羅　維，余　權，苑麗紅，蔡慧華，許美玲，何旭倫，王　強

(廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院，廣東佛山 528216)

?

3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物的合成和研究*

羅維，余權，苑麗紅，蔡慧華，許美玲，何旭倫，王強

(廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院，廣東佛山 528216)

摘要：通過以2-氟-4-溴苯甲酸和N，O-二甲基鹽酸羥胺等為原料，采用新的合成路線，經(jīng)四步反應合成新型化合物3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物，反應產(chǎn)物經(jīng)1H NMR、LC-MS、HPLC鑒定，總收率為40.9%，純度為98%，該研究拓寬了苯并異噁唑化合物的研究領域，對于開發(fā)新的抗菌劑具有一定的理論意義和實用價值。

關鍵詞：抗菌，3-異丙基-6-溴苯并異噁唑，合成

異噁唑和苯并異噁唑及其衍生物是一類重要的雜環(huán)化合物，它不僅是有機合成中的重要合成因子和中間體[1]，同時還具有抗菌[2-8]、殺菌[9]作用，如寧國慧等人合成的3-(2，4-二氯苯基)-5-(4-吡啶基)-2，3-異噁唑啉等11種3，5-二取代的異噁唑啉類化合物對花生褐斑、蘋果輪紋、番茄早疫、小麥赤霉、辣椒疫霉、油菜菌核、水稻紋枯等7種真菌具有很好的防效[3]，陳剛等人合成的5-(呋喃-2)-3-苯基異噁唑對硫酸鹽還原菌具有一定的抑制作用[5]，張存彥等人合成的15種新型異噁唑類衍生物對金黃色葡萄球菌、藤黃八疊球菌、綠膿假單胞菌和肺炎克雷伯桿菌均有一定的抗菌活性[6]，張崢等人合成的帶吡啶雜環(huán)的7種異噁唑衍生物對瓜白粉病菌有一定的防效[8]，等等。除此之外，異噁唑類化合物還可作為抗精神病藥物[10-13]和除草劑[14-16]，對骨質疏松癥[17-18]也有一定的療效。因此，異噁唑化合物的合成和研究已成為近年來的新熱點。

為了尋找具有更好殺菌、抗菌活性的雜環(huán)化合物，并進一步拓寬苯并異噁唑化合物的研究領域[2]，本文以2-氟-4-溴苯甲酸(1)和N，O-二甲基鹽酸羥胺(2)為基本原料，制備中間體2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)；中間體(3)與異丙基溴化鎂在-60℃反應合成了異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)；(4)與鹽酸羥胺和醋酸鉀在甲醇中回流反應合成了異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)；(5)與DBU(1，8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯)在乙腈中80℃反應即合成了3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)；(6)再與5-胺基吡嗪-2-硼酸在氟化銫及鈀催化劑Pd(pddf)Cl2作用下合成了5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)，具體合成路線見圖1。化合物(6)和(7)結構經(jīng)1H NMR，LC-MS和HPLC表征，且化合物6和7未見文獻報道。

圖1　3-異丙基-6-溴苯并異噁唑及其衍生物的合成路線

1實驗部分

1.1儀器與試劑

1H NMR使用Bruker Furier 300MHz核磁共振儀，DMSO-d6為溶劑，TMS為內標物；LC-MS使用Agilent 6100；HPLC使用Agilent 1260。

實驗所用試劑均為市售分析純。

1.2合成步驟

在2L單口圓底燒瓶中依次加入2-氟-4-溴苯甲酸(1)50g(228.3mmol)，N，O-二甲基鹽酸羥胺(2)26g(274mmol)，二氯甲烷500mL，HOBT 70g(457mmol)，DIEA 59g(457mmol)，EDCI 52.5g(457mmol)，室溫下攪拌反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后加入100mL H2O淬滅反應，除去二氯甲烷溶劑，剩余水層用乙酸乙酯萃取三次(每次500mL)，收集乙酸乙酯，有機相干燥后濃縮得粗品，經(jīng)柱層析分離得到化合物2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)(白色固體，50.74g)，收率為85%。LC-MS：M/Z=262.1 [M+H]+。

1.2.2異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)的合成

將上述2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)31g(118.8mmol)投入反應瓶中，加入150mL無水THF，再在氮氣保護，-78℃條件下，慢慢加入異丙基溴化鎂100mL(2M in THF，200mmol)。待反應恢復至室溫后，繼續(xù)攪拌反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后加入60mL 飽和氯化銨淬滅反應，再用乙酸乙酯萃取三次(每次200mL)，收集乙酸乙酯，待干燥后濃縮得粗品，柱層析分離得化合物異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)(白色固體，23.1g)，收率為79.2%。LC-MS：M/Z=245.1 [M+H]+。

1.2.3異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)的合成

將上述異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)7.7g(31.6mmol)投入反應瓶中，依次加入甲醇150mL，鹽酸羥胺6.59g(94.8mmol)、醋酸鉀15.5g(157.5mmol)，回流反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后加入60mL H2O淬滅反應，用乙酸乙酯萃取三次(每次100mL)，收集乙酸乙酯，待干燥后濃縮得粗品，柱層析分離得化合物異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)(白色固體，6.2g)，收率為75.4%。LC-MS：M/Z=261.1 [M+H]+。

1.2.43-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)的合成

(2)黑粉主要組成為FeCO3、Fe3 S4、FeS，還含有少量S、SiO2、Fe3 O4等，遠離輸氣首站，F(xiàn)e的硫化物減少。

將上述異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)6.2g(23.84mmol)投入反應瓶中，依次加入乙腈100mL，DBU13.8ml(95.36mmol)，80℃反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后濃縮得粗品，柱層析分離得到化合物3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)(白色固體，4.6g)，收率為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-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)的合成

將上述3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)239mg(1mmol)投入反應瓶中，依次加入5-胺基吡嗪-2-硼酸417mg(3mmol)、氟化銫304mg(2mmol)、鈀催化劑Pd(pddf)Cl21.48g(2mmol)和20mL二氧六環(huán)，50℃反應，利用TLC跟蹤反應原料的消失。反應完成后混合液過濾，濃縮得粗品，經(jīng)柱層析分離得化合物5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)(白色固體，160mg)，收率為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結果與討論

2.1反應終點控制

TLC跟蹤方法：以異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)的合成為例，TLC跟蹤反應終點具體方法如下：用干凈吸管吸取少量反應液放入離心管中，加入少許甲醇溶液稀釋反應液，使用毛細管點樣到Merck板上，采用2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)為參照，利用配好的展開劑展開(展開劑選石油醚/乙酸乙酯(20/1，v/v))，再用吹風筒吹干溶劑，紫外254nm下觀察結果。

與上述步驟類似，2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的合成，TLC跟蹤反應終點，以原料2-氟-4-溴苯甲酸(1)為參照，其展開劑選擇石油醚/乙酸乙酯(1/1，v/v)。

異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)的合成，TLC跟蹤反應終點，以2-氟-4-溴苯甲酮(4)為參照，其展開劑選擇石油醚/乙酸乙酯(20/1，v/v)。

3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)的合成，TLC跟蹤反應終點，以異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)為參照，其展開劑選擇石油醚/乙酸乙酯(3/1，v/v)。

5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)的合成，TLC跟蹤反應終點，以3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)為參照，其展開劑選擇二氯甲烷/甲醇(5/1，v/v)。

本研究合成過程中均采用TLC跟蹤反應過程及反應終點，其展開劑體系和極性均在實驗過程研究獲得，分離效果良好，對后續(xù)苯并異噁唑衍生物合成過程中TLC跟蹤具有一定的參考價值。

2.2柱層析分離

產(chǎn)物的分離和提純是合成工作中至關重要的工作，本研究中其產(chǎn)物均采用柱層析分離提純。以2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的分離為例，采用青島海洋化工廠200～300目硅膠為固定相，淋洗劑經(jīng)過大量實驗證明，最佳分離條件為梯度洗脫，具體為石油醚/乙酸乙酯(5/1，3/1，2/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(3)得到很好的分離，提純后該步驟反應產(chǎn)率達85%，且化合物(3)經(jīng)LC-MS確定。

與2-氟-4-溴-N-甲氧基-N-甲基苯甲酰胺(3)的分離類似，異丙基-2-氟-4-溴苯甲酮(4)柱層析亦采用梯度洗脫，淋洗劑具體為石油醚/乙酸乙酯(1/0，10/1，20/1，30/1，40/1，50/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(4)得到很好的分離，提純后該步驟反應產(chǎn)率達79.2%，且化合物(4)經(jīng)LC-MS確定。

柱層析提純異丙基-2-氟-4-溴苯甲肟(5)時采用梯度洗脫，淋洗劑具體為石油醚/乙酸乙酯(1/0，10/1，20/1，30/1，40/1，50/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(5)得到很好的分離，提純后該步驟反應產(chǎn)率達75.4%，且化合物(5)經(jīng)LC-MS確定。

柱層析提純3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)時采用梯度洗脫，淋洗劑具體為石油醚/乙酸乙酯(10/1，8/1，5/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(6)得到較好的分離，提純后該步驟反應產(chǎn)率達80.6%，且化合物(6)經(jīng)1H NMR 、LC-MS及HPLC確定。

柱層析提純5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)時，淋洗劑可直接采用為二氯甲烷/甲醇(10/1，v/v)，在該條件下，目標化合物(7)得到很好的分離，提純后該步驟反應產(chǎn)率達80%，且化合物(7)經(jīng)1H NMR 、LC-MS及HPLC確定。

本研究合成過程中柱層析分離提純各步驟反應產(chǎn)物過程中，淋洗劑種類和極性的選擇均在本實驗過程研究獲得，實驗證明苯研究所采用的分離方法效果良好，產(chǎn)率高，對后續(xù)苯并異噁唑類化合物及其衍生物的合成基分離具有一定的借鑒意義。

3結論

以2-氟-4-溴苯甲酸(1)和N，O-二甲基鹽酸羥胺(2)為基本原料，經(jīng)4步反應得到目標產(chǎn)物3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)，反應總產(chǎn)率為40.9%。3-異丙基-6-溴苯并異噁唑(6)在二氧六環(huán)溶劑中與5-胺基吡嗪-2-硼酸反應，得到其衍生物5-(3-異丙基苯并噁唑)吡嗪-2-胺(7)，收率為80%。

本文合成路線采用了新的反應工藝，與先前文獻報道[19-25]相比，具有條件溫和，收率高等優(yōu)點，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，對于新型抗菌劑的合成與研究具有一定的理論意義和實用價值。

參考文獻

[1] 貊雪霞. 異噁唑、吡唑類雜環(huán)衍生物的合成(碩士論文)[D]. 新疆：新疆大學，2007.

[2] 阿布拉江·克依木，阿哪姑·托合提，劉方明. 1-[3′-(4″-甲氧基苯基)-5′-甲基異噁唑-4′-甲?；鵠-4-芳基氨基硫脲及其衍生物的合成[J].合成化學，2012，20(5)：591-595.

[3] 寧國慧，趙溫濤，邊強，等.3，5-二取代的異噁唑啉類衍生物的合成及殺菌活性研究[J].有機化學，2014，(34)：1800-1805.

[4] Suhas R，Chandrashekar S，Gowda D C. Synthsis of elastin based peptides conjugated to benzisoxazole as a new class of potent antimicrobials-A novel approach to enhance biocompatibility[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2011，46(2)：704-711.

[5] 陳剛，鄧強，湯穎，等.5-(呋喃-2-基)-3-苯基異噁唑的合成及其對硫酸鹽還原菌的抑制活性[J].合成化學，2010，18(1)：74-76.

[6] 張存彥，劉登科，孫長海，等.新型異噁唑衍生物的合成及其抗菌活性[J].合成化學，2012，20(4)：425-429.

[7] Lin，S. T.；Kuo，S. H.；Yang，F(xiàn). M. Reaction of Halogenated Cyclopropanesand Nitrosyl Cation：Preparation of Isoxazoles[J]. J. Org. Chem. 1997，62：5229-5231.

[8] 張崢，李忠. 異噁唑衍生物合成及其生物活性[J].農藥研究與應用，2007，11(4)：21-26.

[9] [6]S·-F·李M·格利德特.作為殺真菌劑的取代異噁唑并提：CN101696221B[P]. 2013-05-29.

[10] 王超，劉愛霞，禹艷坤，等.6-氟-3-(4-哌啶基)-1，2-苯并異噁唑鹽酸鹽的合成[J].化學世界，2011，(6)：352-354.

[11] 西蒙娜·M·切卡雷利，拉維·姚高希亞，羅蘭·雅各布-勒特，等.神經(jīng)發(fā)生的苯并異噁唑調節(jié)劑：CN，104487438A[P]. 2015-04-01.

[12] 葉青，李佳，高建榮，等.一種3-苯并異噁唑-4-吲哚馬來酰亞胺衍生物及其用途：CN，103130790A[P]. 2013-06-05.

[13] 劉斯婕，史蘭香，何敬宇，等.7H-苯并噁唑并[7，6-e][1，3]噁嗪類衍生物及應用：CN，104945415A[P]. 2015-09-30.

[14] 潘彤，黃朋勉. 2-(2-(4，6-二甲基嘧啶-2-氧)苯基)-4，4-二甲基異噁唑-3-酮的合成[J].精細化工中間體，2009，39(3)：25-27.

[15] 張廣良，李耀先，張鎖秦，等.4，4-二甲基-3-異噁唑酮衍生物的合成與表征[J].有機化學，2005，25(7)：800-804.

[16] 楊桂秋，于春睿，于秀蘭，等.4，4-二甲基異噁唑-3-酮的合成[J].精細化工，2004，21(12)：938-940.

[17] 李振洙，安錫勛，陳領艽，等.3-酰胺基-1，2-苯并異噁唑衍生物，其制備方法，及應用：CN，1578775A[P]. 2005-02-09.

[18] Wittenberger，S. L. An Efficient Synthesis of the Cholinergic Channel Activator ABT-418[J]. J. Org. Chem. 1996，61(1)：356-358.

[20] Rajesh G. Kalkhambkar，H.Yuvaraj. Triflic anhydride：A mild reagent for highly efficient synthesis of 1，2-benzisoxazoles，isoxazolo，and isothiazolo quinolines without additive or base[J]. Synthetic Communications，2014，44(4)：547-555.

[21] Poissonnet，Guilaume. A simple and convenient synthesis of 1，2-benzisoxazoles via intramolecular Mitsunobu reaction of salicylaldoximes and o-hydroxyaryl ketoximes[J]. Synthetic Communications，1997，27(22)：3839-3846.

[22] 邢磊，蓋小雄，陳國良. 3-氯甲基-1，2-苯并異噁唑的合成[J].精細化工中間體，2015，45(1)：47-49.

[23] 仵清春，李保山，林文清等.苯炔與硝酮[3+2]環(huán)加成制備二取代苯并異噁唑烷[J].合成化學，2007，15(3)：292-295.

[24] 高喜愛. 鈀催化的C-H活化合成苯并異噁唑酮的研究(碩士論文)[D]. 甘肅：蘭州大學，2013.

[25] 趙圣印，邵志余，張燈青等.唑尼沙胺的合成[J].合成化學，2008，16(3)：362-363.

*基金項目：廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院院長基金科研項目(KY201301007，KY201302005)

中圖分類號：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，F(xiàn)oshan 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