劉宇芳,劉 博,董振明,金 碩

苯并呋咱的新法合成

劉宇芳1,劉 博2＊,董振明1,金 碩1

(1.山西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,山西太原030006;2.北京交通大學(xué)理學(xué)院,北京100044)

以鄰二硝基苯為底物,在β-CD/NaOH的水溶液體系中,一步合成了苯并呋咱化合物,并通過熔點(diǎn)、IR、1H NMR、質(zhì)譜和元素分析等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征.同時(shí)考察了反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)率的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)n(鄰二硝基苯)∶n(β-CD)=1∶1.2,NaOH溶液的濃度為20%,溫度為90℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到最高產(chǎn)率52%.

鄰二硝基苯;β-環(huán)糊精;NaOH;苯并呋咱

呋咱環(huán)(1,2,5-噁二唑)長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是構(gòu)建新型高密度含能化合物非常有用的結(jié)構(gòu)單元[1,2].另外,由于其具有降血壓、抗癌、抗病毒擴(kuò)散和抑制艾滋病病毒等重要的生物醫(yī)藥功能,也被廣泛應(yīng)用于藥物先導(dǎo)體的合成[3,4].因此,呋咱類化合物的設(shè)計(jì)與合成已經(jīng)受到了人們的廣泛關(guān)注.

苯并呋咱及其衍生物作為一類重要的芳雜環(huán)化合物是構(gòu)建呋咱類化合物的重要中間體.呋咱的合成可通過氧化劑Pb(OAc)4氧化相鄰的亞硝基和氨基成環(huán)而得,也可采用氧化劑氧化取代二肟成環(huán)得到,但產(chǎn)率較低.目前呋咱的合成主要通過二肟脫水環(huán)化而得[5-8].

本課題組在對(duì)β-環(huán)糊精(β-CD)/NaOH復(fù)合體系中芳香硝基化合物的反應(yīng)性研究過程中[9-13],發(fā)現(xiàn)了一種合成苯并呋咱的新方法,即鄰二硝基苯在β-CD和NaOH共同作用下,于水溶液中成環(huán)得到了相應(yīng)的苯并呋咱化合物.反應(yīng)方程式如圖1所示.

圖1 苯并呋咱的合成Fig.1 Synthesis of benzofurazan

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

熔點(diǎn)用SAN YO CALLEN KSMP熔點(diǎn)儀測(cè)定(未校正),IR用Perkin-Elmer1700紅外光譜儀測(cè)定,1H NMR用Bruker DLX300MHz超導(dǎo)核磁共振儀測(cè)定(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo)),質(zhì)譜用VG QUATTRO色質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定,元素分析用VazioE元素分析儀測(cè)定.

鄰二硝基苯,β-CD,氫氧化鈉均為市售分析純?cè)噭?其中β-CD經(jīng)重結(jié)晶后使用.

1.2 苯并呋咱的合成

在安裝有電磁攪拌、回流冷凝管和溫度計(jì)的100 mL三頸圓底燒瓶中,加入1.36 g(1.2 mmol)β-CD,20 mL質(zhì)量濃度為20%的NaOH水溶液,室溫?cái)嚢柚寥芤撼吻?再加入0.17 g(1 mmol)鄰二硝基苯,加熱至90℃左右,用TLC跟蹤反應(yīng)至原料基本消失,停止反應(yīng),收集冷凝管中的淡黃色針狀晶體,經(jīng)升華提純得苯

并呋咱,產(chǎn)率為52%,m.p.50～52℃.IR(KBr)υ:3 440,2 923,2 852,2 360,2 343,1 533,1 458,1 359, 1 010,877,846,742 cm-1;1H NMR(CDCl3,300 MHz)δ:7.94-7.83(2H,m),7.44-7.41(2H,m);Ms(m/ z):120(M+),90(base),63,50,39,30,26;元素分析實(shí)測(cè)值(計(jì)算值)/%:C 59.99(60.00),H 3.44(3.33),N 23.03(23.33).

2 結(jié)果與討論

本文以鄰二硝基苯為底物,在β-CD/NaOH的水溶液體系中,成功地合成了苯并呋咱化合物,并通過熔點(diǎn)、IR、1H NMR、質(zhì)譜和元素分析等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,確定了其結(jié)構(gòu).

此外,我們還考察了β-CD的用量,NaOH溶液的濃度和溫度等因素對(duì)反應(yīng)的影響,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件,見表1所示.研究發(fā)現(xiàn),若保持其他條件不變,當(dāng)體系中不加β-CD時(shí),產(chǎn)率只有8%,同時(shí)回收原料60%;而當(dāng)體系中不加NaOH時(shí),反應(yīng)不能發(fā)生,原料幾乎全部回收.由此可見,NaOH在該反應(yīng)中起著決定性作用,它在β-CD的催化作用下,使鄰二硝基苯成環(huán)得到了苯并呋咱.當(dāng)n(鄰二硝基苯)∶n(β-CD)=1∶1.2,NaOH溶液的濃度為20%,溫度為90℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到最高產(chǎn)率52%.

表1 反應(yīng)條件的優(yōu)化Table 1 Optimization of the reaction conditions

綜上所述,本文提供了一種合成苯并呋咱的新方法,該方法所用原料廉價(jià)易得,操作簡(jiǎn)單,環(huán)境友好,具有一定的應(yīng)用前景.

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New Synthesis of Benzofurazan

LIU Yu-fang1,LIU Bo2,DONG Zhen-ming1,J IN Shuo1
(1.School of Chemistry and Chemical Engineering,S hanxi University,Taiyuan030006,China; 2.School of Science,Beijing J iaotong University,Beijing100044,China)

Benzofurazan was directly synthesized via the cyclization of o-dinitrobenzene in the presence ofβcyclodextrin and NaOH in water,and it was charactered by melting point,IR,1H NMR,MS and elemental analysis.The reaction conditions were optimized as follows:molar ratio of o-dinitrobenzene andβ-cyclodextrin was 1∶1.2,concentration of NaOH was 20%,reaction temperature was 90℃.The highest yield was 52%.

o-dinitrobenzene;β-cyclodextrin;sodium hydroxide;benzofurazan

O621

A

0253-2395(2010)02-0244-03

2009-09-18;

2009-10-08

國(guó)家自然科學(xué)基金(20372044)

劉宇芳(1976-),女,山西高平人,講師,博士研究生,主要從事綠色化學(xué)與精細(xì)化學(xué)品研究.E-mail:liuyf@sxu. edu.cn＊通訊聯(lián)系人