介绍
3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛(3-Phenyl-1H-pyrazole-4-carbaldehyde)具吡唑环、苯基和醛基三重活性结构单元,常温下为固体结晶,熔点 145℃,经水重结晶后纯度可达 96-99%。醛基可被高锰酸钾氧化为羧基,也可被还原为羟甲基;能与胺类、肼类发生缩合反应。

图一 3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛
光谱
3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛的¹H NMR 光谱(DMSO-d₆溶剂):δ=7.10 t(1H,苯环 CH)、7.30 t(2H,苯环 2CH)、7.70 d(2H,苯环 2CH)、8.00 与 8.38 d(1H,吡唑环 CHN,互变异构体信号)、9.88 s(1H,CHO)、13.60 s(1H,NH);质谱(EI,70 eV):分子离子峰 M⁺=172,与分子式理论值一致。
结构特征
3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛的化学结构中包含 1 个 1H - 吡唑环、1 个苯基(3 位取代)和 1 个醛基(4 位取代)。其不对称中心围绕吡唑环构建,形成稳定的芳香杂环体系,吡唑环上的 NH 基团与分子内 / 分子间形成 NH…N 氢键,导致 3 - 位与 5 - 位取代基存在互变异构现象;-CHO直接连接于吡唑环 4 位,具有高反应活性,易发生氧化、还原、缩合等反应;苯基与吡唑环共轭,增强分子的芳香性和结构稳定性。
合成
目前主流3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛的合成方法为腙制备 - Vilsmeier 甲酰化两步法,以易得的苯乙酮为起始原料,反应条件温和、产率优异,具体流程如下:
第一步:腙中间体合成
原料为苯乙酮(Ia)、氨基脲盐酸盐、无水乙酸钠;反应条件为乙醇为溶剂,回流反应 1 小时,冷却至 20℃静置 10 小时;产物为苯乙酮腙(IIa),分离产率 78-95%,经冷乙醇洗涤纯化。
第二步:Vilsmeier 甲酰化反应
关键试剂:POCl₃-DMF 复合物(Vilsmeier 试剂),用量为腙中间体的 2 mol 当量;0℃下向 DMF 中滴加 POCl₃制备复合物,加入腙后控制温度 40-50℃反应,再于 80℃保温 1.5 小时;反应液冰淬后,用 30% NaOH 调 pH 至 8-9,再用浓盐酸酸化至 pH 5-7,静置 18 小时后过滤;水相重结晶(1L 水溶解 0.5-5.0 g 产物),50℃干燥,目标产物3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛,产率 87%。
反应机理
Vilsmeier 试剂先对腙中间体的甲基进行甲酰化,随后发生环化形成吡唑环中间体,再与另一分子 Vilsmeier 试剂反应,在吡唑环 4 位引入醛基,最终经水解得到目标产物3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛。反应需控制 POCl₃用量不低于 2.25 mol 当量,避免未完全甲酰化的吡唑中间体残留。

图二 3-苯基-1H-吡唑-4-甲醛的合成
参考文献
[1]Lebedev V A ,Lebedeva B A ,Sheludyakov D V , et al.Synthesis of 3-Substituted Arylpyrazole-4-carboxylic Acids[J].Russian Journal of General Chemistry,2005,75(5):782-789.DOI:10.1007/s11176-005-0318-7.