微波作用下合成2-甲基苯并咪唑

第30卷第5期 唐山师范学院学报 2008年9月 Vol.30 No.5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2008 ──────────
基金项目：河北省教育厅自然科学项目（2006114）。

收稿日期：2007-10-24
作者简介：余亚美（1982-），女，河北衡水人，河北理工大学硕士研究生。

研究方向为新型材料制备。

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微波作用下合成2-甲基苯并咪唑
余亚美1，崔广华1，吴树新2
（1.河北理工大学 化工与生物技术学院，河北 唐山 063009；2.唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）
摘 要：以多聚磷酸为催化剂，邻苯二胺和冰乙酸为反应物，在微波辐射下合成了2-甲基苯并咪唑。

反应的最佳条件为：微波输出功率700W 、间歇辐射时间3 min 、n(邻苯二胺)：n(冰乙酸)=1：2.5时，产率可达84.6%。

关键词：微波辐射；2-甲基苯并咪唑；合成 中图分类号： O 626.23
文献标识码：A
文章编号：1009-9115(2008)05-0039-02
Microwave Enhanced Synthesis of 2-MethylBenzimidazole
YU Ya-mei 1, CUI Guang-hua 1, WU Shu-xin 2
(1. College of Chemical Engineering and Biological Technology, Hebei Polytechnic University, Hebei Tangshan 063009, China;
2. Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Hebei Tangshan 063000, China)
Abstract: 2-methylbenzimidazole was synthesized by the reaction of o-phenylenediamine with acetic acid in the presence of polyphosphoric acid (PPA) as catalyst through microwave enhanced. The optimum conditions were as follows: microware power of 700W, microwave enhanced time of 3 min., the mole ratio of o-phenylenediamine to acetic acid of 1:2.5, the yield was 84.6%.
Key words: microwave irradiation; 2-methyl benzimidazole; synthesis
2-甲基苯并咪唑类化合物是含有两个不相邻氮原子的杂环化合物，具有很强的生物活性和抗蚀性，在高性能复合材料、金属防腐蚀、医药、染料等方面有着广泛的用途[1]。

因此，2-甲基苯并咪唑及其衍生物的合成及应用研究从未间断，至今仍十分活跃[2]。

苯并咪唑类化合物的合成，传统方法主要在盐酸、多聚磷酸（PPA ）、硼酸等酸性催化剂作用下，通过羧酸与邻苯二胺的加热反应制得，然而通常需要较高的温度或较长的反应时间。

近年来微波促进的有机化学反应因具有加热时间短、产率高、对环境友好等优点而受到人们的关注，其中固相微波反应以其安全、反应装置简单而倍受青睐[3-4]。

本研究用PPA 作催化剂，通过微波照射，使邻苯二胺与冰乙酸在无溶剂下进行反应，并对合成工艺条件进行了优化，用红外光谱对合成的样品进行了表征。

1 实验部分 1.1 主要仪器及试剂
仪器：WD900DSL23-K6型Galanz 家用微波炉，微波
输出最大功率900W ；A V ATAR360红外光谱仪（KBr 压片）；WRS-1B 数字熔点仪（上海精密科学仪器有限公司）。

试剂：邻苯二胺、冰乙酸、多聚磷酸、氨水、活性炭、无水乙醇均为分析纯试剂。

1.2 实验方法
在50mL 圆底烧瓶中加入1.08g 的邻苯二胺和一定量的冰乙酸，然后加入4 mL PPA ，回流搅拌均匀后放入微波炉内，先在低火下（300W ）照射1min ，待反应物充分溶解后，在一定功率下再间歇式照射2次，每次若干分钟。

将浅黄色的反应液冷却至室温后浸入20mL 冰水中，用氨水溶液调至pH7～8，抽滤、洗涤、干燥得粗品。

将粗品用活性炭脱色，乙醇重结晶，得淡黄色晶体[5]。

2 结果与讨论
2.1 微波输出功率对反应的影响
在物料比n(邻苯二胺)：n(冰乙酸) =1：2.5、间歇辐射3 min 时，不同功率对合成产率的影响如表1。

微波输出功率对反应的影响较大，一定范围内提高辐射功率会提高产率，
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但功率不宜过高，否则易发生反应物的氧化、分解甚至炭化，从而影响产率。

表1 微波输出功率对反应的影响
微波功率/W 300 400 500 650 700750产率%
55.2 60.0 68.6 75.0 84.6
84.2
2.2 辐射时间对缩合反应的影响
微波的辐射时间对缩合反应产率有较大影响，在微波辐射功率为700 W(中高火力)、物料比n(邻苯二胺)∶n (冰乙酸) =1∶2.5条件下，考察间歇辐射的时间对合成产率的影响，结果如表2。

表2 辐射时间对反应的影响
辐射时间/min 1 2 3 4 产率%
66.5 79.5 84.6 84.5
2.3 邻苯二胺和冰乙酸的物质的量比对产率的影响
当微波辐射功率为700W ，间歇辐射时间3min 时，不同原料配比对合成产率的影响结果如表3。

原料的物质的量比对合成产率的影响不大，一般采用邻苯二胺与冰乙酸的物质的量比为1∶2.5或1∶2.7即可，增大冰乙酸的用量，可能会消耗微波能量，同等功率下必须延长辐射时间，否则产率会降低[6]。

表3 反应物的配比对产率的影响
n(冰乙酸)∶n(邻苯二胺) 1∶1 1.5∶1 2.5∶1 2.7∶13∶1
产率%
46.1
51.5 84.6 84.6
84.5
3 产品分析 3.1 产物的熔点测定
用数字熔点仪测得产物的熔点为175～176℃，与文献值一致，说明产物可能为2-甲基苯并咪唑[7]。

3.2 产物的红外光谱分析
产品的红外光谱图如图1所示。

（1）3201cm -1左右的吸收峰是仲胺基的伸缩振动峰，1627.3 cm -1处的吸收峰是N-H 的弯曲振动峰，
1277.2cm -1处的吸收峰是C-N 的伸缩振动峰，这些说明了产物含仲胺。

（2）3074.5cm -1处的吸收峰是芳环C-H 的伸缩振动峰，1555.2 cm -1、1501 cm -1、1417.3 cm -1处的吸收峰是苯环骨架伸缩振动峰，说明了产物含苯环，且739.9 cm -1处的吸收峰说明了有苯环邻二取代。

（3）2998.5 cm -1、2926.3 cm -1处的吸收峰是烷基C-H 的伸缩振动峰，1388.4 cm -1处的吸收峰是C-H 的弯曲振动，说明产物含烷基。

从图中未发现羰基、羧基和伯胺的吸收峰，
说明不含反应物。

上述分析说明了产物是2-甲基苯并咪唑[8]。

50
100
4000
3000200015001000500
T r a n s m i t t a n c e /%
Wavenumbers/cm -1
图1 2-甲基苯并咪唑的红外光谱
4 结论
在聚磷酸为催化剂，微波功率为700W ，间歇辐射3min ，
n(邻苯二胺)n(∶冰乙酸) =1 2.5∶、微波辐射快速合成了2-甲基苯并咪唑，产率为84.6%，熔点和文献值一致，产品经红外光谱证实。

[参考文献]
[1] 高成庄.苯并咪唑衍生物的特性及应用进展[J].郑州轻工
业学院学报,2007,22(2)∶35-36.
[2] 沈建,余鼎声,庞正智.苯并咪唑类化合物作为碳钢缓蚀剂
的研究[J].北京化工大学学报,2005,32(4):110-112.
[3] Abboud Y , Abourriche A. The inhibition of mild steel
corrosion in acidic medium by 2, 2'-bis(benzimidazole)[J]. Appl. Sur. Sci., 2006, 252(23): 178-184.
[4] Shi Zhen, Lu Lin-gang. Novel synthesis of a-diketones from
bisbenzimidazolium salt and grignard reagents[J]. Chin. J.
Chem., 2001, l9(8): 811-813.
[5] 付红蕾,乐长高.药物中间体2-乙基苯并咪唑的合成[J].华东地质学院学报,2000,23(4):236-256.
[6] 粟云天,尹应武.微波合成水杨酸异酯[J].有机化学,2002,
22(10):623-648.
[7] 马世昌.有机化合物辞典[M].陕西科学技术出版社,481. [8] 许剑平.2-甲基苯并咪唑的合成[J].化工时刊,2001,7:
29-30.
（责任编辑、校对：琚行松）。