Benzimidazoleyn gyfansoddyn nitrogen heterocyclic pwysig, sydd ag ystod eang o weithgareddau biolegol a chymwysiadau fferyllol. Mewn synthesis organig, mae dulliau synthetig Benzimidazole yn bennaf yn cynnwys y canlynol:
1. dull Diazo:
Mae'r dull diazonium yn un o'r dulliau traddodiadol ar gyfer paratoi Benzimidazole. Fel y dangosir yn y ffigur isod, yn gyntaf adweithio nitrobensen ag aldehydau neu cetonau i gynhyrchu cyfansoddion diazo sy'n cynnwys acyl, ac yna defnyddio catalyddion copr ar gyfer adweithiau cyplu Kanaiji i gynhyrchu Benzimidazole.
Mae paratoi Benzimidazole gan y dull diazonium yn feichus, mae ganddo ofynion uchel ar gyfer toddyddion, ac mae'r amodau adwaith yn gymharol llym, felly yn gyffredinol nid yw'n addas ar gyfer cynhyrchu diwydiannol a synthesis ar raddfa fawr.
Mae'r canlynol yn gamau arbrofol y synthesis diazonium o Benzimidazole:
Cam 1: Paratoi halen nitraid anilin:
Cymerwch swm priodol o anilin (1 mmol) a'i ychwanegu at 10 mL o asid asetig rhewlifol a 5 ml o ddŵr, yna ychwanegwch sodiwm nitraid (1 mmol) yn araf i'r hydoddiant. Ar ôl ei droi am 5 munud, rhowch ef mewn baddon dŵr ar 0 gradd i reoli'r tymheredd. Yn ystod yr adwaith, dylid cadw'r adweithyddion o dan 0 gradd. Mae rheoli tymheredd yr adweithyddion yn hollbwysig oherwydd bod nitraid yn ansefydlog ac yn dadelfennu'n hawdd. Ar ôl i'r adwaith gyrraedd lefel foddhaol, dylid defnyddio nitraid anilin yn yr adwaith nesaf ar unwaith.
Cam 2: Paratoi halen bensen-1,2-diazonium:
Cafodd bensen{{0}},2-dione (1 mmol) ei hydoddi mewn hydoddiant o sodiwm hydrocsid (1 mmol). Yna, ychwanegwch nitraid wedi'i baratoi ag anilin ac adweithio ar 0 gradd am 2-3 awr nes bod yr adwaith wedi'i gwblhau. Yn ystod yr adwaith, dylai'r tymheredd gael ei reoli o dan 0 gradd. Ar ôl yr adwaith, mae'r cynnyrch canlyniadol yn ffurfio solid y gellir pennu ei strwythur yn sbectrosgopig.
Cam 3: Paratoi Benzimidazole:
Cymryd bensen{{0}},2-halen diazonium (1 mmol), ychwanegu diethyl thioasetate (2 mmol), troi, ac adweithio ar 0 gradd am 2-3 awr nes bod yr adwaith yn cyflawn. Ar ôl cwblhau'r adwaith, ychwanegwyd hydoddiant yr adwaith yn dropwise i mewn i ddŵr oer i ffurfio gwaddod. Ar ôl triniaeth ag asid gwanedig, echdynnwyd y cynnyrch â chlorofform a sychwyd y gwaddod dros Na2SO4. Gellir dadansoddi strwythur y cynnyrch a gafwyd trwy sbectrosgopeg NMR.
2. Dull toddydd organig:
Mae'r dull toddydd organig yn ddull darbodus a chyfleus ar gyfer synthesis Benzimidazole. Yn gyntaf, mae asid ffthalic ac aminophenol yn cael eu cyddwyso gan wres i gynhyrchu 1,2-phenylenediamine (hy o-phenylenediamine), ac yna'n adweithio trwy wresogi mewn hydoddydd organig i gael Benzimidazole. Nid oes angen gormod o gatalyddion ac amodau adwaith ar y dull, ac mae ganddo weithrediad syml a chynnyrch uchel.
cam:
(1) Malwch 2-aminobenzonezimidazole:
Ychwanegu 2-aminobenzonezimidazole i'r felin bêl, a pherfformio melino pêl ynghyd â'r corff melino pêl a'r cyfrwng melino pêl nes ei fod wedi'i malurio'n unffurf i gael powdr maint micron. Pwrpas malu yw cynyddu arwynebedd arwyneb penodol 2-aminobenzonezimidazole, sy'n fuddiol i'r adwaith dilynol.
(2) Adwaith acylation:
Ychwanegwch yr adweithyddion aminobenzonezimidazole maluriedig ac asid carbocsilig neu anhydrid i'r tegell adwaith mewn cyfran benodol, pasiwch nwy anadweithiol (fel nitrogen) i mewn, a dechreuwch yr adwaith acylation ar dymheredd penodol. Mae'r amodau adwaith penodol yn amrywio gyda gwahanol adweithyddion a thoddyddion. Yn gyffredinol, mae tymheredd yr adwaith rhwng 70-120 gradd C., a'r amser adweithio yw 4-24 awr.
(3) Hwb alcalïaidd:
Ar ôl yr adwaith, ychwanegwch swm penodol o alcali (fel sodiwm sylffad, sodiwm hydrocsid, ac ati) i hyrwyddo cwblhau'r adwaith. Mae swm y sylfaen a ychwanegir yn gyffredinol 1-2 gwaith màs yr adweithydd asid carbocsilig neu anhydrid, a'r amser adweithio yw 10-30 munud.
(4) Gwahanu a phuro:
Arllwyswyd cymysgedd yr adwaith i mewn i dwndi gwahanu, ei rinsio â dŵr a thoddyddion eraill i gael cynnyrch canolradd gwyn llaethog. Trosglwyddwyd y cynnyrch canolradd i anweddydd cylchdro, a thynnwyd y toddydd trwy reoli'r tymheredd a'r gwactod i gael cynnyrch puro rhagarweiniol. Yn olaf, gellir sychu'r cynnyrch mewn sychwr i gael y cynnyrch Benzimidazole.
Yn gyffredinol, mae'r broses o baratoi Benzimidazole yn seiliedig ar y dull toddydd organig yn gymharol syml, ond dylid rhoi sylw i ddewis amodau adwaith a phuro cynhyrchion canolradd yn ystod yr adwaith. Trwy brofi ac optimeiddio dro ar ôl tro, gellir cael Benzimidazole purdeb uchel.
3. dull clorid sinc:
Mae'r dull clorid sinc hefyd yn ddull pwysig ar gyfer paratoi Benzimidazole. Trwy adweithio halobensen ag wrea, mae 2-halophenylurea yn cael ei gynhyrchu, ac yna'n cael adwaith amnewid â chatalydd sinc clorid i gynhyrchu Benzimidazole. Mae catalydd sinc clorid yn chwarae rhan bwysig yn yr adwaith hwn, a all gynyddu cyfradd adwaith a chynnyrch.
Mae camau dull sinc clorid fel a ganlyn:
3.1. Pretreatment: Casglwch y deunyddiau crai a'r adweithyddion gofynnol. Y prif ddeunyddiau crai ar gyfer synthesis Benzimidazole yw 1,2- sylweddau ffenylenediamine ac asetyl. Yn ogystal, mae angen adweithyddion fel sodiwm carbonad, sinc clorid, ac ethanol.
3.2. Paratowch adweithyddion: yn gyntaf hydoddwch ffenylenediamine mewn 10 ml o ethanol a'i droi nes ei fod wedi hydoddi'n llwyr. Yna ychwanegwyd 37 y cant HCl ato a'i gadw i droi. Ychwanegu digon o sodiwm carbonad i addasu pH y system adwaith i tua 7-8, ac yna ychwanegu ethanol.
3.3. Ychwanegu clorid sinc: Hydoddwch sinc clorid mewn swm priodol o ethanol, yna ychwanegwch yn araf at yr adweithydd tra'n dal i droi. Cadwyd tymheredd y màs adwaith i beidio â bod yn fwy na 30 gradd ar ôl yr ychwanegiad.
3.4. Adwaith: Trowch yr adweithydd ar dymheredd yr ystafell am 3-6 awr nes bod y cynnyrch wedi'i ffurfio. Yn ystod yr adwaith, gellir cynhyrchu ychydig bach o hydrogen clorid, y mae angen ei ddileu mewn pryd.
3.5. Adfer y cynnyrch: ar ôl i'r adwaith gael ei gwblhau, caiff yr ateb adwaith ei hidlo trwy bapur hidlo, a cheir cynnyrch solet ar ôl hidlo. Ail-doddwyd y cynnyrch gyda 10 ml o ethanol, a'i ddadliwio gan garbon wedi'i actifadu i gael cynnyrch pur.
3.6. Profi cynnyrch: profi purdeb, strwythur a phriodweddau ffisegol y cynnyrch, megis mesur ei bwynt toddi, sbectrwm a phriodweddau eraill, i benderfynu a yw'r cynnyrch yn bodloni'r gofynion. Mewn gweithrediad gwirioneddol, mae angen gwneud y gorau o'r amodau adwaith, gan gynnwys tymheredd adwaith, amser adwaith, swm yr adweithydd a ffactorau eraill, er mwyn cyflawni gwell effaith adwaith a chynnyrch cynnyrch.
Yn y dull clorid sinc Benzimidazole, mae clorid sinc yn gweithredu fel catalydd i helpu adwaith cyddwysiad cyfansoddion anilin ac asetyl. Mae gan y benzimidazole a gynhyrchir gan y dull fineness uchel, gallu i reoli ac effeithlonrwydd uchel, ac mae'n un o'r dulliau synthesis pwysig o benzimidazole.
4. Dull catalysis metel:
Mae'r dull catalydd metel yn un o'r dulliau sy'n dod i'r amlwg ar gyfer paratoi Benzimidazole, ac mae'r catalyddion metel a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys palladiwm, copr, haearn ac ati. Yn eu plith, defnyddir catalydd palladium yn eang wrth baratoi Benzimidazole. Y dull penodol yw bod adweithyddion fel p-phenylenediamine ac asid acylformig aromatig yn cael eu hychwanegu i'r system adwaith, a chynhyrchir y Benzimidazole trwy adwaith ocsideiddio'r catalydd palladiwm.
4.1. Dull catalytig nicel:
Mae synthesis Benzimidazole gan ddefnyddio catalydd nicel yn cael ei wireddu gan adwaith traws-gyplu CN o aminau aromatig trwy ganolradd carbonyl. Dyma'r camau synthesis penodol:
Cam 1: O dan amodau sylfaenol, mae hydrocsidau amin aromatig yn cael eu paratoi a'u trosi'n rhoddwyr amin aromatig. Yn yr adwaith, mae angen defnyddio asiant lleihau metel (fel Zn) i leihau atom nitrogen yr amin aromatig.
Cam 2: Ychwanegwyd y rhoddwr a'r carbene (CHCl3/TMF/Ni) at yr adwaith, a gostyngwyd y catalydd i Ni(0) gan Ni(CO)4 i ffurfio carbonyl intermediate, a ffurfiwyd gan adwaith adio â carbene.
Cam 3: O dan gyflwr gwresogi a throi, mae'r canolradd yn ffurfio cyfansoddyn cyfatebol Benzimidazole trwy drosglwyddiad proton mewnol, a gellir puro'r cynnyrch trwy echdynnu dŵr a chromatograffeg colofn.
4.2. Dull catalyzed Palladium:
Mae defnyddio catalydd palladium i syntheseiddio Benzimidazole yn ddull gyda detholiad uchel, cynnyrch uchel a chyflymder adwaith cyflym. Mae camau'r dull hwn fel a ganlyn:
Cam 1: Adwaith cyddwyso o anilin ac asid aromatig (neu aryl halid swyddogaethol) o dan amodau sylfaenol i gynhyrchu benzamid asid aromatig.
Cam 2: ychwanegu catalydd palladium a sylwedd alcalïaidd i wneud i'r asid aromatig benzamid gael adwaith dadhydradu i ffurfio amid aromatig, ac yna adweithio ag aldehyde neu geton i gynhyrchu canolradd sy'n cynnwys bondiau NC a CC.
Cam 3: Yna caiff y canolradd ei leihau'n gatalytig gan gatalydd palladiwm i ffurfio cynnyrch cyfatebol Benzimidazole.
I gloi, mae gan y synthesis metel-catalyzed o Benzimidazole lawer o fanteision, megis penodoldeb da, effeithlonrwydd uchel, economi, a gweithrediad hawdd. Mae'r erthygl hon yn disgrifio'r ddau ddull mwyaf cyffredin ar gyfer synthesis Benzimidazole: nicel-catalyzed a palladium-catalyzed. Yn enwedig mae'r dull catalysis palladium wedi'i ddefnyddio'n helaeth wrth gynhyrchu Benzimidazole yn ddiwydiannol oherwydd ei fanteision o ddetholusrwydd uchel, cyflymder adwaith cyflym a gweithrediad syml.
Yn ogystal, mae yna rai dulliau synthetig eraill, megis adwaith anwedd naphthalene ac wrea i gynhyrchu Benzimidazole ac ati. Yn gyffredinol, mae yna wahanol ddulliau synthetig o Benzimidazole, a gellir dewis dull addas yn ôl gwahanol amodau adwaith a systemau adwaith.