5-甲氧基靛红的简便高效合成
2015-04-18李国柱文凤翠刘风娇方俊逸吴明书
刘 冲,李国柱,文凤翠,丛 榕,刘风娇,方俊逸,江 杰,吴明书
(海南师范大学 化学与化工学院,海南 海口 571158)
5-甲氧基靛红的简便高效合成
刘 冲,李国柱,文凤翠,丛 榕,刘风娇,方俊逸,江 杰,吴明书*
(海南师范大学 化学与化工学院,海南 海口 571158)
从5-甲氧基苯胺出发,探索出了用Sandmeyer法两步合成目标分子5-甲氧基靛红的合成方法,找到了合成目标分子的最佳条件:以水为溶剂,在90℃条件下,5-甲氧基苯胺与水合氯醛,盐酸羟胺反应3.5 h,得到对甲氧基异亚硝基乙酰苯胺,产率95%.在92℃,浓H2SO4(75%)条件下环合,经水解后得到5-甲氧基靛红,产率为88%.使用该方法合成5-甲氧基靛红,反应操作简便高效.
5-甲氧基靛红;Sandmeyer合成法;靛红衍生物
靛红首次由阿道夫·冯·拜尔于1878年首次全合成,又名吲哚-2,3-二酮,广泛存在于很多植物和海洋生物当中,是合成颜料、染料以及医药的重要原料[1-10].由于靛红上苯环、氮原子的存在,使它有很多活性,可以从不同部位修饰,或者多个部位同时进行修饰,得到多种靛红衍生物,5-甲氧基靛红就是其衍生物之一.
合成靛红的经典方法是Sandmeyer法[11-12].该方法反应成本低廉、操作简单、反应温和、产率高更具有经济价值,适合大量制备.
反应原理见下式:
然而,应用Sandmeyer法合成5-甲氧基靛红时,环合反应的产率却很低.基于已有的文献,经过大量实验,摸索出了合成5-甲氧基靛红的最佳的反应条件.
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
所有反应均在敞开空气条件下进行.所用原料均购自Aladin化学试剂公司,购买后直接使用.反应均通过TLC跟踪.核磁共振谱由Bruker AVANCE-400型核磁共振仪测定,以TMS为内标(δ=0).
1.2 对甲氧基异亚硝基乙酰苯胺[7,12]2的合成
在装有恒压滴液漏斗及温度计的500mL三颈瓶中加入42.5 g(0.05 mol)Na2SO4和100mL H2O,搅拌溶解.搅拌条件下,将9 g水合氯醛用40mL水溶解后滴加,然后再滴加由6.15g(0.05 mol)5-甲氧基苯胺和6mL浓盐酸、40mL H2O配成的溶液,得到灰黄色浊液.最后滴加由11 g(0.16 mol)盐酸羟胺和40mL水配成的溶液,在油浴锅中逐渐加热至90℃,通过TLC跟踪反应,3.5 h后,冷却,得到黄褐色沉淀.过滤,水洗,干燥,得到黄褐色粉末(9.22 g),产率为95%.
此步产品不需纯化,可直接进行下一步反应.反应机理如下:
1.3 5-甲氧基靛红的合成
将45mL浓度为98%的H2SO4加入15mL H2O中,稀释倒入装有温度计的250mL三颈瓶中,加热至80℃,搅拌下快速加入9.7 g(0.05 mol)化合物2,加料过程中温度控制在85~90℃为宜,加料完毕体系加热至92℃,搅拌2 min.将黑色反应液倒入300mL冰水混合物中冷却10 min,有土黄色沉淀析出,静置2 h,抽滤后得到土黄色粉末,烘干后得棕黑色粉末.得到目标产物7.79 g,产率88%.熔点:175-176℃.反应机理如下:
产物4的结构测定数据为:
1H NMR(400 MHz,DMSO-d6):10.84(s,1H), 7.18(t,J=2.8Hz,1H),7.09(d,J=12Hz,1H),6.84(d, J=8Hz,1H),3.74(s,3H);
13C NMR(100 MHz,DMSO-d6):184.67,159.57, 155.32,144.66,124.87,118.11,113.23,108.79,55.79.
2 结果与讨论
2.1 化合物2的制备
经实验证明反应温度对反应时间和生成物产率均有一定影响,温度过低或者过高产品产率均不理想.经过筛选,确定了最佳反应条件为:反应温度为90℃,反应时间为3.5 h(见表1).
2.2 环合反应最佳反应条件的筛选
通过分析,由于甲氧基是强推电子基团,环合反应所需硫酸不需要具备太强的氧化性.因此设想:将浓硫酸稀释后使用.经过筛选(见表2-表4),最佳的比例为浓H2SO4∶H2O(体积比)=3∶1,最佳反应温度为92℃,最佳反应时间为2 min.
表1 温度和时间对化合物2的产率的影响Tab.11 Effect of temperature and time on the yield of compound 2
表2 浓硫酸与水体积比1∶0Tab.2H2SO4∶H2O(V/V)=1∶0
表3 浓硫酸与水体积比2∶1Tab.3H2SO4∶H2O(V/V)=2∶1
表4 浓硫酸与水体积比3∶1Tab.4H2SO4∶H2O(V/V)=3∶1
3 结论
经过探索,合成化合物2的最佳反应条件为:反应温度为90℃,反应时间为3.5 h,产率为95%;环合反应最佳的反应条件为:浓H2SO4∶H2O(体积比)=3∶1,最佳反应温度为92℃,最佳反应时间为2 min,产率88%.
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责任编辑:毕和平
The Highly Efficient Synthesis of 5-methoxy-isatin
LIU Chong,LI Guozhu,WEN Fengcui,CONG Rong,LIU Fengjiao,FANG Junyi,JIANG Jie,WU Mingshu*
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Hainan Normal University,Haikou571158,China)
Two-step synthesis of 5-MeO isatin using 5-MeO aniline with the method called Sandmeyer has been ex⁃plored.The optimum reaction condition for the synthesis of 2-(hydroxyimino)-N-(4-methoxyphenyl)acetamide is in water, three components 5-MeO aniline and chloral hydrate and hydroxylamine hydrochloride as bases have been reacting together at 90℃for 3.5 hours,leading to the desired product in 95%yield.After acid hydrolysis with concentrated sulfuric acid(75%)at 92℃,5-MeO isatin will be gained with 88%of yield.Therefore,with this highly efficient method,5-MeO isatin can be prepared in a large scale in laboratory.
5-methoxy-isatin;Sandmeyer method;Isatin derivatives
O 621.3
:A
:1674-4942(2015)01-0047-02
2014-11-30
国家自然科学基金(21162008);2014年度海南省大学生创新训练项目;海南师范大学研究生创新项目(Hsyx2014-38,Hsyx2014-39)
*通讯作者