苯并咪唑研究进展Word版
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。
苯并咪唑类化合物靶向抗肿瘤作用及其机制研究进展
开发新型、高效、低毒的抗癌药物ꎬ选择性地杀死
肿瘤细胞或抑制肿瘤细胞生长而不影响非癌组织是抗
癌药物研发中面临的最大难题 [１] ꎮ 肿瘤分子靶向治疗
唑为骨架合成的衍生物可能是今后抗肿瘤药物研发的
ｓｈｉｐ ｏｆ ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔａｒｇｅｔｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ. Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅꎬ ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔ ａｔ ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ ｒｉｎｇ ｉｎ￣
ｃｒｅａｓｅｄ ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｏｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｔｏ ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｂｒｉｎｇｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｈｉｇｈ￣
ｅｒ ａｎｔｉｔｕｍｏｒ. Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ ｇｒｏｕｐｓ ( Ｆꎬ Ｃｌ) ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｅｎｙｌ ｒｉｎｇ ａｌｓｏ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｎｔｉｔｕｍｏｒ ｅｆｆｅｃｔ. Ｏｕｒ ａｉｍ ｉｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉ￣
ｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｌｏｗ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ ａｎｔｉｔｕｍｏｒ ｄｒｕｇｓ.
７４
管蛋白特异性结合干扰其细胞微管从而达到驱虫的效
果ꎮ 一些苯并咪唑衍生物被证明能在体外及体内选择
性地抑制内皮细胞生长和血管生成 [１２ － １３] ꎮ 国内外关
苯并咪唑的制备（论文资料）
苯并咪唑的制备一、实验目的：1、学习苯并咪唑含氮杂环的合成方法3、进一步掌握重结晶的实验操作方法2、了解活性炭在农药合成中的作用原理二、实验原理：邻苯二胺和甲酸在高温下反应可以顺利得到苯并咪唑苯并咪唑，无色晶体，熔点169～170℃，几乎不溶于苯、石油醚，微溶于冷水、乙醚，稍溶于热水，易溶于乙醇、酸溶液、强碱溶液、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、合成维生素B1。
等药物和制备高分子化合物等，在药物化学中具有非常重要的意义；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。
三、实验仪器：磁力加热搅拌器、铁架台、铁铁夹、干燥箱、循环水系统、布氏抽滤漏斗、电子天平、PH试纸、50ml圆底烧瓶、500ml烧杯、50ml量筒四、实验药品：邻苯二胺、甲酸、10%氢氧化钠、活性炭、冰水五、实验步骤：1、苯并咪唑的合成：在50ml圆底烧瓶中加入1、08g(0、01mol)邻苯二胺，0、55g(0.012mol)甲酸。
在100℃水浴中加热反应约2h。
然后滴加10%氢氧化钠溶液调节PH值至中性，冷却的黄色的固体，抽滤，用冰水洗涤，抽干，得到苯并咪唑粗产品。
2、苯并咪唑的纯化：将粗产品加入到400ml沸水中，随后加入2g活性炭，搅拌加热沸腾15min脱色。
趁热用布氏漏斗抽滤，洗涤，得到白色苯并咪唑产品。
称重，计算收率。
六、思考题1．加热邻苯二胺和甲酸的混合物时，为什么要控制温度在100～105℃?答：甲酸沸点为100.8，高了会挥发。
2．使用活性炭脱色时应注意哪些问题?答：（1）切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，那样会有暴沸的危险。
（2）用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入，因为有色杂质虽可溶于沸腾的溶剂中，但当冷却析出结晶体时，部分杂质又会被结晶吸附，使得产物带色，所以用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入。
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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３０
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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。
苯并咪唑衍生物的特性及应用研究进展
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Ｖ １２ Ｎ ． ／ ０． ２ 编 号 ：０ ４—１７ （０ ７ ０ ／ ３— ０ ５— ２ １０ ４ ８ ２０ ） ２ ０ ０ ３ ０
苯并咪唑衍生物的特 性及应用研究进 展
高成庄 ， 李 焱
（ 焦作 师 范高 等专 科学校 化 学 系 ，河南 焦作 ４４０ ） ５０ ０ 摘要： 综述 了苯 并咪唑 衍 生物 的质 子 泵抑制 性 、 茵 性 、 寄 生 虫性 、 病 毒性 、 脉 粥样 硬化 活性 抗 抗 抗 动
Ｐｒ ｇ ｅ ｓｉ ｈｅ ａ ｌｃ ｔｏ ｏ ｎ ｉ ｉ ｚ ｌｓ ａ ｈｅｒ ｄ ｒｖ ｔｖ ｓ ｏ ｒ ｓ ｎ ｔ ｐｐ ｉａ ｉｎ ｆｂｅ ｚｍ ｄａ ｏｅ ｎｄ ｔ ｉ ｅ ｉ ａ ｉ ｅ
阻燃剂苯并咪唑的微波合成研究进展
第4 期 年4 月 2012
第 24 卷第 4 期
毛郑州等： Chemical 阻燃剂苯并咪唑的微波合成研究进展 Research and Application
498
化学研究与应用
第 24 卷
咪唑基） 苯（ 1 ） 的分子结构对称， 分子间存在氢键 ， 相互作用和 π π 堆积作用 结构非常稳定， 具有良 1， 2双 （ 2苯并咪 好的热稳定性和阻燃性。 另外， ［6 ］ 唑基） 苯也具有良好的阻燃性 。 类似地， 由聚苯并咪唑 （ 2 ） 获得的纤维， 不仅 具有突出的阻燃性能， 而且具有比一般玻璃纤维、
［29 ， 30 ］
。
［13 ， 14 ］ 本课题组 探索了以便宜易得的 KI 为催 化剂， 空气作氧化剂、 间歇性微波加热条件下， 利
加热中充分利用廉价的空气作为氧化剂， 因此可 设计出具有工业化前景的苯并咪唑合成方法； 当 4醛是对苯二甲醛时， 可高效地合成阻燃剂 1 ， 双 （ 2苯并咪唑基） 苯（ 1 ） 。
Landge 等［28］以取 能制备苯并咪唑类化合物。例如， 选用易得的固态酸蒙脱 代的邻苯二胺和醛为原料， 10 为催化剂， 土 K无需溶剂， 在微波促进下以较 高产率（ 最高可达 98% ） 合成了苯并咪唑衍生物 （ 18 ） 。在国内， DMF 为 也有以 KHSO4 为促进剂、 溶剂的类似微波合成报道
［21 ］
利用固相载体进行合成苯并咪唑衍生物， 是
近年来研究较多的绿色合成方法之一
［22 ］
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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、安全性高等优点。
例如, 路军等在无溶剂条件下, 利用微波[3]间歇加热合成苯并咪唑衍生物。
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, 合成条件比较温和.当以为催化剂时, 反应2h, 产率为95%. 用相同的原料, 他们[5]还研究了用磺ZrCl4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. 与别人不同的是, 在还原芳环上的硝基时, 他们用的是 Raney Ni 的甲醇溶液, 最后在THF 溶液中进行关环缩合反应。
该方法的合成产率都在 90%以上, 不过反应时间和其他室温下进行的反应一样都较长, 需要12h。
Li 等[7]报道了在液相中有效合成多取代 5-氨基苯并咪唑. 他们用 1,5-二氟-2,4-二硝基苯为原料, 经过取代、还原、环化缩合等反应, 在没有氧化剂存在的条件下, 室温下成功地得到了苯并咪唑类化合物(Scheme 8),产率为84.1%。
1.3天然氨基酸类构建苯并咪唑基于氨基酸的苯并咪唑衍生物的合成反应是分两步进行，第一步酰胺化形成中间产物酰胺,然后关环形成苯并咪唑单元[8] 。
刘思全等[9]研究了盐酸、磷酸、多聚磷酸(PPA)等催化剂的影响, 发现以磷酸与 PPA 的混酸(物质的量的比为1∶2)为催化剂和溶剂时, 反应效果最好。
甘氨酸与邻苯二胺的缩合产物, 可作为中间体应用于抗癌药物的合成。
类似地, 氨基被保护的甘氨酸。
也可与邻苯二胺类化合物反应, 得到相应的苯并咪唑, 并可继续合成具有生物活性的化合物。
例如, 化合物 2对 DNA 甲基转移酶具有抑制作用。
化合物 3 具有抗HIV 活性。
不仅如此, 甘氨酸二肽的 N-端氨基被保护后, 亦可应用于含有苯并咪唑结构药物的合成[10]。
1.4卤代苯胺原料合成苯并咪唑类化合物Cu 盐具有廉价、稳定及其低毒性等优点, Cu 催化有机合成反应在医药以及日用化工品等的合成中得到广泛的应用. 2007 年, Zou 等[11]以邻卤代酰胺和伯胺为原料, 首先在CuI/L-poline/K2CO3催化体系下, DMSO为溶剂, 反应一段时间形成邻氨基苯酰胺和 1,2-二取代苯并咪唑的混合物, 然后在 100～140 ℃加热或者添加乙酸和 40～60 ℃条件下继续反应得到 1,2-二取代苯并咪唑化合物(Eq. 54). 该反应适用于多种多样的底物, 但是反应时间较长。
2009 年, Hirano 等[12]以 CuI 为催化剂, DBU 为碱,在 DMSO 中使卤代苯胺发生分子内环化合成 N-取代苯并咪唑。
该方法主要为合成 N-芳基苯并咪唑类化合物提供了新方法。
1.5以硝基苯衍生物为原料合成苯并咪唑类化合物2007 年, Hubbard 等[13]先将邻卤硝基苯上卤素和伯胺反应形成N-取代-2-硝基苯, 然后, 在催化剂的作用下发生硝基还原环化形成2-取代苯并咪唑。
该反应涉及不寻常插入 sp3杂化碳氢键的过程。
2009 年, Selvam等[14]以2-叠氮硝基苯和脂肪醇为原料, 以TiO2、Ag/TiO2和Pt/TiO2为催化剂,在紫外光或太阳光的照射下,合成了2-取代苯并咪唑。
该反应利用光照高效合成目标产物, 符合绿色化学的要求。
1.6其他原料合成苯并咪唑类化合物2008 年, Brasche 等[15]以廉价的醋酸铜为催化剂,DMSO 为溶剂, 存在醋酸和 O2条件下, 使 N-苯基苯甲脒经C—H功能化, 然后环化形成C—N键制备得到2-芳基苯并咪唑类化合物,收率为 70%～89%. 该方法使用廉价催化剂, 适用于含各种取代基的底物, 但反应时间较长. 该方法还是用于合成 N-甲基 2-芳基苯并咪唑类化合物。
2009 年, Rosen 等[16]以商业易得的苯并噻二唑磺酰胺为原料, 在金属锌作用下, 化学选择性还原脱硫得到中间体苯二胺, 然后在焦亚硫酸钠氧化下与醛反应合成2-取代苯并咪唑磺酰胺化合物(Scheme 16). 该反应原料易得, 反应条件温和。
2苯并咪唑类化合物的应用2.1用于金属离子的检测2.1.1应用于汞离子的检测作为污染性强的重金属离子, Hg2＋的检测一直备受关注, 在苯并咪唑基荧光化学传感器中报道最多。
例如,Tzeng 等[17]报道了2-(2'-吡啶基)苯并咪唑(1)(图1)与金属铼配位而应用于 Hg2＋检测的传感器。
罗丹明是常用于设计成荧光探针的荧光基团, 引进苯并咪唑基能够明显提高其荧光性能且能增加其对金属离子的选择性检测. 例如, 将苯并咪唑分子 2 (Figure1)通过 C＝N 键引进到罗丹明 6G 中, 可设计出用于检测Hg2＋的“turn-on”型比色化学传感器, 在其乙腈溶液中,Hg2＋的加入能够使荧光显著增强. 不仅如此, 加入 Hg2＋后, 溶液的颜色由肉眼就能看出从无色变为淡粉色, 而荧光的颜色由无色变为绿色[18].目前, 国内外大多数对于 Hg2＋的检测只是体外检测, 而生物体内的检测鲜见报道. 但2013年Chowdhury等[19]在这方面做了重要突破, 他们将苯并咪唑基团键入氟硼二吡咯类荧光分子中, 利用其摩尔吸光系数较高、荧光光谱峰窄而尖锐、光学性质稳定等特点, 得到了可用于体内外检测 Hg2 ＋的荧光增强型传感器 9(Scheme 3), 能实现对人类乳腺癌细胞中 Hg2＋的检测。
2.1.2应用于铜离子的检测即使只含有一个醛基的喹啉类化合物, 也可用于同2-(2'-氨基苯基)-苯并咪唑(19)缩合而设计出荧光探针.2013 年, 汤立军课题组[20]利用这种策略将喹啉荧光团引进到苯并咪唑基荧光探针 28 中(Eq. 4). 在 EtOH/H2O中, 探针 28 在423 nm 处有微弱的荧光发射峰, 加入Cu2＋后, 探针 28 与 Cu2＋以化学计量比2∶1 发生络合,络合常数为 2.16×105L2 mol－2, 使该处的荧光明显增强, 而其他金属离子无影响. 进一步在 28-Cu2＋复合体溶液中加入不同的阴离子, 发现当加入 CN－时, 荧光光谱最大发射峰从 423 nm 处蓝移到 419 nm 处, 荧光再次增强, 而其他离子则无此现象. 因此, 该“turn-on”型荧光探针也能够很好地选择性检测 CN-。
类似地, 只含有一个醛基的邻萘二酚类化合物, 也可用于同2-(2'-氨基苯基)-苯并咪唑(19)缩合而设计出荧光探针, 如汤立军课题组[21]报道的荧光探针29.在 CH3OH/H2O 溶液中, 不同的 pH 值对探针 29 的荧光性能有很大的影响, 在 pH＝7 时其荧光性能最好. 向探针29的溶液加入1 equiv.的不同金属离子, 探针29的荧光能够被 Cu2＋猝灭, 而其他离子无影响. 探针29 与Cu2＋以1∶1 络合, 络合常数为7.38×106L/mol. 再进一步研究表明, 在 29-Cu2＋复合体溶液中加入各种阴离子,只有 CN－能够使其荧光显著增强. 这是由于 CN－的加入, 使得 Cu2＋与 CN－结合形成[Cu(CN)x]n－而离开荧光探针29. 对 CN－检测下限达 1.86×10－5mol/L, 远低于世界卫生组织制定的饮用水的 CN－的含量的最高浓度。
2.2苯并咪唑衍生物的工业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,以减少酸的使用量,抑制金属在酸性介质中的腐蚀,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1980年代,因为毒性较低,具有极大的开发价值[22]。
沈建等[23]研究认为,苯并咪唑类化合物在质量分数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上述2种条件下缓蚀率均在97%以上.史志龙等研究认为,烷基苯并咪唑化合物在盐酸溶液中对铜具有较好的缓蚀作用,且长碳链的2 -十一烷基苯并咪唑缓蚀效果优于2 -己基苯并咪唑。
2.3苯并咪唑的航天应用聚苯并咪唑(PBI),通常由芳香族胺和芳香族二元羧酸或其衍生物缩聚而得.是最早应用于耐高温粘结剂的杂环高分子之一,具有优良的瞬间耐高温、耐高低温交变及超低温性能.可广泛用于铝合金、铣合金、铜、钢、玻璃纤维、炭纤维增强复合材料等金属及非金属的粘结[24]。
PBI纤维比一般玻璃纤维、聚芳酰胺纤维等具有优越的尺寸稳定性和耐磨性,同时阻燃性能优异,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以及超音速飞行器的雷达天线罩、整流罩、尾翼,耐烧蚀涂层,印制线路板,宇宙飞船耐辐射材料等.今后,随着航天技术的发展和巡航导弹飞行速度的提高,耐高温的聚苯并咪唑复合材料将具有更广阔的发展前景.参考文献：[1]李莹莹, 周永花, 郭玉芳, 孙卫国, 李正义, 史达清, 有机化学, 2006, 26(8), 1097.)[2] Gedye, R.; Smith, F.; Westaway, K.; Ali, H.; Baldisera, L.;Leberge, L.; Rousell, J. Tetrahedron Lett. 1986, 27, 279.[3] 路军, 葛红光, 白银娟, 有机化学, 2002, 22(10), 782.[4] Zhang, Z.-H.; Yin, L.; Wang, Y.-M. Catal. Commun. 2007,8, 1126.[5] Zhang, Z.-H.; Li, T.-S.; Li, J.-J. Monatsh. Chem. 2007, 138,89.[6]Raju, B.；Nguyen, N.; Holland, G. W. J. Comb. Chem. 2002, 4, 320.[7] Li, L.; Liu, G.; Wang, Z.-G.; Yuan, Y.-Y.; Zhang, C.-X.；Tian, H.-Y.; Wu, X.-H.; Zhang, J. J. Comb. Chem. 2004, 6,811.[8] Zhang, D.-T.; Wang, Z.-H.; Xu, W.-R.; Sun, F.-G.; Tang, L.-D.;Wang, J.-W. Eur. J. Med. Chem. 2009, 44, 2202.、[9] 刘思全, 毕彩丰, 王立国, 精细化工, 2009, 26(1), 102.\[10] Balboni, G.; Salvadori, S.; Guerrini, R.; Negri, L.; Giannini,E.;Bryant, S. D.; Jinsmaa, Y.; Lazarus, L. H. Bioorg. Med. Chem.2003, 11, 5435.[11] Zou, B. L.; Yuan, Q. L.; Ma, D. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2007,46, 2598.[12] Hirano, K.; Biju, A. T.; Glorius, F. J. Org. Chem. 2009, 74, 9570.[13] Hubbard, J. W.; Piegols, A. M.; Soderberg, B. C. G. Tetrahedron.2007, 63, 7077.[14] Selvam, K.; Krishnakumar, B.; Velmurugan, R.; Swaminathan, M.Catal. Commun. 2009, 11, 280.[15] Brasche, G.; Buchwald, S. L. Angew. Chem. 2008, 120, 1958.[16] Rosen, M. D.; Simon, Z. M.; Tarantino, K. T.; Zhao, L. X.;Rabinowitz, M. H. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 1219.[17] Tzeng, B. C.; Chen, B. S.; Chen, C. K.; Chang, Y. P.; Tzeng, W. C.;Lin, T. Y.; Lee, G. H.; Chou, P. T.; Fu, Y. J.; Chang, A. H. H. In-org. Chem. 2011, 50, 5379.[18] Yu, H.; Wang, S.; Son, Y. A. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2012, 568,117.[19] Madhu, S.; Sharma, D. K.; Basu, S. K.; Jadhav, S.; Chowdhury,A.;Ravikanth, M. Inorg. Chem. 2013, 52, 11136.[20] Tang, L. J.; Zhou, P.; Zhong, K. L.; Hou, S. H. Sens. Actuators, B2013, 182, 439.[21] Tang, L. J.; Wang, N. N.; Zhang, Q.; Guo, J. J.; Nandhakumar, R.Tetrahedron Lett. 2013, 54, 536.[22] 温玉麟.药物质物与化学毒性数据[M ].天津:天津科学技术出版社, 1989.[23] 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.[24] 王继刚,郭全贵,刘朗,等.炭材料的高温粘结剂(Ⅱ)[J].兵器材料科学与工程, 2003, 26(5): 68—72.（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。