广东化工
882015年第8期第42卷总第298期、^-删.gdchem.com
酰基叠氮的合成研究
温天祯,刘逸,曾鸿耀+
(乐山师范学院化学学院,四川if,山614000)
[摘要】文章探索了芳香酰氯与叠氮化钠在室温下的各种溶剂中生成酰基叠氮的反应。实验发现丙酮、乙腈、PEG.200和PEG一400是4种
较好的溶剂。本方法具有反应时间短,反应收率较高,易于操作,后处理方便等优点。
[关键词]苯甲酰氯;酰基叠氮;叠氮化钠;聚乙二醇:有机合成
[中图分类号]0629.171【文献标识码”[文章编号]1007-1865(2015)08-0088—03
Study
(College
Abstract:AcylazidesontheSynthesisofAcylAzidesTianzhen,LiuYi,ZengHongyao‘WenofChemistry,LeshanNormalUniversity,Leshan614000,China)atsynthetizedfromaromaticacylchloridewithsodiumazideinvarioussolventroomtemperaturewasexploreed.Itwasfoundthat
asacetone,acetonitrile,PEG一200andPEG・400isfourkindsgoodsolventforthereaction.Themethodhastheadvantagessuch
yield,easytoshortreactiontime,highreactionoperateandconvenientwork—up.
Keywords:benzoylchloride:aeylazide:sodiumazide;polyethyleneglycol;organicsynthesis
有机叠氮化合物是一类含叠氮基的重要的有机合成中间体,
其结构通式为RN,,在反应机理、有机合成、功能材料研究、化
学生物学中有非常重要的作用【1。】。第一,它可以应用于合成各种
类型的含氮杂环化合物【4'5l,例如环化、环加成、扩环、缩环等反
应。第二,某些叠氮化合物也是非常重要的药物,例如阿度西林
和ATZ(37.叠氮.3.脱氧胸苷)(图1)【6】是目前全世界使用最广泛的抗
菌和抗艾滋病的药物。
礅*嵌蛰07
"c02H^3
阿度西林(Azidocillin)(抗菌药)
Fig.1Existingdrugscontaining齐多夫定(Zidovudine)(抗艾滋病药)azide—ZidovudineandAzidocillinSwetha等【14】报道了水一四氢吠喃混合溶剂中酰氯与叠氮化钠在加热回流条件下合成酰基叠氮的方法。在这个条件下,烷基卤的类似物也能够反应得到相应烷基叠氮化合物。2012年Liu等【l5】在用二茂铁甲酰氯与叠氮化钠在水.丙酮混合溶剂合成相应的二茂铁甲酰基叠氮,虽然反应0.5h结束,但产率相对低下,仅仅43%。尽管目前已经报道了许多以酰氯合成酰基叠氮方法,并且取得了较好的效果。然而,有的方法反应时间长…’1”,有的产率低下【l”,有的甚至需要加热回流【l2,“J,这往往导致发生Curtius重排反应形成异氰酸酯活泼中间体。此外,叠氮化试剂TMSN3价格昂贵,呈液态不易保存。溶剂在有机反应中扮演着非常重要的角色[16,1”。选择恰当的溶剂有利于反应快速、高产率进行。因此我们想进一步研究溶剂对芳香酰氯与叠氮化试剂叠氮化钠反应合成酰基叠氮的影响,以期筛选出能室温反应,操作简单,反应时间短,产率高的溶剂,有利于进一步研究酰叠氮的相关反应(图3):OO图1上市药物叠氮类齐多夫定和阿度西林
酰基叠氮化合物是重要的有机叠氮化合物之一,也是一种重
要的有机合成中间体,可用于制备酰胺、合成杂环化合物,经
Curtius重排形成异氰酸酯活泼中间体并由其合成胺、氨基甲酸酯
和脲等,这些化合物的重要应用之一是作为肽键形成的活化剂(图
’、[7—10]Rc㈨aN。孚RN3图3芳香酰氯与叠氮化钠反应合成芳香酰基叠氮Fig.3SynthesisofArylazidefromArylchlorideandsodiumazide
R员。。尘酬=c=。
Fig.2Correlative图2酰基叠氮的相关反应chemicalreactionsofacylazide苣RNH2HR—N—C—oR’oHR—N—C—NHRo2试验部分2,l实验主要试剂与仪器苯甲酰氯从成都科龙化工试剂厂购买(分析纯)、2.呋哺甲酰氯,4一硝基苯甲酰,4一甲基苯甲酰氯,4.氯苯甲酰氯从上海鼎淼化学科技有限公司购买。乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙醇、聚乙二醇、二甲亚砜等溶剂均从成都科龙化工试剂厂购买(分析纯)。AM.400型核磁共振仪(CDCl3作溶剂,TMS内标;德国Burker
公司);1730型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片;美国Perkin.Elmer
公司)。
2.2试验步骤
以PEG.400为例:取50mL的圆底烧瓶一个,称取苯甲酰氯
(0.707g,5.0mm01),PEG.400(5mE),最后称取叠氮化钠(0.353g,
5.1mm01)力N入到圆底烧瓶中。在室温搅拌条件下开始反应,反应
进程用薄板层析(TLC)跟踪至反应结束(展开剂:石油醚,R佯-酰氯
=0.58,R件_酰基叠氰=0.34)。35min后反应结束,反应液为白色粘稠
状溶液,向反应液中加入适量的200~300目硅胶粉减压旋干至粉末
状,再用石油醚过柱得到纯目标产物苯甲酰基叠氮。产物为白色
固体,熔点:25~26℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)6:7.4和7.48(m,
2H),7.60~7.64(m,1H),8.03(d,J=7.8Hz,2H);13CNMR(100
MHz,CDCl3)6:128.6,129.4,130.6,134.4,172.5:IR(neaov:
2340,2160,2127(.N3),1690,1559,1582,1450,786,695cm一。
苯甲酰氯和其他取代苯甲酰氯和叠氮化钠在其他溶剂中的反酰基叠氮在一般情况下是不稳定的,但是芳酰基叠氮相对来说比较稳定。一直以来有很多的课题组相继报道了合成酰基叠氮的方法。酰基叠氮主要由羰基化合物合成制备,起始原料包括酯、酰肼、醛、酰氯、酸、酸酐等和叠氮化试剂(叠氮化钠,三甲基硅基叠氮、叠氮酸等)反应生成酰基叠氮化合物¨12,J。由于酰氯易于制备,反应活性较高,可以与叠氮化试剂如叠氮化钠或者叠氮酸反应得到酰基叠氮f9】。例如1983年Prister等…1用二氯甲烷和水作为溶剂,四丁基溴化铵作为相转移催化剂合成酰基叠氮,然后与三氟乙酸反应得到三氟乙酰胺,最后碱性条件水解得到伯胺。同年,Prakash等报道了芳酰氯与叠氮三甲基硅(Trimethylsilylazide,TMSN3)在氮气保护下二氯甲烷溶液中,碘化锌催化下的芳酰基叠氮化合物的合成【l“。反应需要回流条件下至少3h以上。2003年Padwa等[13】在n.呋喃类酰氯与叠氮化钠和在水.乙醚混合溶剂中反应2h得到相应Ⅱ.呋喃类酰基叠氮。2011年
[收稿日期]2015—02-12
[基金项目]乐山市科技计划项目(No12GZD059),乐山师范学院校级科研启动项目(No.Z1154);2014大学生创新创业训I练计划项目(No.201310649031):乐山师范学院第十二届学生科研资助项目
[作者简介】温天祯(1982.),女,四川广安人,乐山师范学院本科生。・为通讯作者:曾鸿耀,男,博士,主要研究方向为绿色化学及药物合成。
2015年第8期广东化工
第42卷总第298期www.gdchem.tom89应方法同上。反应在30min左右就结束,反应时间较短,产率也很高均达到80,
2.呋喃甲酰基叠氮,白色固体,熔点:57~59℃。1HNMR(400%以上。可能原因是这几种溶剂对酰氯和叠氮化钠都有较好的溶MHz,CDCl3)6:6.56(dd,,/--3.6,1.6Hz,lH),7.27(d,卢2.9Hz,解性,而且也不参与反应。所以丙酮、乙腈、PEG.200和PEG.4001H),7.66(d,J=O.8Hz,1H);”CNMR(100MHz,CDCl3)6:112.5,是本反应较好的溶剂,不仅反应时间短,得到的产率也很高。120.0,145.5,148.0,162.5:IR(Yd3r)v:2167,2130(-N3),1740,
表l溶剂对酰氯合成酰基叠氮反应的影响
4.硝基苯甲酰基叠氮,浅黄色针状固体,熔点:66—69℃。1HTab.1SolventsonSynlhesisofArylazidefromArylchlorideNMR(400MHz,CDCl3)6:8.34(d,2H,J兰8.4Hzl,8.24(d,2H,序列溶剂‰L时间/rain产率/%J--8.8130.8,124.O:IRt㈣v,2290,2180,2127(-N3),1690,1600,Hz);”CNMR(100MHz,CDCl3)6:171.1,151.4,135.9,lMeCN12961535,847cm"1。2CH3COCH32995
4.甲基苯甲酰基叠氮,白色固体,熔点:30~32℃。1HNMR(4003CH2C1290095
MHz,CDCl3)6:2.42(s,3H),7.25(d,.,兰8.0Hz,2H),7.92似,4THF24792扣8.0Hz,2H);”CNMR(100MHz,CDCl3)6;21.8,128.0,129.4,51.4一dioxane116992129.5,145.4,172.4:IR(KBr)v:2924,2868,2181,2131(-N3),6Et0H1285891693,1608,832cm~。
4.氯苯甲酰基叠氮,白色固体,熔点:43 ̄44℃。1H7PEG一200
NMR(4002083
M比,CDCl316:7.41(d,2H,乒8.8nz),7.95(d,2H,房8.8I-Iz);8PEG一4003585”CN^依(100MHZ,CDCl3)6:129.2,129.3,131.0,141.2,171.8:9PEG一6004979IR(KBr)v:2280,2174,2132(-N31,1680,1588,1486,849cml。10MeOH16763结果与讨论1lPEG-80050703.1溶剂对合成苯甲酰基叠氮反应收率和时间的影响12HOCHzCH20H2369
固定苯甲酰氯(0.707g,5.0ret001),叠氮化钠(O.353g,5.113DMF2328
mm01),室温的条件下反应,变换溶剂,探究溶剂对反应的影响,14TBAB。/H201913结果见表1。
由表l可以看出:(1)乙腈、丙酮、二氯甲烷、四氢呋喃、1,4.15DMSO18一。
二氧六环作溶剂时反应产率均很高,达到90%以上(Entries1-5,注:4溶剂均为5mL,6n}AB:5mmol,。产物体系太杂乱,没Table1)。但是其中二氯甲烷、四氢呋喃、1,4.二氧六环作溶剂时,有分离纯化。
反应时间太长。(2)乙醇、PEG.200、PEG.400作溶剂时反应产率
也很高,达到80%以上(Entries6-8,Table11。但是乙醇作溶剂时3.2丙酮、乙腈、PEG.200和PEG.400作为溶剂对其他酰基叠氮反应时间也很长。(3)PEG.600、甲醇、PEG.800、乙二醇、DMF、合成的影响
TBAB/H20、DMSO作溶剂时(Entries9-15,Table1),虽然反应时在优化了条件后,我们扩大反应的底物,2.呋喃甲酰氯,4.间在lh内,但是产率较低都低于80%。特别需要指出的是,硝基苯甲酰氯、4.甲基苯甲酰氯,4.氯苯甲酰氯等含不同取代基DMSO的反应体系相当复杂,我们没有进行分离纯化。我们也尝的酰氯在丙酮、乙腈、PEG.200和PEG.400这4中溶剂中的反应,试了水作为溶剂,加入相转移催化剂方法,但结果也不是很理想。结果见表2。
综合实验结果,以丙酮、乙腈、PEG.200和PEG.400作为溶剂时,
表2溶剂对其他酰基叠氮的合成影响结果
!堡§:兰釜2&!垡i2里兰罂些:i:212坐暨!!Z!磐i璺!:
壁型匡窒塑竖型堕回生!主奎丛鳖盛(旦丛銮堕笪1
1m0PEG一2002083
篡膦
由表2可以看出,通过实验,这4种溶剂应用于取代的芳香成反应,与文献的方法反应需要2h以上相比【11‘“】,大大缩短了酰氯不管是含有给电子基的对甲基苯甲酰氯,吸电子基的4.硝基反应的时间。实验发现,吸电子的4.硝基苯甲酰氯和4.氯苯甲酰苯甲酰氯和4.氯苯甲酰氯,还是杂芳香环的2.呋喃甲酰基氯,效氯比供电子的4.甲基苯甲酰氯反应的时间都短。原因可能是吸电果都非常显著。例如,苯甲酰基叠氮的产率均达到了80%以上,子的结果有利于叠氮负离子进攻羰基的碳正离子。此外,值得注最高达96%;2.呋喃甲酰基叠氮的产率也均达到了80%以上;对意的是,以其热稳定性高,难挥发,不易燃,廉价易得,可被生甲基苯甲酰基叠氮除PEG.400外均有90%以上。而且总体而言它物降解等优点被广泛用作环保型溶剂和相转移催化剂,并且大量们的反应时间都很短,均在少于1h,甚至10min以内就可以完应用到有机合成中的聚乙二醇200(PEG.200)和聚乙二醇
广东化工2015年第8期
90www.gdchem.corn第42卷总第298期400(PEG.400)[]8-20],在此反应中也表现不俗。我们最近也报道了reaetion[J1.Synthesis,1983,(1):38.50.
以PEG.400作为反应介质的相关有机合成反应[21-24]。总之,实验『12]PrakashGKS,LyerPS,ArvanaghiM,ete1.Syntheticmethodsand证明丙酮、乙腈、PEG.200和PEG-400是酰氯与叠氮化钠反应合reactions.121.Zinciodidecatalyzedpreparationofaroylazidesfroma1"oyl成酰基叠氮的较优良溶剂,反应时间较短,产率较高。chloridesandtrimethylsilylazide『J】.JOrgChelTl,1983,48(19):3358.3359.4结论『13]PadwaA,CrawfordKR,RashatasakhonP,ete1.SeveralConvenient
5种芳香酰氯与叠氮化钠反应合成酰基叠氮的实验中,我们发MethodsfortheSynthesisof2一AmidoSubstitutedFurans[J1.JOrgChem,现了4种比较好的反应溶剂,分别是丙酮、乙腈、PEG-200和2003,68f71:2609—2617.
PEG-400。与文献方法相比,这4种溶剂作为该反应溶剂时,反应『14]SwethaM,RamsllaPV,ShirodkarSG.SimpleandE街cientMethodfor
the
时间较短(<50min),产率优良,最高可达97%。反应的条件温和,SynthesisofAzidesinWater-THFSolventSystem[J】.OrgPrepProeed操作过程简单、通过快速过柱后就能够得到非常纯的酰基叠氮化Int,20ll,43f41:348.353.
合物,为酰基叠氮的合成探索了新的实验方法。有关研究酰基叠『15]WeiL,YanTT,YuG.Synthesis,characterizationandbioactivity氮的反应我们将后续报道。determinationofferrocenylureaderivativesfJ】.ApplOrganometelChem,
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[11]PfisterJR,WymannWE.Ausefulvariantofthecurtius
(上接第97页)
续表4
■■■■■■■■■■●●■■●■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■■■●■■■■●■■■■■●■■■■■■■■■■■●■■■●■●■●■■■■■■■■■■●■■■■■■■■■■■●■■●■■■■■■■■■■■■●■■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■一
竺!塑坐堕!:丝!盥墅g!型:
N(3)-Cd(i)-o(5)87.74(I1)o(3)弹l-Cd(1)-N(1)#285.79(11)
N(2)・Cd(1)-0(3)01142.93(11)N(2)-Cd(1)-0(4)0l88.24(11)
N(3)-cd(1)-o(3滞185.02(11)N(3)-Cd(1)一o(4滞l92.83(11)
0(5)-Cd(1)一O(3滞l124.35(10)O(5)-Cd(1)-0(4)01178.80(10)
N(2)・C,d(1)-N(3)98.26(12)0(3滞l・Cd(1)-O(4)0l54.68(9)
N(2)-Cd(1)一O(5)92.72(11)
#lx,y+l,z;袍一x,-y+2,一z
3结论201l,47:1815:(c)ClementeLe6nM,CoronadoE,MartiGastaldoC。et
以医药中间体H2asba为主配体,硝酸镉为金属,与不同的辅a1.Ch雠SoeRev,2011,40:473.
配体2,2-biim、bpp反应,采用溶液挥发法,合成两个新型配位[4](a)EvansOR,LinW.AceChemRes,2002,35:511;fb也iuY,LiG,
LiX,et
合物[Cd2(asba)2(2,2-biim)2(H20)4・6H20]。1和[Cd(asba)Opp)]n2。e1.AngewChem,2007,119:“17;(c_)CoeBJ,FoxonSP,Harper体结构分析表明,只改变辅助配体作用,得到结构差异较大的EC.JAmChemSoe,2010,132:1723.
位聚合物。1是Cd(II)金属与asba2‘中氧原子和氮原子连接形成【5】(a)VaghiOM,O’KeeffeM,OekwigN,etel.Nature,2003,423:705;个简单晶胞,晶胞间通过7t-Tt-作用拓展一维链状结构;2是asba2。(b)MaSQ,ZhouHC.ChemCommun,2010,46:44:(c)C.S.Lim,
SchnobfichJ
bpp作为桥联配体,与Cd(II)离子配位,构成2D平面结构。K,WAJ,ete1.JMaugerInorgChem,2010,49:5271.成(44,33)拓扑结构。实验表明,辅助配体对配位聚合物结构具【6】筱杰,唐有祺.无机化学学报,2000,16:157.助聚晶配一和形有重大影响。【7】崔广华,田金磊,h显和.南开大学学报,2005,38:32.
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酰基叠氮的合成研究
作者:
作者单位:
刊名:
英文刊名:
年,卷(期):温天祯, 刘逸, 曾鸿耀, Wen Tianzhen, Liu Yi, Zeng Hongyao乐山师范学院化学学院,四川乐山,614000广东化工Guangdong Chemical Industry2015,42(8)
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引用本文格式:温天祯.刘逸.曾鸿耀.Wen Tianzhen.Liu Yi.Zeng Hongyao 酰基叠氮的合成研究[期刊论文]-广东化工 2015(8)