李震,刘圣亚,李飞,孔迎春

(1.云南师范大学，云南 昆明 650500；2.Assumption University,Bangkok 10240)

三唑类化合物是一类极其重要的五元杂环有机化合物.由于其是酰胺键的电子等排体，并且和生物分子靶标结合稳定，又在酸碱环境下具有很好的稳定性，因而在农业、医药、生物模拟肽及表面化学等方面有着广泛的用途[1-2].在医药方面，大量的1,2,3-三唑化合物被发现具有潜在的抗菌、抗病毒、抗炎、镇痛、局部麻醉、抗痉挛及抗肿瘤活性.与传统加热方式相比，微波辐射下的有机合成不但具有反应速度快、产率高及副反应少等优点，还可以节约能源，实现原子经济性合成，在三唑化合物合成中引入微波辐射将促进该反应的发展[3-6].本研究在微波中以硝基烯烃与叠氮化钠为原料合成一系列三唑类化合物，其结构经核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR )和质谱(MS)确定.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要仪器

DISCOVER-S型微电脑微波反应器(美国CEM公司)；ZF-I型三用紫外线分析仪(上海顾村电光仪器厂)；AVANCE III型核磁共振仪(德国Bruker Biospin公司)，氢谱测定以四甲基硅烷(TMS)为内标，氘代二甲亚砜(DMSO-d6)为溶剂，碳谱测定以TMS为内标， DMSO-d6为溶剂；Agilent 6890N-Agilent 5973型气-质联用仪(美国Agilent公司).

1.1.2 主要试剂

硝基烯烃和叠氮化钠为分析纯，上海晶纯试剂有限公司生产；硅胶H和G：青岛海洋化工厂生产，未活化；其余试剂均为国药集团化学试剂有限公司分析纯.

1.2 方法

4-苯基-NH-1,2,3-三唑(a)的合成方法:在干燥的10 mL长颈烧瓶内依次加入硝基烯烃1.0 mmol，叠氮化钠(NaN3)1.2 mmol，对甲基苯磺酸(p-TsOH) 0.1 mmol，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)3 mL，垫圈密封后放在微波反应器中在150 W功率下70 ℃加热20 min(图1).当反应完成后自然冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂后，所得粗产品用V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶1柱层析分离得到白色固体(a).

图1 4-苯基-NH-1,2,3-三唑(a)的合成Fig.1 Synthesis of 4-Phenyl-NH-1,2,3-triazole(a)

2 结 果

2.1 反应条件的影响

以合成a(见表3)为模板，分别考察反应时间和微波功率对收率的影响，结果见表1.在微波辐射条件下反应20 min，a的产率已达到92%，且反应时间继续延长时收率增加并不明显；此外当微波辐射功率超过150 W后，由于有副反应的发生，化合物a的收率反而有所降低.

表1 反应条件对a的影响Table 1 Effect of reacion conditions on the yield of a

2.2 加热方式的影响

以合成a为例，在已优化的微波辐射功率下70 ℃加热和传统加热体系70 ℃加热，分别选取5 min、10 min、15 min、20 min和25 min作为考察点监测a的产率，考察加热方式对产物产率的影响(表2).在微波体系中，a的产率较传统加热体系下明显加快，反应20 min时 a的产率已经达到92%.

表2 微波体系和传统加热体系对反应产率的影响(%)*Table 2 Effect of microwave and conventional heading mode on the yield(%)

*分离产率.

2.3 底物拓展

用类似方法合成b-h，拓展该催化体系对于不同2-硝基烯烃与叠氮化钠反应的影响(表3).实验发现该体系对于含各类取代基的硝基烯烃和叠氮化钠均表现出较高的催化活性，都能得到相应的三唑化合物，产率从72%至94%，对位是供电子基团取代的硝基烯烃活性比吸电子的硝基烯烃好，对位是氰基的产率为72%，对位是甲基和甲氧基的供电子取代基的产率为93%.

表3 1,2,3-三唑化合物的合成Table 3 Synthesis of 4-Aryl-NH-1,2,3-triazoles derivatives

a:4-苯基-NH-1,2,3-三唑；b:4-(4-甲基苯基)-NH-1,2,3-三唑；c:4-(3-甲基苯基)-NH-1,2,3-三唑；d:4-(4-甲氧基苯基)-NH-1,2,3-三唑；e:4-(4-氟苯基)-NH-1,2,3-三唑；f:4-(4-氯苯基)-NH-1,2,3-三唑；g:4-(4-溴苯基)-NH-1,2,3-三唑；h:4-(4-氰基苯基)-NH-1,2,3-三唑.

2.4 化合物结构鉴定

每个化合物的结构经核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR )和质谱(MS)确定，说明该催化体系正确有效.

a：白色固体，收率 92%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：15.20 (s,1H),8.35 (s,1 H),7.86 (d,J = 6.8 Hz,2 H),7.44 (d,J = 7.2 Hz,2 H),7.36 (d,J = 6.8 Hz,1 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ：145.4,130.4,129.1,128.2,127.4,125.6；MS (EI,m/z):146 [M+].

b：白色固体，收率 93%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.27 (s,1 H),7.76 (d,J = 6.8 Hz 2 H),7.24 (d,J = 6.4 Hz,2 H),2.31 (s,3 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ：145.0,137.7,129.5,127.6,125.6,20.9；MS (EI,m/z):160 [M+].

c：白色固体，收率 93%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.11 (s,1 H),7.49 (d,J = 13.6 Hz 2 H),7.11 (s,1 H),6.93 (s,1 H),2.12 (s,3 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ：145.4,138.4,130.3,129.2,127.5,126.4,122.9,104.8,21.0；MS (EI,m/z):160 [M+].

d：白色固体，收率 94%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.23 (s,1 H),7.79 (d,J = 8.4 Hz,2 H),7.00 (d,J = 8.8 Hz,2 H),3.76 (s,3 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ：159.3,144.9,127.0,122.9,114.4,55.1；MS (EI,m/z):176 [M+].

e：白色固体，收率 87%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.32 (s,1 H),7.90 (s,2 H),7.25(t,J = 8.4 Hz,2 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ：163.1,160.9,144.5,127.7,127.1,115.8；MS (EI,m/z):164[M+].

f：白色固体，收率 80%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.39 (s,1 H),7.89 (d,J = 6.8 Hz,2 H),7.51 (d,J = 7.2 Hz,2 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ： 144.6,132.7,129.3,129.1,127.4；MS (EI,m/z):180 [M+].

g：白色固体，收率 75%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.39 (s,1 H),7.81 (d,J = 8.4 Hz,2 H),7.62 (d,J = 8.4 Hz,2 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ： 144.6,131.9,129.9,127.6,121.1；MS (EI,m/z):223 [M+].

h：白色固体，收率 72%.1H NMR (DMSO-d6,500 MHz) δ：8.53 (s,1 H),8.06 (d,J = 8.0 Hz,2 H),7.89 (d,J = 8.0 Hz,2 H)；13C NMR (DMSO-d6,126 MHz) δ：144.1,135.2,133.0,126.2,118.8,110.3；MS (EI,m/z):171 [M+].

3 讨 论

通过考察微波辐射功率和加热方式对反应物产物的影响，发现p-TsOH催化不同的硝基烯烃和叠氮化钠微波反应合成4-芳基-NH-1,2,3-三唑类化合物的反应，只需要在3 mL 70 ℃ DMF中于150 W微波条件下反应20 min就能得到产率较高的三唑类化合物.实验结果表明：(1)微波辐射加热体系比传统加热体系合成的产率和速率更高;(2)本方法反应条件温和且操作简便.