2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺的合成
王兴涌1，石桂珍，袁立永，吴丹
（中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221008）
摘要：2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺是合成低毒长效除草剂咪唑黄隆的重要中间体，本文以2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶为起始原料，采用氯磺酸磺化法合成了2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺。采用单因素法优化了实验条件，并利用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和质谱仪（MS）等手段对产物的结构进行了分析和表征。实验结果表明，磺酰化反应的最佳反应时间为4 h，氯磺酸与2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶的用量比为1.2︰1，加入三乙胺可将收率由15.4%提高到70%以上；氨解反应的最佳反应时间为3 h，反应温度为27 ℃，加入乙腈可将收率由60.1%提高到79.6%；方案经改进后，总反应时间缩短3 h，收率提高了5.5个百分点。
关键词：2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶；磺酰化；合成
咪唑黄隆是当前应用和发展前景广阔的新型除草剂品种之一，目前的研究主要集中在除草剂的降解上[1-4]。兼有磺酰脲类除草剂和吡啶类除草剂的优点：具有很高的生物活性、很低的毒性，同时具有使用剂量小和对环境友好等特点。2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺是合成咪唑黄隆重要的中间体[5,6]，同时是咪唑黄隆在土壤中的主要代谢产物和光产物[7,8]。其合成经三步完成[9]：（1）2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶的磺化；（2）磺酸的氯化；（3）磺酰氯的氨解。主要有以下几种合成方法：（1）2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶在惰性溶剂如氯仿和1,2-二氯乙烷中，用氯磺酸磺化，回流得3位取代的磺酸，后与三氯氧磷反应，
生成相应的磺酰氯，随后用氨水处理得产物[10-12]；（2）2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶与正丁基锂或二异丙基酰胺锂在乙醚或四氢呋喃中，于-70-0 ℃下反应，再用SO2处理，得3位取代的磺酸酯，再用N-氯代琥珀酰亚胺氯化，接着用氨水处理得产物[10]；此外还可采用重氮化亚硫酸钠磺化法或浓硫酸磺化氯化法，但这两种方法步骤较为繁琐。方法（2）对实验条件的要求较高，而氯磺酸是一种有效的磺化试剂，活性仅次于三氧化硫，但由于其在室温下是液体，使用起来比三氧化硫要方便，因此，本文采用氯磺酸磺化氯化法进行合成。
1 实验部分
1.1 试剂及仪器
实验中所用2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶、1,2-二氯乙烷、三氯氧磷、三乙胺、氨水和乙腈均为分析纯试剂。
基金项目：江苏省高校高新技术产业化项目（JH02-093）
1作者简介：王兴涌（1963-），男，江苏省徐州市人，副教授，主要从事生物转化、药物合成及功能材料合成等方面的研究。Tel：0516-*******，E-mail：xywang123@https://www.doczj.com/doc/324902491.html,
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所用仪器包括X-6显微熔点测定仪、Finigan LCQ Advantage 型质谱仪、A V ATAR 360型傅
立叶变换红外分光光度计（固体KBr 压片）及N-1001型旋转蒸发仪。
1.2 合成路线
合成路线如下图所示：
22Cl NH 3·H 2O 2NH 2
1.3 实验过程
1.3.1 2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰氯的合成
将2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶（7.60 g ）溶于37.5 mL 二氯乙烷，搅拌下于10 min 内滴加4.1 mL
氯磺酸。加热回流4 h 后冷却到20 ℃，滴入8.3 mL 三乙胺并加热回流。在回流下将5.1 mL 三
氯氧磷0.5 h 内加入，继续回流反应3 h 。冷却后倒入100 mL 冰水，分出有机层，减压蒸馏去
除二氯乙烷得淡黄色结晶8.8 g ，熔点154.0-156.2 ℃，收率70.5%。
1.3.2 2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺的合成
将2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰氯（2.30 g ）溶于30 mL 乙腈，室温下与30 mL 氨水搅拌
反应2 h ，减压蒸馏去除乙腈，过滤、水洗、干燥后得粉红色固体，经乙醇重结晶得无色针
状物1.5 g ，熔点174.5-176.1 ℃（文献值[11]175-177 ℃），收率71.9%。
2 结果与讨论
2.1 FTIR 分析
图1 2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰氯的FTIR 图
Fig.1 FTIR spectra of 2-chloroimidazo[1,2-α]pyridine-3-sulfonyl chloride
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图2 2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺的FTIR图
Fig.2 FTIR spectra of 2-chloroimidazo[1,2-α]pyridine-3-sulfonamide 由图1可以看出：1654 cm-1处吸收为芳环C-H的变形振动，1638 cm-1处吸收为 N=C-C=C 的共扼伸缩振动，1494 cm-1处吸收为芳环C=C的伸缩振动，762 cm-1处吸收为芳环C-H的变形振动（面外）；而1164 cm-1处吸收为硫-SO2-磺酰氯的对称伸缩振动、1199 cm-1（1032 cm-1）处吸收为硫-SO2-磺酸的不对称（对称）伸缩振动，744 cm-1处的吸收为芳香族C-Cl的伸缩振动。
与图1相比，图2中没有出现磺酰氯的吸收峰，而多了1345 cm-1、1157 cm-1处的磺酰胺吸收峰和3315 cm-1处的N-H伸缩振动吸收峰，这说明发生了氨解反应。
2.2 MS分析
shiguizhen03 #250RT:4.36AV:1NL:5.36E5
T:- c ESI Full ms2 230.00@30.00 [ 60.00-1000.00]
图3 2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺的MS图
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Fig.3 MS spectra of 2-chloroimidazo[1,2-α]pyridine-3-sulfonamide 图3为2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺的MS图，由于产物的分子量为231.5，故MS图中的基峰（230.0）为M-1峰。
2.3 影响2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰氯收率的因素
分别考察了磺化反应的时间和投料比对收率的影响（如图4，5）。
图4 反应时间对收率的影响图5 投料比对收率的影响 Fig.4 effect of reaction time on yield Fig.5 effect of materiel rate on yield
从图4可见，磺化反应1 h收率达50.3%，1 h以后，随反应时间增加，收率变化不明显。磺化反应5 h的收率甚至低于反应4 h的收率。因此，适宜的磺化反应时间为4 h。
由图5可见，投料比为1.2时的收率比投料比为1时的收率高，投料比大于1.2时，收率变化不明显，适宜的投料比为1.2。实验中发现投料比为3时，未加三氯氧磷之前已经有黄色固体析出，是因为过量很多的氯磺酸磺化芳环生成了芳磺酰氯[13]。
此外，实验中还考察了缚酸剂对收率的影响，不加缚酸剂时收率只有15.4%，加缚酸剂时收率可达70%以上。
2.4 影响2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺收率的因素
分别考察了反应温度、反应时间及溶剂对收率的影响。
图6 反应温度对收率的影响
Fig.6 effect of reaction temperature on yield
由图6可以看出，收率随反应温度的升高而减小，温度为27 ℃时，收率最高，为71.9%。
采用薄层色谱跟踪监测反应进度，几次点样后发现，反应3 h后，反应混合物中不再有
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原料点，说明此时反应已经完全，故适宜的反应时间为3 h。
作者做了加乙腈和不加乙腈两种情况下的收率实验。结果表明，不加乙腈时收率仅为60.1%，加了乙腈后收率可达到79.6%，乙腈在本反应中起到助溶作用。
2.5 2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰氯合成方法的改进
氯磺酸与2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶反应时，视其用量大小可生成磺酸或磺酰氯。作者对合成方法做了一些改进：将2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶7.60 g溶于37.5 mL二氯乙烷中，搅拌下于20 min内将其滴加到盛有29.8 g氯磺酸的三口烧瓶中，再向其中加入3 g氯化钠，加热回流5 h后冷却，向其中注入100 mL冰水，分出有机层，用20 mL 10 mol/L的盐酸处理后过滤，将滤渣溶于水后与水层合并，再向其中加入30%的氢氧化钠溶液直至有沉淀产生。结果如表1所示：
表1 对比实验
Table 1 contrast experiment
m(氯磺酸)/g m(三氯氧磷)/g t反应/h y/%
改进前14.3 16.9 8 80.1
85.6
改进后29.8 0 5 由表1可见，合成方法改进后，反应时间由8 h缩短至5 h，不需要加入三氯氧磷，操作更加简单，收率由80.1%提高到85.6%。
3 结论
1）影响2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰氯收率的因素有反应时间、投料比及缚酸剂等。通过单因素法确定磺化反应的适宜时间为4 h，适宜物料配比为氯磺酸︰2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶=1.2︰1，加入缚酸剂可将收率由15.4%提高到70%以上。
2）影响2-氯咪唑并[1,2-α]吡啶-3-磺酰胺收率的因素有反应时间、反应温度及溶剂。通过薄层色谱追踪监测反应进度确定适宜反应时间为3 h，通过单因素法确定适宜反应温度为27 ℃，加入乙腈起到助溶作用，可将收率由60.1%提高到79.6%。
3）改进实验的结果表明，改进后实验操作更加简单，反应时间缩短3 h，收率即由80.1%提高到85.6%。
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Synthesis of 2-chloroimidazo[1,2-α]pyridine-3-sulfonamide
WANG Xing-yong，SHI Gui-zhen，YUAN Li-yong，WU Dan
（School of Chemical Engineering and Technology，China University of Mining & Technology，
Xuzhou，Jiangsu 221008，China）
Abstract
2-Chloroimidazo[1,2- ]pyridine-3-sulfonamide is the most important intermediate for synthesis
of low toxicity herbicide imazosulfuron. In this paper, the synthesis of
2-chloroimidazo[1,2- ]pyridine-3-sulfonamide was investigated. 2-chloroimidazo[1,2- ]pyridine-3-sulfonamide was prepared with chlorosulfonic acid and
2-chloroimidazo[1,2- ]pyridine. In this study, the experiment condition was explored and
optimized, and the products were characterized by FTIR, MS, etc. The results indicate that the
optimized sulfonylation reaction time is 4 h, the materiel rate of chlorosulfonic acid and
2-chloroimidazo[1,2- ]pyridine is 1.2:1, with ethylamine the yield increase from 15.4% to above
70%; the optimized ammonolysis reaction time is 3 h, the reaction temperature is 27 ℃, with
acetonitrile the yield increase from 60.1% to above 79.6%; after improve on the scheme, the total
reaction time reduce 3 h and the yield increase 5.5 percent.
Keywords:2-chloroimidazo[1,2- ]pyridine; sulfonylation; synthesis
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