1-(3-溴苯基)-3-苯基-1，3(2H)-苯并咪唑-2-酮的合成研究

程聪聪 侯宇欣 马佳慧 俞彦岚 韦发彩 李洪森

上海工程技术大学 （上海 201620）

苯并咪唑酮是一种重要的化工中间体，以其为母体通过结构衍生合成的衍生物具有一定的生物活性，可以作为医药、农药来使用[1-3]。某些衍生化合物具有较高的荧光量子收率和较大的Stokes位移，是构造荧光分子探针的很好的荧光团[4]。在苯并咪唑-2-酮的合成中，常用的方法是以邻苯二胺和尿素通过缩合反应来制备，Babu[5]报道了以邻苯二胺和N，N′-羰基二咪唑（CDI）缩合合成该中间体。在芳胺的N-芳烃化反应中，Janikova[6]报道了利用苯硼酸作为烃化试剂，得到的产物收率为48%。本研究综合考虑反应条件、反应原料的经济性，以邻苯二胺为初始原料，通过缩合反应、乌尔曼（Ullmann）反应合成了 1-（3-溴苯基）-3-苯基-1，3-2H-苯并咪唑-2-酮。合成路线见图1。

图1 化合物的合成路线

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

邻苯二胺，尿素，乙二醇，N，N-二甲基甲酰胺（DMF），K2CO3，CuI，Cs2CO3，碘苯，间二溴苯，均为分析纯，上海泰坦科技股份有限公司。1H-NMR（核磁共振氢谱）测试在Bruker Avance-400 MHz核磁共振仪上完成，以四甲基硅烷（TMS）为内标。

1.2 苯并咪唑-2-酮化合物(化合物3)的合成

在 250 mL 三口瓶中，加入 10.8 g（0.10 mol）邻苯二胺、6.6 g（0.16 mol）尿素、100 mL 乙二醇，在 110℃下反应1 h，然后升高温度，在150℃下加热反应8 h。反应液冷却至40℃，加入70 mL水继续搅拌，出现大量沉淀，抽滤，固体分别用50 mL水洗涤7次，最后用30 mL 95%的乙醇洗涤，干燥后得到淡粉色固体 11.7 g，收率为 87.3%。1H-NMR（DMSO）δ：10.58（s，2H），6.91（s，4H）。

1.3 1-苯基-1，3（2H）-苯并咪唑-2-酮化合物（化合物4）的合成

在100 mL三口瓶中，加入中间体苯并咪唑-2-酮 2.5 g（18.7 mmol）、碘苯 4.2 g（20.6 mmol）、无水K2CO33.31 g （24.4 mmol）、CuI0.71 g （3.74 mmol）、DMF60 mL，在150℃下反应24 h，反应液冷却后，倒入100 mL冰水中搅拌，抽滤，固体分别用10 mL水洗涤3次，甲苯重结晶，得到固体1.82 g，收率为46.3%。1H-NMR （300 MHz，CDCl3）δ∶10.55（s，1H），7.54~7.63（m，4H），7.43~7.49（m，1H），7.14~7.18（m，1H），7.13（dd，J=8.6，4.3 Hz，1H），7.04~7.09（m，2H）。

1.4 1-（3-溴苯基）-3-苯基 -1，3（2H）-苯并咪唑-2-酮（化合物5）的合成

在100 mL三口瓶中，加入1-苯基-1，3(2H)-苯并咪唑-2-酮2.0 g（9.5 mmol），间二溴苯 2.55 g（10.9 mmol），无水 CsCO32.2 g（11.4 mmol），CuI 0.36 g（1.9 mmol），DMF 50 mL，在 150 ℃下反应 24 h，反应液冷却后倒入100 mL冰水中搅拌，抽滤，固体分别用10 mL水洗涤3次，用乙酸乙酯和石油醚进行柱层析分离，得到固体2.0 g，收率为57.8%。1HNMR（300 MHz， CDCl3）δ∶7.83~7.86（m，1H），7.57~7.64（m，6H），7.43~7.48（m，2H），7.15~7.19（m，4H）。

2 结果与讨论

2.1 中间体1-苯基-1，3（2H）-苯并咪唑-2-酮（化合物4）的合成

在中间体化合物4的合成中，考虑到该反应的特点，如果碘苯大大过量，除了单取代的产物5，同时还会伴随着大量双取代的副产物6的生成，因此控制中间体3和碘苯的投料物质的量比为1∶1.1，采用CuI为催化剂，K2CO3为碱，DMF为溶剂，保持反应温度为150℃，考察了反应时间对反应收率的影响。结果见表1。

表1 反应时间对中间体4收率的影响

从表1中的数据可以看出，在相同的投料比条件下，反应时间对产物的收率有着较大的影响。当反应时间为10 h时，反应收率为30.5%，部分原料还没有发生反应，但此时二取代的副产物6含量较少。随着反应时间的延长，收率逐渐提高，当反应时间为24 h，收率为46.3%，副产物6的含量增加。反应时间延长到30 h，则由产物5生成的副产物6的含量进一步提高，从而使化合物4的收率降低，仅为38.6%。因此，该步反应较适宜的反应时间为24 h。

2.2 1-（3-溴苯基）-3-苯基 -1，3（2H）-苯并咪唑-2-酮（化合物8）的合成

2.2.1 反应温度对收率的影响

在 1-（3-溴苯基）-3-苯基-1，3 （2H）-苯并咪唑-2-酮（化合物8）的合成中，反应温度对产物有着重要影响。以CuI/CsCO3为催化剂，反应时间为24 h，不同温度下反应所得目标产物的收率见表2。

表2 反应温度对化合物8收率的影响

从表2可以看出，反应温度对收率影响很大。在Ullmann反应中，由于芳胺的反应活性低，在120℃时，原料反应不完全导致了收率降低，为41.3%；温度升高，收率提高，温度为150℃时，收率为57.8%；温度进一步提高后，由于DMF在高温条件下容易分解，副产物增多，收率降低。因此，适宜的反应温度为150℃。

2.2.2 催化剂对收率的影响

在150℃下，反应24 h，在投料的物质的量比相同的条件下，考察了不同催化剂对目标产物收率的影响，实验结果见表3。

表3 催化剂对化合物8收率的影响

在Ullmann反应中，由于芳卤和芳胺的反应活性低，因而采用催化反应活性较低的Cu，CuCl及K2CO3作为缚酸剂，产物的收率分别为12.3%和34.7%。当CuI为催化剂，强碱CsCO3为缚酸剂时，产物的收率最高，为52.6%。

2.2.3 物料配比对反应收率的影响

控制反应温度为150℃、反应时间为24 h、催化剂为CuI、缚酸剂为CsCO3，考察了不同物料比对产物8收率的影响，结果见表4。

表4 物料物质的量比对目标产物收率的影响

从表4数据可以看出，在其他反应条件相同时，随着1，3-二溴苯的投料量增加，产物8的收率不断提高。当1，3-二溴苯与中间体5的物质的量比升高到1.15∶1时，产物的收率为57.8%，其投料比进一步提高时，产物的收率没有明显变化。

3 结论

以邻苯二胺为初始原料，利用缩合反应和Ullmann反应合成了目标化合物。在最后Ullmann反应过程中，利用CuI作为催化剂，CsCO3为缚酸剂，DMF为溶剂，在150℃下反应，中间体5与1，3-二溴苯的投料物质的量比为1∶1.15时，产物收率较好，为57.8%。