双苯并咪唑盐的制备及其在分子内偶联反应中的应用转让专利
申请号 : CN201510240126.0
文献号 : CN104910076B
文献日 : 2017-03-01
发明人 : 柳清湘 , 陈俊任 , 刘蕊 , 毕月
申请人 : 天津师范大学
摘要 :
本发明公开了双苯并咪唑盐的制备及其在分子内偶联反应中的应用。它是通过联苯酚桥联的双苯并咪唑盐的制备方法及其钯催化C-C偶联反应。本发明中以苯并咪唑，2,2’-联苯酚，氯乙醇，氯化亚砜等为原料合成双苯并咪唑类配体，利用钯的金属盐对配体进行催化得到分子内C-C偶联化合物，以期研究此类双苯并咪唑盐在金属钯催化下的分子内偶联反应。具有制备简洁、催化效果明显的优点，可以用来合成含苯并咪唑的联芳烃单元，有望在催化分子内偶联领域得到应用。
权利要求 :
1.一种联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体的制备方法，其特征在于：
（1）在有机溶剂中将2,2’-联苯酚、碳酸钾在氮气保护50˚C下搅拌0.5 h，然后慢慢滴加氯乙醇；混合溶液在110˚C发生反应24 h，后处理得到2,2’-双（2-羟乙基）联苯的白色固体；
（2）在有机溶剂中将2,2’-双（2-羟乙基）联苯和吡啶搅拌混合均匀，然后慢慢滴加二氯亚砜；混合溶液在70˚C发生反应6 h，后处理得到2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯的浅黄色固体；
（3）将2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯的四氢呋喃溶液在室温下搅拌10-20 min，加入NaI和含有N-乙基苯并咪唑的四氢呋喃溶液，这个混合溶液在60-70˚C下搅拌5天有白色沉淀物生成，后处理后得到2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的白色固体；向2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的甲醇溶液中加入六氟磷酸铵的甲醇溶液，有白色沉淀析出，后处理后得到2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯六氟磷酸盐（1）；
其中步骤（1）中2,2’-联苯酚：碳酸钾 ：氯乙醇的摩尔比为1：4：4；
步骤（2）中2,2’-双（2-羟乙基）联苯：吡啶：二氯亚砜的摩尔比为1：5：5；
步骤（3）中2,2’-双（2-羟乙基）联苯：N-乙基苯并咪唑：NaI：六氟磷酸铵的摩尔比为1：
1.3：1.6：1.6；所述的有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、无水乙醚、乙腈、无水甲醇或N，N-二甲基甲酰胺；联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体的结构如下：。
2.权利要求1所述联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体的制备方法在用于分子内偶联化合物的制备方面的应用。
说明书 :
双苯并咪唑盐的制备及其在分子内偶联反应中的应用
[0001] 关于资助研究或开发的声明
[0002] 本发明是在国家自然科学基金（基金号为21172172），天津市自然科学基金（基金号为11JCZDJC22000），天津市高等学校创新团队培养计划（基金号为TD12-5038 ）和天津师范大学应用开发研究基金(基金号：52XK1202) 资助下进行的。
技术领域
[0003] 本发明属于有机合成和分子内催化技术领域，涉及联苯酚桥联的双苯并咪唑盐的合成，以及其在钯盐催化下发生的分子内C-C偶联反应。更具体的说是含联苯酚桥联的双苯并咪唑作为前体的制备方法与其分子内C-C偶联反应的研究。
背景技术
[0004] 偶联反应是将两个分子通过反应形成一个新分子的过程。而形成新的碳-碳键在有机化学中是极其重要的。在合成药物、塑料等有机物质时，需要用小的有机分子将碳原子连接在一起构建新的复杂大分子，因而有机合成中高效的连接碳-碳键的方法是有机合成化学中的重要工具。因为碳原子化学性质不活泼，碳原子之间不易相互结合，所以涉及到两个碳原子之间的化学反应，条件要求便会比较苛刻。随着对有机合成的研究愈加深入，20世纪后期，科学家们发现了大量通过过渡金属催化来创造新有机分子的反应，促使有机合成化学快速发展。
[0005] 众所周知，过渡金属催化的C-C偶联反应广泛应用在有机合成和工业中。在众多催化剂中，基于金属钯的催化剂在构建C-C键，C-N键和其他C-杂原子键中扮演了重要的角色。钯催化的交叉偶联反应是最高效的方法之一，并且广泛应用在合成联芳烃单元。钯催化偶联反应在天然产物的合成研究，制药工业和新型材料合成等方面均有广泛应用。目前已有大量文献报道了使用钯催化偶联反应合成高分子聚合物、功能性复杂分子等。苯并咪唑盐因其在有机发光二极管，离子液体，荧光识别，电池和细胞等领域的应用而备受关注。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供通过联苯酚桥联的双苯并咪唑作为前体的分子内偶联化合物。
[0007] 本发明也涉及制备此类分子内偶联化合物前体的方法。
[0008] 本发明同时又涉及了制备此类分子内偶联化合物的方法，并对其进行晶体学表征。
[0009] 本发明涉及此类分子内偶合化合物的晶体的养成方法，测量数据和数据的研究。
[0010] 本发明所涉及的分子内偶合化合物均是通过扩散或挥发的方法培养得到的。
[0011] 本发明中的分子内偶合化合物均通过X-射线衍射仪进行测定和数据表征。
[0012] 本发明更进一步公开了联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体在分子内偶联化合物的制方面的应用。
[0013] 为完成上述各项发明目的，本发明技术方案如下：
[0014] 本发明公开了一种具有联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体，其具有如下结构：
[0015]
[0016] 本发明进一步公开了所述分子内偶联化合物的制备方法，其特征在于：
[0017] （1）在有机溶剂中将2,2’-联苯酚、碳酸钾在氮气保护50˚C下搅拌0.5 h，然后慢慢滴加氯乙醇；混合溶液在110˚C发生反应24 h，后处理得到2,2’-双（2-羟乙基）联苯的白色固体；
[0018] （2）在有机溶剂中将2,2’-双（2-羟乙基）联苯和吡啶搅拌混合均匀，然后慢慢滴加二氯亚砜；混合溶液在70˚C发生反应6 h，后处理得到2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯的浅黄色固体；
[0019] （3）将2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯的四氢呋喃溶液在室温下搅拌10-20 min，加入NaI和含有N-乙基苯并咪唑的四氢呋喃溶液，这个混合溶液在60-70˚C下搅拌5天有白色沉淀物生成，后处理后得到2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的白色固体；向2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的甲醇溶液中加入六氟磷酸铵的甲醇溶液，有白色沉淀析出，后处理后得到2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯六氟磷酸盐（1）；
[0020] 其中步骤（1）中2,2’联苯酚：碳酸钾 ：氯乙醇的摩尔比为1：4：4。
[0021] 步骤（2）中2,2’-双（2-羟乙基）联苯：吡啶：二氯亚砜的摩尔比为1：5：5。
[0022] 步骤（3）中2,2’-双（2-羟乙基）联苯：N-乙基苯并咪唑：NaI：六氟磷酸铵的摩尔比为1：1.3：1.6：1.6。
[0023] 所述的有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、无水乙醚、乙腈、无水甲醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合物。
[0024] 本发明更进一步公开了具有通过联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体在分子内偶联化合物的制方面的应用。实验证明：通过联苯酚桥联的双苯并咪唑盐配体在钯的金属盐催化下可发生分子内C-C偶联反应。
[0025] 本发明中晶体数据和结构精修参数包含在支持性信息中。在Bruker SMART 1000 CCD衍射仪上进行，实验温度为113(2)K, 在50kV 和20mA下，用Mo-Kα辐射(0.71073Å)操作，用SMART和SAINT软件进行数据收集和还原，θ 的范围是 1.8 < θ< 25º。应用SADABS 程序进行经验吸收矫正。晶体结构由直接方法解出，用SHELXTL包对全部非氢原子坐标各向异性热参数进行全矩阵最小二乘法修正。
[0026]
[0027] 应用实例1得到的偶联化合物的晶体结构图见说明书附图1。
[0028] 附图说明：
[0029] 图1为应用实例1所制得的分子内偶联化合物晶体结构图。
具体实施方式
[0030] 为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合较佳实施例，对本发明做进一步的描述，特别加以说明的是，制备本发明化合物的起始物质N-乙基苯并咪唑，2,2’联苯酚，氯乙醇，氯化亚砜等均可以从市场上买到或容易地通过已知的方法制得。
[0031] 制备本发明化合物所用到的试剂全部来源于天津市元立和科威化工有限公司，级别为分析纯。
[0032] 另外需要加以说明的是：所有的实验操作所用的溶剂经过标准流程纯化。所有用于合成和分析的试剂都是分析纯，并没有经过进一步的处理。熔点通过Boetius区截机测定。1H NMR谱通过汞变量Vx400分光光度计记录，测量区间分别是400 MHz和100 MHz。化学位移，δ，参考国际标准的TMS测定。元素分析是通过Perkin-Elmer 2400C元素分析仪测定的。
[0033] 实施例1 （1）
[0034] 将2,2’-联苯酚(1.000 g, 5.4 mmol)加入到N,N-二甲基甲酰胺（150ml）的碳酸钾(2.980 g, 21.6 mmol)悬浊液中，氮气保护下50˚C搅拌0.5 h后滴加氯乙醇(1.740 g, 21.6 mmol)，滴加完毕后110˚C搅拌24 h。过滤后得到深黄色溶液。向滤液中加入400 ml水，用二氯甲烷萃取(30 mL × 3)。萃取液用无水硫酸镁干燥。除去二氯甲烷后得到2,2’-双（2-羟乙基）联苯的白色固体。产率： 1.296 g (87%)。 熔点：42-44 ˚C。
[0035] 1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.36 (t, J = 7.8 Hz, 2H, PhH), 7.26 (q, J = 2.9 Hz, 2H, PhH), 7.10 (t, J = 7.4 Hz, 2H, PhH), 7.02 (d, J = 8.0 Hz, 2H, PhH), 4.05 (t, J = 4.2 Hz, 4H, CH2), 3.72 (t, J = 4.4 Hz, 4H, CH2), 2.80 (s, 2H, OH). 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 155.8, 131.3, 129.0, 122.1 and 114.1 (PhC), 71.5 (OCH2CH2), 61.1 (OCH2CH2).
[0036] 向2,2’-双（2-羟乙基）联苯(1.000 g, 3.65 mmol)和吡啶(1.440 g, 18.2 mmol)的三氯甲烷溶液中滴加二氯亚砜(2.170 g, 18.2 mmol)。混合溶液在70˚C搅拌6 h。反应完毕后向其中加入300 ml水，分液得到三氯甲烷层，用无水硫酸镁干燥。除去三氯甲烷得到2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯的浅黄色固体。产率：0.738 g (65%)。熔点：52-54 ˚C。
[0037] 1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.31 (m, 2H, PhH), 7.28 (m, 2H, PhH), 7.06 (t, J = 7.4 Hz, 2H, PhH), 6.96 (d, J = 8.0 Hz, 2H, PhH), 4.18 (t, J = 6.2 Hz, 4H, CH2), 3.65 (t, J = 6.2 Hz, 4H, CH2). 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 155.6,
131.8, 128.2, 121.2 and 112.7(PhC), 68.7 (OCH2CH2), 41.8 (OCH2CH2).[0038] 向100 ml四氢呋喃中加入N-乙基苯并咪唑(1.690 g, 11.6 mmol)，2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯(1.500 g, 8.9 mmol)和碘化钠(2.170 g, 14.5 mmol)回流搅拌5天。有白色沉淀析出。抽滤后用少量四氢呋喃淋洗得到双苯并咪唑盐2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的白色固体。向100 ml 2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的甲醇溶液中加入六氟磷酸铵(2.360 g, 14.5 mmol)，立即有白色沉淀析出。抽滤后用少量甲醇淋洗得到2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯六氟磷酸盐。产率：2.417 g (61%)。熔点：104-106 ˚C。
131.8, 128.2, 121.2 and 112.7(PhC), 68.7 (OCH2CH2), 41.8 (OCH2CH2).[0038] 向100 ml四氢呋喃中加入N-乙基苯并咪唑(1.690 g, 11.6 mmol)，2,2’-双（2-氯乙氧基）联苯(1.500 g, 8.9 mmol)和碘化钠(2.170 g, 14.5 mmol)回流搅拌5天。有白色沉淀析出。抽滤后用少量四氢呋喃淋洗得到双苯并咪唑盐2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的白色固体。向100 ml 2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯碘盐的甲醇溶液中加入六氟磷酸铵(2.360 g, 14.5 mmol)，立即有白色沉淀析出。抽滤后用少量甲醇淋洗得到2,2’-双[2-(N-乙基苯并咪唑基)乙氧基]联苯六氟磷酸盐。产率：2.417 g (61%)。熔点：104-106 ˚C。
[0039] Anal. Calc. For C34H36N4O2P2F12: C, 49.64; H, 4.41; N, 6.81. Found: C, 49.53; H, 4.25; N, 6.62. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 9.33 (s, 2H, 2-bimiH), δ
8.02 (d, J = 7.6 Hz, 2H, PhH), 7.64 (t, J = 6.8 Hz, 2H, PhH), 7.55 (d, J =
8.0 Hz, 2H, PhH), 7.45 (d, J = 6.8 Hz, 2H, PhH), 7.32 (d, J = 1.6 Hz, 2H, PhH), 6.98 (d, J = 8.0 Hz, 2H, PhH), 6.86 (s, 4H, PhH), 4.68 (s, 4H, CH2),
4.41 (d, J = 6.4 Hz, 4H, CH2). 4.26 (s, 4H, CH2), 1.45 (s, 6H, CH3). 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 154.6 (PhC), 141.7 (bimi-NCN), 131.1, 130.7, 130.5,
128.7, 126.4, 126.2, 120.9, 113.5, 113.4 and 112.5 (PhC), 65.7 (OCH2CH2), 48.5 (OCH2CH2), 42.1 (CH2CH3), 13.9 (CH3) (bimi = benzimidazole).
8.02 (d, J = 7.6 Hz, 2H, PhH), 7.64 (t, J = 6.8 Hz, 2H, PhH), 7.55 (d, J =
8.0 Hz, 2H, PhH), 7.45 (d, J = 6.8 Hz, 2H, PhH), 7.32 (d, J = 1.6 Hz, 2H, PhH), 6.98 (d, J = 8.0 Hz, 2H, PhH), 6.86 (s, 4H, PhH), 4.68 (s, 4H, CH2),
4.41 (d, J = 6.4 Hz, 4H, CH2). 4.26 (s, 4H, CH2), 1.45 (s, 6H, CH3). 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 154.6 (PhC), 141.7 (bimi-NCN), 131.1, 130.7, 130.5,
128.7, 126.4, 126.2, 120.9, 113.5, 113.4 and 112.5 (PhC), 65.7 (OCH2CH2), 48.5 (OCH2CH2), 42.1 (CH2CH3), 13.9 (CH3) (bimi = benzimidazole).
[0040] 其实验流程如下式所示：
[0041]
[0042] 应用实例1
[0043] 向10 ml乙腈和10 ml二氯甲烷中加入醋酸钠(0.199 g, 2.4 mmol)，醋酸钯(0.080 g, 0.36 mmol)和配体（1）(0.200 g, 0.2 mmol)，氮气保护下50˚C搅拌24 h。过滤得到滤液，滤液放置在乙醚中缓慢扩散，两周后在试管壁长出适合X-射线单晶衍射测试的黄色透明块状晶体（2）。产率：0.083 g (38%)，熔点：192-194 ˚C。 Anal. Calc. for C38H38F12N6O2P2: C, 50.67; H, 4.25; N, 9.33. Found: C, 49.95; H, 3.87; N, 6.96. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 8.26 (m, 4H, PhH), 8.02 (t, J = 7.6 Hz, 4H, PhH),
7.80 (m, 4H, PhH), 7.75 (t, J = 7.8 Hz, 2H, PhH), 4.80 (t, J = 5.4 Hz, 4H, CH2) 4.72 (q, J = 7.2 Hz, 4H, CH2), 4.64 (t, J = 5.6 Hz, 4H, CH2), 1.60 (t, J = 7.2 Hz, 6H, CH3). 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 151.0 (bimi-NCN), 146.0,
135.3, 130.8, 129.6, 128.9, 125.2, 123.5, 116.4, 115.1, 112.2 and 111.4 (PhC), 74.6 (OCH2CH2), 41.0 (OCH2CH2), 40.0 (CH2CH3), 12.8 (CH3).[0044] 其实验流程如下所示：
7.80 (m, 4H, PhH), 7.75 (t, J = 7.8 Hz, 2H, PhH), 4.80 (t, J = 5.4 Hz, 4H, CH2) 4.72 (q, J = 7.2 Hz, 4H, CH2), 4.64 (t, J = 5.6 Hz, 4H, CH2), 1.60 (t, J = 7.2 Hz, 6H, CH3). 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δ 151.0 (bimi-NCN), 146.0,
135.3, 130.8, 129.6, 128.9, 125.2, 123.5, 116.4, 115.1, 112.2 and 111.4 (PhC), 74.6 (OCH2CH2), 41.0 (OCH2CH2), 40.0 (CH2CH3), 12.8 (CH3).[0044] 其实验流程如下所示：
[0045]
[0046] 晶体结构见说明书附图1。
[0047] 应用实例1制备的分子内偶联化合物晶体结构参数
[0048]
[0049] 综上所述，本发明的内容并不局限在实例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实例，但这种实例都包括在本发明的范围之内。