一种酶催化合成2-取代苯并咪唑环类衍生物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种酶催化合成式(I)所示的2-取代苯并咪唑类衍生物的方法，所述合成方法为：在有机溶剂中，以邻苯二胺、R-CHO为反应物在酶催化下进行反应，得到2-取代苯并咪唑类衍生物；所述的酶选自下列一种：猪胰α-淀粉酶（α-Amylase?from?hog?pancreas）、来自米曲霉的淀粉酶（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）、猪胰腺胰蛋白酶（Trypsin?NB?from?porcine?pancreas）。本发明方法反应条件非常温和，收率高，对环境友好。（I）
【专利说明】一种酶催化合成2-取代苯并咪唑环类衍生物的方法
(-)【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合成2-取代苯并咪唑环类衍生物的方法。
(二)【背景技术】
[0002]咪唑及其衍生物具有质子授-受性能、共轭酸碱性能、络合配位性能，享有“生物催化剂”、“生物配体”之美誉。在自然界，咪唑作为许多酶的活性中心功能基，参与了重要的生物化学反应，对生命活动起着十分重要的作用。许多药物、酶抑制剂等也含有咪唑中心功能基。同时是天然产物和药物中常见的杂环化合物，具有多种生物活性及药理活性，在医学上其抗菌、抗病毒、消炎等生物活性非常显著，同时也常用于环氧树脂固化(促进)剂、尿烷触媒、铜的防锈、炸药控制剂以及电解质等领域。
[0003]到目前为止已经报道了很多关于合成2-取代苯并咪唑的方法，其中使用邻苯二胺、R-CHO—锅法合成的方法是目前使用较多的合成方法，同时，也有很多新的催化剂和方法被用于该合成反应中，像InCl3、微波法、Sc (OTf )3、硅酸盐、离子液体等。这些方法存在着操作复杂、反应条件剧烈等缺点。
[0004]本发明在此背景下对邻苯二胺、R-CHO —锅法生成2-取代苯并咪唑类衍生物的方法进行了研究，利用酶催化的技术发现了一种新型的酶催化的2-取代苯并的咪唑类衍生物的合成方法，该方法反应条件温和，收率高，对环境友好。
(三)
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是把原来通过R-CHO与邻苯二胺缩合生成咪唑环的方法条件进行优化改进，提供一种收率高、反应温和、对环境友好的合成2-取代苯并咪唑类衍生物的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]一种式⑴所示的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，所述合成方法为:在有机溶剂中，以邻苯二胺和醛R-CHO为反应物在酶催化下进行反应，得到2-取代苯并咪唑环类衍生物；所述的酶选自下列一种:猪胰α -淀粉酶(a-Amylase from hogpancreas)、来自米曲霉的淀粉酶(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)、猪膜腺膜蛋白酶(Trypsin NB from porcine pancreas)；
[0008]
,刚2, , N
+ R-CHO JR
NH2N
(I)
[0009]其中，R选自下列之一:杂环芳基、芳基、取代杂环芳基、取代芳基；所述的取代杂环芳基或取代芳基上的取代基为一个或多个，所述的取代基各自独立选自下列之一:Cf C3的烷基、Cf C3的烷氧基、硝基、卤基、苯基。
[0010]本发明中，所述的R优选自下列之一: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为一个或多个，所述的取代基各自独立选自下列之一:CfC3的烷基、Cf C3的烷氧基、硝基、卤基、苯基。
[0011]本发明中，所述的有机溶剂选自下列之一:①乙醇、②甲醇、③正己烷、④乙酸乙酯、⑤乙腈、⑥异丙醇；优选有机溶剂为下列之一:乙醇、甲醇；最优选有机溶剂为乙醇。 [0012]本发明中，所述的酶优选下列之一:猪胰α -淀粉酶(a-Amylase from hogpancreas)、来自米曲霉的淀粉酶(Diastase from Aspergillus oryzae)、脂肪酶(LipaseAT30)、脂肪酶(Lipase AY30)，最优选为脂肪酶(Lipase AY30)。
[0013]本发明中，所述反应物中，R-CHO和邻苯二胺的投料摩尔比为1:广1.5，优选为1:1。
[0014]本发明中，所述酶的质量用量以反应物(R-CH0和邻苯二胺)的总摩尔数计为2~50mg/mmol,优选为 10~20 mg/mmol。
[0015]本发明中，所述有机溶剂的体积用量以酶的质量计为0.02、.5 mL/mg，优选为0.05~0.1 mL/mg。
[0016]本发明中，反应温度在室温至80°C，优选为3(T50°C，最优选35°C。
[0017]本发明采用TLC监控反应进程，反应时间一般在0.5~10 h，优选:3~7 h，最优选3_5h0
[0018]本发明在反应完毕后，所得反应液经常规的分离纯化即可得到所述的2-取代苯并咪唑类衍生物。所述的分离纯化可按照如下步骤进行:反应完毕后反应液离心处理，取清液脱溶，粗品经重结晶或柱层析得所述的2-取代苯并咪唑类衍生物。重结晶溶剂优选甲
醇、乙醇、异丙醇等。
[0019]与现有技术相比，本发明所述的酶催化制取2-取代苯并咪唑类衍生物的有益效果主要体现在:1)减少了现有方法中酸碱性物质及金属的使用，减少了三废排放和对环境的污染；2)反应收率可高达96% ；3)反应条件温和，不需高温；4)反应时间较短，约1.5-5h便有很好的收率；5)催化剂酶可以通过过滤直接去除，简化了产物后处理过程；6)大部分反应产物可通过重结晶直接得到。
(四)具体实施例
[0020]下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此:
[0021]下列实施例中:所述的酶均购自上海百灵威。
[0022]实施例1: 2- (2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0023]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,邻氯苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.11 g化合物，收率93%。
[0024]产物表征: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]实施例2: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0026]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,邻氯苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入猪胰淀粉酶(ct -Amylase from hog pancreas)约0.035 g,在温度为35°C的条件下震荡反应约5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.088 g化合物，收率77%。
[0027]产物表征: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]实施例3: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0029]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,邻氯苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入米曲霉淀粉酶(a-Amylase from Aspergillus oryzae)约 0.035 g,在温度为 35°C的条件下震荡反应约5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.060 g化合物，收率 41%。 [0030]产物表征: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]实施例4: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0032]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,邻氯苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AT30)约0.035 g，在温度为25°C的条件下震荡反应约5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.074 g化合物，收率65%。
[0033]产物表征: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]实施例5: 2-(2-氯-苯基)-苯并咪唑的合成
[0035]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,邻氯苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为45°C的条件下震荡反应约5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.080 g化合物，收率71%。
[0036]产物表征: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]实施例6: 2-(4-甲氧基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0038]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,对甲氧基苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约4.5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经柱层析(展开剂:石油醚/乙酸乙酯=5/1)得0.10 g化合物，收率90%。[0039]产物表征: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]实施例7: 2-(2-甲氧基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0041]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,邻甲氧基苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约4.5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.11 g化合物，收率94%。
[0042]产物表征: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]实施例8: 2-(3-硝基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0044]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,间硝基苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约4.0h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经乙醇重结晶得0.10 g化合物，收率91%。
[0045]产物表征: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]实施例9: 2-(4-腈基-苯基)-苯并咪唑的合成
[0047]在10 mL试管中加入邻苯二胺约0.5 mmol,对腈基苯甲醒约0.5 mmol,乙醇3 mL,加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约4.5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经柱层析(展开剂:石油醚/乙酸乙酯=5/1)得0.12 g化合物，收率 96%。
[0048]产物表征: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]实施例10: 2- (2-呋喃基)-苯并咪唑的合成
[0050]在10 mL试管中加入苯偶酰约0.5 mmol, 2_呋喃甲醒约0.5 mmol,醋酸铵约3mmol，乙醇3 mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约4.5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品经柱层析(展开剂:石油醚/乙酸乙酯=5/1)得
0.08 g化合物，收率88%。
[0051]产物表征: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]实施例11:2-(2-吡啶基)-苯并咪唑的合成
[0053]在10 mL试管中加入苯偶酰约0.5 mmol, 2_吡唳甲醒约0.5 mmol,醋酸铵约3mmol，乙醇3 mL，加入脂肪酶(Lipase AY30)约0.035 g，在温度为35°C的条件下震荡反应约4.5h至反应结束，离心取清液脱溶，粗品粗品经乙醇重结晶得0.08 g化合物，收率91%。
[0054]产物表征: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
【权利要求】
1.一种式(I)所示的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，所述合成方法为:在有机溶剂中，以邻苯二胺和醛R-CHO为反应物在酶催化下进行反应，得到2-取代苯并咪唑环类衍生物；所述的酶选自下列一种:猪胰α-淀粉酶、来自米曲霉的淀粉酶、高峰氏α-淀粉酶、脂肪酶Lipase ΑΤ30、脂肪酶Lipase ΑΥ30、猪胰腺胰蛋白酶
2.如权利要求1所述的2-取代苯并咪唑类衍生物的合成方法，其特征在于:所述的R选自下列之一: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别为一个或多个，所述的取代基各自独立选自下列之一:CfC3的烷基、Cf C3的烷氧基、硝基、卤基、苯基。
3.如权利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑环环类衍生物的合成方法，其特征在于:所述的酶选自下列之一:猪胰α-淀粉酶、来自米曲霉的淀粉酶、脂肪酶Lipase ΑΤ30、脂肪酶 Lipase ΑΥ30。
4.如权利要求3所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:所述的酶为脂肪酶Lipase ΑΥ30。
5.如权利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:所述的有机溶剂选自下列之一:①乙醇、②甲醇、③正己烷、④乙酸乙酯、⑤乙腈、⑥异丙醇。
6.如权利要求5所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:所述的有机溶剂选自下列之一:乙醇、甲醇。
7.如权利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:R-CHO和邻苯二胺的投料摩尔比为1: 1~1.5，所述酶的质量用量以R-CHO和邻苯二胺的总摩尔数计为2~50mg/mmol，所述有机溶剂的体积用量以酶的质量计为0.02、.5 mL/mg。
8.如权利要求1或2所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:反应温度在室温至80°C，反应时间为0.5^10小时。
9.如权利要求8所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:反应温度为3(T50°C，反应时间为3~7 h。
10.如权利要求4所述的2-取代苯并咪唑环类衍生物的合成方法，其特征在于:所述的有机溶剂为乙醇；邻苯二胺和R-CHO投料摩尔比为1: 1，所述酶的质量用量以R-CHO和邻苯二胺的总摩尔数计为1(T20 mg/mmol，所述有机溶剂的体积用量以酶的质量计为0.05~0.1 mL/mg ;反应温度为35°C，反应时间为3~5h。
【文档编号】C12P17/16GK103627744SQ201210376838
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】郑辉, 施巧月, 杜奎, 梅怡嘉, 章鹏飞 申请人:杭州师范大学