一種酶催化合成2-取代苯并咪唑環類衍生物的方法
【專利摘要】本發明公開了一種酶催化合成式(I)所示的2-取代苯并咪唑類衍生物的方法，所述合成方法為：在有機溶劑中，以鄰苯二胺、R-CHO為反應物在酶催化下進行反應，得到2-取代苯并咪唑類衍生物；所述的酶選自下列一種：豬胰α-淀粉酶（α-Amylase?from?hog?pancreas）、來自米曲霉的淀粉酶（Diastase?from?Aspergillus?oryzae）、高峰氏α-淀粉酶（α-Amylase?from?Aspergillus?oryzae?）、脂肪酶（Lipase?AT30）、脂肪酶（Lipase?AY30）、豬胰腺胰蛋白酶（Trypsin?NB?from?porcine?pancreas）。本發明方法反應條件非常溫和，收率高，對環境友好。（I）
【專利說明】一種酶催化合成2-取代苯并咪唑環類衍生物的方法
(-)【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合成2-取代苯并咪唑環類衍生物的方法。
(二)【背景技術】
[0002]咪唑及其衍生物具有質子授-受性能、共軛酸堿性能、絡合配位性能，享有“生物催化劑”、“生物配體”之美譽。在自然界，咪唑作為許多酶的活性中心功能基，參與了重要的生物化學反應，對生命活動起著十分重要的作用。許多藥物、酶抑制劑等也含有咪唑中心功能基。同時是天然產物和藥物中常見的雜環化合物，具有多種生物活性及藥理活性，在醫學上其抗菌、抗病毒、消炎等生物活性非常顯著，同時也常用于環氧樹脂固化(促進)劑、尿烷觸媒、銅的防銹、炸藥控制劑以及電解質等領域。
[0003]到目前為止已經報道了很多關于合成2-取代苯并咪唑的方法，其中使用鄰苯二胺、R-CHO—鍋法合成的方法是目前使用較多的合成方法，同時，也有很多新的催化劑和方法被用于該合成反應中，像InCl3、微波法、Sc (OTf )3、硅酸鹽、離子液體等。這些方法存在著操作復雜、反應條件劇烈等缺點。
[0004]本發明在此背景下對鄰苯二胺、R-CHO —鍋法生成2-取代苯并咪唑類衍生物的方法進行了研究，利用酶催化的技術發現了一種新型的酶催化的2-取代苯并的咪唑類衍生物的合成方法，該方法反應條件溫和，收率高，對環境友好。
(三)
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是把原來通過R-CHO與鄰苯二胺縮合生成咪唑環的方法條件進行優化改進，提供一種收率高、反應溫和、對環境友好的合成2-取代苯并咪唑類衍生物的方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下:
[0007]一種式⑴所示的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，所述合成方法為:在有機溶劑中，以鄰苯二胺和醛R-CHO為反應物在酶催化下進行反應，得到2-取代苯并咪唑環類衍生物；所述的酶選自下列一種:豬胰α -淀粉酶(a-Amylase from hogpancreas)、來自米曲霉的淀粉酶(Diastase from Aspergillus oryzae)、高峰氏 α-淀粉酶(a-Amylase from Aspergillus oryzae )、脂肪酶(Lipase AT30)、脂肪酶(LipaseAY30)、豬膜腺膜蛋白酶(Trypsin NB from porcine pancreas)；
[0008]
,剛2, , N
+ R-CHO JR
NH2N
(I)
[0009]其中，R選自下列之一:雜環芳基、芳基、取代雜環芳基、取代芳基；所述的取代雜環芳基或取代芳基上的取代基為一個或多個，所述的取代基各自獨立選自下列之一:Cf C3的烷基、Cf C3的烷氧基、硝基、鹵基、苯基。
[0010]本發明中，所述的R優選自下列之一:吡啶基、噻吩基、苯基、取代苯基、取代吡啶基、取代噻吩基，所述的取代苯基、取代吡啶基、取代噻吩基上的取代基為一個或多個，所述的取代基各自獨立選自下列之一:CfC3的烷基、Cf C3的烷氧基、硝基、鹵基、苯基。
[0011]本發明中，所述的有機溶劑選自下列之一:①乙醇、②甲醇、③正己烷、④乙酸乙酯、⑤乙腈、⑥異丙醇；優選有機溶劑為下列之一:乙醇、甲醇；最優選有機溶劑為乙醇。 [0012]本發明中，所述的酶優選下列之一:豬胰α -淀粉酶(a-Amylase from hogpancreas)、來自米曲霉的淀粉酶(Diastase from Aspergillus oryzae)、脂肪酶(LipaseAT30)、脂肪酶(Lipase AY30)，最優選為脂肪酶(Lipase AY30)。
[0013]本發明中，所述反應物中，R-CHO和鄰苯二胺的投料摩爾比為1:廣1.5，優選為1:1。
[0014]本發明中，所述酶的質量用量以反應物(R-CH0和鄰苯二胺)的總摩爾數計為2~50mg/mmol,優選為 10~20 mg/mmol。
[0015]本發明中，所述有機溶劑的體積用量以酶的質量計為0.02、.5 mL/mg，優選為0.05~0.1 mL/mg。
[0016]本發明中，反應溫度在室溫至80°C，優選為3(T50°C，最優選35°C。
[0017]本發明采用TLC監控反應進程，反應時間一般在0.5~10 h，優選:3~7 h，最優選3_5h0
[0018]本發明在反應完畢后，所得反應液經常規的分離純化即可得到所述的2-取代苯并咪唑類衍生物。所述的分離純化可按照如下步驟進行:反應完畢后反應液離心處理，取清液脫溶，粗品經重結晶或柱層析得所述的2-取代苯并咪唑類衍生物。重結晶溶劑優選甲
醇、乙醇、異丙醇等。
[0019]與現有技術相比，本發明所述的酶催化制取2-取代苯并咪唑類衍生物的有益效果主要體現在:1)減少了現有方法中酸堿性物質及金屬的使用，減少了三廢排放和對環境的污染；2)反應收率可高達96% ；3)反應條件溫和，不需高溫；4)反應時間較短，約1.5-5h便有很好的收率；5)催化劑酶可以通過過濾直接去除，簡化了產物后處理過程；6)大部分反應產物可通過重結晶直接得到。
(四)具體實施例
[0020]下面以具體實施例對本發明的技術方案做進一步說明，但本發明的保護范圍不限于此:
[0021]下列實施例中:所述的酶均購自上海百靈威。
[0022]實施例1: 2- (2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0023]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,鄰氯苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.11 g化合物，收率93%。
[0024]產物表征:Mp:275.6-278.8°C.IR(KBr) 3375，1654，1536，1520，1345.1H NMR(400 MHz, DMS0-d6), δ 13.02 (s, 1H)，8.30 (d, 2H, J=8 Hz), 7.75 (m, 2H)，7.56(d, 1H, J=8 Hz), 7.48 (d, 1H, J=8 Hz), 7.22 (m, 1H)，7.14 (m, 1H).MS (EI):m/z=228.[0025]實施例2: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0026]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,鄰氯苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入豬胰淀粉酶(ct -Amylase from hog pancreas)約0.035 g,在溫度為35°C的條件下震蕩反應約5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.088 g化合物，收率77%。
[0027]產物表征:Mp:275.6-278.8°C.IR(KBr) 3375，1654，1536，1520，1345.1H NMR(400 MHz, DMS0-d6), δ 13.02 (s, 1H)，8.30 (d, 2H, J=8 Hz), 7.75 (m, 2H)，7.56(d, 1H, J=8 Hz), 7.48 (d, 1H, J=8 Hz), 7.22 (m, 1H)，7.14 (m, 1H).MS (EI):m/z=228.[0028]實施例3: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0029]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,鄰氯苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入米曲霉淀粉酶(a-Amylase from Aspergillus oryzae)約 0.035 g,在溫度為 35°C的條件下震蕩反應約5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.060 g化合物，收率 41%。 [0030]產物表征:Mp:275.6-278.8°C.IR(KBr) 3375，1654，1536，1520，1345.1H NMR(400 MHz, DMS0-d6), δ 13.02 (s, 1H)，8.30 (d, 2H, J=8 Hz), 7.75 (m, 2H)，7.56(d, 1H, J=8 Hz), 7.48 (d, 1H, J=8 Hz), 7.22 (m, 1H)，7.14 (m, 1H).MS (EI):m/z=228.[0031]實施例4: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0032]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,鄰氯苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AT30)約0.035 g，在溫度為25°C的條件下震蕩反應約5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.074 g化合物，收率65%。
[0033]產物表征:Mp:275.6-278.8°C.IR(KBr) 3375，1654，1536，1520，1345.1H NMR(400 MHz, DMS0-d6), δ 13.02 (s, 1H)，8.30 (d, 2H, J=8 Hz), 7.75 (m, 2H)，7.56(d, 1H, J=8 Hz), 7.48 (d, 1H, J=8 Hz), 7.22 (m, 1H)，7.14 (m, 1H).MS (EI):m/z=228.[0034]實施例5: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0035]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,鄰氯苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為45°C的條件下震蕩反應約5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.080 g化合物，收率71%。
[0036]產物表征:Mp:275.6-278.8°C.IR(KBr) 3375，1654，1536，1520，1345.1H NMR(400 MHz, DMS0-d6), δ 13.02 (s, 1H)，8.30 (d, 2H, J=8 Hz), 7.75 (m, 2H)，7.56(d, 1H, J=8 Hz), 7.48 (d, 1H, J=8 Hz), 7.22 (m, 1H)，7.14 (m, 1H).MS (EI):m/z=228.[0037]實施例6: 2-(4-甲氧基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0038]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,對甲氧基苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約4.5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經柱層析(展開劑:石油醚/乙酸乙酯=5/1)得0.10 g化合物，收率90%。[0039]產物表征:Mp:268.5-260.5V.IR(KBr) 3065，1620，1586，1500，1340.1H NMR(400 MHz, DMS0-d6), δ 13.01 (s, 1H), 8.21 (d, 2H, J=8 Hz), 7.76 (m, 2H).7.34 (d,2H, J=8 Hz), 7.18 (m, 2H)，2.41 (s, 3H).MS (EI):m/z=226.[0040]實施例7: 2-(2-甲氧基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0041]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,鄰甲氧基苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約4.5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.11 g化合物，收率94%。
[0042]產物表征:Mp:265.3-267.5°C.1R (KBr) 3055，1605，1585，1495，1330.1HNMR (400 MHz, DMS0_d6)，δ 12.89 (s, 1H)，8.19 (d, 2H, J=8 Hz), 7.74 (m, 2H).7.42 (d, 1H, J=8 Hz), 7.26 (m, 1H)，7.18 (d, 1H, J=8Hz)，7.14 (d, 1H, J= 8Hz)，
2.78 (s, 3H).MS (EI):m/z=226.[0043]實施例8: 2-(3-硝基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0044]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,間硝基苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約4.0h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經乙醇重結晶得0.10 g化合物，收率91%。
[0045]產物表征:Mp:276.3-278.4°C IR (KBr) 3405, 1623, 1520, 1475.1H NMR (400MHz, DMS0-d6), δ 13.20 (s, 1H)，8.61 (d, 2H, J=8 Hz), 7.86(m, 2H).7.66 (d, 2H,J=8 Hz), 7.54 (m, 2H).MS (EI):m/z=219.[0046]實施例9: 2-(4-腈基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0047]在10 mL試管中加入鄰苯二胺約0.5 mmol,對腈基苯甲醒約0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約4.5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經柱層析(展開劑:石油醚/乙酸乙酯=5/1)得0.12 g化合物，收率 96%。
[0048]產物表征:Mp:230.1-232.3。。.IR (KBr) 3425，2806，2718，2206，1582，1383，I349.1H NMR (400 MHz, DMS0_d6)，δ 7.084-7,616 (m, 11Η), 7.625-8.016 (m, 2Η).(EI):m/z=219.[0049]實施例10: 2- (2-呋喃基)-苯并咪唑的合成
[0050]在10 mL試管中加入苯偶酰約0.5 mmol, 2_呋喃甲醒約0.5 mmol,醋酸銨約3mmol，乙醇3 mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約4.5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品經柱層析(展開劑:石油醚/乙酸乙酯=5/1)得
0.08 g化合物，收率88%。
[0051]產物表征:Mp:280.3-282.4°C IR (KBr) 3208，1657，1530，1375.1H NMR (400MHz, DMS0-d6), δ 7.20-7.43 (m, 4Η)，6.83-7.01 (m, 3Η)，7.86 (m, 2Η).(EI):m/ζ=184.[0052]實施例11:2-(2-吡啶基)-苯并咪唑的合成
[0053]在10 mL試管中加入苯偶酰約0.5 mmol, 2_吡唳甲醒約0.5 mmol,醋酸銨約3mmol，乙醇3 mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)約0.035 g，在溫度為35°C的條件下震蕩反應約4.5h至反應結束，離心取清液脫溶，粗品粗品經乙醇重結晶得0.08 g化合物，收率91%。
[0054]產物表征:Mp:220.3-222.4°C IR (KBr), 3300, 1708, 1610, 1475.1H NMR (400MHz, DMS0-d6), δ 7. 20-7. 43 (m, 4Η)，6. 83-7. 01 (m, 3Η)，7. 86 (m, 2Η). (EI) :m/ ζ=1950
【權利要求】
1.一種式(I)所示的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，所述合成方法為:在有機溶劑中，以鄰苯二胺和醛R-CHO為反應物在酶催化下進行反應，得到2-取代苯并咪唑環類衍生物；所述的酶選自下列一種:豬胰α-淀粉酶、來自米曲霉的淀粉酶、高峰氏α-淀粉酶、脂肪酶Lipase ΑΤ30、脂肪酶Lipase ΑΥ30、豬胰腺胰蛋白酶
2.如權利要求1所述的2-取代苯并咪唑類衍生物的合成方法，其特征在于:所述的R選自下列之一:吡啶基、噻吩基、苯基、取代苯基、取代吡啶基、取代噻吩基，所述的取代苯基、取代吡啶基、取代噻吩基上的取代基分別為一個或多個，所述的取代基各自獨立選自下列之一:CfC3的烷基、Cf C3的烷氧基、硝基、鹵基、苯基。
3.如權利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑環環類衍生物的合成方法，其特征在于:所述的酶選自下列之一:豬胰α-淀粉酶、來自米曲霉的淀粉酶、脂肪酶Lipase ΑΤ30、脂肪酶 Lipase ΑΥ30。
4.如權利要求3所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:所述的酶為脂肪酶Lipase ΑΥ30。
5.如權利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:所述的有機溶劑選自下列之一:①乙醇、②甲醇、③正己烷、④乙酸乙酯、⑤乙腈、⑥異丙醇。
6.如權利要求5所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:所述的有機溶劑選自下列之一:乙醇、甲醇。
7.如權利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:R-CHO和鄰苯二胺的投料摩爾比為1: 1~1.5，所述酶的質量用量以R-CHO和鄰苯二胺的總摩爾數計為2~50mg/mmol，所述有機溶劑的體積用量以酶的質量計為0.02、.5 mL/mg。
8.如權利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:反應溫度在室溫至80°C，反應時間為0.5^10小時。
9.如權利要求8所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:反應溫度為3(T50°C，反應時間為3~7 h。
10.如權利要求4所述的2-取代苯并咪唑環類衍生物的合成方法，其特征在于:所述的有機溶劑為乙醇；鄰苯二胺和R-CHO投料摩爾比為1: 1，所述酶的質量用量以R-CHO和鄰苯二胺的總摩爾數計為1(T20 mg/mmol，所述有機溶劑的體積用量以酶的質量計為0.05~0.1 mL/mg ;反應溫度為35°C，反應時間為3~5h。
【文檔編號】C12P17/16GK103627744SQ201210376838
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年9月29日 優先權日:2012年9月29日
【發明者】鄭輝, 施巧月, 杜奎, 梅怡嘉, 章鵬飛 申請人:杭州師范大學