一种锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法技术

本发明专利技术属于有机合成技术领域，具体涉及一种以锌路易斯酸表面活性剂为催化剂制备5′‑取代四氮唑类化合物的方法。该方法包括以下步骤：1)以锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2为催化剂，R基腈和叠氮化钠在水中反应得到5′‑R基四氮唑化合物的锌盐和副产物NaOSO2CnH2n+1；2)将步骤1)得到的5′‑R基四氮唑化合物的锌盐在酸性条件下进行酸化，得到5′‑R基四氮唑化合物和副产物溴化锌；3)副产物NaOSO2CnH2n+1和副产物溴化锌在酸性条件下进行取代反应，得到锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2。方法中可采用“一锅法”的策略，起始原料经连续的环化反应、酸化反应直接制备出含有四氮唑结构单元的目标化合物；该方法中所使用的锌路易斯酸表面活性剂可在反应结束后回收。

A method for preparing 5 '- substituted tetrazole compounds catalyzed by zinc Lewis acid surfactants

The present invention belongs to the technical field of organic synthesis, in particular to a method for preparing 5 'substituted tetrazoles with a zinc Lewis acid surfactant as a catalyst. The method includes the following steps: 1) a zinc Lewis acid surfactant Zn (OSO2CnH2n+1) 2 is used as the catalyst, and the R base nitrile and sodium azide react in water to obtain the zinc salt of the 5 'R based tetrazole compound and the by-product NaOSO2CnH2n+1; 2) the zinc salt of the 5' R based four azolium compound is acidified under the acidic condition, The 5 'R based tetrazolium compound and the by-product zinc bromide; 3) the subproduct NaOSO2CnH2n+1 and the by-product zinc bromide were substituted under the acid condition, and the zinc Lewis acid surfactant Zn (OSO2CnH2n+1) 2 was obtained. In this method, one pot method can be used to prepare the target compound containing tetrazole by continuous cyclic reaction and acidification, and the zinc Lewis acid surfactants used in this method can be recovered after the end of the reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法
本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种以锌路易斯酸表面活性剂为催化剂制备5′-取代四氮唑类化合物的方法。
技术介绍
5′-取代四氮唑化合物在生物化学、制药工业和精细化工等领域有十分重要的应用，其结构广泛存在于药物分子及中间体中，例如氯沙坦、坎地沙坦等治疗高血压、糖尿病和充血性心力衰竭的药物中均含有四氮唑的结构。此外，5′-取代四氮唑化合物也可用于新一代头孢类抗生素的合成以及抗真菌药物合成的中间体，同时，在精细化工方面，可以作为光敏稳定剂使用，改善卤化银类光敏剂在储藏期的稳定性。因此，5′-取代四氮唑化合物的高效合成近年来获得广泛关注。文献中所使用的廉价金属催化剂多为二价锌盐，但存在着诸多不足。例如，当催化剂为氯化锌时，溶剂为醇，且需要根据不同的底物选择不同的醇作为溶剂，溶剂化效应严重；当催化剂为溴化锌时，虽然以水做溶剂，但是反应活性偏低，需要较长的反应时间(～24h)和较高的反应温度(～100℃)。而且，在上述文献报道中，反应的后处理操作均十分复杂，且必须使用当量的锌试剂，产生大量废料，这些都极大的限制了此类方法在实际生产中的应用。相比而言，实现锌试剂的循环回收利用，在室温条件下高效连续制备5′-取代四氮唑化合物，具有重要的应用价值。另一方面，将锌盐制备为路易斯表面活性剂，一端为亲水基团，另一端为疏水基团，能显著降低水的表面能，提高其在水相中催化的效率与速率。而且，此类路易斯酸-表面活性剂联合催化剂，在反应结束后可以很方便的通过离心从反应体系中与产物分离，后处理简单便于操作，同时可以实现一锅法连续制备的工艺。截止目前为止，尚没有以锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的相关报道。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法。本专利技术提供的锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，旨在至少一定程度上克服现有技术中存在的如下不足：以二价锌盐为催化剂时，后处理操作复杂，产生大量的化学废料，无法实现催化剂的循环使用，导致生产成本高，无法工业化；以氯化锌为催化剂时，溶剂化效应严重，底物适用范围有限，而以溴化锌为催化剂时，反应活性低，需要较长的反应时间和较高的反应温度。本专利技术所提供的技术方案如下：一种锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，包括以下步骤：1)以锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2为催化剂，R基腈和叠氮化钠在水中反应得到5′-R基四氮唑化合物的锌盐；2)将步骤1)得到的5′-R基四氮唑化合物的锌盐在酸性条件下进行酸化，得到5′-R基四氮唑化合物；其中，n为8、9、10、11或12；R基为烷硫基、苯硫基、羟基苯硫基、苄硫基、苯基、苄基或烷基。化学反应方程式如下：进一步的，锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法包括以下步骤：1)以锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2为催化剂，R基腈和叠氮化钠在水中反应得到5′-R基四氮唑化合物的锌盐和副产物NaOSO2CnH2n+1；2)将步骤1)得到的5′-R基四氮唑化合物的锌盐在酸性条件下进行酸化，得到5′-R基四氮唑化合物和副产物溴化锌；3)步骤1)得到的副产物NaOSO2CnH2n+1和步骤2)得到的副产物溴化锌在酸性条件下进行取代反应，得到锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2；其中，n为8、9、10、11或12；R基为烷硫基、苯硫基、羟基苯硫基、苄硫基、苯基、苄基或烷基。具体的，步骤1)中：R基腈与水的用量比为0.1mol：280～320mL；叠氮化钠与R基腈的物质的量之比为1.2～1.5：1；锌路易斯酸表面活性剂与水的用量之比为0.01～0.02mol：300mL；锌路易斯酸表面活性剂与R基腈的物质的量之比为0.1～0.2：1；在室温下搅拌反应，反应温度为0～30℃，反应时间为0.5～1h。具体的，步骤2)中：在pH为1～2的条件下进行酸化。具体的，步骤3)中在pH为1～2的条件进行取代反应。优选的，n为12；R基为乙硫基、甲硫基、苯硫基、对羟基苯硫基、苄硫基、苯基、苄基、甲基、乙基或丁基。具体的，锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，包括以下步骤：1)将R基腈、叠氮化钠在水在0～30℃条件下搅拌混合得到混合液；2)向步骤1)得到的混合液中加入锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2催化剂，0～30℃条件下搅拌反应，得到反应后混合液；3)向步骤2)得到的反应后混合液加入氢溴酸，调节pH至1～2，经酸化后，离心得到上层的澄清溶液，将混合溶液分离出上层的澄清溶液；4)将步骤3)得到的澄清溶液降温至5℃以下进行重结晶，得到5′-取代四氮唑化合物。具体的，锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法包括以下步骤：1)将R基腈、叠氮化钠在水在0～30℃条件下搅拌混合得到混合液；2)向步骤1)得到的混合液中加入锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2催化剂，0～30℃条件下搅拌反应，得到反应后混合液；3)向步骤2)得到的反应后混合液加入氢溴酸，调节pH至1～2，经过化和取代反应后，以离心得到上层的澄清溶液，将混合溶液分离，得到上层的澄清溶液和下层白色混浊液；4)将步骤3)得到的澄清溶液降温至5℃以下进行重结晶，得到5′-取代四氮唑化合物；将步骤3)得到的下层白色混浊液降温至10℃以下，重结晶得到锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2。重结晶溶剂可为乙醇。上述反应方程式为一锅法连续操作，具体反应过程及机理如下：首先腈类化合物与叠氮化钠在锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2C10H21)2的催化下，生成5′-取代四氮唑化合物的锌盐和副产物NaOSO2C10H21；之后通过滴加氢溴酸调节pH值，5′-取代四氮唑化合物的锌盐转化为5′-取代四氮唑化合物II和副产物溴化锌；上述步骤中得到的NaOSO2C10H21和溴化锌在酸性条件下反应，重新生成锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2C10H21)2；最后，利用溶解度的差异通过重结晶的方法分离出产物和回收催化剂。锌路易斯酸表面活性剂的制备方法为现有技术，可参考文献中进行，比如可采用如下方法制备：(1)在70℃下，配制摩尔浓度为0.1mol/L的烷基磺酸钠(NaOSO2CnH2n+1,n＝8,10,11或12)水溶液70mL和3.6mol/L溴化锌水溶液1mL备用。(2)将上述两种溶液以体积比70mL：1mL，在相同的温度下(70℃)搅拌，充分混合。(3)混合液冷却至室温，分离所析出的白色固体为粗产品。(4)将粗产品以水为溶剂进行重结晶，再次分离出所析出的白色固体，30℃下干燥24h，即得到所述的锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2,n＝8,10,11或12。用到的烷基磺酸钠为八烷基磺酸钠、十烷基磺酸钠、十一烷基磺酸钠和十二烷基磺酸钠的至少一种。优选使用十烷基磺酸钠。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供的方法首次使用锌路易斯酸表面活性剂作为制备5′-取代四氮唑化合物的催化剂，不仅提高了各原料在水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′‑取代四氮唑化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2为催化剂，R基腈和叠氮化钠在水中反应得到5′‑R基四氮唑化合物的锌盐；2)将步骤1)得到的5′‑R基四氮唑化合物的锌盐在酸性条件下进行酸化，得到5′‑R基四氮唑化合物；其中，n为8、9、10、11或12；R基为烷硫基、苯硫基、羟基苯硫基、苄硫基、苯基、苄基或烷基。

【技术特征摘要】
1.一种锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2为催化剂，R基腈和叠氮化钠在水中反应得到5′-R基四氮唑化合物的锌盐；2)将步骤1)得到的5′-R基四氮唑化合物的锌盐在酸性条件下进行酸化，得到5′-R基四氮唑化合物；其中，n为8、9、10、11或12；R基为烷硫基、苯硫基、羟基苯硫基、苄硫基、苯基、苄基或烷基。2.根据权利要求1所述的锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2为催化剂，R基腈和叠氮化钠在水中反应得到5′-R基四氮唑化合物的锌盐和副产物NaOSO2CnH2n+1；2)将步骤1)得到的5′-R基四氮唑化合物的锌盐在酸性条件下进行酸化，得到5′-R基四氮唑化合物和副产物溴化锌；3)步骤1)得到的副产物NaOSO2CnH2n+1和步骤2)得到的副产物溴化锌在酸性条件下进行取代反应，得到锌路易斯酸表面活性剂Zn(OSO2CnH2n+1)2；其中，n为8、9、10、11或12；R基为烷硫基、苯硫基、羟基苯硫基、苄硫基、苯基、苄基或烷基。3.根据权利要求2所述的锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，其特征在于，步骤1)中：R基腈与水的用量比为0.1mol：280～320mL；叠氮化钠与R基腈的物质的量之比为1.2～1.5：1；锌路易斯酸表面活性剂与水的用量之比为0.01～0.02mol：300mL；锌路易斯酸表面活性剂与R基腈的物质的量之比为0.1～0.2：1；在室温下搅拌反应，反应温度为0～30℃，反应时间为0.5～1h。4.根据权利要求2所述的锌路易斯酸表面活性剂催化制备5′-取代四氮唑化合物的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，徐志丹，
申请(专利权)人：湖北佰智昂生物化工有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42