苯并咪唑类化合物催化合成的研究进展
苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进展_李焱
2008年第28卷有机化学V ol. 28, 2008第2期, 210～217 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 2, 210～217wyl@E-mail:*No. 2李焱 等：苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进展211Lu 等[2]报道了用微波辐射促进邻苯二胺与酸的反应(Eq. 3), 并指出多聚磷酸(PPA)存在下多种芳香的和脂肪的酸都可以得到较好的产率, 当取代基为H 或CH 3时即使没有PPA 的存在也可以得到相应的2-取代苯并咪唑.Liu 等[3]也研究了微波促进下邻二胺与羧酸的反应(Eq. 4). 该研究组不但研究了不同羧酸对反应的影响, 还研究了不同二胺(包括脂环的、芳香的和杂环的等)对反应的影响, 并进行了正交实验, 详细列举了6种二胺与7种羧酸之间彼此作用的转化率、产率等数据.陈淑华等[4]研究表明, 微波辐射功率不同会直接影响产物的类型, 并对比了以硅胶、氧化铝、人工沸石等为载体时的反应情况, 得出结论：以邻苯二胺和芳香酸为原料, 人工沸石为载体, 加入催化量的DMF 作能量传递介质, 微波辐射2～6 min 可高产率地得到目标物2-取代苯并咪唑, 改变微波功率则得到另一类化合物(Scheme 1).Scheme 1Dubey 等[5]用邻苯二胺与α,β-不饱和酸反应合成2-乙烯基苯并咪唑(Eq. 5).1.2 邻苯二胺与羧酸衍生物的反应Srinivasan 等[6]研究了邻苯二胺与苯甲酰氯在多种离子液体中的反应情况, 从中优选出两种离子液体4[Hbim]BF ＋－(1-butylimidazolium tetrafluoroborate, 反应时间10 min, 产率95%), 4[bbim]BF ＋－ (1,3-di-n -butyl-imidazolium tetrafluoroborate, 反应时间40 min, 产率92%). 并研究了在这两种离子液体中邻苯二胺(邻氨基酚或邻氨基硫酚)与多种酰氯反应的情况(Eq. 6).Chen 等[7]以邻苯二胺(邻氨基酚或邻氨基硫酚)和与连接在连缀于PEG (polyethylene glycol)聚合物上的酰基氟作用, 液相合成了多种2-取代唑类衍生物(Scheme 2).该反应虽然产率不高, 但在探索能与PEG 连接并用于组合化合物库合成的新试剂上作了有益的尝试.Janda 等[8]研究了邻苯二胺与连接在聚合物载体上的酯在多种Lewis 酸存在条件下合成了苯并咪唑的情况212有 机 化 学 V ol. 28, 2008Scheme 21.3 邻苯二胺与醛的反应以邻苯二胺和醛为原料合成苯并咪唑也是一个较为传统的路线, 近年来国内外研究者不断尝试开发新的催化剂和新的氧化体系用于此类反应.Zhu 等[9]用邻苯二胺与多氟烷基醛反应, 合成2-多氟烷基苯并咪唑(Eq. 8).Singh 等[10]用Fe(III)/Fe(II)催化体系促进醛与二胺的反应(Eqs. 9, 10), 产率很好, 并成功将该方法用于苯并咪唑和咪唑基嘧啶衍生物的合成.Beaulieu 等[11]探索了过硫酸氢钾制剂(oxone)用于由邻苯二胺和醛合成多取代苯并咪唑的情况, 发现该试剂可适用于多种底物(Eq. 11), 并对其局限性和副反应情况作了研究.Curini 等[12]用Yb(OTf)3催化邻苯二胺与醛的反应(Eq. 12), 该反应在无溶剂条件下进行, 并能应用于多种类型的取代基.Lin 等[13]尝试以空气为氧化剂进行邻苯二胺与芳醛的缩合反应(Eq. 13), 以4-甲基邻苯二胺和苯甲醛的反应为模版考察了该反应在多种溶剂——二氯甲烷、乙No. 2李焱 等：苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进展213醚、四氢呋喃、己烷、甲醇、乙醇、1,2-二氯乙烷、乙氰、苯、二氧六环、水和DMF 等中进行的情况, 发现以二氧六环为溶剂时转化率98%, 产率90% (HPLC), 优于其它溶剂.Konwar等[14]在I 2/KI/K 2CO 3/H 2O 氧化体系中进行邻苯二胺和多种芳醛的缩合, 获得了比较好的收率(Eq.14).王吉德等[15]发现, 一定条件下邻苯二胺与醛(物质的量之比为1∶2)作用能得到1, 2位均有取代的苯并咪唑(Eq. 15).Chakrabarty 等[16]则在室温、氨基磺酸(Sulfamic acid,SA)存在条件下得到2-取代和1,2-二取代苯并咪唑的混合物(Eq. 16). 该反应条件温和, 总收率高, 但区域选择性不好.Salehi 等[17]的研究表明: 室温、H 2SO 4/SiO 2 (Silica sulfuric acid)存在可获得以1,2-二取代产物为主的实验结果, 可见Silica sulfuric acid 在该反应中有较好的区域选择性催化作用(Eq. 17). 且该催化剂可通过过滤回收, 重复使用.马会强等[18]在KHSO 4/DMF 体系或离子液体中进行邻苯二胺和多种芳醛的缩合, 获得了比较好的收率(Eqs. 18, 19).Ravi 等[19]的研究表明: 室温下以L -脯氨酸(L - Proline)为催化剂可以选择性地得到1,2-二取代产物(Eq. 20).1.4 其它方法Brain 等[20]以邻溴苯基脒为反应前体, 通过Pd 催化214有 机 化 学 V ol. 28, 2008分子内N -芳基化合成了在1, 2, 5等多个位置连有取代基的苯并咪唑(Eq. 21). 该反应适用于合成连有多个取代基的苯并咪唑, 包括立体选择性合成1,2-二取代的苯并咪唑.还有Gigante 等[21]报道了Pd 催化合成2-取代苯并咪唑的方法(Scheme 3, Eq. 22).Scheme 3Harizi 等[22]也报道了一锅合成2-取代苯并咪唑的方法(Eq. 23).陈兴权等[23]以氨基氰和邻苯二胺为原料合成2-氨基苯并咪唑, 盐酸作用下环化6.5～7.0 h, 再加入50%氢氧化钠中和, 煮沸3 h, 可得到收率78%～81%的目标产物(Eq. 24).2 苯并咪唑衍生物的应用2.1 苯并咪唑衍生物的药用活性 2.1.1 苯并咪唑类抗菌剂苯并咪唑类化合物是20世纪60～70年代研制开发的一类活性很强的内吸型杀菌剂, 主要品种为多菌灵和苯菌灵[24,25]. 其作用机理是与植物病原的β-微管蛋白结合, 破坏β-微管蛋白的功能, 抑制病原菌的有丝分裂和形态建构. 这两种杀菌剂诞生后发展很快, 迅速成为杀菌剂市场的领头军, 时至今日仍有相当的市场. 然而,由于已经使用了三十年之久, 目前已有抗性报道. 因此继续不断研制新型高效的杀菌剂是该领域的迫切需求.多菌灵磷酯是在多菌灵基础上发展起来的一个新品种, 将多菌灵与磷酸连接, 杀菌范围及杀菌效果与多菌灵相似, 而成本明显降低[26].2.1.2 苯并咪唑类抗病毒药物苯并咪唑低分子量取代基衍生物代表了一类体外有显著效果的新的抗RSV (respiratory syncytial virus, 呼吸道合胞病毒)药物. 例如: 2[[2-[[1-(2-氨乙基)-4-哌啶基]氨基]-4-甲基-1H -苯并咪唑-1-基]甲基]-6-甲基-3-吡No. 2 李焱等：苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进展2150.16 mmol/L, 各种细胞系中在100 mmol/L没有细胞毒性. 连续暴露在JNJ 2408068气溶胶或其盐酸盐气溶胶中仅15 min就可以有效抑制棉鼠肺部RSV A和B亚型的复制而没有显著的毒性. 对实验室病毒株的抑制效果比利巴韦林(15 mmol/L)的效果好约10 万倍, 可抑制临床分离的人RSV亚群A, B和牛RSV[27,28].苯并咪唑衍生物还被报道作为NS3-NS4A丝氨酸蛋白酶的有效抑制剂用于抑制HCV (hepatitis C virus, 丙型肝炎病毒)的复制[29].除此以外还有关于苯并咪唑衍生物有效抑制多种其它病毒的报道, 例HSV-I (herpes simplex virus, I型单纯疱疹病毒)[30], HCMV (human cytomegalo virus, 人巨细胞病毒)[31], HIV (human immunodeficiency virus, 人体免疫缺损病毒, 艾滋病病毒)[32]等.2.1.3 苯并咪唑类抗寄生虫药苯并咪唑氨基甲酸酯是一类发展非常迅速的广谱抗虫药, 是许多寄生蠕虫疾病治疗的首选药物, 包括一系列广谱抗蠕虫药物[33]. 其中第一代药物如噻苯达唑(又名噻苯咪唑, Tiabendazole)因毒性太大已被淘汰. 目前应用的苯并咪唑类药物包括: 阿苯达唑(Albendazole)、奥芬达唑(Oxfendazole)、奥苯达唑(Oxibendazole)、芬苯达唑(Fenbendazole)、左旋咪唑(Levamisole)等, 广泛应用于人、畜寄生虫疾病的防治.值得一提的是, 福州凯华生物医学技术开发有限公司研制开发了左旋咪唑涂布剂[34], 并由福州梅峰制药厂生产于1993年上市. 左旋咪唑涂布剂除可用于驱虫[35]外, 还被尝试用作免疫增强剂, 用于治疗乙型肝炎[36]、丙型肝炎[37]、带状疱疹[38]、扁平疣[39]、小儿反复呼吸道感染及哮喘[40]等疾病.2.1.4 苯并咪唑类质子泵抑制剂消化性溃疡疾病是常见的多发病之一, 它与胃酸分泌过多有着直接的联系, 迅速有效地抑制胃酸分泌是目前治疗消化性溃疡疾病的重要手段. 质子泵(H＋/K＋- ATP酶)是胃酸形成的催化剂和最终控制者, 因此可以通过抑制质子泵能直接有效地抑制胃酸分泌, 治疗消化系统溃疡. 质子泵抑制剂(proton pump inhibitor, PPI)以其较高的治愈率一直受到患者的欢迎, 市场普遍较好, 该类药物的研究也一直是个热点. 国内外众多学者对此类化合物及其活性作了研究和报道[41]. 先后上市的奥美拉唑(omeprazole)、兰索拉唑(lansoprazole)和伴托拉唑(pantoprazole)等, 从其化学结构上看, 均是吡啶甲基亚磺酰基苯并咪唑类化合物.2.1.5 抗动脉粥样硬化活性Jeffrey等[42]先用未取代苯并咪唑环, 后用小烃基取中筛选出活性最强的BMS-212122. 动物实验证明：它能比BMS-201038更显著地降低仓鼠和猴的甘油三酯、胆固醇和低密度脂蛋白的水平.此外, 苯并咪唑衍生物还被用作抗炎药物[43]、抗组胺药物[44]、抗癌药物[45]和治疗白血病药物[46]的报道.2.2 苯并咪唑衍生物的抗蚀性酸洗广泛应用于各个工业部门中的换热设备、传热设备和冷却设备等的水垢清洗. 由于酸对各类金属设备均有腐蚀, 所以在酸洗时要加入缓蚀剂, 以抑制金属在酸性介质中的腐蚀, 减少酸的使用量, 提高酸洗效果, 延长设备的使用寿命. 苯并咪唑类酸洗缓蚀剂最早出现于80年代[47].苯并咪唑类化合物毒性较低(大鼠经口半致死量＞10000 mg/kg)[48], 因此这类化合物作为酸洗缓蚀剂具有极大的开发价值.沈建等[49]研究了苯并咪唑(BIM), 2-丙基苯并咪唑(2-PBIM), 2-戊基苯并咪唑(2-ABIM), 2-己基苯并咪唑(2-HBIM)以及2-对氯苄基苯并咪唑(2-Cl-BBIM)在5% HCl溶液中对碳钢的缓蚀性能. 研究表明: 苯并咪唑类化合物在质量分数为5%的HCl中对碳钢具有明显缓蚀效果. 室温下, 2-丙基苯并咪唑、2-对氯苄基苯并咪唑的缓蚀率较高; 50 ℃时2-戊基苯并咪唑、2-己基苯并咪唑、2-对氯苄基苯并咪唑的缓蚀率较高. 其中2-对氯苄基苯并咪唑在两种条件下缓蚀率都在97%以上.史志龙等[50]研究了烷基苯并咪唑化合物在盐酸溶液中对铜缓蚀效能, 发现此类化合物具有较好的缓蚀作用, 并发现长碳链的2-十一烷基苯并咪唑缓蚀效果优于2-己基苯并咪唑.此外, 苯并咪唑衍生物还可以用于润滑油的抗腐蚀添加剂[51].2.3 苯并咪唑在放射治疗中的作用放射治疗是控制肿瘤的重要手段之一, 然而由于肿瘤中乏氧细胞对射线的抗性往往会造成放疗失败或肿瘤复发, 应用化学增敏剂可以提高放疗效果. 辐射增敏效果显著的2-硝基咪唑类化合物由于神经毒作用而未能成为可供临床应用的药物. 考虑到苯并咪唑由于共轭216有 机 化 学 V ol. 28, 2008在1位或2位引入亲水基团可降低其脂溶性, 从而降低毒性. 因此, 开始了苯并咪唑类化合物的研究, 希望能从中找到低毒高效的增敏剂. Gupta 等[52]报道了硝基苯并咪唑类对乏氧的中国仓鼠细胞V-79有较好的辐射增敏作用, Wright 等[53]证明了硝基苯并咪唑对小鼠乳癌有较好的增敏作用, 且对神经损伤小, 没有明显的毒副作用.2.4 聚苯并咪唑(Polybenimidazole, PBI)的应用聚苯并咪唑通常由芳香族胺和芳香族二元羧酸, 或其衍生物缩聚而得.聚苯并咪唑是最早应用于耐高温粘结剂的杂环高分子之一, 其瞬间耐高温性能优良, 对许多金属及非金属都有良好的粘合性能, 也有优异的耐高低温交变及超低温的性能. 可用于粘接铝合金、铣合金、铜、钢、金属蜂窝结构等, 还可以用于玻璃纤维或炭纤维增强复合材料的粘结剂[54].PBI 纤维具有比一般玻璃纤维、聚芳酰胺纤维更为优越的尺寸稳定性和耐磨性, 同时具有突出的阻燃性能, 且在400 ℃以上仍具有非常优良的力学和电学性能, 因此常被用作航空及宇航人员防护用的不燃烧材料. 还被应用于超音速飞行器的雷达天线罩、整流罩、尾翼, 和耐烧蚀涂层、印制线路板、宇宙飞船耐辐射材料等. 随着航天技术的发展和巡航导弹飞行速度的进一步提高, 耐高温的聚苯并咪唑复合材料将具有更广阔的发展前景[55].3 结束语苯并咪唑类化合物已经被证明具有良好的抗菌、抗病毒、抗寄生虫等药用活性, 并已有部分产品应用于临床治疗, 然而不断修饰、改进现有品种的结构以获得高活性、低毒性的新品种的研究始终没有中断. 同时, 关于苯并咪唑聚合物和其金属络合物的研究也越来越多地引起了人们的重视. 随着对苯并咪唑类化合物应用研究的不断开展, 相关的合成研究也引起了研究者的广泛重视. 人们试图放弃传统的强酸催化、高温反应等苛刻的反应条件, 尝试使用微波辐射、离子液体介质和可回收催化剂等新的合成手段, 并取得了很好的合成效果. 但是, 目前此类合成新方法的研究大多还处于实验室研究阶段, 用于工业生产尚有一定难度还有待进一步研究和开发.References1 Boufatah, N.; Gellis, A.; Maldonado, J.; Vanelle, P. Tetra-hedron 2004, 60, 9131.2 Lu, J.; Yang, B.; Bai, Y. Synth . 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苯并咪唑及其衍生物合成与应用分析
苯并咪唑及其衍生物合成与应用分析引言苯并咪唑是一种重要的含氮杂环化合物，具有广泛的应用领域，如药物、染料、光电子材料等。
近年来，随着合成技术的不断发展和改进，对苯并咪唑及其衍生物的研究也愈发深入。
本文将就苯并咪唑及其衍生物的合成方法、应用领域以及未来发展趋势进行综述和分析，以期对该领域的相关研究提供一定的参考和启发。
一、苯并咪唑的结构与性质苯并咪唑（Benzimidazole）是一种由苯环和咪唑环构成的杂环化合物，分子式为C7H6N2，具有中性的芳香性结构。
其主要结构特点是苯环上连接着一个氮原子，而咪唑环上连接着另一个氮原子，中间通过一个碳-氮键相连接。
苯并咪唑具有较强的芳香性，同时含有两个氮原子，使其具有较好的亲电性和碱性，这些性质为其在有机合成和功能材料领域的应用提供了良好的基础。
二、苯并咪唑的合成方法1. 传统合成方法传统的苯并咪唑合成方法主要是通过芳香胺和二级醇反应制备。
芳香胺在碱性条件下和二级醇发生缩合反应，生成内酰胺，然后通过热解或氧化裂解反应脱去水，形成苄胺。
接着，在碱性条件下，苄胺和重铬酸钠反应，生成苯并咪唑。
2. 金属催化合成方法近年来，金属催化合成方法成为苯并咪唑合成的热点领域。
常用的金属催化剂包括钯、钌、铑等，可以在较温和的条件下实现苯并咪唑的合成。
利用钯催化剂和氮气在温和条件下催化芳胺和甲醇反应，可合成苄胺，再经过氧化反应即可得到苯并咪唑。
3. 生物合成方法生物合成方法是一种新兴的苯并咪唑合成技术。
利用酶或微生物进行合成，不仅能够降低反应条件，还可以提高选择性和产率，同时减少对环境的影响。
目前已有研究表明，利用酶催化技术可以在室温下高效合成苯并咪唑，为该类化合物的绿色合成提供了新思路。
三、苯并咪唑衍生物的合成与应用苯并咪唑衍生物是苯并咪唑结构在某一位置上发生取代或改变，并形成新的化合物。
苯并咪唑衍生物在药物、材料科学以及有机合成领域具有重要的应用价值。
1. 药物领域苯并咪唑衍生物在药物领域中具有广泛的应用价值。
苯并咪唑类化合物的合成与性能研究
苯并咪唑类化合物的合成与性能研究苯并咪唑类化合物是一类重要的有机光电功能材料。
它们在光电显示、有机场效应管、光电传感器、光电导等领域有广泛的应用。
本文将介绍苯并咪唑类化合物的合成方法和性能研究进展。
一、合成方法苯并咪唑类化合物的合成方法有多种，常用的有酰胺法、缩合法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等。
1. 酰胺法酰胺法是该类化合物的常见合成方法之一。
其基本反应原理如下：在酰胺的作用下，苯并咪唑染料与各种不同官能团化合物反应，形成新的化合物。
2. 缩合法缩合法是另一种广泛使用的合成方法。
缩合法的基本反应原理如下：通过缩合剂的作用，苯并咪唑染料被还原为具有缩合基团的中间体，然后中间体与另一个官能团化合物反应，形成新的苯并咪唑类化合物。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种发展较快的合成方法。
溶胶-凝胶法通常将一种有机物或无机物加入到聚合胶凝物中，便可以形成含有苯并咪唑类化合物的溶胶-凝胶体系。
二、性能研究苯并咪唑类化合物有良好的光物理性质，如强的吸收和荧光发射性质，它们也具有优异的电学性能和储存特性。
1. 光物理性质当苯并咪唑类化合物处于激发状态时，它们显示出很强的吸收波长范围和很强的发射特性。
这些性质使得它们在透明材料中拥有良好的荧光性质，因此常被用于光电显示和光电传感器中。
2. 电学性能苯并咪唑类化合物也具有优异的电学性能。
因为这些化合物具有不平衡的电荷分布，它们的跃迁会导致电子的移动和激子的扩散，因此适用于场效应管和有机发光二极管等电子器件。
3. 储存特性苯并咪唑类化合物具有良好的储存特性，主要是由于这些化合物的分子结构中含有多个环对结构。
在分子内，存在许多离散的高能状态，使其具有很好的长寿命。
许多有机光电传感器中使用了苯并咪唑类化合物来存储信号。
结论苯并咪唑类化合物是一类很有前途的有机光电功能材料。
它们具有良好的光物理性质、电学性能和储存特性。
目前，苯并咪唑类化合物的合成方法和性能研究在不断发展进步，能够为光电功能材料领域带来更多新的发展机遇。
苯并咪唑可行性研究报告
苯并咪唑可行性研究报告一、研究目的与意义苯并咪唑是一种重要的有机合成原料，其具有重要的生物活性，可以应用于医药、材料科学、农药等多个领域。
本次研究旨在评估苯并咪唑的应用前景与风险，为其在不同领域的应用提供可行性参考。
二、研究内容与方法1. 苯并咪唑的物理化学性质与结构特点的分析；2. 苯并咪唑在医药领域的应用前景评估；3. 苯并咪唑在材料科学领域的应用前景评估；4. 苯并咪唑在农药领域的应用前景评估；5. 苯并咪唑的毒性评估与安全风险分析。
本研究将采用文献分析、实验研究、市场调研等多种方法，综合评估苯并咪唑的应用前景与风险，并提出相应的建议。
三、研究进展1. 苯并咪唑的物理化学性质与结构特点苯并咪唑是一种含杂环化合物，其结构具有特殊的芳香环和含氮杂原子。
它具有较好的稳定性和电子亲合性，可以与多种物质进行反应，广泛应用于有机合成反应中。
2. 苯并咪唑在医药领域的应用前景评估目前，苯并咪唑及其衍生物在医药领域已经得到广泛研究和应用。
它们具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤等多种生物活性，可以作为药物的合成中间体或药效活性成分。
此外，苯并咪唑还可以用于抗菌药物、抗病毒药物、抗肿瘤药物等的研究与开发。
3. 苯并咪唑在材料科学领域的应用前景评估苯并咪唑及其衍生物具有优异的光电性能和导电性能，可以用于有机光电器件、光伏材料、有机发光材料等的研究与开发。
同时，苯并咪唑还可以用于功能性高分子材料的合成和改性，如聚合物、聚合物复合材料、功能性涂料等。
4. 苯并咪唑在农药领域的应用前景评估苯并咪唑及其衍生物具有良好的杀菌、杀虫、除草等农药活性，可以用于农作物病虫害的防治。
此外，苯并咪唑还可以用于土壤改良剂、生长调节剂等的研究与开发。
5. 苯并咪唑的毒性评估与安全风险分析虽然苯并咪唑具有良好的生物活性和应用前景，但其毒性与安全性也需要认真评估。
研究表明，苯并咪唑类化合物在一定浓度下会对生物体产生不良影响，需要在使用过程中严格控制剂量与浓度，避免对环境和人体造成损害。
苯并咪唑类质子泵抑制剂的合成研究进展
即雷贝拉唑。
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参考文献
研发前沿
２００８ 年 １０ 月 ２１ 日 第十六卷 第 ２０ 期
陶氏携手联合国环境规划署和环保部共同促进化学品安全与应急准备
２００７ 年 ７ 月 ３ 日， 联合国环境规划署 与中国环境保护部共同签署有关寻求资金 支持、发展中国化学品安全和应急准备的 工作小组协议书。按照协议内容， 联合国 环境规划署将与环保部 （ 即原国家环保总 局） 共同合作， 开展 “地 方 应 急 意 识 和 准 备方案” （ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ ａｎｄ Ｐｒｅｐａｒｅｄｎｅｓｓ ｆｏｒ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｉｅｓ ａｔ ｔｈｅ Ｌｏｃａｌ Ｌｅｖｅｌ， ＡＰＥＬＬ） 的示范项目、讲座、培训课程以及其它相 关活动。
质子泵抑制剂发展概况
目前， 已经上市和正在研究的质子泵抑制剂大多是由中 间体苯并咪唑类化合物衍生的。其中， 最重要的结构为苯并 咪唑衍生物取代的吡啶基亚砜化合物 （ 图 １） 。
等， 此外， 还有一系列化合物正处于临床或临床前研究 中 ， 如 艾 沙 拉 唑 （ ｅｓａｐｒａｚｏｌｅ ） 、 二 硫 拉 唑 （ ｄｉｓｕｐｒａｚｏｌｅ ） 、 ＢＹ－ ５７４ 等 。
这份协议允许环保部接收多方企业和
个人资金的赞助， 实施共同确定的应对安 全生产问题的项目活动。
日前， 中国国家环境保护部 （ 以下简 称 “环 保 部 ”） 、 联 合 国 环 境 规 划 署 （ Ｕｎｉｔｅｄ Ｎａｔｉｏｎｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ， ＵＮＥＰ） 与 陶 氏 化 学 （ 中 国 ） 投 资 有 限 公 司 （ 简 称 “陶 氏 ”） 签 订 了 合 作 协 议 ， 共 同促进中国化工行业的化学品安全以及应 急准备。
(完整word版)苯并咪唑研究进展
苯并咪唑合成研究进展摘要：苯并咪唑类化合物具有广泛的生物活性，如抗癌、抗真菌、消炎、治疗低血糖和生理紊乱等，在药物化学中具有非常重要的意义；并可用于模拟天然超氧化物歧化酶（SOD)的活性部位研究生物活性，以及环氧树脂新型固化剂、催化剂和某些金属的表面处理剂, 还可作为有机合成反应的中间体等.绿色合成苯并咪唑化合物显得尤为重要。
本文主要讲述了苯并咪唑的合成方法，以及在离子鉴定、航空航天等方面的应用介绍。
关键词：苯并咪唑配合物合成应用1合成苯并咪唑类化合物1。
1以邻苯二胺和羧酸（及其衍生物）为原料的合成继1872年Hoebrecker首次合成第一个苯并咪唑类化合物 2,5—二甲基苯并咪唑(1）后，Ladenburg用乙酸和 4-甲基邻苯二胺加热回流，也同样得到化合物1 .从此, 邻苯二胺衍生物和有机酸的关环反应就成为苯并咪唑类化合物制备最通用的方法，但通常需要很强的酸性条件[常采用 HCl、多聚磷酸(PPA)、混酸体系、对甲苯磺酸等作为催化剂]和很高的反应温度[1］.1986 年 Gedye 等［2］首次报道了微波作为有机反应的热源，具有速度快、产率高、污染少、在无溶剂条件下, 利用微波间歇加热合成苯并咪唑衍生物。
安全性高等优点。
例如, 路军等[3］只需反应 8 min, 产率一般可达 64%～88％。
Zhang［4］成功报道了以邻苯二胺和原酸酯为原料合成苯并咪唑类化合物。
.他们用路易斯酸为催化剂，在乙醇溶剂中室温搅拌进行反应，合成条为催化剂时, 反应2h, 产率为95％。
用相同的原料，他们[5］还研究件比较温和。
当以ZrCl4了用磺酸作为催化剂，在甲醇体系中室温下合成苯并咪唑类化合物，产率达到 96%, 反应时间也缩短为1h。
1。
2液相合成考虑到载体合成的某些缺点, 研究者们对同样以卤代硝基苯为原料的传统液相合成法也比较重视。
例如，Raju 等[6］报道了在室温下用邻氟取代硝基苯合成含硫和含氧的取代苯并咪唑。
以邻苯二胺为底物合成苯并咪唑类化合物的方法研究
以邻苯二胺为底物合成苯并咪唑类化合物的方法研究苯并咪唑类化合物具有广泛的生物活性，如抗菌、抗病毒、抗肿瘤等，因此在药物研发中具有重要的应用价值。
以邻苯二胺为底物合成苯并咪唑类化合物是一种有效的方法。
本文将介绍该方法的研究内容。
一、反应机理1.溶剂准备：选择合适的溶剂对邻苯二胺进行溶解。
常用的溶剂有乙醇、二甲基亚砜等。
2.反应条件：将邻苯二胺与反应试剂一起加入反应体系。
反应条件包括温度、时间等。
3.活化试剂：选择合适的活化试剂对邻苯二胺进行活化，使其与其他试剂发生反应。
4.反应过程：将活化的邻苯二胺与目标化合物的前体进行反应，产生苯并咪唑类化合物。
5.分离纯化：通过适当的分离和纯化方法，得到纯净的苯并咪唑类化合物。
二、反应试剂1.活化试剂：常用的活化试剂有酸性活化剂和碱性活化剂。
酸性活化剂如碘酸、Cu(II)Cl2等；碱性活化剂如碘化物、臭氧等。
2.目标化合物前体：选择合适的目标化合物前体与活化的邻苯二胺反应。
常见的前体有酮类、酸类、胺类等。
三、研究进展近年来，利用邻苯二胺合成苯并咪唑类化合物的方法得到了广泛的研究。
1.反应条件优化：对反应条件进行了优化，包括反应温度、反应时间等。
通过调整反应条件可以提高反应的产率和选择性。
2.催化剂的应用：引入催化剂可以加速反应速率，提高产率和选择性。
常用的催化剂有氧化铜、钯碳等。
3.基于生物催化的方法：利用生物催化的方法合成苯并咪唑类化合物，具有环境友好、底物多样性广等优点。
4.其他改进方法：如反应一步法和多步法的比较，发展新的反应步骤，提高产率和选择性。
四、应用前景邻苯二胺合成苯并咪唑类化合物的方法具有重要的应用前景。
苯并咪唑类化合物可以作为抗生素、抗肿瘤药物、农药等的前体，具有广泛的生物活性和药理学活性。
因此，该方法在药物研发领域有着广泛的应用前景。
总之，以邻苯二胺为底物合成苯并咪唑类化合物的方法是一种重要的研究课题。
通过对反应机理、反应试剂、研究进展以及应用前景的探讨，可以进一步加深对该方法的认识，并为其在药物研发领域的应用提供合理的理论基础和实验指导。
苯并咪唑合成实验报告
一、实验目的1. 学习并掌握苯并咪唑的合成方法。
2. 掌握有机合成实验的基本操作技能。
3. 了解苯并咪唑的性质及其在有机合成中的应用。
二、实验原理苯并咪唑是一种重要的有机化合物，具有多种生物活性，如抗菌、抗病毒、抗肿瘤等。
本实验采用经典的方法合成苯并咪唑，即邻氨基苯甲酸与丙二酸酯在酸性条件下反应生成苯并咪唑。
三、实验材料与仪器材料：1. 邻氨基苯甲酸2. 丙二酸酯3. 冰醋酸4. 碳酸钠5. 碘6. 无水乙醇7. 碱性硝酸银溶液8. 乙醚仪器：1. 常压反应瓶2. 冷凝管3. 热水浴4. 真空泵5. 烧杯6. 玻璃棒7. 滤纸8. 分液漏斗9. 蒸发皿10. 酒精灯11. 红外光谱仪12. 核磁共振波谱仪四、实验步骤1. 将邻氨基苯甲酸和丙二酸酯按一定比例加入常压反应瓶中。
2. 加入冰醋酸，搅拌均匀。
3. 将反应瓶置于热水浴中，加热至回流。
4. 反应一段时间后，停止加热，冷却至室温。
5. 加入碳酸钠，调节pH值至中性。
6. 用碘进行检测，若反应完全，则溶液颜色变深。
7. 将反应液转移至分液漏斗中，用乙醚萃取。
8. 将有机层分离，水层用盐酸酸化。
9. 将酸化后的水层用乙醚萃取。
10. 将有机层合并，蒸去乙醚，得到苯并咪唑粗品。
11. 对苯并咪唑粗品进行纯化，如重结晶、柱层析等。
12. 对纯化的苯并咪唑进行结构表征，如红外光谱、核磁共振波谱等。
五、实验结果与分析1. 通过红外光谱和核磁共振波谱分析，确认合成的产物为苯并咪唑。
2. 实验得到的苯并咪唑产率为XX%，与文献报道基本一致。
六、实验讨论1. 实验过程中，控制反应温度和反应时间对产率有较大影响。
2. 在反应过程中，加入碳酸钠调节pH值，有利于提高产率。
3. 在纯化过程中，选择合适的溶剂和分离方法对提高纯度有重要作用。
七、实验总结本实验成功合成了苯并咪唑，并对其进行了结构表征。
通过实验，掌握了苯并咪唑的合成方法，提高了有机合成实验的操作技能。
苯并咪唑作为一种重要的有机化合物，在医药、农药等领域具有广泛的应用前景。
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金属氧化物催化剂广泛用于多种类型反应, 尤其是 氧化锆和硫酸化氧化锆催化剂, 它们具有较好的表面酸 性, 无毒并且在低温下有很好的活性, 在有机合成中受 到了人们的关注. 2010 年, Shingalapur 等[28]以 WOx-ZrO2 为固体酸催化剂, 1,4-二氧六环为溶剂, 100 ℃下合成了 2-取代苯并咪唑(Eq. 7), 产率为 90%～96%. 该方法目 标产物选择性好, 且操作简单.
纳米催化剂具有特殊的微观结构, 这决定了纳米催 化剂的高催化活性和选择性. 2011 年, Sharghi 等[32]以 Cu/C 纳米粒子为催化剂, 在室温下合成了一系列的 2取代苯并咪唑(Eq. 11), 产率为 82%～97%. 他们还以杂 环醛(如 2-吡啶甲醛、2-噻吩甲醛)和大体积的氮杂环冠 醚醛为原料, 合成了相应的 2-取代杂环苯并咪唑. 该反 应体系具有催化剂廉价且可循环利用, 反应条件温和等 优点.
性物质调节酸碱性等优点.
综述与进展
杂多酸是一类由氧原子桥接金属原子形成的金属氧簇化合物, 且具有良好的催化性能, 在许多酸催化反 应中都具有良好的催化活性而受到人们的广泛关注.
2009 年, Fazaeli 等[24]分别在有/无溶剂、微波和超声 波辐射条件下, 以 Cu3/2PMo12O40/SiO2 为催化剂, 使邻 苯二胺或邻氨基硫醇与醛反应合成了 2-取代苯并咪唑 或 2-取代苯并噻唑(Eq. 3), 产率高(尤其在微波和超声 波辐射下), 反应时间短. 但催化剂在重复使用过程中, 稳定性较差, 活性易下降.
CHO
20% MoO3/CeO2-ZrO2 solvent free, 3 ~ 5 min
R
(8)
R = C6H5, 2-ClC6H4, 4-NO2C6H4, 4-CH3OC6H4, 2-HOC6H4, 2-furyl, etc.
2011 年, Behbahani 等[30]探索了 Fe/CeO2-ZrO2 催化 体系促进二胺与醛类反应生成 2-取代苯并咪唑(Eq. 9), 反应条件温和, 产率很好. 该反应条件下, 能应用于多 种类型的取代基, 但是脂肪醛并不反应.
分子筛催化剂具有丰富的 Brønsted 酸中心和 Lewis 酸 中 心 , 近 年 来 在 有 机 合 成 中 得 到 关 注 . 2010 年 , Gadekar 等[25]报道了利用改性的沸石分子筛为固体酸催 化剂, 乙醇为溶剂, 在 70℃下, 催化邻苯二胺与醛反应 高效地合成了苯并咪唑类化合物(Eq. 4). 催化剂循环使 用四次, 仍有 92%的收率.
REVIEW
2012 年, Rekha 等[31]采用沉淀法在 120 ℃干燥、 450 ℃焙烧下制备得到 MnAl2O3-120、MnA12O3-450、 MnZrO2-120、MnZrO2-450 等复合金属氧化物催化剂和 在 120、450 ℃下考察干燥、焙烧制备得到 Al2O3-120、 Al2O3-450、ZrO2-120、ZrO2-450 等氧化物催化剂, 催化 邻苯二胺和醛或者酮反应合成了 2-取代苯并咪唑(Eq. 10), 结果表明 MnA12O3-450 催化剂具有最好的催化效 果, 产物收率可达 85%～95%.
介孔硅铝材料具有高比表面积, 大孔径, 高酸度, 笼型三维孔结构也受到人们的关注. 2010 年, Chari 等[27] 报道以 ALKIT-5 为催化剂, 邻苯二胺和醛类化合物为原 料, 在空气氧化下合成了苯并咪唑类化合物(Eq. 6). 对
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苯并咪唑类化合物是一类含有两个氮原子的苯并
杂环化合物, 是多种药物的结构单元. 许多苯并咪唑类 化合物具有显著的生物活性, 在抗肿瘤[1]、抗癌[2]、抗病 毒[3]、杀菌[4]、消炎[5]和抗寄生虫[6]等方面具有重要的医 用价值. 同时, 苯并咪唑化合物还可用于缓蚀剂[7,8]、过 渡金属配体[9]、模拟天然超氧化物歧化酶(SOD)生物活 性[10]、表面活性处理剂[11]、环氧树脂新型固化剂[12]和化 学发光[13]等领域.
Rathod 等[29]报道了以 20% MoO3/CeO2-ZrO2 为催化 剂, 无溶剂条件下, 促进邻苯二胺和芳香醛合成了苯并 咪唑类化合物(Eq. 8). 他们也对微波法与传统方法进行 了比较, 结果表明微波法反应时间短, 且收率比传统方 法更高.
NH2 +R
NH2
N
N H 92% ~ 94%
Cheng, Zheng Zhang, Qunfeng* Xu, Xiaoliang Li, Xiaonian
(State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry Synthesis Technology, Institute of Industrial Catalysis, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014)
R1
R1 2
R1
N R2
N 1H
NH2
+ R2CHO
NH2
H
[O]
N
R1
N BH
-H2O R2
1,3-Hydrid
N N
R2
shift -H+
R1
R2
H N
R2
NH D + R2
R2 N
H A NH2
R2CHO
-H2O
H+
R2
N
HH
N
C
R2
图式 1 邻苯二胺与醛反应合成 2-取代苯并咪唑和 1,2-二取代 苯并咪唑的机理 Scheme 1 The mechanism for the synthesis of 2-substituted benzimidazoles or 1,2-substituted benzimidazoles from the reaction of o-phenylenediamines and aldehydes
传统方法通常以盐酸、磷酸和混酸等液体强酸为催 化剂, 需要较高的反应温度和较长的反应时间等条件, 而这些条件对设备要求高, 环境污染大. 将无机酸或者 有机酸负载于载体中作为催化剂, 避免了强酸腐蚀问 题, 而且可以回收利用.
2008 年, Sharghi 等[22]报道了 TsOH/石墨为催化剂, 以邻苯二胺为原料, 与多种芳香醛在 75 ℃下反应, 合 成了苯并咪唑类化合物(Eq. 1), 但得到的产物为 2-取代 苯并咪唑和 1,2-二取代苯并咪唑的混合物, 选择性差.
© 2015 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS
Chin. J. Org. Chem. 2015, 35, 1189～1203
Chinese Journal of Organic Chemistry
催化剂 ALKIT-5 的硅铝比进行优化, 其中 ALKIT-5(10) 是最好的, 得到最高的产率 95%. 以邻苯二胺和苯甲醛 反应为例考察了该反应在乙腈、甲醇、乙醇和四氢呋喃 等溶剂中进行的情况, 发现以乙腈为溶剂, 收率最好.
摘要 苯并咪唑类化合物在医药、农药等方面具有广泛的应用, 因此这类化合物合成的新方法备受关注. 从合成苯并 咪唑类化合物的不同的原料出发, 综述了近年来催化合成苯并咪唑化合物的研究新进展. 关键词 苯并咪唑; 邻苯二胺; 合成; 催化剂
Research Progress of Catalytic Synthesis of Benzimidazole Derivatives
有 机 化 学 DOI: 10.6023/cjoc201411031
Chinese Journal of Organic Chemistry
综述与进展
REVIEW
苯并咪唑类化合物催化合成的研究进展
程 正 张群峰* 许孝良 李小年
(浙江工业大学工业催化研究所 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地 杭州 310014)
苯并咪唑类化合物的传统合成方法主要分为两种: 一种是在盐酸或多聚磷酸等强酸作用下, 由邻苯二胺及 其衍生物与羧酸类化合物反应而制得[14,15]; 该法通常需 要较高的反应温度或较长的反应时间, 且产率不理想, 对设备要求高. 另一种则是通过邻苯二胺及其衍生物与 醛类化合物在氧化剂的作用下环合而得[16～18]; 该反应 过程比较简便, 但副产物较多, 分离困难. 近年来, 在 传统的合成路线基础上, 相继出现了一系列的以路易斯 酸和过渡金属络合物等为催化剂的苯并咪唑类化合物
1 以邻苯二胺为原料合成苯并咪唑类化合物
1.1 邻苯二胺与醛反应合成苯并咪唑类化合物
邻苯二胺和醛为原料反应合成苯并咪唑类化合物 是最常见的合成方法之一. 大多采用酸催化剂促进邻苯 二胺与醛反应生成苯并咪唑类化合物. 例如, 2-取代苯 并咪唑的合成机理为: 在催化剂或者其他试剂的作用
* E-mail: zhangqf@ Received November 17, 2014; revised December 22, 2014; published online January 15, 2015. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 21406199). 国家自然科学基金(No. 21406199)资助项目.
的新合成路线, 取得了较好的效果.
毛郑洲等[19]按照以邻苯二胺、邻卤代硝基苯、邻硝 基苯胺为合成原料进行分类, 综述这类化合物的合成进 展. 彭湃等[20]依据各种天然与非天然氨基酸为原料, 论 述了基于氨基酸的苯并咪唑合成, 还具体地讲述了溶液 法、微波法、固相法等合成新技术合成与改性苯并咪唑 的新进展. 朱观明等[21]首次按照 N-亚甲基邻苯二胺(或 N-亚甲基邻硝基苯胺)、N-酰基邻苯二胺和芳基脒(胍) 三类中间体, 较为详细地论述了苯并咪唑类化合物合成 方法. 本文总结了近年来苯并咪唑类化合物的催化合成 方法, 力求为开发合成苯并咪唑类化合物相关反应的新 型催化剂和新的绿色工艺提供指导.