成5-甲氧基-2-硝基苯酚，再在鈀碳的催化下用甲酸鉀將其還原生成4-甲氧基-2-羥基苯胺.在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，4-甲氧基-2-羥基苯胺與氯甲酸苯酯進(jìn)行環(huán)和反應(yīng)得到最終產(chǎn)物[6].但是在對該方法進(jìn)行中試的實(shí)驗(yàn)中，筆者發(fā)現(xiàn)甲酸鉀的活性不是很強(qiáng)，當(dāng)大量還原5-甲氧基-2-硝基苯酚時，還原反應(yīng)常常不能進(jìn)行完全.而在最后的環(huán)合反應(yīng)中，使用氯甲酸苯酯作為?；瘎瑢τ诠I(yè)生產(chǎn)來說成本較高.因此筆者參考了相關(guān)文獻(xiàn)[7-8]，對還原反應(yīng)和環(huán)合反應(yīng)進(jìn)行了改進(jìn).

首先在還原反應(yīng)時，筆者選用了5％的鈀碳作為催化劑，氫氣作為還原劑.氫氣將5-甲氧基-2-硝基苯酚還原生成4-甲氧基-2-羥基苯胺后，可以不用分離易氧化的苯胺，直接與氯甲酸苯酯進(jìn)行環(huán)合反應(yīng).但是用氫氣作為還原劑，還原反應(yīng)時間較長，通常在常溫常壓下需要反應(yīng)24 h.如果5-甲氧基-2-硝基苯酚的量超過20 g，反應(yīng)時間還會延長，甚至需要增加壓力才能確保反應(yīng)完成.因此筆者選擇其他的還原試劑.曾嘗試用鐵和鹽酸來還原硝基，雖然可以得到較好的效果，但是后處理時，反應(yīng)生成的鐵泥(即四氧化三鐵)比較粘稠，不容易過濾，延長了抽濾時間，而還原產(chǎn)物4-甲氧基-2-羥基苯胺在空氣中容易被氧化.因此選用鐵作為還原劑，即造成后處理困難，又降低了還原產(chǎn)物的收率.筆者又選用了水合肼作為還原劑.同樣在5％的鈀碳催化下，采用水合肼作為還原劑，使反應(yīng)在回流的狀態(tài)下進(jìn)行2～3 h即可完成，反應(yīng)時間大大縮短，并且由于使用水合肼，在反應(yīng)中除生成氮?dú)獠划a(chǎn)生其他的副產(chǎn)物，因此后處理非常簡單，只需要通過過濾除去鈀碳再將濾液濃縮即可得到產(chǎn)物.

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線

還原反應(yīng)生成的4-甲氧基-2-羥基苯胺在空氣中易于氧化，因此在環(huán)合反應(yīng)中，需要使用氮?dú)獗Ｗo(hù).先將4-甲氧基-2-羥基苯胺和鹽酸形成相應(yīng)的鹽酸鹽，再和尿素進(jìn)行環(huán)合反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物.在這步反應(yīng)中，可以不使用任何反應(yīng)溶劑，并且用尿素來代替氯甲酸苯酯，降低了生產(chǎn)成本.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

X-4型數(shù)顯熔點(diǎn)儀；Bruker Advance核磁共振儀測定(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)).

所用試劑均為化學(xué)純.反應(yīng)過程采用TLC跟蹤(GF254薄板層析硅膠板，青島海洋硅膠干燥劑生產(chǎn)).

1.2 化合物的合成

1.2.1 5-甲氧基-2-硝基苯酚的合成 見文獻(xiàn)[6].

1.2.2 4-甲氧基-2-羥基苯胺的合成 在500 mL三頸燒瓶中，加入干燥的2-硝基-5-甲氧基苯酚20.8 g和144 mL無水乙醇，為淡紅色混濁液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％鈀碳(430 mL)，加熱至70 ℃，緩慢滴加22 mL水合肼(質(zhì)量分?jǐn)?shù)85％)，反應(yīng)維持溫度70 ℃，攪拌2 h.待反應(yīng)完全后，冷卻，抽濾，濾液濃縮得到白色的固體13.9 g，產(chǎn)率81％.

1.2.3 6-甲氧基-2-苯并噁唑酮的合成 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將4-甲氧基-2-羥基苯胺13.9 g，加入10 mL濃鹽酸，攪拌，再加入18 g尿素，加熱至110 ℃，反應(yīng)半小時.冷卻，加水200 g煮沸1 h，冷卻過濾，烘干得到黃色粗品9.9 g(產(chǎn)率60％)，以乙醇重結(jié)晶，得到淡黃色針狀晶體7.0 g，熔點(diǎn)152～153 ℃(文獻(xiàn)值[9]154 ℃).1H NMR(CHCl3δ) 3.80(3H,OCH3),6.70(1H,d,PhH),6.85(1H,s,PhH),7.20(1H,d,PhH).氫譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)值[9]相符.

2 結(jié)果與討論

a.用水合肼還原得到的4-甲氧基-2-羥基苯胺，在空氣中不穩(wěn)定，易被氧化.所以得到產(chǎn)物后應(yīng)置于真空干燥箱中干燥，在惰性氣體保護(hù)下低溫避光保存.

b.在關(guān)環(huán)反應(yīng)中，如果不使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，也可以得到目標(biāo)產(chǎn)物，但是產(chǎn)物的顏色較深，通過重結(jié)晶只得到黃色的固體.

3 結(jié) 語

由3-甲氧基苯酚為起始原料，通過硝化、還原和關(guān)環(huán)反應(yīng)得到6-甲氧基-2-苯并噁唑酮，通過薄板層析(TLC)和核磁氫譜(1H NMR)沒有監(jiān)測到雜質(zhì).以鈀碳作為催化劑，水合肼作為還原劑，使得還原反應(yīng)可以在較短的時間內(nèi)完成；通過對環(huán)合反應(yīng)的改進(jìn)，以尿素代替氯甲酸苯酯作為甲?；噭?，降低了生產(chǎn)成本.

參考文獻(xiàn)：

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