一种苯并[4,5]咪唑并[1,2-A]吡啶的制备方法技术

本发明专利技术涉及苯并[4,5]咪唑并[1,2

【技术实现步骤摘要】
一种苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶的制备方法


[0001]本专利技术属于一类苯并咪唑类衍生物的有机合成
，具体涉及一种苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶的制备方法。

技术介绍

[0002]苯并咪唑类衍生物是一类稠合咪唑化合物，因其五元环中含有两个氮原子，具有特殊的电子结构、光电性质和良好的热稳定性，其与金属易形成配合物具有很好的荧光性质和导电性能，因而其在耐高温有机发光材料、光子吸收材料和有机染料等领域具有广泛应用。苯并咪唑衍生物具有特殊的分子结构，能够与生物体内酶及受体形成氢键、与金属配位形成π
‑
π作用和疏水
‑
疏水作用，因而其在生物化学、药物化学等领域具有非常广泛的应用。
[0003]其中，苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶类化合物是在苯并咪唑分子骨架上进一步稠合吡啶的苯并咪唑类衍生物，因其进一步扩大了分子平面，其荧光性质较苯并咪唑显著提高。苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶衍生物是一类同时保持固态和液态荧光性质的新型荧光骨架，也是药物领域中一类重要的基本骨架被称作“万能钥匙”；因而其在有机发光二极管、场效应晶体管、荧光探针等光学领域具有重要应用价值，对降压、抗炎症、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗糖尿病等抗病方面也具有重要药理作用。因此，研究苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶类化合物的合成对于光学材料和药物分子的发展具有重要意义。根据文献报道，目前苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶类化合物主要合成路线有以下两种。
[0004]路线一：以2
‑
苯氨基吡啶类化合物为原料，通过分子内环化构筑咪唑环制备苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶类衍生物。例如，2012年Kostiantyn Liubchak等(Tetrahedron 2012,68,2993－3000)报道了一种以2
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(2
‑
溴苯氨基)吡啶为原料制备苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶：碘化亚铜为催化剂，N,N'
‑
二甲基乙二胺(DMEDA)为配体，碳酸钾作碱，乙腈作溶剂，80℃反应24小时，反应收率为98％；反应式如下：
[0005][0006]路线二：以2
‑
氨基吡啶或2
‑
卤代吡啶和2
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卤苯硼酸或2
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卤苯胺类化合物为原料，通过一步反应，同时形成两个C
‑
N键构筑咪唑环制备苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶类衍生物。例如，2015年Parthasarathi Das等(J.Org.Chem.2015,80,9321－9327)报道了一种以2
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氨基吡啶和2
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碘苯硼酸为原料经过Ullmann偶联和Chan
‑
Lam偶联等反应制备苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶衍生物：醋酸铜为催化剂，碳酸铯作碱，N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂，120℃反应24小时，反应收率为88％；反应式如下：
[0007][0008]再例如，2011年Xiangge Zhou等(Eur.J.Org.Chem.2011,27,5242－5245)报道了一种以2
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碘吡啶和2
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碘苯胺为原料经过分子间和分子内的两次Ullmann偶联反应制备苯并
[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶衍生物：碘化亚铜为催化剂，1,10
‑
菲罗啉(Phen)为配体，碳酸铯作碱，二甲苯(xylene)作溶剂，120℃反应12～24小时，反应收率为90％；反应式如下：
[0009][0010]上述合成路线中，路线一反应条件温和，但是使用的原料2
‑
芳氨基吡啶需要2
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氨基吡啶与卤苯或苯胺与2
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卤代吡啶在钯、铜盐等催化下通过Buchwald
‑
Hartwig和Ullmann C
‑
N偶联反应合成得到，故其原料具有价格昂贵、不易获得的缺点，生产成本高，该路线的经济性较差。路线二反应条件也相对温和，但也存在路线一的不足，例如采用价格昂贵的2
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碘苯硼酸或2
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碘吡啶、2
‑
碘苯胺为反应原料，同时需要使用价格昂贵的当量碳酸铯作碱，生产成本无法控制；同时，碘离子的原子利用率差，产生的三废较多，不符合绿色化学的发展规律；此外，如果反应原料改为相应的溴化物，反应选择性变差，极大增加了后提纯难度，反应收率下降明显，生产成本高。
[0011]综上所述，现有合成方法普遍需要配体促进反应进行，而配体的加入不仅提高了反应成本，而且极大的增加了产品的分离提纯难度；反应原料昂贵、不易获得，路线经济性和原子经济性差，生产成本无法降低；当量昂贵碱使用，原子利用率低，有机溶剂回收难度大、三废较多，环境问题突出，生产成本高，严重制约了其在制备苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶的工业化应用。因此，有必要对现有技术中苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶的生产工艺进行改进，在确保较高的产物收率的基础上，开发一种更为经济、绿色、高效的苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶的新合成路线。
[0012]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0013]为了解决现有技术中苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶的制备成本高、普遍需要配体参与、提纯难度高、环形问题突出的技术问题，提供一种苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶的制备方法。
[0014]本专利技术的反应原理如下：
[0015]在氧气氛围下，通过铜和添加剂作用下2
‑
吡啶酮与苯肼盐酸盐发生脱水缩合、异构化释放氨实现分子间构建C
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N键，生成N
‑
苯基吡啶
‑2‑
胺中间体，N
‑
苯基吡啶
‑2‑
胺中间体发生重排反应然后与铜盐发生亲电取代反应，生成含有两个N原子的六元环铜中间过渡态，在氧气的作用下脱水生成三价铜盐中间体物种，最后发生还原消除反应构建分子内的C
‑
N键完成分子内环合生成目标产物，同时生成的一价铜盐在氧气氧化作用下生成二价铜盐，完成催化循环。
[0016]该方法中2
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吡啶酮在铜盐和氧气催化条件下既为原料也起到配体的作用，不需要额外添加配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶的制备方法，其特征在于，所述苯并[4,5]咪唑并[1,2
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A]吡啶的原料为：2
‑
吡啶酮和苯肼盐酸盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤包括：2
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吡啶酮和苯肼盐酸盐在氧气氛围下，在催化剂、添加剂、溶剂的作用下经缩合异构化脱氨、C
‑
N偶联环化串联反应制备得到苯并[4,5]咪唑并[1,2
‑
A]吡啶，反应式如下：3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为铜盐；和/或，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B；所述添加剂A为四丁基卤化物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐选自醋酸铜、三氟乙酸铜、三氟甲磺酸铜、乙酰丙酮铜、硫酸铜、氯化铜、溴化铜、碘化铜、氧化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜、氯化亚铜，优选为醋酸铜、三氟乙酸铜、三氟甲磺酸铜、乙酰丙酮铜中的一种或多种；和/或，所述添加剂A选自四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基氟化铵中的一种或多种；所述添加剂B选自醋酸、苯甲酸、间苯二甲酸、均苯三甲酸、对甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸、3,5
‑
二甲基苯甲酸、特戊酸、氯化铵中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨修光，朱叶峰，吴忠凯，裴晓东，王凡，钱有军，申保金，张玲，张倩倩，
申请(专利权)人：中钢集团南京新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：