3-异丙基-6-溴苯并异噁唑及其衍生物的合成和研究*

罗　维，余　权，苑丽红，蔡慧华，许美玲，何旭伦，王　强

(广东环境保护工程职业学院，广东佛山 528216)



3-异丙基-6-溴苯并异噁唑及其衍生物的合成和研究*

罗维，余权，苑丽红，蔡慧华，许美玲，何旭伦，王强

(广东环境保护工程职业学院，广东佛山 528216)

摘要：通过以2-氟-4-溴苯甲酸和N，O-二甲基盐酸羟胺等为原料，采用新的合成路线，经四步反应合成新型化合物3-异丙基-6-溴苯并异噁唑及其衍生物，反应产物经1H NMR、LC-MS、HPLC鉴定，总收率为40.9%，纯度为98%，该研究拓宽了苯并异噁唑化合物的研究领域，对于开发新的抗菌剂具有一定的理论意义和实用价值。

关键词：抗菌，3-异丙基-6-溴苯并异噁唑，合成

异噁唑和苯并异噁唑及其衍生物是一类重要的杂环化合物，它不仅是有机合成中的重要合成因子和中间体[1]，同时还具有抗菌[2-8]、杀菌[9]作用，如宁国慧等人合成的3-(2，4-二氯苯基)-5-(4-吡啶基)-2，3-异噁唑啉等11种3，5-二取代的异噁唑啉类化合物对花生褐斑、苹果轮纹、番茄早疫、小麦赤霉、辣椒疫霉、油菜菌核、水稻纹枯等7种真菌具有很好的防效[3]，陈刚等人合成的5-(呋喃-2)-3-苯基异噁唑对硫酸盐还原菌具有一定的抑制作用[5]，张存彦等人合成的15种新型异噁唑类衍生物对金黄色葡萄球菌、藤黄八叠球菌、绿脓假单胞菌和肺炎克雷伯杆菌均有一定的抗菌活性[6]，张峥等人合成的带吡啶杂环的7种异噁唑衍生物对瓜白粉病菌有一定的防效[8]，等等。除此之外，异噁唑类化合物还可作为抗精神病药物[10-13]和除草剂[14-16]，对骨质疏松症[17-18]也有一定的疗效。因此，异噁唑化合物的合成和研究已成为近年来的新热点。

为了寻找具有更好杀菌、抗菌活性的杂环化合物，并进一步拓宽苯并异噁唑化合物的研究领域[2]，本文以2-氟-4-溴苯甲酸(1)和N，O-二甲基盐酸羟胺(2)为基本原料，制备中间体2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)；中间体(3)与异丙基溴化镁在-60℃反应合成了异丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)；(4)与盐酸羟胺和醋酸钾在甲醇中回流反应合成了异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)；(5)与DBU(1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯)在乙腈中80℃反应即合成了3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)；(6)再与5-胺基吡嗪-2-硼酸在氟化铯及钯催化剂Pd(pddf)Cl2作用下合成了5-(3-异丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)，具体合成路线见图1。化合物(6)和(7)结构经1H NMR，LC-MS和HPLC表征，且化合物6和7未见文献报道。

图1　3-异丙基-6-溴苯并异噁唑及其衍生物的合成路线

1实验部分

1.1仪器与试剂

1H NMR使用Bruker Furier 300MHz核磁共振仪，DMSO-d6为溶剂，TMS为内标物；LC-MS使用Agilent 6100；HPLC使用Agilent 1260。

实验所用试剂均为市售分析纯。

1.2合成步骤

在2L单口圆底烧瓶中依次加入2-氟-4-溴苯甲酸(1)50g(228.3mmol)，N，O-二甲基盐酸羟胺(2)26g(274mmol)，二氯甲烷500mL，HOBT 70g(457mmol)，DIEA 59g(457mmol)，EDCI 52.5g(457mmol)，室温下搅拌反应，利用TLC跟踪反应原料的消失。反应完成后加入100mL H2O淬灭反应，除去二氯甲烷溶剂，剩余水层用乙酸乙酯萃取三次(每次500mL)，收集乙酸乙酯，有机相干燥后浓缩得粗品，经柱层析分离得到化合物2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)(白色固体，50.74g)，收率为85%。LC-MS：M/Z=262.1 [M+H]+。

1.2.2异丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)的合成

将上述2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)31g(118.8mmol)投入反应瓶中，加入150mL无水THF，再在氮气保护，-78℃条件下，慢慢加入异丙基溴化镁100mL(2M in THF，200mmol)。待反应恢复至室温后，继续搅拌反应，利用TLC跟踪反应原料的消失。反应完成后加入60mL 饱和氯化铵淬灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次(每次200mL)，收集乙酸乙酯，待干燥后浓缩得粗品，柱层析分离得化合物异丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)(白色固体，23.1g)，收率为79.2%。LC-MS：M/Z=245.1 [M+H]+。

1.2.3异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)的合成

将上述异丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)7.7g(31.6mmol)投入反应瓶中，依次加入甲醇150mL，盐酸羟胺6.59g(94.8mmol)、醋酸钾15.5g(157.5mmol)，回流反应，利用TLC跟踪反应原料的消失。反应完成后加入60mL H2O淬灭反应，用乙酸乙酯萃取三次(每次100mL)，收集乙酸乙酯，待干燥后浓缩得粗品，柱层析分离得化合物异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)(白色固体，6.2g)，收率为75.4%。LC-MS：M/Z=261.1 [M+H]+。

1.2.43-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)的合成

(2)黑粉主要组成为FeCO3、Fe3 S4、FeS，还含有少量S、SiO2、Fe3 O4等，远离输气首站，Fe的硫化物减少。

将上述异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)6.2g(23.84mmol)投入反应瓶中，依次加入乙腈100mL，DBU13.8ml(95.36mmol)，80℃反应，利用TLC跟踪反应原料的消失。反应完成后浓缩得粗品，柱层析分离得到化合物3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)(白色固体，4.6g)，收率为80.6%。1H NMR (300MHz，DMSO)：8.07 (d，J=1.5Hz，1H)，7.92 (d，J=8.4Hz，1H)，7.54 (dd，J=8.4，1.6Hz，1H)，3.43 (dt，J=13.9，6.9Hz，1H)，1.39 (d，J=6.9Hz，6H). LC-MS：M/Z=240.0 [M+H]+，tR=1.77min. HPLC：98%(214nm)，99%(254nm)，tR=6.03min.

1.2.55-(3-异丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)的合成

将上述3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)239mg(1mmol)投入反应瓶中，依次加入5-胺基吡嗪-2-硼酸417mg(3mmol)、氟化铯304mg(2mmol)、钯催化剂Pd(pddf)Cl21.48g(2mmol)和20mL二氧六环，50℃反应，利用TLC跟踪反应原料的消失。反应完成后混合液过滤，浓缩得粗品，经柱层析分离得化合物5-(3-异丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)(白色固体，160mg)，收率为80%。1H NMR (300MHz，CD3OD)：8.65 (d，J=1.3Hz，1H)，8.42 (d，J=1.3Hz，1H)，8.19 (s，1H)，7.96-7.95 (m，2H)，3.47 (dt，J=14.0，7.0Hz，1H)，1.50 (d，J=7.0Hz，6H). LC-MS：M/Z=255.1 [M+H]+，tR=1.58min. HPLC：98%(214nm)，98%(254nm)，tR=5.75min.

2结果与讨论

2.1反应终点控制

TLC跟踪方法：以异丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)的合成为例，TLC跟踪反应终点具体方法如下：用干净吸管吸取少量反应液放入离心管中，加入少许甲醇溶液稀释反应液，使用毛细管点样到Merck板上，采用2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)为参照，利用配好的展开剂展开(展开剂选石油醚/乙酸乙酯(20/1，v/v))，再用吹风筒吹干溶剂，紫外254nm下观察结果。

与上述步骤类似，2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的合成，TLC跟踪反应终点，以原料2-氟-4-溴苯甲酸(1)为参照，其展开剂选择石油醚/乙酸乙酯(1/1，v/v)。

异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)的合成，TLC跟踪反应终点，以2-氟-4-溴苯甲酮(4)为参照，其展开剂选择石油醚/乙酸乙酯(20/1，v/v)。

3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)的合成，TLC跟踪反应终点，以异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)为参照，其展开剂选择石油醚/乙酸乙酯(3/1，v/v)。

5-(3-异丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)的合成，TLC跟踪反应终点，以3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)为参照，其展开剂选择二氯甲烷/甲醇(5/1，v/v)。

本研究合成过程中均采用TLC跟踪反应过程及反应终点，其展开剂体系和极性均在实验过程研究获得，分离效果良好，对后续苯并异噁唑衍生物合成过程中TLC跟踪具有一定的参考价值。

2.2柱层析分离

产物的分离和提纯是合成工作中至关重要的工作，本研究中其产物均采用柱层析分离提纯。以2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的分离为例，采用青岛海洋化工厂200～300目硅胶为固定相，淋洗剂经过大量实验证明，最佳分离条件为梯度洗脱，具体为石油醚/乙酸乙酯(5/1，3/1，2/1，v/v)，在该条件下，目标化合物(3)得到很好的分离，提纯后该步骤反应产率达85%，且化合物(3)经LC-MS确定。

与2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的分离类似，异丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)柱层析亦采用梯度洗脱，淋洗剂具体为石油醚/乙酸乙酯(1/0，10/1，20/1，30/1，40/1，50/1，v/v)，在该条件下，目标化合物(4)得到很好的分离，提纯后该步骤反应产率达79.2%，且化合物(4)经LC-MS确定。

柱层析提纯异丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)时采用梯度洗脱，淋洗剂具体为石油醚/乙酸乙酯(1/0，10/1，20/1，30/1，40/1，50/1，v/v)，在该条件下，目标化合物(5)得到很好的分离，提纯后该步骤反应产率达75.4%，且化合物(5)经LC-MS确定。

柱层析提纯3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)时采用梯度洗脱，淋洗剂具体为石油醚/乙酸乙酯(10/1，8/1，5/1，v/v)，在该条件下，目标化合物(6)得到较好的分离，提纯后该步骤反应产率达80.6%，且化合物(6)经1H NMR 、LC-MS及HPLC确定。

柱层析提纯5-(3-异丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)时，淋洗剂可直接采用为二氯甲烷/甲醇(10/1，v/v)，在该条件下，目标化合物(7)得到很好的分离，提纯后该步骤反应产率达80%，且化合物(7)经1H NMR 、LC-MS及HPLC确定。

本研究合成过程中柱层析分离提纯各步骤反应产物过程中，淋洗剂种类和极性的选择均在本实验过程研究获得，实验证明苯研究所采用的分离方法效果良好，产率高，对后续苯并异噁唑类化合物及其衍生物的合成基分离具有一定的借鉴意义。

3结论

以2-氟-4-溴苯甲酸(1)和N，O-二甲基盐酸羟胺(2)为基本原料，经4步反应得到目标产物3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)，反应总产率为40.9%。3-异丙基-6-溴苯并异噁唑(6)在二氧六环溶剂中与5-胺基吡嗪-2-硼酸反应，得到其衍生物5-(3-异丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)，收率为80%。

本文合成路线采用了新的反应工艺，与先前文献报道[19-25]相比，具有条件温和，收率高等优点，适合于工业化生产，对于新型抗菌剂的合成与研究具有一定的理论意义和实用价值。

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*基金项目：广东环境保护工程职业学院院长基金科研项目(KY201301007，KY201302005)

中图分类号：TQ 460.3

Synthesis of 6-Bromo-3-Isopropylbenzisoxazole and Derivatives

LUO Wei，YU Quan，YUAN Li-hong，CAI Hui-hua，XU Mei-ling，HE Xu-lun，WANG Qiang

(Guangdong Vocational College of Environmental Protection Engineering，Foshan 528216，Guangdong，China)

Abstract：Synthesize new compound 6-bromo-3-isopropylbenzisoxazole and derivatives with 4-bromo-2-fluorobenzoic acid，O，N-dimethylhydroxylamine hydrochloride etc as raw material after 4 steps by new means. The products were identified by1H NMR、LC-MS、HPLC，the total yield was 40.9% and the purity was 98%. This study broadens the research field of benzisoxazole compounds and for the development of new antibacterial agent has certain theoretical significance and practical value.

Key words：antibacterial，6-bromo-3-isopropylbenzisoxazole，synthesis