《武汉工程大学学报》  2010年03期 37-39   出版日期：2010-03-31   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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新型咪唑啉酮衍生物的合成研究


0引言咪唑啉酮类杂环是一类高活性、广谱除草剂［1］．其中5芳基亚甲基咪唑啉酮类化合物具有良好的杀菌和消炎活性［23］，而且还是血管紧张肽II的有效拮抗剂［45］．丁明武课题组对应用串联的AzaWittig反应合成咪唑啉酮类化合物进行了详细的研究和报道．该种方法是使用易制备的膦亚胺（4）与苯基异氰酸酯经过AzaWittig反应得到碳二亚胺（5），5不经分离提纯，直接再与各种亲核试剂进行关环反应得到咪唑啉酮类化合物，如与各种脂肪伯胺、仲胺反应得到2烷氨基3芳基咪唑啉酮［6］，与肼反应得到2芳氨基3氨基咪唑啉酮［7］等．但未见有用芳香胺或芳杂环胺与碳二亚胺反应的报道．许志峰等分析可能是因为芳香胺或芳杂环胺的亲核性较弱，无法与碳二亚胺反应［8］．但经过笔者研究，在以无水乙腈为溶剂，不加任何催化剂的条件下，芳杂环伯胺2甲基3氨基吡啶和2氨基4甲基噻唑能顺利的与碳二亚胺反应，得到2位为芳杂环胺基和3位为芳基的咪唑啉酮类衍生物．合成路线如图1所示，共合成八个未见文献报道的目标化合物，化合物的结构经过HRMS，1H NMR进行表征．图1目标化合物的合成路线
Fig.1The synthetic routes of target compounds1实验部分1.1仪器和试剂RY1型熔点仪；Varian MercuryVx300型核磁共振仪（CDCl3为溶剂，TMS为内标）；FINNIGAN TRACE GCMS型质谱仪．2甲基3氨基吡啶（ACROS ORGANICS）和2氨基4甲基噻唑（Alfa Aesar）为进口试剂，其他试剂均为国产分析纯或者化学纯．无水乙腈使用前重蒸处理，二氯甲烷使用前用氯化钙干燥处理．1.2化合物合成
1.2.1膦亚胺（4）的合成参照文献［9］中产率约90%．
1.2.2咪唑啉酮衍生物（7）的合成在室温及干燥氮气保护下，将3.3 mmol芳基异氰酸酯加入到膦亚胺4（3.3 mmol）的二氯甲烷（20 mL)溶液中，静置反应6 h．减压脱去溶剂，加入30 mL乙醚：石油醚（v/v）＝1∶2混合液以除去三苯基氧膦，过滤．滤液在减压下脱去溶剂即得到碳二亚胺5．碳二亚胺5不需要处理，可直接进行下步反应．将得到的碳二亚胺5（3.3 mmol）溶解在无水乙腈中，室温搅拌下滴加3.3 mmol的芳杂环伯胺的乙腈溶液，反应15 min即有固体析出．析出的固体用二氯甲烷和石油醚重结晶得咪唑啉酮衍生物7a7h．产率50%～70%．2结果和讨论2.1目标化合物的物理性质和表征7a7h的产率及物理常数列于表1．由表1可知，2甲基3氨基吡啶和2氨基4甲基噻唑可以顺利地与碳二亚胺5反应得到目标化合物．但是2氨基4甲基噻唑的反应收率高于2甲基3氨基吡啶，可能是因为2氨基4甲基噻唑的亲核性较强，易于与碳二亚胺反应．第3期王勇，等：新型咪唑啉酮衍生物的合成研究
武汉工程大学学报第32卷
表1化合物7的产率及物理常数
Table 1The properties and yield of compounds 7
化合物Ar1Ar2Ar3物态熔点/℃产率/%7aPhPh3(2methylpyridyl)黄色固体194~196557bPhPh2(4methylthiazolyl)黄色固体233~235657cPh3CH3Ph3(2methylpyridyl)黄色固体145~148537dPh3CH3Ph2(4methylthiazolyl)黄色固体183~185677e4CH3OPhPh3(2methylpyridyl)黄色固体191~193577f4CH3OPhPh2(4methylthiazolyl)黄色固体242~246667g4CH3OPh3CH3Ph3(2methylpyridyl)黄色固体194~196537h4CH3OPh3CH3Ph2(4methylthiazolyl)黄色固体216~21869表2化合物7的MS和1H NMR数据
Table 2MS and 1H NMR date of compounds 7
化合物1H NMR (CDCl3) δMS m/z (calcd.)7a13.02（s，1H，NH），6.89~8.12（m，13H，ArH），6.78（s，1H，PhCH＝），2.25（s，3H，CH3）355.1561 (M+H)+ （355.1481）7b12.63（s，1H，NH），6.50~7.65（m，11H，ArH），6.85（s，1H，PhCH＝），2.45（s，3H，CH3）361.1159 (M+H)+（361.1045）7c12.97（s，1H，NH），6.89~8.19（m，12H，ArH），6.77（s，1H，PhCH＝），2.46（s，3H，Ar3CH3），2.25（s，3H，Ar2CH3）369.1756 (M+H)+（369.1637）7d12.63（s，1H，NH），6.50~7.65（m，10H，ArH），6.83（s，1H，PhCH＝），2.46（s，3H，Ar3CH3），2.45（s，3H，Ar2CH3）375.1277 (M+H)+（375.1201）7e12.95（s，1H，NH），6.85~8.17（m，12H，ArH），6.74（s，1H，PhCH），3.90（s，3H，OCH3），2.22（s，3H，CH3）385.1694 (M+H)+（385.1586）7f12.58（s，1H，NH），6.50~7.60（m，10H，ArH），6.82（m，1H，PhCH），3.92（s，3H，OCH3），2.45（s，3H，CH3）391.1233 (M+H)+（391.1150）7g12.92（s，1H，NH），6.87~8.19（m，11 H，ArH），6.75（s，1H，PhCH），3.91（s，3H，OCH3），2.45（s，3H，Ar3CH3），2.25（s，3H，Ar2CH3）399.1862 (M+H)+（399.1743）7h12.57（s，1H，NH），6.50~7.60（m，9H，ArH），6.81（m，1H，PhCH），3.91（s，3H，OCH3），2.45（s，3H，Ar3CH3），2.45（s，3H，Ar2CH3）405.1401 (M+H)+（405.1307）咪唑啉酮7的波谱数据如表2所示．在其1H NMR谱图中，芳杂环和苯环氢的化学位移在6.50～8.50之间，显示为多重峰．烯氢由于受到苯环和咪唑啉酮环的共轭作用，化学位移值向低场移动，在6.80附近出现一尖锐的单峰，可以与芳杂环和苯环氢的信号区分．芳杂环胺的氨基活泼氢的信号出现在12.90附近．对比文献［11］可知芳胺基的氨基活泼氢出现在9.2左右，而芳杂环胺的氨基活泼氢由于受到芳杂环的影响化学位移会更高，因此咪唑啉酮7为2芳杂环氨基咪唑啉酮而不是2芳氨基咪唑啉酮．2.2成环反应选择性据文献报道，当碳二亚胺与脂肪伯胺加成得到中间体胍后，可能由于胍中间体几何构型的原因，由亲核性较弱的芳氨基（ArNH）分子内亲核进攻使羧酸酯发生氨解反应而生成咪唑啉酮环［10］；而碳二亚胺与肼加成后得到中间体胍，则是由更强的亲核基团肼（NH2NH）分子内亲核进攻羧酸酯，关环生成咪唑啉酮环［11］．但在本研究得到的产物结构表明，当含芳杂环氨与碳二亚胺加成得到中间体胍后，由亲核性较弱的芳氨基（Ar2NH）进攻羧酸酯发生氨解反应而关环得到咪唑啉酮环，而不是芳杂环氨基（Ar3NH）反应关环．这与文献［10］的结果一致．