1-苄基-2-苯基苯并咪唑的催化合成研究

1-苄基-2-苯基苯并咪唑的催化合成研究

胡嘉瑞,张鹏伟,张轩翌,解丛萌,刘欣然,刘显明

（南京理工大学 泰州科技学院，江苏 泰州 225300）

[摘  要] 以邻苯二胺和苯甲醛为原料、SiO2负载磷钨杂多酸催化合成1-苄基-2-苯基苯并咪唑。实验表明：物料配比1:2.1、反应温度65 ℃、反应时间2.5 h、催化剂用量为反应原料总质量的5％时，收率可达到71.3％。产物经1H NMR确认其结构。

[关键词] 磷钨杂多酸；二氧化硅；1-苄基-2-苯基苯并咪唑；催化；合成

[基金项目] 2022年江苏省高等学校大学生创新创业训练计划（202213842039Y）

[作者简介] 胡嘉瑞(2003-)，男，山西运城人，本科在读，主要研究方向为有机合成及催化。

苯并咪唑类杂环化合物广泛应用在抗真菌、抗肿瘤抗癌、消炎、抗心率不齐和抗寄生虫等农药、医药行业，该类化合物经修饰后在功能材料、防腐、发光材料等领域也有广泛的应用[1-4]。其合成方法之一是以邻苯二胺为原料在酸催化作用下与羧酸或羰基化合物等反应，催化剂一般是盐酸、多聚磷酸等强酸，具有反应时间长、腐蚀设备、环境污染大等缺点[5]。

1 实验部分

1.1 实验主要试剂与仪器

主要试剂和仪器：邻苯二胺、苯甲醛、二氧化硅、无水乙醇、H3PW12O40·xH2O，均为分析纯。DHG-9076A电热鼓风干燥箱、JJ-1精密电动搅拌器、X-5精密纤维熔点仪、AM400MHz核磁共振仪(CDCl3溶剂，TMS内标)等。

1.2 1-苄基-2-苯基苯并咪唑的合成

（1）二氧化硅负载磷钨杂多酸的制备参考文献[6]方法。

（2）向250 mL三口烧瓶中加入1.08 g邻苯二胺与10 mL乙醇溶液、适量催化剂，缓慢滴加2.23 g苯甲醛与10 mL乙醇溶液，反应温度65 ℃，TLC跟踪反应。反应毕，趁热过滤后滤液加入适量水，减压过滤后滤液用EA萃取，有机相旋蒸后真空干燥得白色结晶固体。产物熔程131.4~133.7 ℃(文献值130~133 ℃，J.Org.Chem.2012, 77, 10158~10167)。

2 结果与讨论

2.1 n邻苯二胺：n苯甲醛对收率的影响

按照1.2的实验步骤，仅改变邻苯二胺：苯甲醛的摩尔配比，结果见表1：

表1 物料配比对收率的影响

由表1可知，收率随着摩尔配比的增大先增大后降低，摩尔配比1:2.1时收率最高。苯甲醛的用量过少或过多时，副产物增多导致收率降低。因此，最佳物料摩尔配比1：2.1。

2.2 反应温度对收率的影响

按照1.2的实验步骤，仅改变反应温度，结果见表2：

表2 反应温度对收率的影响

由表2可看出，收率随着反应温度的升高先增加后降低，65 ℃时达到最高71.3%，时间过长反应过程中有油状物，导致收率降低。因此，最佳反应温度65 ℃。

2.3 反应时间对收率的影响

按照1.2的实验步骤，仅改变反应时间，结果见表3：

表3 反应时间对收率的影响

由表3可知，收率随着时间的延长先增加后降低，在2.5 h时收率最高。反应时间太短则环合不充分，时间太长，有副产物生成，收率下降。因此，最佳反应时间2.5 h。

2.4 催化剂用量对收率的影响

按照1.2的实验步骤，仅改变催化剂的用量，结果见表4：

表 4催化剂投入量对收率的影响

由表4可看出，催化剂投入量较少时，反应原料催化不完全，催化剂用量增加太多则副产物增多，不利于反应。故催化剂用量为反应原料总质量的5%。

2.5 产物1H NMR核磁谱图解析

图1 产物1H NMR核磁谱图

7.88～7.87(d,J= 8.5Hz,1H)；7.70～7.68(d,J=6.5 Hz,2H)；7.49～7.44(m,3H),7.35～7.28(m,4H)；7.24～7.20(m,2H)；7.11～7.10(d,J=7.0Hz,2H)；5.46(s,2H)。确认产物为1-苄基-2-苯基苯并咪唑。

3 结论

采用自制的二氧化硅负载磷钨杂多酸催化剂，当物料配比为1:2.1、反应温度65 ℃、反应时间2.5 h、催化剂用量为反应原料总质量的5％，产物收率达71.3％；产物作1HNMR表征，熔程131.4~133.7 ℃、判断产物为1-苄基-2-苯基苯并咪唑；此法具有反应时间较短、收率较高、催化剂效果较好等特点，可为合成1-苄基-2-苯基苯并咪唑提供一定的参考依据。

参考文献

[1]李焱,马会强,王玉炉.苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进展[J].有机化学,2008,28(2)：210-216.

[2]刘霞.苯并咪唑类化合物的合成及其防腐抑菌活性[J].化学工程与装备,2022,307(08):21-23.

[3]司伟杰,张涛,张开心,等.新型苯并咪唑衍生物的合成及其生物活性[J].合成化学,2016,24(05):369-373.

[4]李姣,李佳.苯并咪唑类化合物的合成研究进展[J].辽宁化工,2018,47(5):441-443.

[5]程正,张群峰,许孝良,等.苯并咪唑类化合物催化合成的研究进展[J].有机化学,2015,35(06):1189-1202.

[6]杨水金,王敏,杨小三.二氧化硅负载磷钨杂多酸催化合成环己酮乙二醇缩酮[J].稀有金属,2007(04):533-536.