2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑化合物的合成研究

赵静，李德强，雷英杰

（天津理工大学化学化工学院，天津300191）

2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑化合物的合成研究

赵静，李德强，雷英杰

（天津理工大学化学化工学院，天津300191）

以水杨酸为原料，通过硝化和酯化反应得到5-硝基水杨酸甲酯；三氯氧磷催化作用下，对5-硝基水杨酸甲酯和单酰肼缩合反应得到的芳香双酰肼进行环合，制备得到2个2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物，其结构和荧光性能经IR、1HNMR和荧光测试技术加以确证。

1,3,4-噁二唑；合成；水杨酸

1，3，4-噁二唑类化合物具有杀虫、抗菌、抗光等多种生物活性[1]，广泛应用于农药和医药领域；而2-（2′-羟基苯基）-5-苯基-1,3,4-噁二唑（HOXD）类衍生物，具有实现激射效应的四能级结构，其超快的质子转移速率和互变异构体的基态初始密度为零，致使在互变异构体基态和激发态间形成大的粒子数反转[2]；同时，ESIPT（激发态分子内质子转移）过程中吸收和发射能够产生大的Stokes位移的荧光，能够消除基态对激发光的自吸收，光稳定性较好，使有望成为新一代的荧光染料[3]。因此，探讨和优化1,3,4-噁二唑类化合物的合成及其荧光性能具有重要的意义。一般来说，利用三氯氧磷的脱水作用进行芳香双酰肼环合反应制备1,3,4-噁二唑的合成方法比较普遍和成熟[4]。本文以水杨酸为原料，通过硝化反应得到5-硝基水杨酸；再分别通过酯化和肼解反应得到芳香双酰肼，经过三氯氧磷的催化进行环合，制备得到2个2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物，合成路线如图1所示。

图1 1,3,4—噁二唑类化合物

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

X-4型显微熔点测定仪（（北京第三光学仪器厂），温度计未校正；Nicolet60SXR-FTIR型红外光谱仪（美国Nicolet公司），KBr压片；INOVA 400MHz核磁共振仪（美国Varian公司），TMS为内标，DMSO作溶剂；UV-3310紫外可见分光度计和F-4500型荧光分光光度计（日本日立公司）。

所用试剂均为国产分析纯试剂。

反应跟踪方法：采用青岛海洋化工厂生产的GF254硅胶板，乙酸乙酯/二氯甲烷作展开剂，UV-260型紫外分析仪观察反应斑点。

1.2 5-硝基水杨酸（2）的合成

三口瓶中加入0.15mol水杨酸（1）和60mL水，60℃搅拌10min后，加入0.15mol亚硝酸钠，控制温度在60℃～65℃下缓慢滴加30mL硝酸，保温反应1 h；冷却至室温，析出固体，水洗干燥得到粗品后硅胶色谱柱分离，V（乙酸乙酯）∶V（石油醚）=1∶2的混合溶剂洗脱，得到浅黄色晶体（2）。

1.3 5-硝基水杨酸甲酯（3）的合成

在干燥的三口瓶中加入0.03mol5-硝基水杨酸（2）和60mL无水甲醇，30℃下加入缓慢滴加1.2mL浓H2SO4，回流4 h；冷却至室温，析出固体，水洗干燥得到粗品，经甲醇重结晶得到浅黄色晶体（3）。

1.4 5-硝基水杨酰肼（4）的合成

三口瓶中加入0.03mol5-硝基水杨酸甲酯（3）和20mL无水乙醇，70℃下加入缓慢滴加3mL 80%水合肼，回流4 h；冷却至室温，减压蒸除多余的溶剂，得到的粗品用乙醇重结晶，得到白色晶体（4）。

1.5 N,N′-苯甲双酰肼（5a-b）的合成

在干燥的三口瓶中加入0.02mol 5-硝基水杨酰肼（4），40mL四氢呋喃，搅拌40mL加入浓度为0.4mol·L-1的碳酸钠溶液；冰浴条件下，迅速加入苯甲酰氯或邻甲基苯甲酰氯（a/b），加上冷凝管后继续搅拌30min；逐渐升温至65℃，加热回流反应3 h。冷却后，减压蒸除多余的四氢呋喃溶液，得到固体粉末，乙醇重结晶得到白色晶体（5a-b）。

1.6 2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑（6a-b）的合成

在干燥的三口瓶中加入0.01mol芳香双酰肼（5a-b），搅拌下加入新蒸三氯氧磷10mL，回流反应5 h；冷却后，搅拌下缓慢倒入100mL冰水中，有固体物质析出；以稀氨水中和至中性，抽滤，分别用水和乙醇洗涤，干燥后经乙醇重结晶得到白色晶体（6a-b）。

1.7 紫外吸收和荧光发射光谱的测定

用无水甲醇把样品（6a-b）配制成浓度约10-6mol·L-1的溶液，室温下分别测定其紫外吸收光谱和荧光发射光谱。

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的理化常数

化合物6a（2-（2-羟基-5-硝基苯基）-5-苯基-1,3,4-噁二唑）白色粉末，产率45%，mp.＞300℃;IR（KBr）υ/cm-1:3452,3054,1661,1609,1527,1161；1H-NMR（DMSO-d6）δ:7.28-8.17（m,8H,Ar-H）,10.26（1H,s,OH）.化合物6b（2-（2-羟基-5-硝基苯基）-5-（邻甲基苯基）-1,3,4-噁二唑）白色粉末，产率42%，mp.126-128℃;IR(KBr)υ/cm-1:3452,3057,1660,1605,1527,1170；1H-NMR（DMSO-d6）δ:2.23（3H,s,CH3）,7.25-8.16（m,7H,Ar-H）,10.20（1H,s,OH）.

2.2 目标化合物的荧光性质

利用紫外可见分光度计分别测定样品（6a-b）的紫外吸收光谱（见图2），发现其最大紫外吸收波长λ均为271 nm，进而以此作为荧光激发波长，测定2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑6a-b的荧光光谱性质，测试结果如图所示。从图中可以看出，本实验所制备的2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑化合物均具有明显的荧光发射。

图2 目标化合物6a-b的荧光光谱图

［1］Mogilaiah K,Baboon HR,Rao RB.Synthesis and antimicrobial activity of some new 1,3,4-oxadiazolyl-1,8-naphthyridines[J].Heterocycl chem,2000,10(2):109-112.

［2］Gaenko AV,Devarajan A,Tselinskii IV,et al.Structural and photoluminescence properties of excited state intramolecular proton transfer capable compounds potential emissive and electron transport materials[J].J Phys Chem A,2006,110(25):7935-7942.

［3］KwakCK,Leeb Chi-Han,Lee TS.A new series of 2,5-bis(4-methylphenyl)-1,3,4-oxadiazole derivatives:their synthesis and fluorescence properties for anion sensors[J].Tetrahedron Lett,2007,48:7788-7792.

［4］James CA,Poirire B,Martel A,et al.General synthesis of tetra substituted alkenyl-1,3,4-oxadiazoles[J].Tetrahedron Lett,2006,47(17):511-514.

Synthesis of 2,5-diaryl-1,3,4-oxadiazoles

ZHAO Jing,LIDe-qiang,LEIYing-jie
（College of Chemistry & Chem Engineering,Tianjin University of Technology,Tianjin 300191,China）

A convenient method to synthesize two 2,5-diaryl -1,3,4-oxadiazoles via the intramolecular cyclodehydration of diacylhydrazide intermediates,which were prepared from salicylic acid after nitration,ester exchange and acylation,followed with condensation of hydrazides in the presence of POCl3was reported.The corresponding physical properties were characterized by IR,1HNMR and fluorescence spectra respectively.

1,3,4-Oxadiazoles;synthesis;salicylic acid

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.02.006

O626.2

A

1008-1267（2011）02-0014-02

2010-11-26

2009教育部大学生创新性实验资助项目（091006024）