苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进展
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苯并咪唑是一类重要的杂环化合物，具有广泛的生物活性，如抗肿瘤、抗病毒、抗菌和抗血栓等。
因此，苯并咪唑及其衍生物的合成和应用一直是有机合成领域的研究热点。
苯并咪唑的合成方法主要有以下几种：1.异氰酸酯法。
这是一种经典的合成方法，它是以苯胺或其衍生物为起始原料，在异氰酸酯和碱的催化下，通过氨基化、失去CO2和环化等步骤合成苯并咪唑。
2.芳香族硫醇碘化还原法。
这种方法通过对苯并咪唑中的硫醇进行碘化反应后还原生成苯并咪唑。
3.羧酸酯法。
这是一种较新的合成方法，它的关键步骤是将苯经过二甲氨基化反应生成二甲氨基苯，然后将其和丙二酰亚胺反应合成出苯并咪唑衍生物。
1.医学应用苯并咪唑和其衍生物作为抗肿瘤药物的研究已经得到广泛的关注。
其中，4-氨基-5-亚甲基苯并咪唑和2-乙酰氨基-4,5,6,7-四氢苯并咪唑等化合物具有比市售抗肿瘤药物更高的效果。
此外，苯并咪唑衍生物还能抑制炎症、促进血小板聚集、防止肺纤维化和改善认知功能等。
2.农业应用苯并咪唑和其衍生物也被广泛应用于农业领域，可作为杀虫剂和除草剂。
其中，苯并咪唑类杀虫剂具有高效、广谱、低毒等特点，可用于保护稻谷和蔬菜作物；而除草剂类苯并咪唑则具有对大豆、玉米等作物草害的高效防控效果。
3.光电材料应用苯并咪唑也被广泛应用于光电材料领域。
其中，3,4-二甲氧基苯并咪唑等化合物在有机光电器件和聚合物太阳电池中的应用已经取得了良好的效果。
此外，苯并咪唑类物质也可应用于电视屏幕和荧光物质中。
总之，苯并咪唑及其衍生物的合成和应用已经取得了广泛的研究成果。
未来的研究方向将更注重该类化合物的绿色生产、合成技术的改进和生物活性的深入研究。
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
苯并咪唑是一种重要的有机化合物，其分子结构包含苯环和咪唑环，具有广泛的应用
价值。
本文将介绍苯并咪唑及其衍生物的合成方法和应用分析。
苯并咪唑的合成方法主要包括三种：直接环合法、合成中间体法和串联反应法。
直接
环合法是通过苯环和咪唑环中的一个碳原子进行键合得到苯并咪唑。
这种方法简单直接，
但产率较低。
合成中间体法是将苯环和咪唑环分别合成中间体，再通过加热或溶剂作用使
两个中间体进行反应得到苯并咪唑。
这种方法适用于多种衍生物的合成，但步骤较多，适
用范围有限。
串联反应法是先将苯环和咪唑环进行官能团化，再通过串联反应得到苯并咪唑。
这种方法合成步骤相对较少，但条件较严苛，对官能团的选择性要求较高。
苯并咪唑及其衍生物在医药领域具有重要的应用价值。
苯并咪唑类抗菌药物是一类重
要的抗生素，广泛应用于感染性疾病的治疗。
苯并咪唑类抗肿瘤药物具有较强的抗肿瘤活性，广泛应用于肿瘤的治疗。
苯并咪唑类抗病毒药物具有广谱的抗病毒活性，可用于治疗
多种病毒感染。
苯并咪唑及其衍生物还具有抗炎、抗氧化、光电性能等多种生物活性，被
广泛应用于化学、材料等领域。
苯并咪唑是一种具有广泛应用价值的有机化合物，其合成方法多样，包括直接环合法、合成中间体法和串联反应法。
苯并咪唑及其衍生物在医药、化学、材料等领域具有重要的
应用价值，是一类具有潜在开发前景的化合物。
(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。
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苯并咪唑是一种含有苯环和咪唑环的有机化合物，具有较强的药理活性和化学性质，广泛应用于医药化学、材料科学等领域，是近年来的研究热点之一。
1. 合成方法苯并咪唑可通过多种方法合成，其中较为常见的有：（1）Knoevenagel缩合反应。
以苯并酮和苯并醛为原料，在碱性催化剂存在下进行Knoevenagel缩合反应，生成苯并咪唑酮。
（2）氰化氨合成法。
以苯并酮、氰化氨和醛为原料，在无水醇溶剂和碱催化下反应，生成苯并咪唑。
（3）金属有机配位体催化合成法。
利用金属有机配位体催化剂，使苯并酮与β-溴代丙酮在温和条件下发生反应，生成苯并咪唑。
2. 主要应用苯并咪唑及其衍生物在医药化学、材料科学、农药工业等领域具有广泛的应用。
（1）医药化学。
苯并咪唑具有较强的抗菌、抗病毒、抗肿瘤等生物活性，可用于抗菌药物、抗病毒药物、抗肿瘤药物等的研究和开发。
（2）材料科学。
苯并咪唑及其衍生物具有一定的电子传导性和光电功能，在有机太阳能电池、有机场效应晶体管等器件中有应用。
（3）农药工业。
苯并咪唑衍生物具有良好的杀虫、杀菌、杀螨等作用，可应用于植物保护剂领域。
3. 研究进展近年来，苯并咪唑及其衍生物的研究取得了许多新进展。
（1）合成方法。
新型的苯并咪唑合成方法不断涌现，如无溶剂合成法、微波促进合成法、催化剂自组装合成法等。
（2）药理活性。
新型苯并咪唑衍生物的药理活性研究表明，其抗癌、抗肿瘤、抗炎、抗病毒等生物活性较高，且具有良好的靶向性和药效学优势。
（3）应用领域。
苯并咪唑应用领域不断扩大，如其在有机光电器件、有机太阳能电池等领域中的应用研究不断深入。
综上所述，苯并咪唑是一种具有广泛应用前景的有机化合物，其在医药化学、材料科学、农药工业等领域均具有重要作用，未来的研究方向是进一步提高合成效率、改善化合物的药效学特性、拓展应用领域等。
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有机化合物，具有广泛的生物活性和应用价值。
自从苯并咪唑及其衍生物被发现以来，其合成方法与应用领域不断得到人们的关注与研究。
本文将就苯并咪唑及其衍生物的合成方法、化学性质和应用进行分析和总结，以期为相关研究提供参考。
一、苯并咪唑的合成方法1. 紫外照射苯并咪唑可以通过芳香醛和芳胺在紫外照射下，在碱性条件下反应合成。
这种方法操作简便，但对实验条件的要求较高，且产率较低。
2. 合成法苯并咪唑还可以通过合成法合成，该方法是以邻二氨苯为原料，通过硝化反应制得邻二硝基苯，再经过还原反应生成乙酰胺基苯，最后经过缩合反应得到苯并咪唑。
3. 功能化合成近年来，人们还发现了一种在室温下可行的苯并咪唑的功能化合成方法。
该方法是以苯并咪唑衍生物和氯丁二烯为原料，经过氧化反应获得苯并咪唑。
二、苯并咪唑的化学性质1. 反应性苯并咪唑是一种具有活性的有机化合物，其化学性质非常活泼。
它可以与卤代烃、醛、酮等进行取代反应，且可以发生亲核加成、烯烃的热歧化反应等多种反应。
2. 稳定性苯并咪唑的稳定性较好，它在常温下不易分解，但在高温或强酸强碱的作用下会发生分解反应。
因此在储存和使用过程中需注意避免高温和酸碱环境。
三、苯并咪唑及其衍生物的应用1. 药物苯并咪唑及其衍生物具有广泛的生物活性，被广泛运用于药物研发领域。
如硫唑嘌呤是一种抗代谢药物，它可以通过抑制细胞嘌呤代谢来阻断DNA合成，被广泛应用于临床治疗。
2. 染料苯并咪唑及其衍生物还可以用作有机染料，它们的结构独特，颜色鲜艳，且具有良好的光稳定性和耐温性，因此广泛用于纺织品、塑料制品等颜料颜料的生产。
3. 防腐剂苯并咪唑及其衍生物还可以用作防腐剂，它们具有较强的抗菌和抗真菌作用，常用于化妆品、食品等产品的保鲜和防腐。
结论：苯并咪唑及其衍生物在合成方法、化学性质和应用领域有着丰富的研究成果，但在实际应用中仍存在一些问题和挑战，如产率较低、环境友好性差等。
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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:Received July 7, 2006; revised May 30, 2007; accepted June 22, 2007.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(Scheme2).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(Eq. 7), 实验表明Et 2AlCl 对该反应有较好的促进作用.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-吡醇(JNJ 2408068). 它相对分子质量低(M r ＝395), EC 50为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, 后用小烃基取代的苯并咪唑环取代哌啶环, 得到了一系列化合物, 从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作用可增强化合物的亲电性, 从而增强其增敏效果, 而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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