一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的制备方法及其制备用催化剂技术

本发明专利技术公开了一种1，2，4，5‑四取代咪唑衍生物的制备方法及其制备用催化剂，属于离子液体催化技术领域。本发明专利技术的制备反应中苯偶酰、芳香醛、芳香胺和乙酸铵的摩尔比为1：1：1：1～1.2，离子液体催化剂的摩尔量是所用苯偶酰摩尔量的7～12％，以毫升计的反应溶剂乙醇水溶液的体积量为以毫摩尔计的苯偶酰摩尔量的6～8倍，回流反应时间为15～45min，反应结束后冷却至室温，抽滤，滤渣经乙醇水溶液洗涤、真空干燥后得到1，2，4，5‑四取代咪唑衍生物。本发明专利技术具有催化剂活性高、可生物降解，产品提纯简单、原料利用率高和整个制备过程操作简单方便等特点，便于工业化大规模应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离子液体催化
，更具体地说，涉及一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的制备方法及其制备用高酸度离子液体催化剂。
技术介绍
咪唑是一类重要的含氮五元杂环化合物，其重要性不在于其单体，而是其含多种取代基的衍生物。多取代咪唑类化合物主要包括三取代咪唑和四取代咪唑，大多具有强烈的生理性能，如抗真菌、抗凋亡、抗病毒、消炎、抗肿瘤等活性，在医疗及农业领域具有广泛的应用。另外，多取代咪唑类化合物，特别是四取代咪唑衍生物还具有优良的光学性能，从而被广泛应用于荧光、图像显示、光信息存储、化学传感器及光控开关等领域。其中，多组分合成法是合成四取代咪唑衍生物最重要的方法，它是将三种或三种以上的原料“一锅法”加入反应中，不经过中间体的分离，直接获得结构中含有原料片断的终产物的合成方法。该方法通过一步即可构筑起基本的分子骨架或关键的中间体，较传统的分步合成法，显示出更高的原子经济性和选择性，因此在有机合成中应用越来越广泛。目前用于该反应的催化剂主要有NaH2PO4、KH2PO4、对甲苯磺酸等无机或有机布朗斯特酸。但采用这些传统的酸催化剂普遍存在反应时间长、产率不够高、有毒有害、后处理繁琐、环境污染严重等缺点。因此，开发一种绿色、高效、方便快捷地合成四取代咪唑衍生物的方法成为许多有机合成工作者普遍关注的问题。离子液体是由一种含氮杂环的有机阳离子和一种无机或有机阴离子组成的液态盐类，在有机合成中，它与传统的有机溶剂相比，具有不挥发、溶解能力强、不易燃、可以为反应提供一个全离子环境等特点，近年来离子液体作为溶剂在有机合成中得到了广泛的应用。作为离子液体中的一种功能化离子液体，酸性离子液体由于其具有较好的热稳定性、分布均匀的酸性位点及易与产物分离回收等优点而作为催化剂被运用到苯偶酰、芳香醛、芳香胺与乙酸铵制备1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的四组分合成反应中。比如Hamid Reza Shaterian等首先以含有HSO4—的硫酸氢化2-哌啶鎓盐离子液体作为催化剂，无溶剂条件100℃下可以高效地催化苯偶酰、芳香醛、芳香胺与乙酸铵发生多组分合成反应制备出一系列的1，2，4，5-四取代咪唑衍生物，该方法具有较高的反应产率和催化剂可以循环使用7次等特点(An environmental friendly approach for the synthesis of highly substituted imidazoles using acidic ionic liquid，N-methyl-2-pyrrolidonium hydrogen sulfate，as reusable catalyst[J]，Journal of Molecular Liquids，2011，160：40～49)。但由于上述离子液体的酸度相对较低，催化剂在制备过程中的使用量非常大，其摩尔用量占苯偶酰使用量的40％。为了提高酸性离子液体的酸度进而降低使用量，该课题组采用含有一个-SO3H的离子液体作为催化剂，实验结果发现：在催化剂摩尔用量仅为苯偶酰使用量20％的情况下，其相应产物的收率相差不大(Synthesis of highly substituted imidazoles using acidic ionic liquid，triphenyl(propyl-3-sulphonyl)phosphonium toluenesulfonate，as reusable catalyst[J]，Journal of the Iranian Chemical Society，2011，8：1120～1134)。为了进一步提高离子液体的酸度从而进一步降低其使用量，Abolghasem Davoodnia等以含有一个-SO3H和HSO4-的咪唑型离子液体作为催化剂，在无溶剂140℃条件下可以高效地催化制备出一系列的1，2，4，5-四取代咪唑衍生物，催化剂的摩尔用量仅为苯偶酰使用量的15％(Green，one-pot，solvent-free synthesis of 1,2,4,5-tetrasubstituted imidazoles using a acidic ionic liquid as novel and reusable catalyst[J]，Synthetic Communications，2010，40:2588～2597)。但上述方法中所采用的均是含有环状结构(哌啶环或咪唑环或苯环)的催化剂，生物可降解性较差，不易通过生物处理工艺或生物自净作用进行降解。此外，大量含有磷的离子液体进入水中后还会带来水体富营养化，进而影响水中动植物的生长。虽然上述制备方法的催化收率较高且没有采用可挥发性有机化合物作为反应溶剂，但是其整个反应的后处理过程也比较复杂，其中包括对产品1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的水洗涤、乙醇重结晶等提纯操作。再者，离子液体催化剂在循环使用前还需要进行除水处理，这些复杂的过程也带来了原料循环使用率较低、耗能较高的缺点，从而导致在工业化生产中难以被大规模使用。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中利用离子液体催化制备1，2，4，5-四取代咪唑衍生物时存在离子液体催化剂制备价格较高、不易生物降解，原料利用率低、反应温度高、产物提纯过程复杂以及催化剂循环使用前需要进行处理等缺点的不足，提供了一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的制备方法及其制备用催化剂。采用本专利技术的方法来制备1，2，4，5-四取代咪唑衍生物时，原料利用率较高、产物提纯简便，催化剂的催化效率高，易生物降解，且催化剂的循环使用次数较多，在循环使用前还无需进行任何处理，便于大规模工业推广。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物制备用催化剂，该催化剂为酸性离子液体催化剂，其结构式为：本专利技术的一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的制备方法，该方法是以苯偶酰、芳香醛、芳香胺和乙酸铵为反应原料，在酸性离子液体催化剂的催化作用下来制备1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的，其化学反应方程式为：上式中，物质I为苯偶酰，物质II为芳香醛，物质III为芳香胺，物质IV为乙酸铵，物质V即为本专利技术制备的1，2，4，5-四取代咪唑衍生物。该制备方法的具体步骤为：(1)原料称量：将反应原料苯偶酰、芳香醛、芳香胺和乙酸铵按照摩尔比为1:1:1:(1～1.2)进行准确称量；(2)催化制备：将称好的反应原料分别加入到乙醇水溶液中，经充分溶解并混合均匀后向其中继续加入苯偶酰摩尔量7～12％的酸性离子液体催化剂，于搅拌条件下进行加热回流反应，得到固体析出物，上述以毫升计的乙醇水溶液的体积量为以毫摩尔计的苯偶酰摩尔量的6～8倍，且回流反应的反应压力为一个大气压，回流反应时间为15～45min；(3)产物的提取：反应结束后冷却至室温，将得到的固体析出物冷却至室温后先进行碾碎，然后进行静置、抽滤操作，其滤渣经洗涤、真空干燥后即得到本专利技术的1，2，4，5-四取代咪唑衍生物。更进一步的，所述酸性离子液体催化剂的结构式为：更进一步的，所述的芳香醛为苯甲醛、对氯苯甲醛、对硝基苯甲醛、间硝基苯甲醛、对甲基苯甲醛、对甲氧基苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1，2，4，5‑四取代咪唑衍生物制备用催化剂，其特征在于：该催化剂为酸性离子液体催化剂，其结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物制备用催化剂，其特征在于：该催化剂为酸性离子液体催化剂，其结构式为：2.一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的制备方法，其特征在于：该方法是以苯偶酰、芳香醛、芳香胺和乙酸铵为反应原料，在酸性离子液体催化剂的催化作用下来制备1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的，其具体步骤为：(1)原料称量：将反应原料苯偶酰、芳香醛、芳香胺和乙酸铵按照摩尔比为1:1:1:(1～1.2)进行准确称量；(2)催化制备：将称好的反应原料分别加入到乙醇水溶液中，经充分溶解并混合均匀后向其中继续加入苯偶酰摩尔量7～12％的酸性离子液体催化剂，于搅拌条件下进行加热回流反应，得到固体析出物，上述以毫升计的乙醇水溶液的体积量为以毫摩尔计的苯偶酰摩尔量的6～8倍，且回流反应的反应压力为一个大气压，回流反应时间为15～45min；(3)产物的提取：反应结束后冷却至室温，将得到的固体析出物冷却至室温后先进行碾碎，然后进行静置、抽滤操作，其滤渣经洗涤、真空干燥后即得到本发明的1，2，4，5-四取代咪唑衍生物。3.根据权利要求2所述的一种1，2，4，5-四取代咪唑衍生物的制备方法，其特征在于：所述酸性离...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈智培，卢华，沈建忠，
申请(专利权)人：马鞍山市泰博化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34