苯并呋咱的新法合成

刘宇芳,刘 博,董振明,金 硕

苯并呋咱的新法合成

刘宇芳1,刘 博2＊,董振明1,金 硕1

(1.山西大学化学化工学院,山西太原030006;2.北京交通大学理学院,北京100044)

以邻二硝基苯为底物,在β-CD/NaOH的水溶液体系中,一步合成了苯并呋咱化合物,并通过熔点、IR、1H NMR、质谱和元素分析等手段对产物进行了表征.同时考察了反应条件对产率的影响,发现当n(邻二硝基苯)∶n(β-CD)=1∶1.2,NaOH溶液的浓度为20%,温度为90℃时,反应达到最高产率52%.

邻二硝基苯;β-环糊精;NaOH;苯并呋咱

呋咱环(1,2,5-噁二唑)长期以来被认为是构建新型高密度含能化合物非常有用的结构单元[1,2].另外,由于其具有降血压、抗癌、抗病毒扩散和抑制艾滋病病毒等重要的生物医药功能,也被广泛应用于药物先导体的合成[3,4].因此,呋咱类化合物的设计与合成已经受到了人们的广泛关注.

苯并呋咱及其衍生物作为一类重要的芳杂环化合物是构建呋咱类化合物的重要中间体.呋咱的合成可通过氧化剂Pb(OAc)4氧化相邻的亚硝基和氨基成环而得,也可采用氧化剂氧化取代二肟成环得到,但产率较低.目前呋咱的合成主要通过二肟脱水环化而得[5-8].

本课题组在对β-环糊精(β-CD)/NaOH复合体系中芳香硝基化合物的反应性研究过程中[9-13],发现了一种合成苯并呋咱的新方法,即邻二硝基苯在β-CD和NaOH共同作用下,于水溶液中成环得到了相应的苯并呋咱化合物.反应方程式如图1所示.

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

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

熔点用SAN YO CALLEN KSMP熔点仪测定(未校正),IR用Perkin-Elmer1700红外光谱仪测定,1H NMR用Bruker DLX300MHz超导核磁共振仪测定(CDCl3为溶剂,TMS为内标),质谱用VG QUATTRO色质联用仪测定,元素分析用VazioE元素分析仪测定.

邻二硝基苯,β-CD,氢氧化钠均为市售分析纯试剂,其中β-CD经重结晶后使用.

1.2 苯并呋咱的合成

在安装有电磁搅拌、回流冷凝管和温度计的100 mL三颈圆底烧瓶中,加入1.36 g(1.2 mmol)β-CD,20 mL质量浓度为20%的NaOH水溶液,室温搅拌至溶液澄清.再加入0.17 g(1 mmol)邻二硝基苯,加热至90℃左右,用TLC跟踪反应至原料基本消失,停止反应,收集冷凝管中的淡黄色针状晶体,经升华提纯得苯

并呋咱,产率为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;元素分析实测值(计算值)/%:C 59.99(60.00),H 3.44(3.33),N 23.03(23.33).

2 结果与讨论

本文以邻二硝基苯为底物,在β-CD/NaOH的水溶液体系中,成功地合成了苯并呋咱化合物,并通过熔点、IR、1H NMR、质谱和元素分析等手段对产物进行了表征,确定了其结构.

此外,我们还考察了β-CD的用量,NaOH溶液的浓度和温度等因素对反应的影响,优化了实验条件,见表1所示.研究发现,若保持其他条件不变,当体系中不加β-CD时,产率只有8%,同时回收原料60%;而当体系中不加NaOH时,反应不能发生,原料几乎全部回收.由此可见,NaOH在该反应中起着决定性作用,它在β-CD的催化作用下,使邻二硝基苯成环得到了苯并呋咱.当n(邻二硝基苯)∶n(β-CD)=1∶1.2,NaOH溶液的浓度为20%,温度为90℃时,反应达到最高产率52%.

表1 反应条件的优化Table 1 Optimization of the reaction conditions

综上所述,本文提供了一种合成苯并呋咱的新方法,该方法所用原料廉价易得,操作简单,环境友好,具有一定的应用前景.

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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

国家自然科学基金(20372044)

刘宇芳(1976-),女,山西高平人,讲师,博士研究生,主要从事绿色化学与精细化学品研究.E-mail:liuyf@sxu. edu.cn＊通讯联系人