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王永辉：碘催化下合成全取代吡唑及其磺化反应研究收稿日期：2023-04-25作者简介：王永辉（1979），男，副教授，硕士，研究方向：有机化学.基金项目：安徽省教育厅质量工程项目（2020kfkc362，2021zyjxzyk024）；滁州城市职业学院质量工程项目（2020 xqhz02）；滁州城市职业学院平台项目（2023zkzd05）；安徽省职业与成人教育学会项目（AZCJ2023044）.第 38 卷第 2 期2024 年 4 月白 城 师 范 学 院 学 报Journal of Baicheng Normal UniversityApr.Vol.382024No.2碘催化下合成全取代吡唑及其磺化反应研究王永辉（滁州城市职业学院 学生处，安徽 滁州 239000）摘要：以芳基肼、-酮腈、磺酰肼为底物，在碘存在的条件下，通过考察催化剂不同的量、不同有机溶剂对反应的影响，确定最优反应条件，同时改变反应底物，合成相应的含有吡唑杂环的吡唑-5-胺衍生物，其结构经红外光谱、核磁共振谱和高分辨质谱表征.该方法具有反应条件温和、操作简单、原料廉价易得、反应迅速等优点.关键词：碘催化；一锅法合成；吡唑-5-胺衍生物中图分类号：O626文献标志码：A文章编号：1673-3118（2024）02-0005-050引言吡唑作为具有特殊生物活性的五元杂环化合物，在农药、医药等领域起着重要的作用1.因吡唑拥有止痛、退烧、抗心律失常、镇静、抗痉挛、抗糖尿病和抗菌等药用活性2，所以该类衍生物可作为某些医药、农药的中间体，在医药、农药和化学领域的研究开发中占有十分重要的地位3.近年来，有关吡唑类化合物参与构建有机芳烃杂环衍生物的合成方法得到了快速发展，同时吡唑类化合物因其应用范围广、药效强等特点而受到越来越多的关注.含硫化合物在医药工业、农用化学品和材料科学等领域有着广泛的应用，国内外众多课题组对该类衍生物的合成进行了广泛报道4.但已有的合成方法存在使用昂贵或有毒的金属盐、恶臭的挥发性硫源、底物范围狭窄和反应条件苛刻等缺点.因此，探索新的、绿色且实用的合成方法，特别是在无金属催化下，通过CS键的生成5，合成全取代吡唑并实现其磺化将成为研究热点6-8.本文以芳基肼、-酮腈、磺酰肼为底物，在I2存在的条件下，通过考察催化剂不同的量、不同有机溶剂对反应的影响，确定最优反应条件，同时改变反应底物，合成相应的含有吡唑杂环的吡唑-5-胺衍生物.1实验部分1.1仪器与试剂仪器：核磁共振仪（DPX 400 MHz型，布鲁克公司）；红外仪（FTIR-Tensor 27型，布鲁克公司）；熔点仪（XT-5型，上光仪器有限公司）；质谱仪（microTOF-Q型，布鲁克公司）.试剂：芳基肼（AR，安耐吉）；-酮腈（AR，阿拉丁）；磺酰肼（AR，伊诺凯）.白城师范学院学报第38卷1.2实验方法将芳基肼（1.0 mmol）、-酮腈（1.0 mmol）、磺酰肼（1.0 mmol）充分搅拌后放在密封的烧瓶中反应，然后依次加入I2和乙腈（2.5 mL），在100 下搅拌5 h，反应完成，将反应混合物降至室温.有机溶剂用旋转蒸发器浓缩，残渣用柱层析纯化（V（石油醚）V（乙酸乙酯）=15 1）处理，得到磺化的全取代吡唑衍生物，如图1所示.图1合成磺化的全取代吡唑衍生物2结果与分析2.1条件筛选通过对模板反应（见图2）进行条件优化，考察催化剂、温度、溶剂等各种条件对反应的影响，筛选结果如表1所示，得到最佳反应条件.图2模板反应表1筛选最佳条件序号123456789催化剂I2/mmol0.20.30.50.60.50.50.50.50.5溶剂CH3CNCH3CNCH3CNCH3CNCH3CNCH3CNEtOHDCETHF温度/10010010010080110100100100产率/496375753173395768首先，考察催化剂用量对反应的影响.模板反应以0.2 mmol的I2为催化剂，乙腈为溶剂，在100 条件下反应，目标产物的产率为49%.增加催化剂I2的用量到0.3 mmol时，目标产物的产率提高到63%.继续增加催化剂 I2的用量到 0.5 mmol 时，目标产物的产率提升至 75%.当催化剂 I2的用量增加到0.6 mmol，目标产物的产率没有得到进一步提升.因此，该反应的催化剂I2的最佳用量为0.5 mmol.其次，考察温度对反应的影响.模板反应在0.5 mmol I2的催化下，选用乙腈为溶剂，在80 条件下反应，仅以31%的产率得到目标产物.将温度提升至110，目标产物的产率为73%，没有100 时产率高.6王永辉：碘催化下合成全取代吡唑及其磺化反应研究第2期因此，该反应的最佳温度为100.最后，考察溶剂对反应的影响.模板反应在0.5 mmol I2的催化下，在100 条件下反应，溶剂由乙腈依次调整为乙醇、二氯乙烷、四氢呋喃，目标产物的产率分别为39%、57%和68%，均没有乙腈作溶剂时产率高.因此，该反应的最佳溶剂为乙腈.综上所述，该反应的最佳条件是：选用0.5 mmol的I2为催化剂，乙腈为溶剂，在100 条件下反应，最佳产率为75%.2.2底物拓展如图3所示，在最佳条件下，通过拓展底物的多样性，来检查该反应的底物范围.图3吡唑-5-胺衍生物的合成首先，考察底物 1 中 Ar1的多样性，结果表明，当 Ar1依次为电子中性基团（Ph）、给电子基团（4-MeOPh）和吸电子基团（4-ClPh）时，该反应均能正常进行，并以 82%和 53%的产率得到目标产物 4e和4f.其次，考察底物2中R的多样性，当R为苯基、叔丁基、呋喃基时，不影响该反应的正常进行.最后，考察底物3中Ar2的多样性，当Ar2由对叔丁基苯基（4-tBuPh）拓展为对溴苯基（4-BrPh）和对甲苯基（4-MePh）时，该反应进展顺利，以73%和68%的产率得到目标产物4b和4c.2.3数据表征4-（4-叔丁基苯硫基）-1，3-二苯基-1H-吡唑-5-胺（4a）：棕色固体；熔点：130131 C；红外（KBr）：，696、1 429、1 532、1 604、2 862、2 953、3 056、3 351、3 448 cm-1；氢谱（400 MHz，DMSO-d6）：，1.20（s，9H）、5.84（s，2H）、7.037.07（m，2H）、7.287.39（m，6H）、7.527.59（m，2H）、7.697.74（m，2H）、7.907.93（m，2H）；质谱（ESI）：m/z理论值C25H24N3S MH-，398.168 8；实际值，398.169 2.4-（4-溴苯基硫基）-1，3-二苯基-1H-吡唑-5-胺（4b）：黄色固体；熔点：126127 C；红外（KBr）：，554、693、1 434、1 531、1 606、3 051、3 338、3 447 cm-1；氢谱（400 MHz，DMSO-d6）：，5.92（s，2H）、7.05（d，J=8.0 Hz，2H）、7.347.55（m，8H）、7.697.81（m，4H）；质谱（ESI）：m/z理论值C21H15BrN3S MH-，7白城师范学院学报第38卷420.016 0；实际值，420.014 8.3-叔丁基-1-苯基-4-（对甲苯硫基）-1H-吡唑-5-胺（4c）：白色固体；熔点：153154 C；红外（KBr）：，700、1 435、1 620、2 869、2 928、3 066、3 301、3 402 cm-1；氢谱（400 MHz，DMSO-d6）：，1.26（s，9H）、2.21（s，3H）、5.47（s，2H）、6.89（d，J=8.0 Hz，2H）、7.067.11（d，J=8.0 Hz，2H）、7.307.36（m，1H）、7.457.52（m，2H）、7.68（d，J=8.0 Hz，2H）；质谱（ESI）：m/z理论值C20H22N3S MH-，336.151 8；实际值，336.153 1.3-（呋喃-2-基）-1-苯基-4-（对多硫基）-1H-吡唑-5-胺（4d）：棕色固体；熔点：153154 C；红外（KBr）：，696、1 224、1 421、1 592、1 633、2 912、3 050、3 387 cm-1；氢谱（400 MHz，DMSO-d6）：，2.20（s，3H）、5.84（s，2H）、6.476.51（m，1H）、6.86（d，J=3.3 Hz，1H）、7.047.09（m，4H）、7.387.42（m，1H）、7.527.57（m，2H）、7.707.73（m，2H）；质谱（ESI）：m/z理论值C20H16N3OS MH-，345.089 8；实际值，346.007 4.1-（4-甲氧基苯基）-3-苯基-4-（对多硫基）-1H-吡唑-5-胺（4e）：黄色固体；熔点：121122 C；红外（KBr）：，698、1 252、1 454、1 503、1 607、2 929、3 016、3 342、3 448 cm-1；氢谱（400 MHz，DMSO-d6）：，2.22（s，3H）、3.86（s，3H）、5.64（s，2H）、7.05（d，J=8.0 Hz，2H）、7.08（d，J=8.8 Hz，4H）、7.297.34（m，3H）、7.567.60（m，2H）、7.817.86（m，2H）；质谱（ESI）：m/z理论值C23H20N3OS MH-，386.131 1；实际值，386.132 9.1-（4-氯苯基）-3-苯基-4-（对多硫基）-1H-吡唑-5-胺（4f）：棕色固体；熔点：124125 C；红外（KBr）：，694、737、1 442、1 535、1 609、2 918、3 014、3 353、3 415 cm-1；氢谱（400 MHz，DMSO-d6）：，2.23（s，3H）、5.89（s，2H）、7.04（d，J=8.4 Hz，2H）、7.13（d，J=8.0 Hz，2H）、7.307.37（m，3H）、7.587.62（m，2H）、7.737.76（m，2H）、7.837.87（m，2H）；质谱（ESI）：m/z理论值 C22H17ClN3S MH-，390.080 4；实际值，390.081 9.3结论吡唑类化合物具有杀虫、杀菌、消炎等活性，具有广阔的研究和开发前景.本文从芳基肼、-酮腈、磺酰肼三种简单的起始原料出发，一步快速合成了一系列吡唑-5-胺衍生物.该合成方法反应时间短、成本低、操作简单、后处理方便，为吡唑衍生物的合成提供了一种高效的新方法.参考文献：1杨峥，解恒参，丁维华，等.1，3，5-三芳基吡唑衍生物的高效合成方法 J.兰州理工大学学报，2021，47（5）：65-69.2吴嘉良.4-硫/硒氰化吡唑衍生物的合成方法研究 D.石家庄：河北科技大学，2022：2-5.3常金宇，张福群，崔俊杰.吡唑啉类化合物的典型合成及新应用 J.辽宁化工，2021，50（11）：1704-1707.4FAN W，LI Q，LI Y R，et al.I2/O2-enabled N-S bond formation to access functionalized 1，2，3-thiadiazoles J.Organic Letters，2016，18（6）：1258-1261.5贾帆.基于吡唑杂环参与的CS键形成反应研究 D.石河子：石河子大学，2022：5-10.6李路瑶，徐鑫尧，朱博，等.吡唑酮化合物在催化不对称反应中的应用 J.化学进展，2020，32（11）：1710-1728.7卢世超，冯家阳，李常凯，等.吡唑类农药合成研究新进展 J.农药，2020，59（6）：397-406.8王少华，张帮红，陈洁，等.多取代吡唑合成最新研究进展 J.有机化学，2020，40（1）：15-27.8王永辉：碘催化下合成全取代吡唑及其磺化反应研究第2期Synthesis and sulfonation ofall-substituted pyrazole catalyzed by IodineWANG Yong-hui（Office of Student Affairs，Chuzhou City Vocation College，Chuzhou 239000，China）Abstract：Using arylhydrazine，-ketonitrile and sulfonyl hydrazine as substrates，the optimal reactionconditions were determined by investigating the effects of different molar concentrations of catalysts and different organic solvents on the reaction in the presence of Iodine.The corresponding pyrazole-5-amine derivativescontaining pyrazole heterocyclic were synthesized by changing the reaction substrate.Its structure was characterized by1HNMR，IR and HR-MS.The method has the advantages of mild reaction conditions，simple operation，cheap and readily available raw materials and rapid reaction.Key words：catalyzed by Iodine；one-pet synthesis；pyrazole-5-amine derivatives（责任编辑：李玉波）Feasibility analysis of approximate angular momentumprojection of the Nilsson mean-field plus pairing modelWANG Yin，GOU Zhan-qi（College of Physics and Electronic Information Engineering，Baicheng Normal University，Baicheng 137000，China）Abstract：In order to discuss the feasibility of the approximate angular momentum projection method ofthe Nilsson mean-field plus pairing model，this paper takes ds shell as an example to analyze the2+1，4+1and0+2relationship between the energy level and the wave function in the results of strict angular momentum projection and approximate angular momentum projection.The results show that when the pairing interaction parameters are not too small，we can use the approximate angular momentum projection scheme to recover the angular momentum of the Nilsson mean-field plus angular momentum model.Key words：angular momentum projection；Nilsson mean-field；pairing interaction（责任编辑：李玉波）（上接第4页）9