Bensimidasoolon oluline lämmastiku heterotsükliline ühend, millel on lai valik bioloogilisi aktiivsusi ja farmatseutilisi rakendusi. Orgaanilises sünteesis hõlmavad bensimidasooli sünteesimeetodid peamiselt järgmist:
1. Diazo meetod:
Diasooniumi meetod on üks traditsioonilisi meetodeid bensimidasooli valmistamiseks. Nagu on näidatud alloleval joonisel, laske nitrobenseenil esmalt reageerida aldehüüdide või ketoonidega, et tekitada atsüülrühma sisaldavaid diasoühendeid, ja seejärel kasutada bensimidasooli tekitamiseks Kanaiji sidestusreaktsioonides vaskatalüsaatoreid.
Bensimidasooli valmistamine diasooniumimeetodil on tülikas, nõuded lahustitele on kõrged ja reaktsioonitingimused on suhteliselt karmid, mistõttu see üldiselt ei sobi tööstuslikuks tootmiseks ja suuremahuliseks sünteesiks.
Järgmised on bensimidasooli diasooniumi sünteesi katseetapid:
1. etapp: aniliini nitritsoola valmistamine:
Võtke sobiv kogus aniliini (1 mmol) ja lisage see 10 ml jää-äädikhappele ja 5 ml veele, seejärel lisage lahusele aeglaselt naatriumnitrit (1 mmol). Pärast 5-minutilist segamist asetage see temperatuuri reguleerimiseks 0 kraadisesse veevanni. Reaktsiooni ajal tuleb reagente hoida alla 0 kraadi. Reagentide temperatuuri reguleerimine on kriitiline, kuna nitrit on ebastabiilne ja kergesti lagunev. Kui reaktsioon on saavutanud rahuldava taseme, tuleks aniliini nitritit kasutada kohe järgmises reaktsioonis.
2. samm: benseeni-1,2-diasooniumsoola valmistamine:
Benseen{{0}},2-dioon (1 mmol) lahustati naatriumhüdroksiidi (1 mmol) lahuses. Seejärel lisage aniliiniga valmistatud nitrit ja reageerige 0 kraadi juures 2-3 tundi, kuni reaktsioon on lõppenud. Reaktsiooni ajal tuleb temperatuuri hoida alla 0 kraadi. Pärast reaktsiooni moodustub saadud produkt tahke aine, mille struktuuri saab spektroskoopiliselt määrata.
3. etapp: bensimidasooli valmistamine:
Võtke benseen {{0}}, 2-diasooniumsool (1 mmol), lisage dietüültioatsetaat (2 mmol), segage ja laske 0 kraadi juures reageerida 2-3 tundi, kuni reaktsioon on lõppenud. täielik. Pärast reaktsiooni lõppemist lisati reaktsioonilahus tilkhaaval külma vette, et moodustada sade. Pärast lahjendatud happega töötlemist ekstraheeriti saadus kloroformiga ja sade kuivatati Na2SO4 kohal. Saadud produkti struktuuri saab analüüsida NMR-spektroskoopia abil.
2. Orgaanilise lahusti meetod:
Orgaanilise lahusti meetod on ökonoomne ja mugav meetod bensimidasooli sünteesiks. Esiteks kondenseeritakse ftaalhape ja aminofenool kuumusega, et saada 1,2-fenüleendiamiin (st o-fenüleendiamiin) ja seejärel reageeritakse kuumutamisel orgaanilises lahustis, et saada bensimidasooli. Meetod ei vaja liiga palju katalüsaatoreid ja reaktsioonitingimusi ning sellel on lihtne töö ja kõrge saagis.
samm:
(1) Purustage 2-aminobensonesimidasool:
Lisage kuulveskisse 2-aminobensonesiimidasool ja jahvatage kuuljahvatamine koos kuuljahvatamise korpuse ja kuuljahvatusainega, kuni see on ühtlaselt pulbristatud, et saada mikronisuurune pulber. Purustamise eesmärk on suurendada 2-aminobensonesimidasooli eripinda, mis on kasulik järgnevas reaktsioonis.
(2) Atsüülimisreaktsioon:
Lisage pulbristatud 2-aminobensonesimidasooli ja karboksüülhappe või anhüdriidreagendid teatud vahekorras reaktsioonianumasse, suunake inertgaas (nt lämmastik) läbi ja käivitage atsüülimisreaktsioon teatud temperatuuril. Spetsiifilised reaktsioonitingimused varieeruvad sõltuvalt erinevatest reagentidest ja lahustitest. Üldiselt on reaktsiooni temperatuur vahemikus 70-120 kraadi C ja reaktsiooniaeg on 4-24 tundi.
(3) Aluseline võimendus:
Pärast reaktsiooni lõppu lisage teatud kogus leelist (nagu naatriumsulfaat, naatriumhüdroksiid jne), et soodustada reaktsiooni lõppemist. Lisatud aluse kogus on tavaliselt 1-2 korda suurem kui karboksüülhappe või anhüdriidreagendi mass ja reaktsiooniaeg on 10-30 minutit.
(4) Eraldamine ja puhastamine:
Reaktsioonisegu valati jaotuslehtrisse, loputati vee ja teiste lahustitega, et saada piimjas valge vaheprodukt. Vahesaadus viidi üle pöördaurustisse ja lahusti eemaldati temperatuuri ja vaakumi reguleerimisega, et saada eelnevalt puhastatud produkt. Lõpuks võib toodet kuivatada eksikaatoris, et saada bensimidasooliprodukt.
Üldiselt on bensimidasooli valmistamisprotsess orgaanilise lahusti meetodil suhteliselt lihtne, kuid tähelepanu tuleb pöörata reaktsioonitingimuste valikule ja vaheproduktide puhastamisele reaktsiooni käigus. Korduva testimise ja optimeerimise abil on võimalik saada kõrge puhtusastmega bensimidasooli.
3. Tsinkkloriidi meetod:
Tsinkkloriidi meetod on samuti oluline meetod bensimidasooli valmistamisel. Halobenseeni reageerimisel uureaga tekib 2-halofenüüluurea, mis seejärel läbib asendusreaktsiooni tsinkkloriidi katalüsaatoriga, et tekitada bensimidasool. Selles reaktsioonis mängib olulist rolli tsinkkloriidkatalüsaator, mis võib suurendada reaktsiooni kiirust ja saagist.
Tsinkkloriidi meetodi etapid on järgmised:
3.1. Eeltöötlus: koguge kokku vajalikud toorained ja reaktiivid. Bensimidasooli sünteesi peamised toorained on 1,2-fenüleendiamiin ja atsetüülained. Lisaks on vaja selliseid reaktiive nagu naatriumkarbonaat, tsinkkloriid ja etanool.
3.2. Valmistage ette reagendid: esmalt lahustage fenüleendiamiin 10 ml etanoolis ja segage kuni täieliku lahustumiseni. Seejärel lisati sellele 37% HCl ja segati. Lisage piisavalt naatriumkarbonaati, et reguleerida reaktsioonisüsteemi pH väärtuseni umbes 7-8, ja seejärel lisada etanool.
3.3. Tsinkkloriidi lisamine: lahustage tsinkkloriid sobivas koguses etanoolis ja lisage seejärel aeglaselt segades reagendile. Reaktsioonimassi temperatuuri hoiti pärast lisamist mitte üle 30 kraadi.
3.4. Reaktsioon: segage reagenti toatemperatuuril 3-6 tundi kuni toote moodustumiseni. Reaktsiooni käigus võib tekkida väike kogus vesinikkloriidi, mis tuleb õigeaegselt eemaldada.
3.5. Produkti kogumine: pärast reaktsiooni lõppemist filtritakse reaktsioonilahus läbi filterpaberi ja pärast filtreerimist saadakse tahke produkt. Saadus lahustati uuesti 10 ml etanoolis ja värvitust eemaldati aktiivsöega, et saada puhas produkt.
3.6. Toote testimine: toote puhtuse, struktuuri ja füüsikaliste omaduste testimine, näiteks sulamistemperatuuri, spektri ja muude omaduste mõõtmine, et teha kindlaks, kas toode vastab nõuetele. Tegelikus töös on vaja optimeerida reaktsioonitingimusi, sealhulgas reaktsioonitemperatuuri, reaktsiooniaega, reaktiivi kogust ja muid tegureid, et saavutada parem reaktsiooniefekt ja toote saagis.
Bensimidasooli tsinkkloriidi meetodi puhul toimib tsinkkloriid katalüsaatorina, mis aitab kaasa aniliini ja atsetüülühendite kondensatsioonireaktsioonile. Meetodiga toodetud bensimidasool on kõrge peenuse, juhitavuse ja kõrge efektiivsusega ning on üks olulisi bensimidasooli sünteesimeetodeid.
4. Metallkatalüüsi meetod:
Metallkatalüüsitud meetod on üks uusimaid bensimidasooli valmistamise meetodeid ja tavaliselt kasutatavate metallkatalüsaatorite hulka kuuluvad pallaadium, vask, raud jms. Nende hulgas kasutatakse bensimidasooli valmistamisel laialdaselt pallaadiumkatalüsaatorit. Spetsiifiline meetod seisneb selles, et reaktsioonisüsteemi lisatakse reagendid, nagu p-fenüleendiamiin ja aromaatne atsüülsipelghape, ning bensimidasool tekib pallaadiumkatalüsaatori oksüdatsioonireaktsiooni kaudu.
4.1. Nikkel katalüütiline meetod:
Bensimidasooli süntees nikkelkatalüsaatori abil teostatakse aromaatsete amiinide CN-ristsidestusreaktsioonil karbonüüli vaheühendite kaudu. Järgmised on konkreetsed sünteesietapid:
Etapp 1: Aluselistes tingimustes valmistatakse aromaatsed amiinhüdroksiidid ja muudetakse need aromaatsete amiinide doonoriteks. Reaktsioonis on vaja aromaatse amiini lämmastikuaatomi redutseerimiseks kasutada metalli redutseerijat (näiteks Zn).
Etapp 2: reaktsioonisegusse lisati doonor ja karbeen (CHCl3/TMF/Ni) ning katalüsaator redutseeriti Ni(CO)4 abil Ni(0)-ks, et moodustada karbonüüli vaheühend, mis tekkis liitumisreaktsioon karbeeniga.
Etapp 3: Kuumutamise ja segamise tingimustes moodustab vaheühend sisemise prootoniülekande kaudu vastava bensimidasooli ühendi ning saadust saab puhastada veega ekstraheerimise ja kolonnkromatograafiaga.
4.2. Pallaadiumiga katalüüsitud meetod:
Pallaadiumkatalüsaatori kasutamine bensimidasooli sünteesimiseks on kõrge selektiivsuse, suure saagise ja kiire reaktsioonikiirusega meetod. Selle meetodi etapid on järgmised:
Etapp 1: aniliini ja aromaatse happe (või funktsionaliseeritud arüülhalogeniidi) kondensatsioonireaktsioon aluselistes tingimustes aromaatse happe bensamiidi saamiseks.
Etapp 2: pallaadiumkatalüsaatori ja leeliselise aine lisamine, et aromaatne bensamiid läbiks dehüdratsioonireaktsiooni, moodustades aromaatse amiidi, ja seejärel reageerige aldehüüdi või ketooniga, et tekitada NC- ja CC-sidemeid sisaldav vaheühend.
Etapp 3: vaheühend redutseeritakse seejärel katalüütiliselt pallaadiumkatalüsaatoriga, et moodustada vastav bensimidasooli produkt.
Kokkuvõtteks võib öelda, et bensimidasooli metalliga katalüüsitud sünteesil on palju eeliseid, nagu hea spetsiifilisus, kõrge efektiivsus, ökonoomsus ja lihtne töö. Selles artiklis kirjeldatakse kahte kõige levinumat bensimidasooli sünteesi meetodit: nikliga katalüüsitud ja pallaadiumiga katalüüsitud. Eriti pallaadiumkatalüüsi meetodit on laialdaselt kasutatud bensimidasooli tööstuslikus tootmises, kuna sellel on kõrge selektiivsus, kiire reaktsioonikiirus ja lihtne töö.
Lisaks on veel mõned sünteetilised meetodid, näiteks naftaleeni ja karbamiidi kondensatsioonireaktsioon bensimidasooli jms saamiseks. Üldiselt on bensimidasooli sünteesimeetodeid erinevaid ning sobiva meetodi saab valida vastavalt erinevatele reaktsioonitingimustele ja reaktsioonisüsteemidele.