[发明专利]一种N-芳基和芳氧基咔唑类化合物的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺简单的合成N-芳基和芳氧基咔唑类化合物的新方法，属于咔唑衍生物合成技术领域。

背景技术

芳基咔唑化合物表现出良好的抗氧化和生物活性，被用于抗肿瘤，治疗精神疾病和抗细菌等药物的有效成分。另外，芳基咔唑衍生物具有光致折变性、光导电、空穴传输以及发光性能，被广泛应用于功能有机材料中，如一些聚芳基咔唑衍生物被用于太阳能电池和有机发光二极管等领域。正是由于芳基咔唑类化合物的多功能性，该类化合物的需求量呈逐年上升的趋势。

传统的各种合成方法中，过渡金属催化咔唑与卤代芳烃反应的方法是咔唑芳基化合成方法中最为常用的一种。其中，过渡金属催化中所用的金属催化剂包括铂、铑、镍或钴络合物(Tetrahedron 2012, 68, 6099-6121)。例如，Gaunt 等(J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16184)报道了二乙酸碘苯氧化、钯(II)催化芳香胺合成N-芳基咔唑,但是过渡金属催化剂存在着价格昂贵和环境不友好的问题。因此，为芳基化咔唑的合成反应筛选廉价、温和并且环境有好的金属催化剂逐渐成为焦点。近年来，Buchwald and Hartwig (J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11684-11688) 首先报道了带有多种不同配体的廉价铜催化剂用于咔唑芳基化反应中，其所报道的铜催化剂配体可以为二元酮、二元胺、邻二氮杂菲、联吡啶、氨基酸或者膦类化合物等，但是，这些配体制备过程复杂、成本高，并且不易与最终产物分离。例如，中国专利申请201210011490公开了一种N-苯基-3-（4-溴苯基）咔唑的合成方法，该合成方法需要使用1，10-一水合邻菲罗啉作为铜催化剂配体，易污染最终产物，并且需要使用柱层析法纯化产品，溶剂用量大，生产成本高，不适宜工业生产。另外，使用铜催化剂催化制备芳基化咔唑，一般反应温度较高，条件较为苛刻。例如，中国专利申请201210054310公开了一种3，5-N，N’-二咔唑苯的合成方法，该方法以间二碘苯为原料，在K₂CO₃、CuI 和18-冠-6存在下，开氮气保护，在溶剂邻二氯苯中与咔唑反应，升温至180 ^oC回流，最终得到3，5-N，N’-二咔唑苯。在反应过程中，虽然采用较廉价的铜盐作为催化剂，但所使用的冠醚价格昂贵且毒性较大。

发明内容

本发明目的在于改进已有技术的不足和提供一种工艺简单、条件温和、收率高的合成N-芳基和芳氧基咔唑类化合物的新方法。

本发明合成N-芳基和芳氧基咔唑类化合物的方法是通过具有通式(1)所示的两步反应合成N-芳基和芳氧基咔唑类化合物：第一步是阳离子环戊二烯-铁-卤代芳烃络合物与咔唑或羟基咔唑衍生物在碱性条件下发生亲核取代反应合成以咔唑类化合物为配体的阳离子茂铁络合物；第二步是将生成的以咔唑类化合物为配体的阳离子茂铁络合物经光照后发生光解反应脱掉环戊二烯基铁生成N-芳基和芳氧基咔唑类化合物：

通式 (1)

R₁，R₂，R₃，R₄和R₅＝H、烷基或烷氧基，其中烷基为C_nH_2n+1，式中n ＝1-12 ；X= F，Cl，Br，或I； HCzs是具有通式(2)所示结构的咔唑或羟基咔唑衍生物：

通式(2)