由N-磺酰基咪唑啉合成2-芳基咪唑*

黄家吉，贺晓鹏，董 菁，施小新

(华东理工大学 药学院 制药工程系，上海 200237)

咪唑类化合物具有重要的生理活性，也是有机合成中重要的试剂和中间体[1～3]。由于咪唑啉可以方便地制备[4]，因此以咪唑啉为原料制备咪唑的方法最为普遍。在已有文献报道中主要是使用强氧化剂或者贵重金属催化剂将咪唑啉直接转化为咪唑，该方法反应条件较苛刻，不利于大量制备[5～7]。

本文报道一种不需要氧化剂、方便地将咪唑啉转化为咪唑的新方法。以DMSO为溶剂,氢氧化钾为碱，通过2-芳基-1-对甲苯磺酰基咪唑啉(1a～1h)的β-消除得不稳定的中间体(2)；2迅速异构化为稳定的芳构化产物2-芳基咪唑(3a～3h, Scheme 1)，其结构经1H NMR，IR，MS和元素分析表征。

Scheme1

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

SWG X-4型显微熔点仪(温度未校正)；Bruker AVANCE 500 MHz型核磁共振仪(CDCl3或氘代丙酮为溶剂，TMS为内标)；Nicolet Mafna-IR 550型红外光谱仪(KBr压片)；HP 59898A型质谱仪；Vario EL Ⅲ型元素分析仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成(以3a为例)

在反应瓶中加入1a1.0 g(3.3 mmol)的DMSO(3 mL)溶液，氢氧化钾0.56 g(10 mmo1)，氮气保护，搅拌下于110 ℃反应3 h(TLC跟踪)。冷却至室温，加水15 mL,用乙酸乙酯(2×15 mL)萃取，合并有机相，用无水MgSO4干燥，蒸干溶剂,残余物经快速硅胶柱层析[洗脱剂：V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶1]纯化得白色固体3a；1H NMRδ： 7.14(s, 2H), 7.29～7.38(m, 3H), 7.72(br, 1H, NH), 7.85～7.90(m, 2H)； IRν： 3 446, 3 052, 2 989, 2 902, 2 827, 2 733, 1 658, 1 565, 1 504, 1 461, 1 395, 1 105, 947, 704 cm-1； MSm/z(%)： 144(M+, 100), 117(39), 104(3), 90(12), 77(5), 63(3)； Anal.calcd for C9H8N2: C 74.98，H 5.59，N 19.43; found C 74.78, H 5.50, N 19.56。

用类似方法合成白色固体3b～3f,3h;淡黄色固体3g，其实验条件和结果见表1，表征数据[8]与Scheme 1预期吻合。

表1 合成3的实验结果*

*KOH 3 eq.,其余反应条件同1.2

2 结果与讨论

以合成3a为例，考察反应条件对收率的影响，结果见表2。从表2的Entry 1～Entry 5可见，溶剂对反应的影响较大，DMSO为最佳溶剂。

从表2还可见，反应必须在强碱下进行。弱碱(Entry 9～Entry 11)在较高的温度下，收率也低。从Entry 5, Entry 7和Entry 8可见，最佳反应温度为110 ℃。

表2 反应条件对合成3a的影响

a回流温度；b回收原料30%～85%

3 结论

以DMSO为溶剂，2-芳基-1-对甲苯磺酰基咪唑啉在KOH存在下于110 ℃反应3 h，高收率地合成了一系列2-芳基咪唑。该方法是一种全新的由咪唑啉合成咪唑的新合成方法。

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[8]2b:1H NMRδ： 3.81(s, 3H), 6.95(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.09(s, 2H), 7.91(d,J=8.8 Hz, 2H)； IRν： 3 421, 3 071, 2 961, 2 923, 2 839, 1 615, 1 571, 1 516, 1 455, 1 251, 1 178, 1 100, 1 028, 950, 840, 736 cm-1； MS m/z(%)： 174(M+, 100), 159(50), 147(7), 131(30), 119(3), 104(4), 89(1), 77(4), 63(2)； Anal．calcd for C10H10N2O: C 68.95，H 5.79，N 16.08; found C 68.75, H 5.66, N 16.21.2c:1H NMRδ： 3.82(s, 6H), 6.97(d,J=8.4 Hz, 1H), 7.08(s, 2H), 7.50(dd,J=2.0 Hz, 8.4 Hz, 1H), 7.61(d,J=2.0 Hz, 1H)； IRν： 3 450, 3 010, 2 959, 2 909, 2 845, 1 610, 1 589, 1 517, 1 463, 1 436, 1 251, 1 230, 1 141, 1 110, 1 018, 852, 728, 633 cm-1； MS m/z(%)： 204(M+, 100), 189(28), 173(6), 161(27), 146(7), 133(7), 118(7), 102(2), 92(3), 83(3), 77(2), 63(2)； Anal.calcd for C11H12N2O2: C 64.69，H 5.92，N 13.72; found C 64.41, H 5.97, N 13.52.2d:1H NMRδ： 3.74(s, 6H), 3.85(s, 3H), 7.12(s, 2H), 7.17(s, 2H)； IRν： 3 451, 3 003, 2 960, 2 927, 2 832, 2 761, 2 664, 1 590, 1 509, 1 464, 1 435, 1 245, 1 127, 1 109, 1 009, 851, 780, 732 cm-1； MS m/z(%)： 234(M+, 100), 219(65), 204(3), 191(16), 176(15), 161(11), 148(4), 133(3), 119(3), 105(3), 93(2), 78(1), 65(1); Anal.calcd for C12H14N2O3: C 61.53, H 6.02, N 11.96; found C 61.55, H 6.01, N 11.87.2e:1H NMRδ： 1.49(t,J=7.0 Hz, 3H), 4.29(q,J=7.0 Hz, 2H), 7.02(dt,J=0.8 Hz, 7.4 Hz, 1H), 7.09(s, 2H), 7.12(d,J=8.3 Hz, 1H), 7.29(dt,J=0.8 Hz, 7.5 Hz, 1H), 8.29(dd,J=1.7 Hz, 7.8 Hz, 1H)； IRν： 3 447, 3 050, 2 968, 2 930, 2 884, 1 603, 1 583, 1 498, 1 463, 1 394, 1 355, 1 265, 1 246, 1 092, 1 038, 948, 753, 710 cm-1； MS m/z(%)： 188(M+, 49), 173(100), 160(6), 144(50), 131(17), 117(19), 104(7), 90(2), 77(8), 63(2)； Anal.calcd for C11H12N2O: C 70.19，H 6.43，N 14.88; found C 69.86, H 6.30, N 14.75.2f:1H NMRδ： 1.43(t,J=6.9 Hz, 3H), 4.06(q,J=6.9 Hz, 2H), 6.93(d,J=8.5 Hz, 2H), 7.11(s, 2H), 7.76(d,J=8.5 Hz, 2H)； IRν： 3 445, 3 051, 2 975, 2 930, 2 891, 1 617, 1 518, 1 465, 1 380, 1 256, 1 181, 1 104, 1 045, 951, 845, 732, 656 cm-1； MS m/z(%)： 188(M+, 100), 178(5), 160(56), 149(5), 133(34), 105(4), 81(6), 69(9), 57(8); Anal.calcd for C11H12N2O: C 70.19，H 6.43，N 14.88; found C 69.87, H 6.44, N 14.61.2g:1H NMRδ： 6.03(s, 2H), 6.89(d,J=8.7 Hz, 1H), 7.06(s, 2H), 7.43～7.50(m, 2H)； IRν： 3 450, 3 058, 2 973, 2 891, 2 824, 1 612, 1 576, 1 508, 1 474, 1 386, 1 247, 1 107, 1 044, 936, 873, 812, 732 cm-1； MS m/z(%)： 188(M+, 100), 161(25), 146(1), 130(10), 118(1), 103(4), 94(2), 76(3), 63(2); Anal.calcd for C10H8N2O2: C 63.82，H 4.28，N 14.89; found C 63.85, H 3.84, N 14.70.2h:1H NMRδ： 7.18(s, 2H), 7.24～7.28(m, 1H), 7.29～7.35(m, 1H), 7.41(dd,J=7.9 Hz, 1.1 Hz, 1H), 8.17(dd,J=7.8 Hz, 1.7 Hz, 1H)； IRν： 3 450, 3 024, 2 958, 2 888, 2 803, 1 600, 1 564, 1 489, 1 450, 1 364, 1 167, 1 106, 1 041, 960, 867, 764, 730 cm-1； MS m/z(%)： 180(M++2, 30), 178(M+, 100), 151(30), 143(10), 138(4), 124(8), 116(5), 102(6), 89(8), 75(3), 63(2); Anal.calcd for C9H7N2Cl: C 60.52，H 3.95，N 15.68; found C 60.51, H 3.86, N 15.54．