一种1H-苯并咪唑类化合物的合成方法

本发明涉及一种1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，属于有机化学中。

背景技术：

1、偶氮类化合物广泛存在于天然产物及生物活性分子中，在食品、医药、材料等方面具有重要应用价值。因此对快速、高效地合成官能化的1h-苯并咪唑类衍生物，具有重要研究价值。碳氢官能化反应具有原子经济性及步骤经济性，采用邻氨基偶氮化合物在醛的介导下，使氮-氮双键断裂的方法来合成1h-苯并咪唑衍生物具有重要意义，然而传统的方法一般需要催化剂或氧化剂，发展更加经济、环保的策略使氮氮键断裂，形成环化产物，合成新型的邻氨基偶氮类化合物是亟待解决的问题。

2、尽管偶氮苯官能化取得了进展，但这一过程仍然被n-n裂解的关键步骤所困扰。对于早期的一些策略，包括偶氮导向基团辅助的惰性csp2-h活化、芳基插入和其他一些能够通过破坏n＝n键来官能化偶氮苯，并产生在合成化学中具有结构价值的n-杂环。

3、2021年，文献采用偶氮苯在三溴化硼和n,n-二甲基苯胺作用下，以二氯甲烷为溶剂，实现了偶氮的硼化反应；同年，文献公开了偶氮苯和n-苯基甘氨酸在白光作用下，加入2-巯基苯并咪唑，以乙腈为溶剂，室温条件下成功合成1,3,5-三嗪类化合物。

4、2022年，文献报道了偶氮还原为氢化偶氮的方法，以mg作阳极，pt作阴极，四丁基四氟硼酸铵作电解质，n,n-二甲基甲酰胺作溶剂，还需要外加co2。以恒定电流14ma，室温下即可进行。

5、从以上反应来看，该类反应主要存在以下缺点，很多反应仍然需要使用昂贵的过渡金属或化学氧化剂，且应用范围受限。有的反应温度高、原子经济性差，不具有绿色环保等缺点。目前，该类反应绝大多数需要导向集团，或产物无实用价值。因此发展电化学方法，用更加便宜易得的原料，在无催化剂、氧化剂、添加剂的条件下，使n＝n键完全断裂，以原子经济性的方式合成1h-苯并咪唑衍生物具有重要研究价值。

6、尽管电化学合成方法在偶氮官能化反应中得到一定的应用，已经实现了偶氮的加氢还原，然而芳基偶氮的n＝n键断裂环化反应未有文献报道。因此，继续发展电化学合成方法，以更加高效、绿色、经济、环保的方式合成1h-苯并咪唑衍生物仍是十分必要的。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明公开了一种1h-苯并咪唑类化合物的合成方法。以邻氨基偶氮类化合物为原料，六氟异丙醇为溶剂，实现电化学参与的邻氨基偶氮和醛的环化反应，合成出1h-苯并咪唑类化合物，实现电化学参与下基于邻氨基偶氮苯与醛类化合物的环化反应。本发明克服了以往电化学不能将芳基偶氮n＝n键断裂缺点，在无催化剂、氧化剂、添加剂的情况下，以六氟异丙醇作单一溶剂，原料廉价易得，反应条件温和。反应首先为邻氨基偶氮苯在电极作用下失去两个个电子得到质子变为氢化偶氮苯，后与苯甲醛缩合形成亚胺正离子，然后在碘单质作用下生成氮碘键，氮碘键均裂生成氮自由基，进而进攻碳碳双键形成氮自由基阳离子，通过得电子，去芳构化，得到目标产物。该方法为合成1h-苯并咪唑系列产品提供了一种高效、绿色的新策略。

2、本发明所述一种1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，包括如下操作：以邻氨基偶氮类化合物和醛为原料，在电化学还原作用下，有机溶剂中反应得到1h-苯并咪唑类化合物3。反应方程式如下：

3、

4、其中：r1-r3各自独立选自c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤素、c1-c4烷氧羰基、腈基。

5、进一步地，在上述技术方案中，所述电极材料选自pt(+)/pt(-)、pt(+)/c(-)、c(+)/pt(-)、c(+)/c(-)、gf(+)/gf(-)、gf(+)/pt(-)、c(+)/ni(-)。优选pt(+)/c(-)。

6、进一步地，在上述技术方案中，反应温度选自20-60℃。

7、进一步地，在上述技术方案中，反应在电解质存在下进行；所述电解质选自四丁基碘化铵、四丁基醋酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基高氯酸铵、四乙基碘化铵。优选四丁基碘化铵。

8、进一步地，在上述技术方案中，有机溶剂选自hfip、mecn、dmf、dce、dmso、thf，优选溶剂hfip。

9、进一步地，在上述技术方案中，电流为8-20ma；反应时间为1-10小时，优选8小时。

10、根据实验结果和以往文献报道，以1a和2a反应生成3a为例，推测反应的可能机理如下式所示：

11、

12、化合物1a首先与hfip进行阴极还原和质子化，得到中间体1a-h。然后，2a与1a-h缩合生成阳离子中间体i，该中间体在碱的帮助下与i2进一步相互作用，得到ii。然后，c-i的均裂产生iii，随后分子内自由基环化以提供iv。最后，在阴极处iv内的n-n键的还原提供产物3a，同时形成可以质子化以产生苯胺的氨基阴离子。

13、发明有益效果：

14、本发明在无催化剂、氧化剂、添加剂条件下，仅靠电极氧化还原作用，以廉价易得的邻氨基偶氮类化合物为原料进行反应，实现了邻氨基偶氮和醛的环化反应，顺利得到目标产物1h-苯并咪唑。反应使用的溶剂为六氟异丙醇，反应条件温和，操作简单，具有经济、绿色、高效的优点。

技术特征：

1.一种1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于，包括如下操作：以邻氨基偶氮类化合物1和醛2为原料，在电化学氧化还原作用下，有机溶剂中反应，得到1h-苯并咪唑类化合物3；反应方程式如下：

2.根据权利要求1所述1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于：所述电极材料选自pt(+)/pt(-)、pt(+)/c(-)、c(+)/pt(-)、c(+)/c(-)、gf(+)/gf(-)、gf(+)/pt(-)、c(+)/ni(-)。

3.根据权利要求1所述1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于：反应在电解质存在下进行，所述电解质选自四丁基碘化铵、四丁基醋酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基高氯酸铵、四乙基碘化铵。

4.根据权利要求1所述1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂选自hfip、mecn、dmf、dce、dmso、thf。

5.根据权利要求1所述1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于：所述芳基偶氮类化合物1与醛和四丁基碘化铵摩尔比为1：1.2：1。

6.根据权利要求1所述1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于：反应温度选自20-60℃。

7.根据权利要求1-6任意一项所述1h-苯并咪唑类化合物的合成方法，其特征在于：所述反应时间为1-10小时。

技术总结本发明公开了一种1H‑苯并咪唑类化合物的合成方法，属于有机化学技术领域。以邻氨基偶氮类化合物和醛为原料，六氟异丙醇为溶剂，在电化学条件下分子间环化反应，实现了对1H‑苯并咪唑类化合物的高效、快速合成。本发明原料廉价易得，原子及步骤经济性良好，为合成1H‑苯并咪唑类系列产品提供了新思路，反应无需催化剂及氧化剂，且反应条件温和，产物选择性好，绿色环保。技术研发人员：李洪基,李安妮受保护的技术使用者：淮北师范大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23