苯并咪唑衍生物的微波合成_表征及其抑菌活性

２００６年３４卷第６期广州化工（深圳大学化学与化工学院，广东深圳５１８０６０）苯并咪唑衍生物的微波合成、表征及其抑菌活性＊刘波，吕维忠，吴奕光，倪卓，高原，刘剑洪摘要：在微波辐射下分别用对甲氧基苯甲醛、对羟基苯甲醛和邻苯二胺反应直接关环合成了１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑、１－（对羟基苄基）－２－（对羟基苯基）－苯并咪唑化合物．通过数字熔点仪、元素分析、红外光谱分析、核磁分析对产品进行了表征，并对这两种苯并咪唑衍生物的抑菌活性进行了研究。

关键词：苯并咪唑；微波辐射；合成；表征；抑菌活性ＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄＡｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌＡｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆＢｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅＤｅｒｉｖａｔｉｖｅｓＬＩＵＢｏ，ＬＶＷｅｉ－ｚｈｏｎｇ，ＷＵＹｉ－ｇｕａｎｇ，ＮＩＺｈｕｏ，ＧＡＯＹｕａｎ，ＬＩＵＪｉａｎ－ｈｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｚｈｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：１－（ｐ－Ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｙｌ）－２－（ｐ－ｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）－ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅａｎｄ１－（ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｙｌ）－２－（ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）－ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅｗｅｒｅｓｎｙｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｏ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｗｉｔｈｐ－ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅａｎｄｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｈｅｏｚａｌｄｅｈｙｄｅｕｎｄｅｒｍｉｃｒｏｗａｖｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ，ｅｌｅｍｅｎｔｓａｎａｌｙｓｉｓ，ＩＲａｎｄ１ＨＮＭＲｓｐｅｃｔｒａ．Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ苯并咪唑类化合物是一类活性很强的广谱内吸性杀菌剂。

由于这类杀菌剂的出现，使杀菌剂发展到一个新的阶段，出现了一个新的内吸性杀菌剂，这在杀菌剂历史上具有划时代的意义［１］。

含苯并咪唑类衍生物能够抑制细菌和酵母菌生成，在众多洗涤剂、皮肤清洁剂、抗菌剂、抗病毒剂等日用化学化学品中应用广泛。

近年来，此类杂环化合物的合成及其生物活性研究日益成为杂环化学研究的热点［２、３］，苯并咪唑类化合物的传统合成方法是：在ＨＣｌ、多聚磷酸（ＰＰＡ）、Ｈ３ＢＯ３等酸性催化剂使用下加热回流有机酸或其相应的醛与邻苯二胺的混合物，然而传统合成反应通常需要较高的压力、温度或较长的时间，副反应多，产率低［４］。

微波作用下的有机反应的速度较传统的方法有数倍、数十倍甚至上千倍的增加，与传统加热相比较，微波辐射促进的有机合成反应具有加热时间短、节能、产率高、不使用或少使用溶剂而对环境友好和节约成本等优点［５］。

本文研究了在微波辐射下，用对甲氧基苯甲醛、对羟基苯甲醛与邻苯二胺一步法直接环化合成了１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑和１－（对羟基苄基）－２－（对羟基苯基）－苯并咪唑两种重要的苯并咪唑衍生物，微波化学法合成苯并咪唑类化合物方法简单，反应时间由传统合成方法的３ｈ短到２０ｍｉｎ。

并用元素分析、ＩＲ、核磁共振分析对合成产品进行了表征。

合成路线见图１。

图１合成路线１实验部分１．１仪器ＭＡＳ－Ｉ型微波合成反应仪，上海新仪微波化学科技有限公司；ＰＥＲＫＩＮ－ＥＬＭＥＲ１７３０红外光谱仪，ＫＢｒ压片；ＷＲＳ－１Ｂ数字熔点仪，上海精密科学仪器有限公司；ＤＲＸ－４００型超导核磁共振谱仪；德国－瑞士ＢＲＵＫＥＲ公司溶剂：ＣＤＣｌ３，内标：ＴＭＳ；基金项目：广东省自然科学基金（０６０２８５６５）。

作者简介：刘波，男（１９５６－），深圳大学副教授。

研究方向：功能性精细化学品的研究与开发。

＊１８・・２００６年３４卷第６期广州化工Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ２４００ＣＨＮ元素分析仪。

１．２试剂邻苯二胺、对甲氧基苯甲醛、对羟基苯甲醛、无水乙醇均为化学纯试剂。

２１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑（１）的合成及表征３０ｍｍｏｌ的对甲氧基苯甲醛溶于无水乙醇中，加入１５ｍｍｏｌ邻苯二胺，在微波辐射下加热回流２０ｍｉｎ，冷却静置，得黄色沉淀。

用乙醇洗涤，干燥，为淡黄色絮状沉淀。

将滤液旋转蒸发后，用乙醇重结晶；合并得产物１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑。

２．１产率及熔点１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑的微波合成产率为５８．２％（产率以理论产率为基准，下同），熔点为１２７℃～１２９℃。

２．２元素分析元素分析结果：１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑的化学式为Ｃ２２Ｈ２０Ｎ２Ｏ２，实测值（％）：Ｃ７６．６６，Ｈ５．８７，Ｎ８．１７；理论计算值（％）：Ｃ７６．７４，Ｈ５．８１，Ｎ８．１３，基本吻合。

２．３产物的红外光谱分析产物的红外光谱主要特征峰为：３４３２．４３ｃｍ－１为νＣ－Ｈ；１４８１．８２ｃｍ－１为νＣ＝Ｎ（Ｉｍｉｄ）；１２９７．９２ｃｍ－１为νＣ－Ｎ（Ｐｈ）；１０２９．８９、８３７．６１ｃｍ－１为νＣ－Ｏ－Ｃ（ＰｈＯＣＨ３）；７３５．９１、７８３．８６ｃｍ－１为νＣ－Ｈ（０－Ｐｈ）。

产物的红外谱图和标准谱图非常吻合。

结果表明，产物为标题产物。

２．４产物的１ＨＮＭＲ分析产物的１ＨＮＭＲ结果：１ＨＮＭＲδ：６．８２４～７．８６３（ｍ，１２Ｈ，苯环氢及咪唑环氢），５．４７９（ｓ，２Ｈ，ＣＨ２），３．８１３（ｓ，３Ｈ，与苄基相连的ＯＣＨ３），３．６７１（ｓ，３Ｈ，与苯环相连的ＯＣＨ３），非常符合。

２．５产物的１３ＣＮＭＲ分析１３ＣＮＭＲ谱分析结果：醛与二胺一般认为生成双Ｓｃｈｉｆｆ碱型化合物，双Ｓｃｈｉｆｆ碱型化合物中有５种ＣＨ，３种季Ｃ，无ＣＨ２；而从１３ＣＮＭＲ谱分析得６种ＣＨ，６种季Ｃ，两种ＣＨ２，一种ＣＨ３，这与标题化合物的苯并咪唑型化合物的碳类型相吻合，其中苯环所连ＣＨ２的１３ＣＮＭＲ化学位移δ４６．９，详见表１，标题产物的分子结构图见图２。

图２分子结构图３１－（对羟基苄基）－２－〔对羟基苯基）－苯并咪唑（２）的合成３０ｍｍｏｌ的对羟基苯甲醛溶于无水乙醇中，加人１５ｍｍｏｌ邻苯二胺，在微波辐射下加热回流２０ｍｉｎ，冷却静置，得黄色沉淀，过滤，用乙醇洗涤，干燥，为淡黄色絮状沉淀。

将滤液旋转蒸发后，用乙醇重结晶，合并得产物１－（对羟基苄基）－２－（对羟基苯基）－苯并咪唑。

３．１产率及熔点１－（对羟基苄基）－２－（对羟基苯基）－苯并咪唑的微波合成产率为６９．７％，熔点２２２．３℃～２２２．８℃，与文献［６］相符。

３．２元素分析元素分析结果：１－（对羟基苄基）－２－（对羟基苯基）－苯并咪唑的化学式为Ｃ２０Ｈ１６Ｎ２Ｏ２，实测值（％）：Ｃ７２．４８，Ｈ５．８１，Ｎ８．０４；理论计算值（％）：Ｃ７２．９１，Ｈ６．１２，Ｎ７．７３；基本吻合。

３．３产物的红外光谱分析产物的红外光谱主要特征峰为：３２６２．８３ｃｍ－１为γ０－Ｈ（Ｐｈ－ＯＨ）；３０２４．３７ｃｍ－１为γＣ－Ｈ（Ｐｈ）；７４４．８２ｃｍ－１为γＣ－Ｈ（ｏ－Ｐｈ）；８３９．００ｃｍ－１为γＣ－Ｈ（ｐ－Ｐｈ）；１２４４．６７ｃｍ－１为γＣ－Ｎ（Ｐｈ）；１５１５．７５ｃｍ－１为γＣ＝Ｎ（Ｉｍｉｄ）。

红外谱图和标准谱图非常吻合。

结果表明，产物为标题产物。

３．４产物的１ＨＮＭＲ分析产物的１ＨＮＭＲ分析结果：１ＨＮＭＲδ：６．６４２～７．６５０（ｍ，１２Ｈ，苯环氢及咪唑环氢），５．４００（ｓ，２Ｈ，ＣＨ２），１ＨＮＭＲ分析结果说明合成的产物的分子结构与目标产物分子结构非常符合。

图３分子结构图１３Ｃ类型１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５位移／ｐｐｍ１３５．８１１４．１１２２．３１４２．８１２７．４１３０．５１１９．０１６０．３４６．９１２０．０１２７．４１１０．９１５３．２１５８．５１６０．３１３Ｃ个数２２２１１２２１１１２２１１１具体位置Ｃ－８，１３Ｃ－９，１２Ｃ－１０，１１Ｃ－１４Ｃ－１５Ｃ－２０，１６Ｃ－１９，１７Ｃ－１８Ｃ－７Ｃ－４Ｃ－３，５Ｃ－２，６Ｃ－１Ｃ－２１Ｃ－２２样品１３ＣＮＭＲ图谱解析表１产物（１）的１３ＣＮＭＲ解析１３Ｃ类型１２３４５６７８９１０１１１２１３位移／ｐｐｍ１５８．９１５６．８１５３．７１４２．７１３５．９１３０．７１２７．２１２２．２１２０．８１１８．９１１５．７１１１．０４７．２１３Ｃ个数１１１２１１１２１１２１１具体位置Ｃ－１１Ｃ－１６Ｃ－７Ｃ－１，６Ｃ－９Ｃ－１４Ｃ－８Ｃ－３，４Ｃ－１３Ｃ－１０Ｃ－２，５Ｃ－１５Ｃ－１２样品１３ＣＮＭＲ图谱解析表２产物（２）的１３ＣＮＭＲ解析１９・・２００６年３４卷第６期广州化工３．５产物的１３ＣＮＭＲ分析１３ＣＮＭＲ谱分析结果：１３ＣＮＭＲ谱分析得６种ＣＨ，６种季Ｃ，２种ＣＨ２；其中苯环所连ＣＨ２的１３ＣＮＭＲ化学位移δ４７．２，详见表２，标题产物的分子结构图见图３。

１３ＣＮＭ分析结果表明合成的化合物分子结构与目标产物完全吻合。

４生物活性实验用培养皿平板培养法，对两种合成的化合物的１％、０．１％、０．０１％浓度试样作生物活性测试，菌种选取霉菌、放线菌、细菌（芽孢）。

经培养，观察，分析，对比，结果表明：样品在各种浓度下对细菌具有一定程度的抑制作用，但对霉菌和放线菌没有明显作用；两种苯并咪唑衍生物的抑菌活性测试结果见表３。

“＋”表示抑菌圈为０．１ｃｍ，“＋＋”表示抑菌圈为０．２ｃｍ，“＋＋＋”表示抑菌圈为０．３ｃｍ，“－”表示无作用。

５结论在微波辐射下，分别采用对甲氧基苯甲醛、对羟基苯甲醛分别和邻苯二胺反应直接环化合成得到了具有广谱杀菌（抑菌）活性的１－（对甲氧基苄基）－２－（对甲氧基苯基）－苯并咪唑和１－（对羟基苄基）－２－（对羟基苯基）－苯并咪唑两种重要的苯并咪唑衍生物。

反应时间由传统合成方法的３ｈ缩短到微波合成的２０ｍｉｎ，反应效率大大提高，具有绿色高效的优点。

微波法合成这两种苯并咪唑衍生物的成功，为同类衍生物的微波合成开辟了新的高效的合成途径。

参考文献［１］史子兴，庞正智．２－烷基苯并咪唑的合成及结构表征［Ｊ］．北京化工大学学报，１９９７，２４（２）：２７－３２［２］张志奇，张举贤译．高分子金属综合物．Ｃｉａｒｄｅｌ，Ｆ．；Ｔｓｕｃｈｉｄａ，北京：北京大学出版社［Ｍ］，１９９９．［３］Ｓｈｏｕ－ＹｕａｎＬｉｎ，ＹｕｋｏＩｓｏｍｅ，ＥｔｈａｎＳｔｅｗａｒｔ，ｅｔ．ａｌ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄｏｎｅｓｔｅｐｈｉｇｈ－ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅｓ［Ｊ］．ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔｅｒｓ，２００６，４７：２８８３－２８８６．［４］吕维忠，刘波，韦少慧．苯并咪唑－２－硫的无溶剂微波合成［Ｊ］．深圳大学学报，２００５，２２（４）：３４５－３４８．［５］吕维忠，刘波，韦少慧．２－丙基苯并咪唑的无溶剂微波合成及其表征［Ｊ］．化学试剂，２００５，２７（４）：３７５－３７６．［６］杨红伟，岳凡，封顺，等．苯并咪唑类化合物一步法合成及表征［Ｊ］．有机化学，２００４，２４（７）：７９２－７９６．样品１（带有－ＯＣＨ３）２（带有－ＯＨ）细菌１％０．１％０．０１％对比（空白）＋＋＋＋＋－－＋＋＋＋＋表３合成化合物１和２的抑菌性本刊讯１１月７日，拜耳材料科技于在广州与两家涂料行业的重要合作伙伴———新欧宝化工（上海）有限公司、上海长春藤化工有限公司举行联合品牌签约仪式。