一种合成1，3－二－（2，6－二异丙基苯基）－2－羧基咪唑（啉）的新方法

史建新，林 栋，张明杰

（天津大学理学院化学系，天津300072）

1991年，Arduengo等［1］合成分离出N－杂环卡宾（N－Heterocyclic carbenes，NHC），由于它能作为有机小分子催化剂替代传统的富电子膦配体与过渡金属元素配体［2］，在化学领域得到广泛应用，如催化安息香缩合反应［3，4］、Setter反应［5，6］、酯交换反应［7，8］以及开环聚合反应［9，10］。

由于游离的N－杂环卡宾对空气和水非常敏感，对贮存、反应条件及操作要求都很高，因此人们不断寻找其它方法将游离的卡宾释放出来。如Connor等［9，10］以咪唑氯盐为卡宾催化剂前体，在强碱叔丁醇钾作用下脱去质子生成相应的N－杂环卡宾。该法分两步进行，且两步反应只能在同一体系中进行，强碱及生成的大量无机盐会对催化剂产生干扰，游离的N－杂环卡宾难以分离。

1974年，N－杂环卡宾二氧化碳加合物（NHCs－CO2）被首次合成［11］。其中1，3－二－（2，6－二异丙基苯基）－2－羧基咪唑（啉）（NHC－CO2）是一类新型的卡宾前体，具有性质稳定、能够常规保存的优点，而且可以通过控制温度使NHC－CO2的2－位羧酸根脱去，释放出游离卡宾，卡宾活化过程简便、清洁。

合成取代羧基咪唑（啉）一般有几条路线，收率相差不大。作者在文献基础上对传统合成方法进行改进，从2，6－二异丙基苯胺出发，采用三步法合成了NHC－CO2，并通过核磁共振分析对产物进行了表征。

1 实验

1.1 主要试剂

乙二醛、2，6－二异丙基苯胺、冰乙酸、乙酸酐、无水碳酸钾、叔丁基甲醚、甲醇、多聚甲醛、三甲基氯硅烷、CO2气体、叔丁醇钾、四氢呋喃、二氯甲烷、环己烷、乙醚，均为分析纯；无水乙酸乙酯，自制。

1.2 方法

1.2.1 乙酸乙酯的纯化

于300mL乙酸乙酯中加入30mL乙酸酐、4滴浓硫酸，加热回流4h除去乙醇和水等杂质，然后进行蒸馏。在馏出液中加入9g无水碳酸钾，振荡，再次蒸馏。产物沸点为77℃，纯度达99%。

1.2.2 中间体DAD（Ⅰ）的合成

在装有磁力搅拌、回流管、温度计的100mL圆底烧瓶中加入7.08g 2，6－二异丙基苯胺、0.04mL冰乙酸和10mL甲醇，缓慢加热至50℃，待用。另取1.334g乙二醛溶解在2.00g水中，然后溶在10mL甲醇中。将上述溶液加入到100mL圆底烧瓶中并加大搅拌力度。反应10h后过滤，粗产品用甲醇洗涤，得黄色结晶DAD［12］。

1.2.3 中间体咪唑氯盐（Ⅱ）的合成

在250mL圆底烧瓶中加入60mL无水乙酸乙酯，加热至70℃。称取0.2g多聚甲醛和2.6g DAD加入到圆底烧瓶中。将1mL三甲基氯硅烷溶于10mL无水乙酸乙酯中，并滴加到圆底烧瓶中。在70℃下反应2h后，在冰水浴中冷却到10℃后过滤。滤饼用乙酸乙酯和叔丁基甲醚洗涤，得粉白色固体咪唑氯盐。

1.2.4 1，3－二－（2，6－二异丙基苯基）－2－羧基咪唑（啉）的合成

将0.841g咪唑氯盐加入到干燥的三颈瓶中，在一口加上一个装有干燥纯净的CO2气体的大气球，抽真空，充氮气，反复3次。在氮气流下用注射器吸取20mL无水THF加入到三颈瓶中。将0.56g叔丁醇钾溶解于10mL无水THF中，吸取5mL溶液加入到反应器中，再次抽真空，释放CO2气体，反应2h后加入20mL环己烷，再反应1～2h。将反应液处理后抽滤，滤饼用二氯甲烷溶解，过滤除去不溶固体后真空蒸干得黄白色固体，用乙醚洗涤，抽滤，再真空干燥，得目标产物。

2 结果与讨论

2.1 中间体和产物的收率及熔点（表1）

表1 中间体和产物的收率及熔点Tab.1 The yield and melting point of the intermediates and product

2.2 中间体和产物的结构表征

咪唑氯盐：1HNMR（DMSO－d6，400MHz），δ：1.216［d，24H，CH（CH3）2］，2.342［m，4H，CH（CH3）2］，7.602［m，6H，aryl－CH］，8.606［s，2H，im－H4～5］，10.302［d，1CH］。

1，3－二－（2，6－二异丙基苯基）－2－羧基咪唑（啉）：1HNMR（DMSO－d6，400MHz），δ：1.229［d，24H，CH（CH3）2］，2.375［m，4H，CH（CH3）2］，7.63［m，6H，aryl－CH］，8.63［s，2H，im－H4～5］。通过氢谱的比较很明显地发现在9～11位之间的活泼H没有了，据此可以推断咪唑盐2位上的H被CO2取代了。

2.3 讨论

本研究从2，6－二异丙基苯胺出发，在催化剂作用下与乙二醛溶液反应，生成中间体DAD；中间体DAD再与多聚甲醛和三甲基氯硅烷反应生成咪唑氯盐；咪唑氯盐再与CO2和叔丁醇钾反应生成产物，其中第一步和第二步反应方法成熟，被大量使用且产率稳定。在咪唑氯盐的合成中，文献［13］是以二氧六环的稀盐酸溶液作催化剂来合成的，产物收率一般；而本实验使用三甲基氯硅烷，产物收率有了较大的提高［14］，从而提高了总收率。

3 结论

从2，6－二异丙基苯胺出发，采用三步法简单高效地合成了1，3－二－（2，6－二异丙基苯基）－2－羧基咪唑（啉）（NHC－CO2），对第二步反应进行了改进，大幅提高了总收率，通过核磁共振（1HNMR）对产物进行了结构表征，该方法适于工业化大批量生产。

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