一種循環(huán)延長1，3，4-噁二唑-苯鏈的合成方法

魏麗瑩，孟國云，楊付銳，唐懷軍

（云南民族大學(xué)民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650500）

一種循環(huán)延長1，3，4-噁二唑-苯鏈的合成方法

魏麗瑩，孟國云，楊付銳，唐懷軍

（云南民族大學(xué)民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650500）

1，3，4-噁二唑類化合物因具有獨(dú)特的生物活性和光電性能而被廣泛研究，在醫(yī)藥、有機(jī)電子和發(fā)光材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值.引入多個1，3，4-噁二唑結(jié)構(gòu)單元，常?？梢赃M(jìn)一步提高此類化合物的功效性.通過將苯甲醛類化合物上的醛基轉(zhuǎn)化為氰基后，再轉(zhuǎn)化為四唑基，然后由苯四唑類化合物和對甲?；郊柞Ｂ确磻?yīng)生成1，3，4-噁二唑類化合物，此化合物保留了對甲?；郊柞Ｂ葞氲娜┗?，可以進(jìn)一步地采用相同方法循環(huán)反應(yīng)下去，從而可以得到含有多個1，3，4-噁二唑-苯結(jié)構(gòu)單元的系列鏈狀化合物.

1，3，4-噁二唑；鏈狀化合物；苯甲腈；苯四唑；對甲?；郊柞Ｂ?/p>

1，3，4-噁二唑類化合物具有良好的應(yīng)用價值.如在生物醫(yī)藥領(lǐng)域因具有抗菌、消炎、殺蟲、抗癌、抗抑郁等功能而備受重視［1-5］，在有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域被廣泛用作電子傳輸和空穴阻擋材料［6］，在光學(xué)領(lǐng)域則被用作熒光材料和液晶材料［7-8］.1，3，4-噁二唑環(huán)是這些化合物的主要功能基團(tuán)，在合成此類物質(zhì)時，為了獲取更高的功效性，常常需要引入多個1，3，4-噁二唑環(huán)［6，8］，如何有序可控地引入一定數(shù)目的1，3，4-噁二唑環(huán)到目標(biāo)化合物中是合成化學(xué)中值得研究的問題.針對此類問題，本文提供了一種循環(huán)延長1，3，4-噁二唑-苯鏈的合成方法.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

二氯甲烷、苯（經(jīng)Na2SO4干燥）、四氫呋喃（THF）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF，經(jīng)MgSO4干燥后減壓蒸餾提純）、吡啶（經(jīng)KOH干燥后蒸餾提純）、硫代硫酸鈉、4-叔丁基苯甲醛、迭氮鈉、4-甲酰苯甲酸、二氯亞砜、氨水、濃鹽酸、碘、氯化銨、無水碳酸鈉、氫氧化鉀（均為分析純），Bruker-Avance 400 MHz核磁共振儀.

1.2 化合物的制備及表征

含1，3，4-噁二唑-苯鏈化合物的合成路線如圖1所示.按照圖中循環(huán)引入1，3，4-噁二唑-苯結(jié)構(gòu)單元的合成方法，可以根據(jù)需要合成含有不同數(shù)目1，3，4-噁二唑環(huán)的有機(jī)化合物.本文給出了前2次循環(huán)引入1，3，4-噁二唑-苯結(jié)構(gòu)單元的具體實(shí)驗(yàn)方法.

1.2.1 4-叔丁基苯腈（1）的合成

將4.30 g（26.5mmol）4-叔丁基苯甲醛，7.42 g（29.2mmol）I2，20mL THF和50mL濃氨水，置于室溫下攪拌反應(yīng)1.5 h，加入Na2S2O3至溶液棕褐色完全消失，傾入分液漏斗，加入100mL水.用CH2Cl2萃取3次（50mL／次），水洗后用無水Na2CO3干燥，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)盡可能除去溶劑，得淡黃色黏稠液體，產(chǎn)率95.0%（4.01 g）.1H NMR（400 MHz，CDCl3），δ：7.57（d，3J＝8.40 Hz，2H，ArH），7.47（d，3J＝8.40Hz，2H，ArH），1.35（s，9H，—C（CH3）3）.

1.2.2 5-（4-叔丁基苯基）-1H-四唑（2）的合成

取2.86 g（14.1mmol）干燥的4-叔丁基苯腈（1），14.48 g（270mmol）NH4Cl，17.55 g（270mmol）NaN3，加入到250mLDMF中，于加熱至120℃反應(yīng)72 h，冷卻后傾入1 L水中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH＝1.0，抽濾，洗滌，充分干燥，得淡黃色固體產(chǎn)物2.83 g，產(chǎn)率80.0%.1H NMR（400 MHz，DMSO-D6），δ：8.03（d，3J＝8.00 Hz，2H，ArH），7.56（d，3J＝8.40Hz，2H，ArH），1.35（s，9H，—C（CH3）3）.

1.2.3 4-甲?；郊柞Ｂ龋?）的合成

將1.50 g（10.0mmol）4-甲酰苯甲酸和20mL SOCl2混合回流12 h，過量的SOCl2減壓蒸除，2次加入無水苯（10mL／次）再減壓蒸除，以盡可能地除去殘留的SOCl2，將所得產(chǎn)物保留于燒瓶內(nèi)冷卻待用（瓶口帶無水CaCl2干燥管）.

1.2.4 2-（4-甲?；交?5-（4-叔丁基苯基）-1，3，4-噁二唑（4）的合成

將2.02 g（10.0mmol）已充分干燥的5-（4-叔丁基苯基）-1H-四氮唑（2）溶于無水吡啶（30mL），將所得的溶液緩慢滴加到盛裝苯甲酰氯（3）的燒瓶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，回流反應(yīng)6 h.冷卻，傾入500mL水中，攪拌后靜置，抽濾，干燥后過硅膠柱（二氯甲烷作淋洗劑），得白色固體產(chǎn)物2.00 g，產(chǎn)率65.0%.1H NMR（400 MHz，CDCl3），δ：10.13（s，1H，-CHO），8.07（d，3J＝8.80 Hz，2H，ArH），8.03（d，3J＝9.60 Hz，2H，ArH），7.55（d，3J＝10.40 Hz，2H，ArH），7.34（d，3J＝10.80 Hz，2H，ArH），1.37（s，9H，—C（CH3）3）.

1.2.5 （4-5-（4-叔丁基苯基）-1，3，4-噁二唑-2-基）苯腈（5）的合成

以2-（4-甲醛基苯基）-5-（4-叔丁基苯基）-1，2，3-噁二唑（4）（1.53 g，5.0mmol）為原料，采用與化合物1完全相同的合成方法進(jìn)行制備，得白色固體，產(chǎn)率95.0%（1.44 g）.1H NMR（400 MHz，CDCl3），δ：8.28（d，3J＝8.42 Hz，2H，ArH），8.09（d，3J＝8.60 Hz，2H，ArH），7.86（d，3J＝8.64 Hz，2H，ArH），7.59（d，3J＝8.60 Hz，2H，ArH），1.40（s，9H，—C（CH3）3）.

1.2.6 5-（4-（5-（4-叔丁基苯基）-1，3，4-噁二唑-2-基）苯基）-1H-四唑（6）的合成

以（4-5-（4-叔丁基苯基）-1，3，4-噁二唑-2-基）苯腈（5）（1.36 g，4.5 mmol）為原料，采用與化合物2完全相同的合成方法進(jìn)行制備，得白色固體，產(chǎn)率71.5%（1.11 g）.1H NMR（400 MHz，DMSO-D6），δ：8.35（d，3J＝8.80 Hz，2H，ArH），8.28（d，3J＝8.80 Hz，2H，ArH），8.09（d，3J＝8.40 Hz，2H，ArH），7.67（d，3J＝8.40 Hz，2H，ArH），1.33（s，9H，—C（CH3）3）.

1.2.7 （4-5-（4-叔丁基苯基）-1，3，4-噁二唑-2-基）苯甲醛（7）的合成

以5-（4-（5-（4-叔丁基苯基）-1，3，4-噁二唑-2-基）苯基）-1H-四唑（6）（1.04 g，3.0mmol）為原料，采用與化合物4完全相同的合成方法進(jìn)行制備，得白色固體，產(chǎn)率45.0%（0.61 g）.1H NMR（400 MHz，CDCl3），δ：10.10（s，1H，—CHO），8.35（s，4H，ArH），8.25（d，3J＝8.40 Hz，2H，ArH），8.12（d，3J＝8.40 Hz，2H，ArH），7.80（d，3J＝8.40 Hz，2H，ArH），7.60（d，3J＝8.80 Hz，2H，ArH），1.41（s，9H，—C（CH3）3）.

2 結(jié)果與討論

1，3，4-噁二唑環(huán)的合成方法有很多種［1-5，7-12］，其中在2個苯環(huán)之間插入一個1，3，4-噁二唑環(huán)最常用的方法是由苯甲酰肼類化合物與苯甲酰氯類化合物反應(yīng)生成N-取代二苯甲酰肼類化合物，再用POCl3或SOCl2等強(qiáng)脫水劑進(jìn)行關(guān)環(huán)［9-10］，如圖2中（a）路線所示.但此方法在本工作中無法使用，因?yàn)?-甲?；郊柞Ｂ仍谂c苯甲酰肼類化合物反應(yīng)時，醛基和酰氯基都會與甲?；l(fā)生反應(yīng)，且是競爭性的，甲酰肼基會優(yōu)先與醛基反應(yīng)生成酰腙類化合物［13］，而幾乎不與酰氯基反應(yīng)得到N-取代二苯甲酰肼類化合物，即2種基團(tuán)共存時（a）路線反應(yīng)難以發(fā)生，而（b）路線反應(yīng)則非常容易進(jìn)行.所以本工作中采用的是苯四唑類化合物與4-甲酰基苯甲酰氯的酰氯基反應(yīng)一步生成1，3，4-噁二唑環(huán)的方法，同時因四唑基不會與醛基發(fā)生反應(yīng)而將其保留到下個循環(huán)中.

為得到苯四唑類化合物，采用了先將醛基轉(zhuǎn)化為氰基，再與NaN3和NH4Cl在DMF中反應(yīng)，這2步反應(yīng)中的后一步反應(yīng)為文獻(xiàn)［7-8］廣泛采用的辦法.第1步將醛基轉(zhuǎn)化為氰基的方法較多［7，14-17］，最為常用的是鹽酸羥胺法［7，14-16］，但此方法常常需要在DMF中回流或較高溫度下加熱反應(yīng)，產(chǎn)率尚可，文獻(xiàn)報道值在50%～90%之間.本文中采用了極少被采用的文獻(xiàn)［17］中方法，以氨水和碘作為反應(yīng)試劑，在室溫下短暫反應(yīng)即可獲得近乎理論值的轉(zhuǎn)化率.產(chǎn)物上引入叔丁基可以增加產(chǎn)物的溶解性，而醛基不僅是1，3，4-噁二唑-苯鏈循環(huán)增長下去反應(yīng)所必需的功能團(tuán)，也常常是此系列化合物在進(jìn)一步合成其他物質(zhì)時的活性基團(tuán)［18］.

通過將苯甲醛類化合物上的醛基轉(zhuǎn)化為氰基后，再轉(zhuǎn)化為四唑基，然后由苯四唑類化合物和對甲酰基苯甲酰氯反應(yīng)生成1，3，4-噁二唑類化合物，此化合物保留了對甲?；郊茁葞氲娜┗梢赃M(jìn)一步地采用相同方法循環(huán)反應(yīng)下去，從而可以得到含有多個1，3，4-噁二唑-苯結(jié)構(gòu)單元的系列鏈狀化合物.

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（責(zé)任編輯 王 琳）

A synthetic method for extending the organic chain composed of cyclical 1，3，4-oxadiazole-benzene units

WEI Li-ying，MENG Guo-yun，YANG Fu-rui，TANG Huai-jun
（Key Laboratory of Chemistry in Ethnic Medicinal Resources，State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education，Yunnan Minzu University，Kunming 650500，China）

Due to particular bioactivities and photoelectric properties，organic compounds containing 1，3，4-oxadi-azole have been widely investigated and applied in many fields，such as pharmaceutics，organic electronics and luminescent materials.The performances of these compounds usually would be improved by introducing multiple 1，3， 4-oxadiazole groups.In this paper，a series of chain compounds composed of cyclical 1，3，4-oxadiazole-benzene units were synthesized through the aldehyde group on benzene ring being transformed successively into the cyano and 1H-tetrazole group，and then reacting with 4-formylbenzoyl chloride.Such reactions can be recycled continuously due to a new aldehyde group on benzene ring being introduced in the resultant compounds deriving from 4-formylbenzoyl chloride.

1，3，4-oxadiazole；chain compound；benzonitrile；5-phenyl-1H-tetrazole；4-formylbenzoyl chloride

TQ420.4

A

1672-8513（2014）06-0411-04

2014-01-04.

國家自然科學(xué)基金（21262046）；云南省教育廳理工重點(diǎn)項(xiàng)目（2011Z003）；云南民族大學(xué)青年基金（11QN05）.

魏麗瑩（1986-），女，碩士研究生.主要研究方向：有機(jī)光電材料.

唐懷軍（1974-），男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師.主要研究方向：有機(jī)光電材料.