3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑是一种重要的中间体,其合成方法一直备受研究和探索。本文将介绍两种合成方法,为您呈现3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑的合成过程。
背景:咔唑带有孤对电子的氮原子,具有π-电子共轭体系和分子内电子转移特性,是一种多电子的有机功能团,其衍生物具有良好的光电性能和电荷传输能力。为了设计合成更大的π-电子共轭体系的咔唑衍生物,研究人员主要通过亲核取代在咔唑N原子上引入取代基,活化咔唑环3、6位上的H,然后经NBS的亲电取代反应,得到Br取代的咔唑衍生物;或者通过改变合成路径,得到 2、7位上的Br取代的咔唑衍生物。
3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑就是其中较为基础和重要的中间体,从它可以取代合成硼酸类化合物,进而可以通过 Suzuki偶联反应等合成一系列大分子的化合物。
在合成3、6位取代咔唑衍生物的方法中,溶剂的选择很重要,目前,文献使用乙酸、吡啶、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,溴化试剂一般选用溴素和NBS。
合成:
1. 方法一:以9-苯基咔唑为原料,以二氯甲烷为辅助溶剂,利用水相法经N-溴代丁二酰亚胺(NBS)亲电取代反应合成目标产物3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑。具体步骤如下:
将10 mL二氯甲烷、4.9 g(0.020 mol)9-苯基咔唑加入100 mL三口瓶中,搅拌溶解,然后加入40 mL水。室温下,将7.5 g(0.042 mol)NBS加入三口瓶中,反应120 min结束后,分液,有机层旋转蒸发回收溶剂,得粗品纯度98.2%(HPLC),经乙醇精制,得7.3 g 白色针状物3,6-二溴-9-苯基咔唑,纯度99.6% (HPLC),收率90.6%。
其优化反应条件为:n(9-苯基咔唑)∶n(NBS)=1.0∶2.1,反应温度25℃,反应时间120 min, 3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑的收率为高90.6%。该工艺降低了溶剂成本,简化了后处理工艺,为咔唑衍生物的合成提供借鉴。
2. 方法二:室温下,将N-苯基咔唑和溴化试剂溶于有机溶剂中,搅拌并添加氧化剂,反应4~8 h,反应结束后,回收溶剂、萃取,有机层经脱溶、重结晶,得到3,6-二溴-9-溴苯基-9H-咔唑,其中,溴化试剂为氢溴酸、溴化钠、溴化钾或溴化锂;氧化剂为双氧水、过氧化钠或过氧化镁,有机溶剂为二氯甲烷或二氯乙烷;添加氧化剂的过程采用逐步添加法或滴定法,同时控制反应体系温度低于有机溶剂的沸点。
其中,N-苯基咔唑、溴化试剂与氧化剂三者之间的摩尔比为1:(3.1~3.5):(3.1~3.5)。双氧水的质量分数为20~30%。添加双氧水的方式采用滴定法,滴定速度为1~2 ml/min。硫酸钾的添加方式为分成20~50次逐步添加至反应体系中,氢溴酸的质量分数为30~40%。
参考文献:
[1]张海涛. 水相法合成3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑的研究[J]. 精细化工中间体,2016,46(4):78-80. DOI:10.19342/j.cnki.issn.1009-9212.2016.04.018.
[2]中钢集团南京新材料研究院有限公司. 一种合成3,6-二溴-9-溴苯基-9H-咔唑的方法:CN202011137745.4[P]. 2021-10-29.