碘促进一锅法多取代噁唑类化合物的合成研究-化学专业毕业论文.doc

1、本科生毕业论文(设计)题 目：碘促进一锅法多取代噁唑类化合物的合成研究 学生姓名：王江鹏导师姓名：肖立伟院 别：化学与材料科学学院系 别：化学专 业：材料化学年 级：2016 届毕业生学 号：12060144021完 成 日 期 2016 年 6 月 1 日廊坊师范学院本科生毕业论文（设计）论文题目：碘促进一锅法多取代噁唑类化合物的合成研究 摘要：噁唑是一种重要的杂环，广范应用于诸多领域，尤其是医药方面。本文首次以 1-芳基酮和取代苄胺为原料，在碘和无水碳酸钾的存在下合成了一系列带有不同取代基的噁唑类化合物。所得产物通过 1H NMR 进行了表征。 与文献报道的方法相比上述合成方法操作反应条件

2、温和，操作简单，原料易得。 关键词 多取代噁唑；1-芳基苯乙酮；取代苄胺；碘催化 One-Pot Synthesis of Iodine promote multi-substituted oxazoleCompoundsGraduate in 2016 , Faculty of Chemistry and Material Science,Langfang Teachers UniversityWang JiangpengAbstract：Oxazole is a kind of important heterocyclic compounds, which is widely used i

3、n many aspects, especially in medicine. In this paper, a series of di- and tri-substituted imidazoles have been synthesized from 1-aromatic ketones and substituted benzylamines derivatives catalyzed by anhydrous potassium carbonate-iodine systerm. The products has been characterized by 1HNMR. The ab

4、ove method has the advantages of the mild reaction conditionas, simple operation and the raw materials are readily available.Keywords：polysubstituted ozazole; 1-aromatic ketones; substituted benzylamines; catalyzed by iodine目 录1 前言 12 实验原理 23 试剂与仪器 23.1 主要试剂 23.2 主要仪器 34 实验部分 35 实验结果与讨论 55.1 实验条件的优化

5、 55.2 合成不同取代基的噁唑类化合物 65.3 不同取代基对产率的影响分析 75.4 反应机理 86 结论 9参考文献 9附 录 11致谢 200碘促进一锅法多取代噁唑类化合物的合成研究1 前言噁唑类化合物是一类结构中含有氮原子和氧原子的五元杂环化合物。最初曾认为自然界中的天然噁唑化合物非常稀少。但是直到 20 世纪，人们在海洋生物中发现了大量的含有噁唑的天然化合物。噁唑类化合物具有很好的生物活性 1-4和良好的抗菌、消炎、杀灭植物病毒功效 5-6，例如化合物利奈唑胺 7、奥沙普秦和 AD-5061 在克服耐药性的疾病和感染性疾病等方面有着不可替代的作用。另外噁唑环作为一种重要的含氧氮唑类

6、杂环，可发生疏水作用，静电作用及多种非共价键相互作用，并且表现出某些特殊性能，主要体现在荧光增白、发光、成像等方面 8。近些年研究发现噁唑环有着非常强的氢键形成能力和配位能力 9，能和金属离子还有有机物分子形成超分子络合物 10，在物理、生命科学等方面成为了新的研究热点 11。 Schem1 几种噁唑化合物正因如此噁唑环被广泛用于构筑各种功能分子，所以有关噁唑环的合成研究也得到广泛关注和重视。经过多年的努力, 人们已经发展了多种噁唑类化合物的合成方法 12-13。随着功能性多取代噁唑类化合物应用研究的不断深入, 其合成方法的报道也在不断增多。这些方法归纳起来，共存在两种情况：一种是分子内环合，

7、另一种是分子间的环合。但是无论哪种环合方式，参加反应的分子必须要含有杂原子基团，而且要至少含有两个活泼的反应中心。目标产物中的功能基团, 一般由原料引入或由其他基团转化, 也可通过芳杂环上的偶联反应引入。各种新的合成方法优势互补, 适用于不同反应原料及条件下目标化合物的合成。采用的原料包括酰胺、氨基酸，以及腈、炔、烯等不饱和化合物为底物合成多取代噁唑。例如 Mose 和他的同事采用 溴代酮与酰胺衍生物在银介导下一步合成噁唑化合物，又如 Chi Zhang 以 溴代酮与苄胺以碘和碳酸钾为反应底物合成噁唑化合物 14，但上述两种方法所采用的原料成本高，不易获得，在此基础上，我们发展了一种原料易得、

8、操作简单的实验方法。1R1OBrR2R3ONH2AgSbF6(1equiv)DCE,90oC uw+ NOR3R2 (1)MoseorkR1OBrR2R3NH2+ NOR3R2Chi Zangs workR1I2/KCO3DMF, 80o (2)R1OR2R3NH2+ NOR3R2R1I2/KCO3DMF, 80o (3)This workScheme 2 本文方法和文献方法的比较通过上面原理可以清晰看出，在合成噁唑环时本文方法较之前面两种方法更简便。试验中，仅用碘与碳酸钾催化酮与苄胺及其衍生物反应，碘既充当反应物，又作为催化剂。本文在前人工作的基础上探究一种合成噁唑的新方法，比之前文献报道的

9、方法更简便更节省材料。为化学科研工作提供了行之有效的制多取代噁唑类化合物的方法，具有广阔的应用前景。2 实验原理含不同取代基的苯乙酮和不同取代基的苄胺在无水碳酸钾和碘催化下，生成一系列带有不同取代基的噁唑类化合物。Scheme 33 试剂与仪器 3.1 主要试剂苯乙酮 分析纯，天津博迪化工股份有限公司2苯丙酮 分析纯，阿达玛斯试剂有限公司对氯苯乙酮 分析纯，东京化成工业株式会社 溴代苯乙酮 分析纯，国药集团化学试剂有限公司对甲基苯乙酮 分析纯，梯希爱（上海）化成工业发展有限公司 对甲氧基苯乙酮 分析纯，东京化成工业株式会社苄胺 分析纯，天津市江天化工技术有限公司对氯苄胺 分析纯，北京百灵威科技

10、有限公司对甲氧基苄胺 分析纯，东京化成工业株式会社N,N-二甲基甲酰胺 分析纯，天津市江天化工技术有限公司乙酸乙酯 分析纯，天津市化学试机供销公司石油醚 分析纯，天津市化学试机供销公司无水乙醇 分析纯，天津市化学试机供销公司无水硫酸钠 分析纯，天津市化学试剂批发公司硫代硫酸钠 分析纯，天津市化学试剂批发公司无水乙醚 分析纯，天津市化学试剂供销公司3.2 主要仪器Ascend-400MHz 型核磁超导共振波普仪 Bruker 公司傅立叶变换红外光谱仪 日本岛津制作所XT4A 显微熔点测定仪 北京科仪电光仪器厂ZF-I 型三用紫外分析仪 上海顾村电光仪器厂SHB-III 循环水式多用真空泵 巩义市

11、予华仪器有限公司79-1 型磁力加热搅拌器 江苏省荣华仪器制造有限公司 旋转蒸发仪 RE-52A 上海亚荣生化仪器厂电子天平 上海精密科学有限公司超声波清洗器 上海科导超声仪器有限公司4 实验部分以苯乙酮和苄胺之间的反应说明试验步骤：在圆底烧瓶中加入 2.5mmol(0.3004g)苯乙酮和 3.0mmol(0.3215g)苄胺作为反应物。加入 14.5mmol(2.0g)无水 K2CO3 和16.5mmol(2.1g)碘作为反应的催化剂，加入 5mLDMF 做溶剂。在 90下水浴加热，搅拌下回流 6 个小时（装上干燥器，隔绝水分）。 用 0.5g 硫代硫酸钠配成 15mL 溶液加入上3述产品

12、中转移至分液漏斗中，震荡除去多余的碘，再用 3*10mL 乙酸乙酯萃取有机层，合并上层有机层。用石油醚与乙酸乙酯（10 ：1）的展开剂进行薄层色谱分析，紫外荧光分析产品极性，产品中加入无水硫酸钠干燥，然后转移至容器中，用旋蒸仪 60蒸去乙酸乙酯。用 20 ：1 的淋洗剂把浓缩的液体用柱层色谱过滤出所要滤液，结合薄层色谱合并滤液。旋蒸仪蒸去石油醚与乙酸乙酯，转移剩余液体至容器中。冷却，产品析出。用同样的方法制备不同取代基的噁唑类化合物。所的产物的物理性质和波谱分析如下：2，5-双苯基噁唑(3a) ：淡黄色固体；m.p. 67-70 64-67 14； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz

13、) : 8.131-8.107（m，2H）, 7.746-7.725(t ，J=1.2Hz ，2H),7.496-7.434(m，6H),7.349(s，1H)。4-甲基 -2,5 双苯基噁唑（ 3b）:黄色固体；m.p. 55-61 69-72 14； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.014-8.010（d，J=1.6Hz，2H），7.638-7.615 （m，2H），7.423-7.385（m，6H），2.442（s，3H）。5-对氯苯基 -2-苯基噁唑（3c ）：淡黄色固体；m.p. 90-93 102-104 14； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz)

14、 :8.119-8.095（t，J=1.6Hz，2H），7.675-7.654（d，J=8.4Hz，2H ），7.486-7.482（d，J =1.6Hz，3H），7.447-7.438（d， J=3.6Hz，2H ），7.417（s ，1H ）。5-对溴苯基 -2-苯基噁唑（3d）：黄色固体；m.p. 56-57 99-100 14； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.131-8.107（m，2H），7.744-7.726（d，J=7.2Hz，2H），7.497-7.435（m，6H）。2-苯基 -5-对甲基苯基噁唑（3e ）：黄色固体；m.p. 70-73； 1H NM

15、R（CDCl 3，400MHz ） :8.120-8.096（m，2H），7.633-7.613（d，2H），7.487-7.469（d，J=7.2Hz，3H），7.397（s，1H），7.259（s ，2H），2.400（s ，3H）。5-对甲氧基苯基-2-苯基噁唑(3f) ：黄色固体；m.p. 69-71 78-79 14； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.109-8.086（m，2H），7.675-7.653 （d，J=8.8Hz，2H ）7.485-7.449（t，J=7.6Hz，3H），7.329（s，1H），6.994-6.971（d，J=9.2Hz，2H ）

16、，3.866（s，3H）。2-对氯苯基 -5-苯基噁唑（3g）：深黄色固体；m.p. 61-65； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.055-8.034（d，J =8.4Hz，2H），7.731-7.708（m，2H），7.474-7.434（m ，6H ）。42-对氯苯基 -4-甲基-5- 苯基噁唑（ 3h）：浅黄色固体；m.p. 75-80； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.031-8.009 （d，J =8.8Hz，2H），7.689-7.669（t，J=0.8Hz，2H ），7.493-7.435（m，4H）7.369-7.261（m，1H），

17、2.501（s ，3H ）。2,5-二对氯苯基噁唑（3i）：浅黄色固体；m.p. 116-123； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.047-8.026（d，J =8.4Hz，2H），7.662-7.640（d，J=8.8Hz，2H ）,7.479-7.417(q，5H) 。2-对氯苯基 -5 对溴苯基噁唑（3j）：亮黄色固体；m.p. 91-98； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.059-8.038 （d，J =8.4Hz，2H）,7.735-7.714(t，J=1.2Hz，2H)，7.478-7.449（t，J=8.8Hz，5H）。2-对氯苯基 -

18、5-对甲基苯基噁唑（3k）：黄色固体；m.p. 65-72； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.045-8.023 （d，J =8.8Hz，2H），7.618-7.597（d，J =8.4Hz，2H ）,7.466-7.444(d，J=8.8Hz，4H)，7.389（s，1H），2.399（ s，3H ）。2-对氯苯基 -5-对甲氧基苯基噁唑（3l）：橘黄色固体； m.p. 113-118； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.035-8.013（d，J =8.8Hz，2H）,7.660-7.638(d，J =8.8Hz，2H) ，7.464-7.442（

19、d，J=8.8Hz，2H），7.262（s，1H），6.991-6.969 （d，J=8.8Hz，2H）,3.865(s，3H)。2-对甲氧基苯基-5-苯基噁唑（3m ）：暗黄色固体；m.p. 65-70 86-87 14； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.064-8.042（d，J =8.8Hz，2H ），7.725-7.704（t，J=1.2Hz，2H）,7.509-7.409（m，4H），7.014-6.992（q，2H）， 3.883（s，3H ）。2-对甲氧基苯基-4-甲基-5-苯基噁唑(3n)：浅黄色固体；m.p. 57-60； 1H NMR (CDCl3,

20、400 MHz) :8.037-8.015（d，J =8.8Hz，2H）,7.687-7.666（t，J=1.2Hz，2H ），7.480-7.441（t，J=7.6Hz，2H），7.340-7.300（m，1H）6.995-6.972（d，J=9.2Hz,2H）3.874（s，3H），2.491（s，3H）。5-对氯苯基 -2-对甲氧基苯基噁唑（3o）：黄色固体；m.p. 83-85； 1H NMR（CDCl 3，400MHz ） :8.052-8.030（d，J=8.8Hz，2H ），7.652-7.631（d，J=8.4Hz，2H），7.425（s，3H），7.014-6.992 （d，

21、J=9.2Hz，2H），3.886（s，3H）。55-对溴苯基 -2-对甲氧基苯基噁唑（3p）：黄色固体；m.p. 65-70； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.063-8.041 （d，J =8.8Hz，2H）,7.722-7.701（t，J=1.2Hz，2H ），7.442-7.408（d，J=13.6Hz，3H），7.014-6.991（d，J=9.2Hz，2H），3.883（s，3H）。2-对甲氧基苯基-5-对甲基苯基噁唑（3q）：亮黄色固体；m.p. 75-77； 1H NMR（CDCl 3，400MHz ） :8.054-8.032（d，J=8.8Hz，2H

22、），7.614-7.594（d，J=8.0Hz，7H），7.353（s，3H）3.881（s ，3H），2.396（s ，3H）。2，5-二对甲氧基噁唑（3r）: 亮黄色固体；m.p. 120-123 ； 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) :8.043-8.021（d，J=8.8Hz ，2H ），7.654-7.632（d，J =8.8Hz，2H），7.283（s ，1H），7.006-6.963（t，J =8.8Hz，4H），3.880-3.863（d，J=10.8Hz，6H ）。5 实验结果与讨论5.1 实验条件的优化以苯乙酮和苄胺之间的反应为例,探讨了反应温度，催化剂的用量

23、、碱的种类、溶剂的种类等，以反应产率的高低为判断标准，结果如表 1 所示.表 1：实验条件的优化Table 1: Optimization of experimental conditionsEntry Base（equiv）Solvent I2(equiv) T/ Productivity/1 K2CO3 DMF 1.8 80 15.052 KOH DMF 1.8 80 03 Cs2CO3 DMF 1.8 80 04 K2CO3 乙腈 1.8 80 05 KOH 乙腈 1.8 80 5.506 Cs2CO3 乙腈 1.8 80 5.227 K2CO3 DMF 2.2 80 20.168 K2

24、CO3 DMF 4.4 80 39.549 K2CO3 DMF 3.3 80 40.9310 K2CO3 DMF 3.3 70 17.7911 K2CO3 DMF 3.3 90 52.13612 K2CO3 DMF 3.3 100 10.33由 Table 1 中 1-6 分析可以看出，在 80时，以 K2CO3 为催化剂 、DMF 为反应溶剂时有较好的收益；而由 1、7 和 9 很容易得出用碘量在 3.3 倍当量时产物收益提升了近一倍，将 8 与 9 对比可以看出 4.4 倍当量的碘与 3.3 倍当量的碘产物收益相差无几；在最后由 9、10、11 和 12 作对照，可以显而易见的推断出反应在

25、 90时产物收益又提升了 30%；在 100时 DMF 被大量蒸发所以在 12 中产物收益较低。由此可见，本文实验的最优条件是方案 10 中所列条件。5.2 合成含不同取代基的噁唑类化合物 Scheme 3在表 1 实验条件的优化下，本实验采用表 2 方案 2：DMF 为反应溶剂，I 2 和 K2CO3 作为反应催化剂，于 90水浴中加热苯乙酮与苄胺的混合溶液，得了目标产物 3a。随后，以上述苯乙酮与苄胺的反应为模板，以不同的对位苯乙酮的衍生物（1b，1c，1d1r）与不同的对位苄胺(2b，2c，2d2r)的衍生物分别代替苯乙酮（1a）与苄胺（1b ）进行反应，最后分别得到了不同产率的目标产物（3b，3c，3d3r）。如下表 2 所示。5.3 不同取代基对产率的影响分析表 2：不同取代基对产率的影响分析Table 2: Effect of different substituents on yieldNo. R1 R2 R3 Product Yield(%)1 H H CH3 3a 26.102 H H CH3CH2 3b 6.033 Cl H CH3 3c 16.614 Br H CH3 3d 31.58