Листровая Людмила Сергеевна


Катализатор Вход 2-замещенных бензимидазолов



страница12/24
Дата21.03.2018
Размер1.29 Mb.
ТипЛитература
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   24

Катализатор

Вход 2-замещенных бензимидазолов

Выход 1,2-замещенных бензимидазолов

Время,ч

1

FeTPPCl

92

0

0,6

2

CoTPP(OAc)

80

0

0,8

3

CrTPPCl

82

5

1

4

MgTPPCl

30

10

2

5

Mn TPP(OAc)

65

0

2

6

ZnTPPCl

30

5

1,5

7

SnTPPCl2

40

5

2

8

NiTPPCl

35

10

2

9

CuTPPCl

80

0

1

10

Hg TPPCl

45

10

1,5

11

CdTPPCl

60

20

2

12

PbTPPCl

45

10

2

13

FeCl3

20

20

24

ТРР- мезо-тетрафенилпорфиринатодианион

Также ученые установили, что промоутером реакции конденсации фенилендиаминов с албдегидами является гидросульфит калия [51] или натрия [52] (схема 1.27).

Схема 1.27

Причем лучший выход бензимидазолов достигается при добавлении

30 % NaHSO3 от количества моль исходных реагентов. В присутствии меньшего количества, требуется более длительная выдержка реакционной смеси, тогда как увеличение количества NaHSO3 ведет к образованию побочных продуктов. Использование кислых солей угольной и фосфорной кислот не привел к желаемому результату.

Таблица 1.4. Варьирование условий реакции конденсации фенилендиамина с производными бензальдегида

Растворитель

Температура, ºС

Выход, %

СН2Сl2

Кипения растворителя

20

ТГФ

Кипения растворителя

35

CH3OH

Кипения растворителя

58

C2H5OH

Кипения растворителя

60

H2O

80

55

ДМСО

80

78

Ксилол

80

26

ДМФА

80

82

В данном исследовании описывается и влияние растворителя на выход 2-(4-хлорфенил)-1Н-бензимидазола (табл. 1.4). Последний увеличивается вместе с температурой кипения растворителя (за исключением ксилола).

Одним из новых окислителей в реакциях конденсации фенилендиаминов с ароматичесукими альдегидами является трихлоризоциануриновая кислота в диоксане [53], которая позволяет сократить время синтеза до 1,5 часов при комнатной температуре. Целевые бензимидазолы получаются с выходом 60-88%.

Примером мягкой стереоселективной окислительной конденсации является синтез 2-замещенных бензимидазолов под действием п-бензохинона в абсолютном этиловом спирте под током азота[54] (схема 1.28).

Схема 1.28

На сегодняшний день все более популярным является использование в синтезах мезпористых материалов [55], таких как PEG (полиэтиленгликоль). Введение всего 0,1 мл PEG-400 позволяет протекать реакции с выходом 80-95% при 110º С в течение 4 часов.

При использовании микроволнового излучения (600Вт) [56] в запаянной трубке из Al/ZnCl2 время синтеза сокращается по сравнению с обычным нагреванием при 160 ºС в нитробензоле с 2х-часов до 4-х минут.

В реакцию с альдегидами также вступают арилазиды [57], получаемые из нитроанилинов [57,58]. Реакция происходит под действием бромида железа (II) в дихлорэтане при 40 ºС в течение 12 часов (схема 1.29).

Схема 1.29

1.3 Синтез бензимидазолов из о-фенилендиаминов и одно- и двухоснов­ных кислот и их производных.

Самым важным синтетическим методом для широкого получения бензимидазолов является конденсация о-диаминобензолов с карбоновыми кислотами или их производными. Сам бензимидазол может быть получен с выходом 80% при стоянии смеси о-фенилендиамина и муравьиной кислоты при комнатной температуре в течение 5 дней. [58]. При температуре 1000С процесс занимает только 2 часа, и он применим к получению широкого спектра 2-замещённых бензимидазолов. [59]


Наиболее распространённым является метод, предложенный Филлипс в 1931 году [60], который заключается в нагревании реагентов в присутствии хлорангидридов кислот, концентрации обычно около 4М. Этим путем труднее получить 2-арилбензимидазолы, но часто и успешно их получают при более жёстких условиях, например, при нагревании в запаянной трубке при 180 0С в присутствии хлорангидридов кислот или заменяющей их, полифосфорной кислоте.

Диапазон условий реакций, которые были использованы, довольно широк. От простого нагревания диаминов с карбоновыми кислотами [23], нагревания в присутствии кислот, таких как: хлороводородная кислота[25,61-63], реагент Итона [61,64], полифосфорная кислота (PPA) [64-67], уксусная кислота [13], нагревание под повышенным давлением [68], использование микроволнового излучения [63,64,69,70] до синтеза в ионных жидкостях [71,72].

В [61] используют 2Н соляную кислоту при 110 ºС, либо реагент Итона, представляющий собой смесь оксида фосфора (IV) и метил сульфониловой кислоты (MSA) в соотношении 1:10 также при температуре больше 100 ºС. (схема 1.30).

Схема 1.30



Тип реакций по Филлипс может также быть выполнен в присутствии смеси хлорангидрида кислоты и кислотной смолы, такой как Dowex-50W-X8. Такие реакции проходят при комнатной температуре, при более мягких условиях, чем обычное кипячение в 4М HCl [72].

Выход 2-арилбензимидазолов уменьшается в ряду 2-NO2>2-Me>4-Cl>H>4-NO2>2-NH2 для фенилкарбоновых кислот, реагирующих при 1850-2500С в присутствии стехиометрического соотношения минеральной кислоты. В HCl-катализированных реакциях выход повышается вместе с рКа, т.е. за счёт повышения поляризации углеродной связи [73].

При использовании полифосфорной кислоты температура реакции заметно выше 170-180 ºС [64,67], 250 ºС [66], однако при использовании микроволнового излучения [64] время синтеза сокращается с 4 часов до 3-х минут. В случае использования в качестве реагента 3-бромпропановую кислоту [65], (схема 1.31), что облегчает конденсацию из-за усиления положительного заряда на атоме углерода температуру реакции понижают до 100-120ºС. Причем процессе реакции происходит элиминирование бромоводорода.

Схема 1.31

R = H, -CH3

А при использовании в качестве реагента трифторуксусной кислоты, исчезает потребность в катализаторах и температура синтеза уменьшается до 70 ºС [75]. В [76] получают бензимидазолы конденсацией фенилендиамина с муравьиной кислотой при комнатной температуре в течение 3 дней или с трифторуксусной в течение 6 часов.

В [13] конденсацию о-фенилендиамина и карбоновых кислот проводят в присутствии N,N-диизопропилэтиламина и агента способствующего образованию пептидной связи о-бензотриазол-N,N,N’,N’-тетраметил-урониумгексафторфосфата в дихлоэтатане и при нагревании в уксусной кислоте.

Если о-диаминоарен имеет одну из аминогрупп, замещённую алкильной или арильной группой, образуется 1-замещённый бензимидазол [77].

Большинство алифатических кислот вступают в процесс очень легко, но для реакции в присутствии арилзамещенных карбоновых кислот или для пространственно-замещённых высших алифатических кислот необходимы более жёсткие условия. Повышение давления может помочь предотвратить следующие проблемы, например, 2,2-диметилпропановая кислота, нагретая при 112 0С в этаноле с о-фенилендиаминодигидрохлоридом в течение 24 часов при давлении 8 Кбар, даёт 2-трет-бутилбензимидазол [78] c выходом 48%.

В обзоре [68] описана конденсация фенилендиамина и бензойной кислоты в автоклаве без доступа воздуха в перегретой воде. Выход 2-замещенных бензимидазолов составляет 90%.

Карбоновые кислоты могут быть заменены их производными: ортоэфирами [69,79,80], нитрилами [70], имидатами [81,82], галогенангидридами [13,83,84], КДИ [85].

Ортоэфиры, такие как этилтриэтоксиацетат, легко вступают в реакцию при нагревании с о-фенилендиаминами с образованием 2-карбалкоксибензимидазолов с хорошим выходом. Фенилендиамины реагируют с ортоэфирами при различных условиях (схема 1.32).

Схема 1.32



R1=H, -CH3,Cl,CO2CH3, R2= H, -CH3, -1,2-имдазол, R3= H, -CH3, -CH2CH3, -C6H6, R4= CH3, -CH2CH3, -C6H6


Конденсация с нитрилами в статье [70] происходит также под действием микроволнового излучения при температуре 150 ºС в течение 15 минут на так называемом твердом носителе PS-трифенилфосфине.

Когда в конденсации с о-диаминаренами используются полифосфорная или соляная кислоты, диамин часто конкурирует с карбонильным атомом кислорода за присоединение к нему протона, предоставляемого кислотным катализатором. По этой причине есть преимущества вытеснения карбонильного кислорода более основной иминогруппой. Чаще всего в данных реакциях используют иминоэфиры [81,82,86,87]. Эти имидаты могут быть синтезированы из соответствующих нитрилов, или получены в процессе синтеза. Нитрилы образуют основные имидаты в присутствии каталитического количества основания. Реакции протекают с постоянным выходом при наличии сильно электроноакцепторных групп в о- фенилендиаминовом кольце.

В [13] производные бензимидазола получают действием на замещенный фенилендиамин хлорангидридами карбоновох кислот в пиридине и дихлорэтане, а затем нагревании с уксусной кислотой (схема 1.33).

Схема 1.33



В [83] конденсацию фенилендиаминов с хлорангидридами проводят в присутсвии МСМ-41 (Mobil copmosition of Matter). Это серия мезопористых материалов синтезированных в 1992 г. компанией Mobil, обладающих большой площадью поверхности (1000 м2 на 1 г). Диаметр пор может варьироваться от 1,5 до 2 нм. Выход продуктов составляет 89-95 %. В качестве растворителя используется дихлорэтан.

Также одним из новых реагентов, используемых в конденсации с фенидендиамином является карбдиимидазол (КДИ) [85].

В качестве растворителя на первой стадии используется ДМФА. Далее продукт вводится в реакцию с POCl3 в среде диметиланилина при температуре 110 ºС. (схема 1.34).

Схема 1.34

Синтез в ионных жидкостях характеризуется невысокими температурами 120-140 ºС, небольшим временем протекания реакции: 1-2 ч, хорошим выходом, но самое, главное, это возможность рецикла. После синтеза, например MBImBF4, отмывается небольшим количеством дистиллированной воды, затем вода отгоняется при повышенном давлении и ионную жидкость можно использовать вновь.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   24


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница