一种离子液体催化合成1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物的绿色方法

摘要

本发明涉及一种离子液体催化合成1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物的绿色方法，在无溶剂条件下，将查尔酮衍生物、取代肼、离子液体催化剂混合超声震荡溶解，加热回流50-60℃搅拌反应0.5-1h，将反应液冷却、过滤、重结晶，得产物；所述的查尔酮衍生物、取代肼、离子液体催化剂的摩尔比为1:1.2-1.5:3-6。本发明制备方法中不需要溶剂，反应时间减少一半，反应物在功能化离子液体催化作用下合成，且功能化离子液体可以回收再利用，大大减少了有机试剂的使用，反应温度由原来的110℃左右降低到50℃左右，后处理相对简单，实现了绿色化学合成的节能高效。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的合成1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物的方法，属于化学合成技术领 域。

背景技术

2-吡唑啉类化合物是一类重要的含氮杂环化合物，其衍生物在农药、医药方面都有良好 的生理和药理活性，包括抗菌、抗抑郁、抗惊厥、抗病毒、抗结核、抑制免疫以及杀虫除草 等功能，其中1-乙酰基-3,5-二芳基-2-吡唑啉衍生物可以抑制单胺转化酶的合成。因此1,3,5- 三取代基-2-吡唑啉的合成和应用受到人们的普遍关注。另一方面，吡唑啉类化合物因为有较 强的荧光性其在光电领域也有广泛应用，特别是被用在纸材料和纺织物的荧光增白剂和染料， 特别说明的是当2-吡唑啉的1,3-位上有给体-受体结构时它具有大分子内在的超极化率，这说 明吡唑啉纳米颗粒有光折射性能。大部分有荧光性能的吡唑啉化合物因为具有很好的热稳定 性因此被广泛用于燃料、跟踪探测、生物分析、药物示踪以及太阳能捕捉器等。总之，吡唑 啉化合物的应用越来越广泛，有很大的发展前景，因此受到人们越来越多的关注。在已报道 的合成1,3,5-三取代基-2-吡唑啉的方法中较为典型的是1,3-偶极环加成法、α、β-不饱和羰 基化合物与苯肼的直接环化反应，而后者是一种简单、易行、有效的合成2-吡唑啉的方法。 近年来人们在这方面的探索做了很多努力包括溶剂的改变、催化剂的选择和反应加热方式的 探索。其中已经报道过的包括许多催化剂的改变例如：乙酸钠、乙酸、氢氧化钠、硫酸氢钠 等，反应方式包括普通加热、微波、高速球磨技术、超声技术等方式，大多数反应都存在反 应时间长，产率低、后处理较复杂等问题。

离子液体作为一种绿色溶剂或催化剂进行有机合成反应是近些年来的新兴研究领域之 一，离子液体与目前广泛应用的有机溶剂相比，具有蒸汽压低、毒性小、热稳定性好、溶解 性好、反应物和产物易分离、可循环使用等优点，同时可以改变反应的机理，提高产率和选 择性。许多有机反应，如Friedel-Crafts烷基化、氢化反应、Heck反应、Suzuki偶联反应、 Biginelli反应、Beckmann重排和Pechmann反应等均可在室温离子液体中进行。若是能很好 地应用于合成一系列的1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物，将是意义很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子液体催化合成1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物的绿色 方法，具有简单、高效、环境友好、后处理简单等特点。

本发明采取的技术方案为：

一种离子液体催化合成1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物的绿色方法，包括步骤如下： 在无溶剂条件下，将查尔酮衍生物、取代肼、离子液体催化剂混合超声震荡溶解，加热回流 50-60℃搅拌反应0.5-1h，将反应液冷却、过滤、重结晶，得产物；所述的查尔酮衍生物、取 代肼、离子液体催化剂的摩尔比范围为1:1.2-1.5:3-6。

上述方法中，查尔酮衍生物结构式如下：

其中R₁表示H、-CH₃、-Br，R₂表示H、-OCH₃、-N(CH₃)₂、-Cl、-Br、-F。

所述的取代肼为苯肼、苯甲酰肼、或乙酰肼，结构式如下式II的化合物：

所述的离子液体催化剂为1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。

上述方法的反应方程式如下：

其中R₁表示H、-CH₃、-Br，R₂表示H、-OCH₃、-N(CH₃)₂、-Cl、-Br、-F，Z表示苯基、乙 酰基、苯甲酰基。

本发明所指的1,3,5-三取代基-2-吡唑啉衍生物是指如下式III的化合物：

其中R₁表示H、-CH₃、-Br，R₂表示H、-OCH₃、-N(CH₃)₂、-Cl、-Br、-F，Z表示苯基、乙 酰基、苯甲酰基。

经过本发明的研究，在本发明的制备方法中反应温度50-60℃，在优选的实验方案中，控 制反应温度为50℃。

经过本发明的研究，在本发明的制备方法中控制查尔酮衍生物与取代肼类化合物的摩尔 量比在优选的实验方案中，控制为1:1.3。

经过本发明的研究，与传统乙醇或乙酸作溶剂回流反应合成的方式相比，本发明制备方 法中不需要溶剂，反应时间减少一半，反应物在功能化离子液体催化作用下合成，且功能化 离子液体可以回收再利用，大大减少了有机试剂的使用，反应温度由原来的110℃左右降低 到50℃左右，后处理相对简单，实现了绿色化学合成的节能高效。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本 发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐的制备：

取6.8g(0.05mol)1,4-磺酸内酯、4.0g(0.05mol)N-甲基咪唑于圆底烧瓶内，室温下搅拌 24h，反应后将固体产物用乙醚和甲苯洗涤除去未反应的原料杂质，然后真空干燥，再加入 7.5g(0.05mol)三氟甲磺酸在40℃下搅拌2h生成1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐，液相 产物用甲苯和乙醚反复洗涤除去非离子性杂志，然后真空干燥得较纯的离子液体产物。

所得的化合物的物理性质和光谱数据如下：δ_H 9.161(s,1H),7.78(s,1H),7.748(s,1H), 4.210(t,J＝7.2,2H),3.89(s,3H),2.68(t,J＝7.2,2H),1.90(q,J＝7.6,2H),1.61(q,J＝4.6,2H)。

实施例2

1，3-二苯基-5-(4-二甲氨基苯基)-2-吡唑啉

取0.25g(1mmol)1-苯基-3-(4-二甲氨基苯基)-2-丙烯基-1-酮、0.14g(1.3mmol)苯肼以及 2mL离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐于两口圆底烧瓶中，超声震荡溶解，上接 回流装置，控制温度50℃搅拌反应0.5h(TLC跟踪监测反应)，将反应液冷却、抽滤得橙黄色 固体，然后用乙醇重结晶，得黄色针状晶体1，3-二苯基-5-(4-二甲氨基苯基)-2-吡唑啉，产量 0.30g，产率89.4％。

所得的化合物的物理性质和光谱数据如下：mp 108-109℃，δ_H 7.72(d,J＝6.0Hz,2H), 7.32～7.44(m,3H),7.00～7.16(m,6H),6.64～6,71(m,3H),5.29(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝12.0Hz,1H), 3.78(dd,J₁＝12.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H),3.00(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝15.0Hz,1H),2.82(s,6H)ppm；υ max1589,1489,1100,808,739,685,526cm^-1。

实施例3

1-苯基--3-(4-甲基苯基)-5-(3-叠氮基苯基)-2-吡唑啉

取0.27g(1mmol)1-(4-甲基苯基)-3-(3-叠氮基苯基)-2-丙烯基-1-酮、0.14g(1.3mmol)苯肼 以及2mL离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐于两口圆底烧瓶中，超声震荡溶解， 上接回流装置，控制温度50℃搅拌反应1h(TLC跟踪监测反应)，将反应液冷却、抽滤得橙黄 色固体粉末，然后用乙醇重结晶，得橙黄色针状晶体1-苯基-3-(4-甲基苯基)-5-(3-叠氮基苯 基)-2-吡唑啉，产量0.31g，产率85.0％。

所得的化合物的物理性质和光谱数据如下：mp 124-126℃，δ_H 7.61(d,J＝9.0Hz,2H),7.37 (t,J＝9.0Hz,1H),6.97～7.24(m,9H),6.71(t,J＝6.0Hz,1H),5.44(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝12.0Hz,1H), 3.83(dd,J₁＝12.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H),3.05(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H),2.32(s,3H)ppm；υ max2100,1589,1486,1299,747,690cm^-1。

实施例4

1-苯基--3-(4-溴苯基)-5-(2,4-二氯苯基)-2-吡唑啉

取0.35g(1mmol)1-(4-溴苯基)-3-(2,4-二氯苯基)-2-丙烯基-1-酮、0.14g(1.3mmol)苯肼以 及2mL离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐于两口圆底烧瓶中，超声震荡溶解，上 接回流装置，控制温度50℃搅拌反应1h(TLC跟踪监测反应)，将反应液冷却、抽滤得荧光绿 色固体晶体，然后用乙醇重结晶，得荧光绿色针絮状晶体1-苯基--3-(4-溴苯基)-5-(2,4-二氯苯 基)-2-吡唑啉，产量0.39g，产率87.0％。

所得的化合物的物理性质和光谱数据如下：mp 148-149℃，δ_H 7.59～7.73(m,5H),7.33(dd, J₁＝3.0Hz,J₂＝9.0Hz,1H),7.19(t,J＝6.0Hz,2H),7.06(d,J＝9.0Hz,1H),6.89(d,J＝9.0Hz,2H), 6.77(t,J＝9.0Hz,1H),5.65(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝12.0Hz,1H),3.95(dd,J₁＝12.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H), 3.07(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H)ppm；υmax1590,1495,1382,1128,817,740,681cm^-1。

实施例5

1-乙酰基-3-苯基-5-(3-溴苯基)-2-吡唑啉

取0.28g(1mmol)1-苯基-3-(3-溴苯基)-2-丙烯基-1-酮、0.10g(1.3mmol)乙酰肼以及2mL 离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐于两口圆底烧瓶中，超声震荡溶解，上接回流 装置，控制温度50℃搅拌反应0.5h(TLC跟踪监测反应)，将反应液冷却、抽滤得得棕黄色固 体晶体，然后用乙醇重结晶，得棕黄块状晶体1-乙酰基--3-苯基-5-(3-溴苯基)-2-吡唑啉，产量 0.31g，产率92.1％。

所得的化合物的物理性质和光谱数据如下：mp 105-107℃，δ_H 7.76～7.80(m,2H), 7.39～7.47(m,5H),7.29(t,J＝6.0Hz,1H),7.17(d,J＝6.0Hz,1H),5.51(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝12.0Hz, 1H),3.80(dd,J₁＝12.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H),3.14(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H),2.31(s,3H) ppm；υmax3319,2935,1650,1414,1090,690,628cm^-1。

实施例6

1-苯甲酰基-3-苯基-5-(4-氟苯基)-2-吡唑啉

取0.23g(1mmol)1-苯基-3-(4-氟苯基)-2-丙烯基-1-酮、0.20g(1.5mmol)苯甲酰肼以及2mL 离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐于两口圆底烧瓶中，超声震荡溶解，上接回流 装置，控制温度50℃搅拌反应1h(TLC跟踪监测反应)，将反应液冷却、抽滤得淡黄色固体粉 末，然后用乙醇重结晶，得淡黄针状晶体1-苯甲酰基--3-苯基-5-(4-氟苯基)-2-吡唑啉，产 量0.28g，产率82.8％。

所得的化合物的物理性质和光谱数据如下：mp 109-110℃，δ_H 7.86(d,J＝6.0Hz,2H),7.71 (t,J＝3.0Hz,2H),7.44～7.53(m,6H),7.35(t,J＝9.0Hz,2H),7.18(t,J＝9.0Hz,2H),5.75(dd, J₁＝6.0Hz,J₂＝12.0Hz,1H),3.86(dd,J₁＝12.0Hz,J₂＝18.0Hz,1H),3.15(dd,J₁＝6.0Hz,J₂＝18.0 Hz,1H)ppm；υmax1630,1418,1332,1216,824,689,551cm^-1。