CN114276304B - 一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂䓬衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医药化工领域，具体的公开了一种含有稠环的医药中间体1，5‑苯并二氮杂䓬衍生物的制备方法，本发明利用可循环使用、与产物易分离、催化效率和选择性都较高的磁性纳米磺酸材料作为催化剂，同时利用乙醇水溶液作为反应溶剂，能够有效地提高催化剂的催化效率，减少反应所需要的时间。另外，由催化剂和反应溶剂组成的催化体系可以重复使用，降低了催化剂和反应溶剂处理过程中对环境的污染，同时也提高了反应原料的利用效率。最后，乙醇水溶液还兼有重结晶溶剂的作用，简化了产品的提纯过程，提高了产品的纯度和经济、社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种医药中间体制备方法，具体涉及一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的制备方法，属于医药化工领域。
背景技术
苯并氮杂是一类稠合结构的苯并七元环化合物，根据七元环上不同杂原子类型和杂原子位置的不同可分为1，5-苯并二氮杂1，4-苯并二氮杂1，5-苯并氧氮杂1，5-苯并硫氮杂等。而通过在苯并七元环上引入不同的取代基团，可得到数目众多的苯并氮杂衍生物，其中作为一类重要的苯并氮杂衍生物，1，5-苯并二氮杂衍生物具有良好的生理活性和多种药理活性，在抗痉挛、抗肿瘤、抗惊厥、抗抑郁、抗菌等方面具有广泛的应用。另外，1，5-苯并二氮杂衍生物还是合成多种具有生物活性稠环化合物的重要中间体，可用来合成噁嗪酮类苯并二氮杂呋喃并苯并二氮杂噁二唑类苯并二氮杂等。因此，医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的制备受到了广泛关注。
1，5-苯并二氮杂衍生物的制备方法很多，其中最主要方法是取代邻苯二胺与酮，取代邻苯二胺与α，β-不饱和酮以及取代邻苯二胺与β-二酮在适当的催化体系下的缩合反应。但是上述方法存在一些缺点，比如反应时间长，反应条件剧烈，副产物多，后处理复杂等。因此，近年来研究人员探索出了多种绿色环保和经济有效的方法。比如徐秋艳等以酸性离子液体[hmim]HSO4(硫酸氢化1-己基-4-甲基咪唑鎓盐)作为催化剂，以邻苯二胺和酮作为反应原料，可以在乙醇中制备一系列的1，5-苯并二氮杂衍生物(酸性离子液体催化合成1，5-苯并二氮衍生物[J]，合成化学，2005，13(5)：496～497)。又比如仇涛涛等以含有一个-SO3H的酸性离子液体[HSO3-Pmim]HSO4作为催化剂，以邻苯二胺和丙酮作为反应原料，可以在无溶剂超声辐射下制备1，5-苯并二氮杂衍生物。其优点是产物产率较高、催化剂易分离且可多次重复使用等(超声辐射下酸性离子液体[HSO3-Pmim]HSO4催化合成1，5-苯并二氮杂衍生物[J]，化工中间体，2014，(8)：47～50)。
但是上述1，5-苯并二氮杂衍生物的结构中仅仅含有两个环状结构，属于含有二元环的1，5-苯并二氮杂衍生物。而随着研究的不断研究发现，大于二元环，即稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物的药理活性和生物活性更强，目前已经有多种稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物已经被应用到临床上。因此，研究和开发它的制备方法显得尤为必要和迫切。最近，王兰芝等以1，3-环戊二酮化合物、取代的邻苯二胺、和2，3-二羰基化合物为反应物，对甲苯磺酸作催化剂、无水乙醇作为反应溶剂的情况下，可以通过三组分一锅法制备出了一系列含有稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物，这种制备方法具有操作简单、环境友好和产率高等优点(三组分串联反应一锅合成多环稠合的1，5-苯并二氮杂化合物[J]，有机化学，2021，41(2)：806～818)。另外，韩超等以特氨酸、邻苯二胺和芳香醛为原料，乙醇为溶剂，对甲苯磺酸为催化剂，多组分一锅法构建了一系列含有稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物，该方法反应条件温和，操作简单，产物收率高(“一锅”三组分合成新型1，5-苯并二氮杂类化合物与抗牛病毒性腹泻病毒(BVDV)活性[J]，有机化学，2021，41(2)：819～825)。
虽然上述方法制备出了含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物，但是存在以下几个缺点：1、催化剂不能循环使用，在经济负担较重的情况下也带来大量的废酸对环境的污染；2、由于催化剂和产物的互溶性较强，使得产物的提纯过程比较复杂，需要进行重结晶处理，耗费大量的人力物力；3、催化剂的催化活性较低，反应时间较长；4、由反应溶剂和催化剂组成的催化体系不能循环使用，反应原料的利用率较低。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)首先在三口烧瓶中加入乙醇水溶液，然后加入单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，室温下搅拌混合均匀，最后加入磁性纳米磺酸材料催化剂；
(2)加热反应液至71～75℃，保持此温度反应至原料点消失，反应结束，停止搅拌和加热；
(3)在步骤(2)停止搅拌和加热后，反应液趁热(>65℃)利用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，将析出固体碾碎、静置后进行抽滤得到滤渣和滤液；
(4)将滤渣用无水乙醇洗涤，真空干燥得到含有稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物；
(5)将步骤(3)中吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入抽滤后的滤液中，然后再加入单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述(2)～(4)步骤进行下一轮的循环反应。
可选地，所述磁性纳米磺酸材料催化剂的结构式为：
可选地，上述磁性纳米磺酸材料催化单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮反应制备含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的方法所涉及到的化学反应式为：
可选地，加入的磁性纳米磺酸材料催化剂以克计的质量是所用单取代邻苯二胺以毫摩尔计的物质的量的5～8％。
可选地，所述乙醇水溶液中乙醇和蒸馏水的体积比为(9.0～9.5)：1。
可选地，以毫升计的乙醇水溶液的体积量为以毫摩尔计的单取代邻苯二胺物质的量的6～8倍。
可选地，所述单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮的物质的量比为(1.0～1.2)：1：1。
可选地，所述步骤(2)中保温反应时间为12～23min。
可选地，所述步骤(4)具体为：将滤渣用无水乙醇洗涤3～5次，85℃下真空干燥12h得到含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物。
可选地，所述单取代邻苯二胺包括邻苯二胺、4-甲基邻苯二胺、4-氯邻苯二胺、4-甲氧基邻苯二胺、4-溴邻苯二胺中的任意一种。
附图说明
图1为本发明实施例11的试验结果示意图。
图2为本发明实施例12的试验结果示意图。
图3为本发明实施例13的试验结果示意图。
图4为本发明实施例14的试验结果示意图。
本发明的有益效果：
(1)采用含有磺酸基的磁性纳米磺酸材料作为非均相酸性催化剂，与现有的有机或无机液体酸催化剂相比，它可以循环使用多次、易与产物分离、催化活性强，可以有效地缩短反应所需要的时间。
(2)由于磁性纳米磺酸材料可以循环使用且反应选择性较高，使得反应中副产物的种类和含量均较低。因此，实现了由催化剂和反应溶剂组成的催化体系的重复使用，并且循环使用前不需对催化体系进行任何处理，在提高反应物和反应溶剂的利用效率的同时也提高了经济效益，便于工业化大规模生产。
(3)由于采用的乙醇水溶液在反应中不仅仅作为反应溶剂，还兼有重结晶溶剂的作用，因此，采用了磁性纳米磺酸材料和乙醇水溶液组成催化体系的整个含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的制备过程是反应过程和重结晶过程的结合体。另外，采用磁铁趁热从反应液中吸附出磁性纳米磺酸材料的操作使得其与产物的分离更为彻底，从而使得产物的提纯过程非常简单，不需要单独设置产物提纯过程，经济和环境效益较高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)首先在三口烧瓶中加入乙醇水溶液，然后加入单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，室温下搅拌混合均匀，最后加入磁性纳米磺酸材料催化剂；
(2)加热反应液至71～75℃，保持此温度反应至原料点消失，反应结束，停止搅拌和加热；
(3)在步骤(2)停止搅拌和加热后，趁热(>65℃)利用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，将析出的固体碾碎、静置后进行抽滤得到滤渣和滤液；
(4)将滤渣用无水乙醇洗涤，真空干燥得到含有稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物；
(5)将步骤(3)中吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入抽滤后的滤液中，然后再加入单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述(2)～(4)步骤进行下一轮的循环反应。
作为本发明的一种技术优化方案，所述磁性纳米磺酸材料催化剂的结构式为：
作为本发明的一种技术优化方案，上述磁性纳米磺酸材料催化单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮反应制备含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的方法所涉及到的化学反应式为：
作为本发明的一种技术优化方案，加入的磁性纳米磺酸材料催化剂以克计的质量是所用单取代邻苯二胺以毫摩尔计的物质的量的5～8％。
作为本发明的一种技术优化方案，所述乙醇水溶液中乙醇和蒸馏水的体积比为(9.0～9.5)：1。
作为本发明的一种技术优化方案，以毫升计的乙醇水溶液的体积量为以毫摩尔计的单取代邻苯二胺物质的量的6～8倍。
作为本发明的一种技术优化方案，所述单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮的物质的量比为(1.0～1.2)：1：1。
作为本发明的一种技术优化方案，所述步骤(2)中保温反应时间为12～23min。
作为本发明的一种技术优化方案，所述步骤(4)具体为：将滤渣用无水乙醇洗涤3～5次，85℃下真空干燥12h得到含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物。
作为本发明的一种技术优化方案，所述单取代邻苯二胺包括邻苯二胺、4-甲基邻苯二胺、4-氯邻苯二胺、4-甲氧基邻苯二胺、4-溴邻苯二胺中的任意一种。
实施例1
向盛有6mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol邻苯二胺、1.0mmol1，3-环己二酮和1.0mmol2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至74℃，保持此温度反应13min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.25g 11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.6％，通过计算得到收率为93％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入邻苯二胺、1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
黄色固体；m.p.230～231℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.12(s，3H)，1.77(d，J＝12.6Hz，2H)，1.82(s，3H)，2.10(d，J＝17.8Hz，2H)，2.62(d，J＝11.2Hz，2H)，5.01(s，1H)，6.77(d，J＝19.0Hz，2H)，6.95(d，J＝9.5Hz，1H)，7.06(d，J＝9.6Hz，1H)，8.94(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3325，3298，1696，1605，1521cm-1。
对比例1
向盛有6mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol邻苯二胺、1.0mmol1，3-环己二酮和1.0mmol2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至61℃，保持此温度反应13min，TLC(薄板层析)检测，原料点未完全消失。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.22g 11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为96.1％，通过计算得到收率为79％。
对比例2
向盛有6mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol邻苯二胺、1.0mmol1，3-环己二酮和1.0mmol2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至47℃，保持此温度反应13min，TLC(薄板层析)检测，原料点未完全消失。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.15g 11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为95.2％，通过计算得到收率为54％。
对比例3
向盛有6mL乙醇的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol邻苯二胺、1.0mmol 1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至74℃，保持此温度反应13min，TLC(薄板层析)检测，原料点未完全消失。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，未有固体析出，高效液相色谱测定产物11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮含量为46.3％，通过计算得到收率为39％。
对比例4
向盛有6mL水的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol邻苯二胺、1.0mmol 1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，形成悬浊液，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至74℃，保持此温度反应13min，TLC(薄板层析)检测，原料点未完全消失。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，有大量固体析出，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.14g 11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为76.4％，通过计算得到收率为31％。高效液相色谱测定产物11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮含量为46.3％，通过计算得到收率为39％。
实施例2
向盛有6mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.2：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol邻苯二胺、1.0mmol5，5-二甲基-1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至72℃，保持此温度反应12min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的淡黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×3)、85℃下真空干燥12h后得到0.28g 11-乙酰基-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.8％，通过计算得到收率为94％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
淡黄色固体；m.p.242～243℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.03(s，3H)，1.10(s，3H)，1.12(s，3H)，1.94(s，3H)，2.11(s，2H)，2.58(d，J＝4.3Hz，2H)，5.15(s，1H)，6.78～6.84(m，2H)，7.00(d，J＝9.2Hz，1H)，7.06(d，J＝9.3Hz，1H)，9.01(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3334，3281，1694，1601，1517cm-1。
实施例3
向盛有8mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.4：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol 4-甲基邻苯二胺、1.0mmol 1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.05g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至71℃，保持此温度反应12min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的淡黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×5)、85℃下真空干燥12h后得到0.27g 11-乙酰基-8，11-二甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为99.1％，通过计算得到收率为95％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-甲基邻苯二胺、1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8，11-二甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
淡黄色固体；m.p.234～235℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.16(s，3H)，1.87(d，J＝12.2Hz，2H)，1.90(s，3H)，2.15(s，1H)，2.20(s，3H)，2.23(s，1H)，2.66(d，J＝13.0Hz，2H)，4.95(s，1H)，6.68(d，J＝8.2Hz，1H)，6.80(s，1H)，7.00(d，J＝8.2Hz，1H)，9.04(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3296，3108，1712，1589，1532cm-1。
实施例4
向盛有8mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.4：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.0mmol 4-甲基邻苯二胺、1.0mmol 5，5-二甲基-1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.05g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至72℃，保持此温度反应13min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的白色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×5)、85℃下真空干燥12h后得到0.30g 11-乙酰基-3，3，8，11-四甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.9％，通过计算得到收率为96％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-甲基邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-3，3，8，11-四甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
白色固体；m.p.241～242℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.01(s，3H)，1.08(s，3H)，1.13(s，3H)，1.87(s，3H)，2.08(s，2H)，2.12(s，3H)，2.51(d，J＝2.2Hz，2H)，4.95(s，1H)，6.59(d，J＝8.6Hz，1H)，6.74(s，1H)，6.91(d，J＝8.0Hz，1H)，8.89(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3328，3249，1709，1624，1531cm-1。
实施例5
向盛有7mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.2：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.1mmol 4-氯邻苯二胺、1.0mmol 1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.07g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至75℃，保持此温度反应20min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的白色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.26g 11-乙酰基-8-氯-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.6％，通过计算得到收率为84％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-氯邻苯二胺、1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8-氯-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
白色固体；m.p.250～251℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.16(s，3H)，1.87(d，J＝12.0Hz，2H)，1.93(s，3H)，2.17(d，J＝11.8Hz，2H)，2.71(d，J＝11.5Hz，2H)，5.43(s，1H)，6.94(d，J＝11.0Hz，1H)，7.15(d，J＝8.6Hz，2H)，9.17(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3316，3284，1700，1606，1534cm-1。
实施例6
向盛有7mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.4：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.2mmol 4-氯邻苯二胺、1.0mmol 5，5-二甲基-1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.08g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至75℃，保持此温度反应23min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的淡黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.27g 11-乙酰基-8-氯-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.5％，通过计算得到收率为79％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-氯邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8-氯-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
淡黄色固体；m.p.246～247℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.03(s，3H)，1.10(s，3H)，1.17(s，3H)，1.94(s，3H)，2.12(s，2H)，2.59(d，J＝2.7Hz，2H)，5.43(s，1H)，6.87(dd，J＝8.6，2.3Hz，1H)，7.11(d，J＝8.8Hz，2H)，9.08(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3286，3227，1715，1594，1537cm-1。
实施例7
向盛有8mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.5：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.1mmol 4-甲氧基邻苯二胺、1.0mmol 1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至73℃，保持此温度反应16min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的淡黄色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×5)、85℃下真空干燥12h后得到0.28g 11-乙酰基-8-甲氧基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为99.0％，通过计算得到收率为91％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-甲氧基邻苯二胺、1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8-甲氧基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
淡黄色固体；m.p.237～238℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.15(s，3H)，1.84～1.88(m，2H)，1.94(s，3H)，2.12～2.24(m，2H)，2.63(d，J＝3.4Hz，2H)，3.71(s，3H)，5.05(s，1H)，6.51(dd，J＝9.2，2.7Hz，1H)，6.68(d，J＝2.7Hz，1H)，7.03(d，J＝9.2Hz，1H)，9.00(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3332，2950，1712，1680，1622cm-1。
实施例8
向盛有8mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.5：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.1mmol 4-甲氧基邻苯二胺、1.0mmol 5，5-二甲基-1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.06g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至74℃，保持此温度反应21min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的白色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×5)、85℃下真空干燥12h后得到0.30g 11-乙酰基-8-甲氧基-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.9％，通过计算得到收率为89％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-甲氧基邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8-甲氧基-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
白色固体；m.p.205～207℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝0.98(s，3H)，1.03(s，3H)，1.10(s，3H)，1.86(s，3H)，2.02(s，2H)，2.46～2.49(m，2H)，3.61(s，3H)，5.04(s，1H)，6.33～6.42(m，1H)，6.58(s，1H)，6.94(d，J＝8.6Hz，1H)，8.83(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3295，2957，1619，1588，1531cm-1。
实施例9
向盛有7mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.2：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.2mmol 4-溴邻苯二胺、1.0mmol 1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.08g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至74℃，保持此温度反应18min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的白色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.32g 11-乙酰基-8-溴-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.3％，通过计算得到收率为90％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-溴邻苯二胺、1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8-溴-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
白色固体；m.p.247～248℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝1.20(s，3H)，1.85～1.92(m，2H)，1.89(s，3H)，2.09～2.22(m，2H)，2.63(t，J＝5.9Hz，2H)，5.41(s，1H)，6.94～7.12(m，2H)，7.24(d，J＝1.8Hz，1H)，9.13(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3315，3294，1707，1618，1552cm-1。
实施例10
向盛有8mL乙醇水溶液(乙醇和蒸馏水的体积比为9.3：1)的带有球形冷凝管、温度计和磁力搅拌子的50mL三口烧瓶中加入1.2mmol 4-溴邻苯二胺、1.0mmol 5，5-二甲基-1，3-环己二酮和1.0mmol 2，3-丁二酮，室温搅拌，混合均匀，再加入0.08g磁性纳米磺酸材料催化剂。均匀升温加热至75℃，保持此温度反应20min，TLC(薄板层析)检测，原料点消失，反应结束。关闭加热和搅拌，反应液趁热(>65℃)用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，析出大量的白色固体，碾碎固体，静置1h，减压抽滤，滤渣用无水乙醇洗涤(3mL×4)、85℃下真空干燥12h后得到0.31g 11-乙酰基-8-溴-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮，高效液相色谱测定其纯度为98.4％，通过计算得到收率为82％。将吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入滤液中，然后直接加入4-溴邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述反应条件和操作步骤进行下一循环反应。
本实施例所得产物11-乙酰基-8-溴-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮的表征数据如下：
白色固体；m.p.243～244℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ(ppm)＝0.98(s，3H)，1.02(s，3H)，1.10(s，3H)，1.86(s，3H)，2.05(s，2H)，2.51(d，J＝3.2Hz，2H)，5.37(s，1H)，6.91(dd，J＝8.5，1.8Hz，1H)，7.04(d，J＝8.5Hz，1H)，7.16(d，J＝1.8Hz，1H)，9.05(s，1H)；IR(KBr)：ν＝3310，3259，1714，1657，1619cm-1。
实施例11
采用实施例1的方法，考察乙醇水溶液和磁性纳米磺酸材料所组成的催化体系使用次数对产物11-乙酰基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮纯度和收率的影响，其结果见图1。
实施例12
采用实施例2的方法，考察乙醇水溶液和磁性纳米磺酸材料所组成的催化体系使用次数对产物11-乙酰基-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮纯度和收率的影响，其结果见图2。
实施例13
采用实施例7的方法，考察乙醇水溶液和磁性纳米磺酸材料所组成的催化体系使用次数对产物11-乙酰基-8-甲氧基-11-甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮纯度和收率的影响，其结果见图3。
实施例14
采用实施例8的方法，考察乙醇水溶液和磁性纳米磺酸材料所组成的催化体系使用次数对产物11-乙酰基-8-甲氧基-3，3，11-三甲基-2，3，4，5，10，11-六氢-1H-二苯并[b，e][1，4]二氮杂-1-酮纯度和收率的影响，其结果见图4。
针对现有技术中采用单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮“一锅法”制备含有稠环结构的1，5-苯并二氮杂衍生物的过程中存在的催化剂不能循环使用且与产物分离过程复杂而导致的环境污染严重，催化剂活性差而导致的反应时间长等缺陷，本发明利用可循环使用、与产物易分离、催化效率和选择性都较高的磁性纳米磺酸材料作为催化剂，同时利用乙醇水溶液作为反应溶剂，能够有效地提高催化剂的催化效率，减少反应所需要的时间。另外，由催化剂和反应溶剂组成的催化体系可以重复使用，降低了催化剂和反应溶剂的处理过程中对环境的污染，同时也提高反应原料的利用效率。最后，乙醇水溶液还兼有重结晶溶剂的作用，简化了产品的提纯过程，提高了产品的纯度和经济、社会效益。
本发明所用的磁性纳米磺酸材料催化剂的制备参见相关文献：磁性磺酸基纳米复合材料的制备及其催化合成咪唑[1，2-a]吡啶衍生物的研究[D]，兰州大学，2014，第52页。
上述实施例中反应产物含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂衍生物的氢谱核磁共振表征采用的是德国布鲁克公司的型号为AVANCE 400MHz的核磁共振仪；红外光谱测定使用的是美国尼高力公司的型号为Nicolet 6700红外光谱仪(KBr压片)；高效液相色谱纯度测定使用的是日本岛津公司的型号为UFLC2010PLUS的快速高效液相色谱仪；反应产物熔点测定使用的是上海佳航仪器仪表公司的毛细管熔点仪。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (4)
1.一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂䓬衍生物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
（1）首先在三口烧瓶中加入乙醇水溶液，然后加入单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，室温下搅拌混合均匀，最后加入磁性纳米磺酸材料催化剂；
（2）加热反应液至71～75℃，保持此温度反应至原料点消失，反应结束，停止搅拌和加热；
（3）在步骤（2）停止搅拌和加热后，反应液趁热即大于65℃下利用磁铁吸附出磁性纳米磺酸材料催化剂，剩余反应液自然冷却至室温，将析出的固体碾碎、静置后进行抽滤得到滤渣和滤液；
（4）将滤渣用无水乙醇洗涤，真空干燥得到含有稠环结构的1，5-苯并二氮杂䓬衍生物；
（5）将步骤（3）中吸附出的磁性纳米磺酸材料催化剂放入抽滤后的滤液中，然后再加入单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮，按照上述（2）～（4）步骤进行下一轮的循环反应；
所述磁性纳米磺酸材料催化剂的结构式为：
；
所述乙醇水溶液中乙醇和蒸馏水的体积比为（9.0～9.5）：1；
以毫升计的乙醇水溶液的体积量为以毫摩尔计的单取代邻苯二胺物质的量的6～8倍；
所述步骤（2）中保温反应时间为12～23min；
所述步骤（4）具体为：将滤渣用无水乙醇洗涤3～5次，85℃下真空干燥12h得到含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂䓬衍生物。
2.根据权利要求1所述的一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂䓬衍生物的制备方法，其特征在于，加入的磁性纳米磺酸材料催化剂以克计的质量是所用单取代邻苯二胺以毫摩尔计的物质的量的5～8%。
3.根据权利要求1所述的一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂䓬衍生物的制备方法，其特征在于，所述单取代邻苯二胺、5，5-二甲基-1，3-环己二酮或1，3-环己二酮和2，3-丁二酮的物质的量比为（1.0～1.2）：1：1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种含有稠环的医药中间体1，5-苯并二氮杂䓬衍生物的制备方法，其特征在于，所述单取代邻苯二胺为4-甲基邻苯二胺、4-氯邻苯二胺、4-甲氧基邻苯二胺、4-溴邻苯二胺中的任意一种。
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