CN101781249B - 10-氧杂-10,11-二氢-5H-二苯并[b,f]氮杂卓的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种式(I)所示10-氧杂-10,11-二氢-5H-二苯并[b,f]氮杂卓的合成方法，所述合成方法包括如下步骤：以如式(II)所示的10,11-二氢-5H-二苯并[b,f]氮杂卓为原料，以如式(III)所示的氮氧自由基为催化剂、以醋酸盐为助催化剂、以次氯酸钙为氧化剂、无机盐为载体，在0～200℃进行氧化反应，反应结束，反应液经后处理得到如式(I)所示的10-氧杂-10,11-二氢-5H-二苯并[b,f]氮杂卓。本发明的有益效果为：反应步骤短，转化率和收率高；具有工艺路线先进、反应条件温和；催化剂用量少；未使用NBS、液溴等含溴试剂，后处理简单，对环境污染少。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的化学合成方法。
(二)背景技术
目前，有关10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的化学合成方法主要为：1.以10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓为原料，与NBS(N-溴代丁二酰亚胺)进行溴化反应后水解，再与次氯酸钠进行氧化反应(US6384217)。该工艺存在的问题是NBS价格昂贵，且处理过程比较繁琐。2.以10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓为原料，在NHPI(N-羟基邻苯二甲酰亚胺)和苯甲醛的催化下，与氧气进行氧化反应(Eur.J.Org.Chem.2003，3，578)。该反应主要存在收率低，不利于产业化生产的问题。因此，寻找一种反应物料价廉易得，操作简便快捷，反应产率高的合成方法是当务之急。
(三)发明内容
本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的化学合成方法，其工艺合理、反应收率高、催化剂用量少、生产成本低、适合大规模工业化生产。
为了达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种式(I)所示10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的化学合成方法，所述合成方法包括如下步骤：以如式(II)所示的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓为原料，以如式(III)所示的氮氧自由基为催化剂、以醋酸盐为助催化剂、以次氯酸钙为氧化剂、无机盐为载体，在0～200℃进行氧化反应，反应结束，反应液经后处理得到如式(I)所示10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓；
式(II)或式(I)中，R1为C1～C10的酰基、C1～C10烷氧羰基、氨基甲酰基、氰基或氢；式(III)中，R2为C1～C10的烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10酯基、羟基或氢；所述无机盐为下列一种或任意几种任意比例的混合物：硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫酸氢钠或硫酸氢钾。
本发明所述的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓、氮氧自由基、醋酸盐、无机盐、次氯酸钙的物质的量之比为1∶0.001～1∶0.001～0.2∶1～40∶1～40，优选为1∶0.002～0.1∶0.005～0.1∶1.0～10∶1.0～10。
本发明所述醋酸盐为下列一种或任意几种任意比例的混合物：醋酸铜、醋酸钴或醋酸镍。
本发明所述后处理方法为：反应结束后，反应液用萃取剂萃取，取有机相经水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产品，所述的粗产品用重结晶溶剂重结晶得到所述10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓。
本发明所述萃取剂为下列一种或任意几种任意比例的混合物：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丙酮、丁酮、乙醚、丙醚、异丙醚、丁醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二硫化碳、硝基甲烷、甲苯、苯、硝基苯、氯苯、乙腈、石油醚、环己烷、正己烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮或环己酮，优选为二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯或丙酮。
本发明所述重结晶溶剂为下列一种或任意几种任意比例的混合物：石油醚、环己烷、正己烷、乙酸乙酯、甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮或环己酮，优选为环己烷、石油醚、甲醇、乙醇。
本发明所述氧化反应温度为50～100℃，反应时间为1～20小时，反应时间优选为2～10小时。
具体的，本发明所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的化学合成方法按如下步骤进行：以如式(II)所示的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓为原料，加入催化剂如式(III)所示的氮氧自由基、助催化剂醋酸盐、氧化剂次氯酸钙及无机盐载体，在50～100℃进行氧化反应2～10h，反应结束后，反应液用萃取溶剂萃取，取有机相经水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产品，用重结晶溶剂重结晶粗产品得到如式(I)所示10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓；式(II)中，R1为C1～C10的酰基、烷氧羰基，、氨基甲酰基、氰基或氢；式(III)中，R2为C1～C10的烷基、烷氧基、酯基、羟基或氢；所述的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓、氮氧自由基、醋酸盐、无机盐、次氯酸钙的物质的量之比为1∶0.002～0.1∶0.005～0.1∶1.0～10∶1.0～10；所述无机盐为：碳酸氢钠或硫酸氢钠；所述醋酸盐为醋酸钴或醋酸铜。
本发明的有益效果体现在：1、反应步骤短，转化率和收率高；2、具有工艺路线先进、反应条件温和；3、催化剂用量少；4、未使用NBS、液溴等含溴试剂，后处理简单，对环境污染少。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
向125g(有效ClO-含量为66％)次氯酸钙中加入亚氨基二苄39g(0.2mol)，氮氧自由基4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物(4-羟基-TEMPO)0.36g，醋酸铜0.14g，碳酸氢钠134g，搅拌均匀，在55℃反应7小时。反应结束后，用(500ml)二氯甲烷萃取，有机相用100ml水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产物，用乙醇重结晶粗产品，得到产品36.3g，收率86.8％，熔点138℃。
实施例2：
向125g(有效ClO-含量为66％)次氯酸钙中加入亚氨基二苄39g(0.2mol)，氮氧自由基TEMPO 0.31g，醋酸铜0.14g，碳酸氢钠134g，搅拌均匀，在55℃反应7小时。反应结束后，用500ml二氯甲烷萃取，有机相用100ml水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产物，用乙醇重结晶粗产品，得到产品35.5g，收率84.9％，熔点139℃。
实施例3：
向125g(有效ClO-含量为66％)次氯酸钙中加入亚氨基二苄39g(0.2mol)，氮氧自由基4-乙氧基-TEMPO 0.42g，醋酸铜0.14g，碳酸氢钠134g，搅拌均匀，在55℃反应7小时。反应结束后，用500ml二氯甲烷萃取，有机相用100ml水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产物，用乙醇重结晶粗产品，得到产品37.1g，收率88.7％，熔点138℃。
实施例4：
向125g(有效ClO-含量为66％)次氯酸钙中加入亚氨基二苄39g(0.2mol)，氮氧自由基TEMPO 0.42g，醋酸铜0.1g，醋酸镍0.4g，碳酸氢钠134g，搅拌均匀，在55℃反应7小时。反应结束后，用500ml二氯甲烷萃取，有机相用100ml水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产物，用乙醇重结晶粗产品，得到产品，收率88.3％，熔点138.5℃。
实施例5：
向125g(有效ClO-含量为66％)次氯酸钙中加入亚氨基二苄39g(0.2mol)，氮氧自由基4-甲氧基-TEMPO 0.39g，醋酸铜0.14g，碳酸氢钠134g，搅拌均匀，在55℃反应7小时。反应结束后，用500ml二氯甲烷萃取，有机相用100ml水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产物，用乙醇重结晶粗产品，得到产品34.9g，收率81.5％。
实施例6：
次氯酸钙78g(有效ClO-含量为66％)，反应温度为90℃，其他操作及投料同实施例1，收率85.1％，熔点138℃。
实施例7：
次氯酸钙195g(有效ClO-含量为66％)，反应温度为90℃，其他操作及投料同实施例1，收率83％，熔点138℃。
实施例8：
醋酸盐为醋酸钴0.1g，醋酸镍0.4g，反应温度为80℃，其他操作及投料同实施例1，收率85.9％，熔点139℃。
实施例9：
醋酸盐为醋酸钴0.14g，反应温度为70℃，其他操作及投料同实施例1，收率83％，熔点138℃。
实施例10：
醋酸盐为醋酸镍0.14g，反应温度为70℃，其他操作及投料同实施例1，收率82％，熔点138℃。
实施例11：
醋酸盐为醋酸铜与醋酸镍按物质的量比1∶1混合，共0.16g，反应温度为65℃，其他操作及投料同实施例1，收率85.5％，熔点138℃。
实施例12：
醋酸盐为醋酸锰与醋酸钴按物质的量比1∶1混合，共0.16g，反应温度为200℃，其他操作及投料同实施例1，收率43.6％，熔点136℃。
实施例13：
醋酸盐为醋酸镍与醋酸钴按物质的量比1∶1混合，共0.16g，反应温度为0℃，其他操作及投料同实施例1，收率32.2％，熔点136℃。
实施例14：
无机盐为碳酸氢钾159g，反应温度为85℃，其他操作及投料同实施例1，收率86％，熔点138℃。
实施例15：
无机盐为硫酸氢钠192g，反应温度为85℃，其他操作及投料同实施例1，收率90.5％，熔点138℃。
实施例16：
无机盐为硫酸氢钾278g，反应温度为85℃，其他操作及投料同实施例1，收率90％，熔点138℃。
实施例17：
无机盐为173g碳酸氢钠与硫酸氢钠(物质的量之比为1∶1)混合物，反应温度为65℃，其他操作及投料同实施例1，收率87％，熔点138℃。
实施例18：
无机盐为190g碳酸氢钠与硫酸钠(物质的量之比为1∶1)混合物，反应温度为65℃，其他操作及投料同实施例1，收率85.6％，熔点138℃。
实施例19：
无机盐为161g碳酸氢钠与碳酸钠(物质的量之比为1∶1)混合物，反应温度为65℃，其他操作及投料同实施例1，收率85.8％，熔点139℃。
实施例20：
无机盐为209g硫酸氢钠与硫酸钠(物质的量之比为1∶1)混合物，反应温度为80℃，其他操作及投料同实施例1，收率87％，熔点138℃。
实施例21：
无机盐为181g硫酸氢钠与碳酸钠(物质的量之比为1∶1)混合物，反应温度为90℃，其他操作及投料同实施例1，收率84％，熔点138℃。
实施例22：
无机盐为225g硫酸氢钠与硫酸钾(物质的量之比为1∶1)混合物，反应温度为90℃，其他操作及投料同实施例1，收率76.9％，熔点138℃。
实施例23：
催化剂氮氧自由基4-羟基-TEMPO用量为0.09g，其他操作及投料同实施例1，收率73％，熔点139℃。
实施例24：
催化剂氮氧自由基4-羟基-TEMPO用量为0.9g，其他操作及投料同实施例1，收率91％，熔点138℃。
实施例25：
催化剂氮氧自由基4-羟基-TEMPO用量为1.8g，其他操作及投料同实施例1，收率92％，熔点138.5℃。
实施例26：
氧化反应时间变为2小时，其他操作及投料同实施例1，收率70％，熔点139℃。
实施例27：
氧化反应时间变为5小时，其他操作及投料同实施例1，收率84％，熔点138℃。
实施例28：
氧化反应时间变为20小时，其他操作及投料同实施例1，收率83.5％，熔点138℃。
实施例29：
催化剂为氮氧自由基4-乙酰氧基-TEMPO用量为1.0g，其他操作及投料同实施例1，收率72％，熔点135-137℃。
实施例30：
催化剂为氮氧自由基4-乙基-TEMPO用量为0.9g，其他操作及投料同实施例1，收率88％，熔点136-137℃。
实施例31～35：
向125g(有效ClO-含量为66％)次氯酸钙中加入10，11-二氢-5H-二苯基[b，f]氮杂卓0.2mol，氮氧自由基4-羟基-TEMPO 0.36g，醋酸铜0.14g，碳酸氢钠134g，搅拌均匀，在55℃反应7小时。反应结束后，用500ml二氯甲烷萃取，有机相用100ml水洗涤。反应液减压蒸干，用乙醇重结晶，得到产品，结果见表1。
表1：例20～24实验结果
Claims (10)
1.一种式(I)所示10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述合成方法包括如下步骤：以如式(II)所示的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓为原料，以如式(III)所示的氮氧自由基为催化剂、以醋酸盐为助催化剂、以次氯酸钙为氧化剂、无机盐为载体，在0～200℃进行氧化反应，反应结束，反应液经后处理得到如式(I)所示10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓；
式(II)或式(I)中，R1为C1～C10的酰基、C1～C10烷氧羰基、氨基甲酰基、氰基或氢；式(III)中，R2为C1～C10的烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10酯基、羟基或氢；所述无机盐为下列一种或任意几种任意比例的混合物：硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫酸氢钠或硫酸氢钾。
2.如权利要求1所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓、氮氧自由基、醋酸盐、无机盐、次氯酸钙的物质的量之比为1∶0.001～1∶0.001～0.2∶1～40∶1～40。
3.如权利要求2所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓、氮氧自由基、醋酸盐、无机盐、次氯酸钙的物质的量之比为1∶0.002～0.1∶0.005～0.1∶1.0～10∶1.0～10。
4.如权利要求1所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述醋酸盐为下列一种或任意几种任意比例的混合物：醋酸铜、醋酸钴或醋酸镍。
5.如权利要求1所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述后处理方法为：反应结束后，反应液用萃取剂萃取，取有机相经水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产品，所述的粗产品用重结晶溶剂重结晶得到所述10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓。
6.如权利要求5所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述萃取剂为下列一种或任意几种任意比例的混合物：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丙酮、丁酮、乙醚、丙醚、异丙醚、丁醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二硫化碳、硝基甲烷、甲苯、苯、硝基苯、氯苯、乙腈、石油醚、环己烷、正己烷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或环己酮。
7.如权利要求5所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述重结晶溶剂为下列一种或任意几种任意比例的混合物：石油醚、环己烷、正己烷、乙酸乙酯、甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮或环己酮。
8.如权利要求1所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述氧化反应时间为1～20小时。
9.如权利要求1所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述氧化反应温度为50～100℃，反应时间为2～10小时。
10.如权利要求1所述的10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓的合成方法，其特征在于所述合成方法按如下步骤进行：以如式(II)所示的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓为原料，加入催化剂如式(III)所示的氮氧自由基、助催化剂醋酸盐、氧化剂次氯酸钙及无机盐载体，在50～100℃进行氧化反应2～10h，反应结束后，反应液用萃取溶剂萃取，取有机相经水洗涤后，减压蒸干溶剂得到粗产品，用重结晶溶剂重结晶粗产品得到如式(I)所示10-氧杂-10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓；式(II)中，R1为C1～C10的酰基、C1～C10烷氧羰基、氨基甲酰基、氰基或氢；式(III)中，R2为C1～C10的烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10酯基、羟基或氢；所述的10，11-二氢-5H-二苯并[b，f]氮杂卓、氮氧自由基、醋酸盐、无机盐、次氯酸钙的物质的量之比为1∶0.002～0.1∶0.005～0.1∶1.0～10∶1.0～10；所述无机盐为：碳酸氢钠或硫酸氢钠；所述醋酸盐为醋酸钴或醋酸铜。
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