一锅法合成5-取代异[object Object]唑-3-羧酸甲酯类化合物
《精细化工》
2024年 41卷
第12期
20231066
中图分类号：O626
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摘要
以甲醇钠为碱催化剂，取代甲基酮与草酸二甲酯经Claisen 缩合反应合成了β-二羰基化合物，再经浓硫酸中和后与盐酸羟胺反应成肟，最后高温成环，合成了不同取代基的5-取代异唑-3-羧酸甲酯类化合物。通过HNMR、CNMR、MS 确证了产物结构，对合成过程中的碱催化剂、溶剂、酸中和的条件进行了优化，对不同取代基的5-取代异唑-3-羧酸甲酯化合物合成工艺差异进行了探讨。结果表明，用一锅法成功合成了26 个5-取代异唑-3-羧酸甲酯。其中，23 个可在单一溶剂甲醇中制备，避免了中间产物的分离和纯化处理，操作流程简捷，单一溶剂易于回收处理；5-叔丁基异唑-3-羧酸甲酯（Ⅳc）、5-(4-氨基苯基)异唑-3-羧酸甲酯（Ⅳm）和5-(3-氨基苯基)异唑-3-羧酸甲酯（Ⅳn）的合成需要用叔丁醇钾作碱催化剂，并在四氢呋喃中进行；5-三氟甲基异唑-3-羧酸甲酯（Ⅳv）的合成未成功，需要设计新的合成方法和条件。
关键词: 一锅法 异 [object Object]唑-3-羧酸酯 异 [object Object]唑 合成 羧酸 精细化工中间体
5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物是重要的精细化工中间体，其分子结构具有一定的药理活性 ，在药物分子设计中，其常被用作生物电子等排体进行药物活性研究 。5-甲基异 唑酰肼（1，如下所示）已作为一元胺氧化酶抑制剂用于抗抑郁药物的研究 。CALI 等 和TALDONE 等 报道了许多含有异 唑骨架的生物活性分子，如杀虫剂 菌灵、除草剂异 唑草酮 、高效抑菌药新诺明 、抗类风湿性关节炎药来氟米特 等。2007 年，HAUCK 等 研究发现，5-取代苯基异 唑-3-酰胺类衍生物（2）的生物活性和万古霉素相当。2008 年，BROUGH 等 研究发现，异 唑-3-羧酸酯类衍生物（3）具有抗癌活性。
随着更多有效的异 唑类药物分子的发现，未来市场对5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物的需求将逐渐增多，因此，5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物的合成研究备受关注 [13-15] 。然而，目前国内尚未有大批量规模化生产此类化合物的厂商，导致其价格普遍较高，限制了此类化合物在药物研发方面的需求。因而，开发一种适合5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物工业化生产的方法具有重要的现实意义。如下所示，现有文献报道的合成方法 [15-18] ，多以取代甲基酮（Ⅰ）为起始物，在强碱条件下，例如：正丁基锂（ n -BuLi）、叔丁醇钾（ t -BuOK）、氢化钠（NaH）、乙醇钠（EtONa）或甲醇钠（MeONa），与草酸二乙酯生成 β -二羰基化合物（Ⅱ），Ⅱ再与盐酸羟胺形成肟（Ⅲ），然后Ⅲ加热成环，得到5-取代异 唑-3-羧酸酯（Ⅳ）。这类方法由于原料易得、成本较低而被广泛应用，但其反应步骤长，总收率低而仍有较大的改进空间。
本文拟采用一锅法 [16-18] ，以烷基或芳基甲基酮类化合物为起始物、甲醇钠为碱催化剂，在单一溶剂甲醇中进行反应，来合成不同取代基的5-取代异 唑-3-羧酸甲酯化合物。以期为此类化合物的大规模批量制备提供参考。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
无水甲醇，AR，上海泰坦科技有限公司；浓硫酸（质量分数98%）、丙酮，AR，河南化之夷科技有限公司；盐酸羟胺、甲醇钠、草酸二甲酯、环丙基甲基酮、频哪酮、苯乙酮、取代苯乙酮、碳酸钾、二碳酸二叔丁酯〔(Boc) 2 O〕，AR，上海毕得医药科技股份有限公司；三乙胺（TEA）、 t -BuOK，AR，天津市大茂化学试剂厂；浓盐酸（质量分数36%），AR，洛阳市化学试剂厂；溴化苄（BnBr）、钯碳（Pd质量分数5%），AR，上海麦克林生化科技股份有限公司；硅胶（200～300 目），安徽良臣硅源材料有限公司；石油醚（60～90），AR，济南利扬化工有限公司；乙酸乙酯，AR，上海科醚化学科技有限公司；四氢呋喃，AR，南京一览生物科技有限公司。
Avance 500 MHz 型超导核磁共振波谱仪，德国Bruker 公司；Finnigan LCQ Advantage MAX 型质谱仪（MS），美国Thermo Fisher Scientific 公司。
1.2 5-取代异
以取代甲基酮为原料，采用一锅法合成5-取代异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳ）系列化合物，合成路线如下所示。
向500 mL 装有机械搅拌、冷凝管、温度计的三口反应瓶中，依次加入甲醇钠54.0 g（1 mol）、无水甲醇（2 L）。室温搅拌5 min，加入取代甲基酮（1 mol）和草酸二甲酯118.0 g（1 mol）的混合溶液，室温搅拌反应12 h，体系逐渐呈黄色浆状。然后，向反应体系中依次加入浓硫酸 49.0 g（0.5 mol）、盐酸羟胺69.5 g（1 mol），将反应瓶置于油浴中加热到80 ℃，搅拌反应6 h，减压蒸出部分溶剂后冷却，抽滤，滤饼用自来水洗，得5-取代异 唑-3-羧酸甲酯类化合物（Ⅳa、Ⅳe～Ⅳaa），Ⅳb～Ⅳd 为液体，需要柱层析纯化，纯化条件为：200～300 目硅胶，洗脱剂为 V (石油醚)∶ V (乙酸乙酯)=3∶1，Ⅳa～Ⅳaa 的分子结构式如下所示。
5-甲基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳa）：白色固体，收率为65%，熔点：98～99 ℃（文献值 [19-21] ：98～99 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 6.40 (s, 1H), 3.95 (s,3H), 2.48 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 171.4,160.5, 156.2, 102.2, 52.7, 12.3。LC 纯度97% (254 nm)。MS, C 6 H 7 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值142.12，测试值142.10；[M+Na] + 理论值164.12，测试值164.00。
5-异丙基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳb）：浅褐色液体 ，收率为58%，沸点：160～165 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 6.39 (d, J = 0.6 Hz, 1H), 3.95 (s,3H), 3.13 (dt, J = 13.9、6.9 Hz, 1H), 1.34 (d, 6H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 168.0, 158.9, 150.0,100.5, 51.5, 26.0, 23.0。LC 纯度95% (254 nm)。MS, m / Z : C 8 H 11 NO 3 [M+H] + 理论值 170.18，测试值170.12；[M+Na] + 理论值192.18，测试值192.01。
5-叔丁基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳc）：淡黄色油状液体，收率为49%，沸点：170～175 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 6.37 (s, 1H), 3.96 (s, 3H), 1.38(s, 9H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 183.2, 172.6 160.7, 156.1～155.8, 100.3～99.1, 52.6, 28.8～28.2。LC纯度95% (254 nm)。MS, C 9 H 13 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值184.20，测试值184.23；[M+Na] + 理论值206.20，测试值206.14。
5-环丙基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳd）：浅褐色液体 ，收率为46%，沸点：175～180 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 6.31 (s, 1H), 3.96 (s, 3H),2.11～2.08 (m, 1H), 1.16～1.08 (m, 2H), 1.03～0.99 (m,2H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 166.0, 159.0,152.0, 101.0, 52.0, 9.2, 8.2。LC 纯度96% (254 nm)。MS, C 8 H 9 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值168.16，测试值168.13；[M+Na] + 理论值190.16，测试值190.14。
5-苯基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳe）：白色固体，收率为89%，熔点：81～82 ℃（文献值 [24-26] ：80～82 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.79～7.77 (m,2H), 7.48～7.45 (m, 3H), 6.91 (d, 1H), 3.99 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 171.8, 160.4, 156.6,130.8, 129.1, 126.5, 125.9, 99.9, 52.9。LC 纯度98%(254 nm)。MS, C 11 H 9 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值204.19，测试值204.21；[M+Na] + 理论值226.19，测试值226.21。
5-(2-甲基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳf）：白色固体，收率为81%，熔点：108～110 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.52～7.51 (m, 2H), 7.25～7.22(m, 2H), 6.87 (s, 1H), 3.95 (s, 3H), 2.34 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 173.0, 159.4, 156.1,139.5, 133.7, 127.1, 125.5, 122.1, 98.8, 53.9, 22.4。LC纯度97% (254 nm)。MS, C 12 H 11 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值218.22，测试值218.09。
5-(3-甲基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳg）：白色固体，收率为83%，熔点：118～120 ℃（文献值 ：118～121 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.54～7.51 (m, 2H), 7.29 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.21～7.19 (m,1H), 6.83 (s, 1H), 3.92 (s, 3H), 2.34 (s, 3H)。 13 CNMR(125 MHz, CDCl 3 ), δ : 172.0, 160.5, 156.6, 139.0,131.7, 129.1, 126.5, 123.1, 99.8, 52.9, 21.4。LC 纯度97% (254 nm)。MS, C 12 H 11 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值218.22，测试值218.04。
5-(4-甲基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳh）：白色固体，收率为87%，熔点：128～130 ℃（文献值 128～130 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.70 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.29 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.85 (s, 1H),3.98 (s, 3H), 2.38 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 172.1, 160.6, 156.7, 141.4, 129.9, 123.9, 125.9, 99.4,52.9, 21.6。LC 纯度97% (254 nm)。MS, C 12 H 11 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值218.22，测试值218.21。
5-(2-甲氧基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳi）：白色固体，收率为79%，熔点：108～110 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.49～7.39 (m, 3H), 7.10～7.05(m, 1H), 6.98～6.95 (m, 1H), 4.01 (s, 3H), 3.85 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.7, 169.1, 160.51,152.5, 142.6, 135.5, 131.9, 118.2, 115.3, 112.0, 56.6,50.9。LC 纯度97% (254 nm)。MS, C 12 H 11 NO 4 , m / Z :[M+H] + 理论值234.22，测试值234.21。
5-(3-甲氧基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳj）：白色固体，收率为81%，熔点：111～113 ℃（文献值 ：112～115 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.43～7.35 (m, 3H), 7.05～7.01 (m, 1H), 6.94～6.91 (m, 1H),4.02 (s, 3H), 3.89 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.3, 168.1, 161.6, 150.6, 141.4, 131.3, 130.9,117.9, 114.9, 111.3, 55.8, 51.5。LC 纯度 97%(254 nm)。MS, C 12 H 11 NO 4 , m / Z : [M+H] + 理论值234.22，测试值234.21。
5-(4-甲氧基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳk）：白色固体 ，收率为85%，熔点：118～120 ℃。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.75 (d, J = 8.8 Hz, 2H),7.00 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 6.81 (s, 1H), 4.00 (s, 3H),3.87 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.3,168.1, 160.6, 150.6, 130.3, 127.3, 130.9, 118.0, 115.9,114.3, 58.8, 50.5。LC 纯度 97% (254 nm)。MS,C 12 H 11 NO 4 , m / Z : [M+H] + 理论值 234.22，测试值234.21。
5-(4-羟基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳl）：白色固体，收率为45%，熔点：182～184 ℃（文献值 ：183～186 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 10.17 (s,1H), 7.78～7.77 (d, 2H), 7.17 (s, 1H), 6.93～6.91 (d,2H), 3.95 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ :169.7, 168.1, 158.6, 150.3, 129.9, 127.9, 119.9, 116.3,100.9, 51.5。LC 纯度96% (254 nm)。MS, C 11 H 9 NO 4 , m / Z : [M+H] + 理论值220.19，测试值220.23。
5-(4-氨基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳm）：黄色固体，收率为38%，熔点：120～122 ℃（文献值 120～122 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.60 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.73 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 6.72 (s, 1H),4.05～3.96 (m, 5H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ :170.4, 169.8, 152.1, 146.9, 125.4, 118.7, 114.8, 100.4,51.8。LC 纯度95% (254 nm)。MS, C 11 H 10 N 2 O 2 , m / Z :[M+H] + 理论值219.21，测试值219.23。
5-(3-氨基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳn）：黄色固体，收率为42%，熔点：135～136 ℃（文献值 ：134～136 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.26 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.17 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 7.13 (d, J =1.8 Hz, 1H), 6.87 (s, 1H), 6.78 (dd, J = 8.0、1.6 Hz,1H), 4.07 (s, 3H), 3.85 (bs, 2H); 13 CNMR (125 MHz,CDCl 3 ), δ : 169.8, 168.8, 150.5, 149.3, 135.4, 131.7,118.8, 115.4, 114.8, 99.8, 51.5。LC 纯度 95%(254 nm)。MS, C 11 H 10 N 2 O 2 , m / Z : [M+H] + 理论值219.21，测试值219.21。
5-(2-氯苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳo）：白色固体 ，收率为82%，熔点：125～128 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.01～7.95 (m, 1H), 7.56～7.50(m, 1H), 7.45～7.38 (m, 2H), 7.36 (d, J = 1.3 Hz, 1H),4.03 (d, J = 0.8 Hz, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.3, 168.5, 151.4, 137.3, 132.4, 130.7, 128.5,127.8, 100.8, 52.0。LC 纯度98% (254 nm)。MS,C 11 H 8 ClNO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值 238.64，测试值238.58。
5-(3-氯苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳp）：白色固体 ，收率为78%，熔点：118～120 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.82 (s, 1H), 7.72 (m, 1H), 7.47(m, 3H), 4.03 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ :169.2, 168.1, 150.4, 134.8, 131.7, 129.5, 128.8, 127.4,123.3, 100.5, 51.5。LC 纯度98% (254 nm)。MS,C 11 H 8 ClNO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值 238.64，测试值238.58。
5-(4-氯苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳq）：白色固体 ，收率为83%，熔点：128～130 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.75 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.48 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.93 (s, 1H), 4.01 (s, 3H); 13 CNMR(125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.3, 168.2, 150.0, 134.3,129.3, 124.9, 100.5, 51.5。LC 纯度98% (254 nm)。MS, C 11 H 8 ClNO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值238.64，测试值238.57。
5-(4-溴苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳr）：白色固体，收率为78%，熔点：138～140 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.67～7.60 (m, 4H), 7.24 (s, 1H),4.0 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.3,168.1, 150.2, 132.3, 127.3, 125.5, 123.1, 100.5, 51.5。LC 纯度 98% (254 nm)。MS, C 11 H 8 BrNO 3 , m / Z :M+H] + 理论值283.09，测试值282.94。
5-(4-氟苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳs）：白色固体 ，收率为75%，熔点：116～118 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.04～8.00 (d, 2H), 7.44～7.39(m, 3H), 3.42 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ :169.2, 168.2, 162.9, 150.1, 127.7, 122.2, 116.1, 100.5,51.5。LC 纯度98% (254 nm)。MS, C 11 H 8 FNO 3 , m / Z :[M+H] + 理论值222.18，测试值222.21。
5-(3,4-二氯苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳt）：白色针状晶体 ，收率为78%，熔点：142～145 ℃。 1 HNMR (500 MHz, DMSO- d 6 ), δ : 8.30 (d, J = 2.0 Hz,1H), 7.96 (dd, J = 8.5、2.0 Hz, 1H), 7.85 (d, J = 8.5 Hz,1H), 7.71 (s, 1H), 3.93 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz,CDCl 3 ), δ : 169.5, 160.2, 157.0, 135.3, 133.9, 131.4,127.8, 126.4, 125.1, 101.0, 53.2。LC 纯度 98%(254 nm)。MS, C 11 H 7 Cl 2 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值273.08，测试值272.97。
5-(2,4-二氟苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳu）：白色固体 ，收率为65%，熔点：132～134 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.03～7.97 (m, 1H), 7.03～6.96(m, 3H), 4.02～4.01 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz,CDCl 3 ), δ : 169.3, 168.1, 161.1, 159.9, 150.0, 130.7,119.1, 111.6, 102.7, 100.5, 52.0。LC 纯度98% (254 nm)。MS, C 11 H 7 F 2 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值240.18，测试值240.21。
5-(4-三氟甲基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳv）：类白色固体 ，收率为62%，熔点：135～137 ℃。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.19～8.17 (d, 2H),7.92 (d, 2H), 7.62 (s, 1H), 3.37 (s, 3H); 13 CNMR(125 MHz, CDCl 3 ), δ : 169.3, 168.1, 150.0, 124.3,129.9, 125.6, 125.3, 100.5, 51.5。LC 纯度 98%(254 nm)。MS, C 12 H 8 F 3 NO 3 , m / Z : [M+H] + 理论值272.19，测试值272.21。
5-(3-硝基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳw）：淡黄色固体，收率为38%，熔点：158～160 ℃。 1 HNMR(500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.65 (s, 1H), 8.33 (d, J = 8.2 Hz,1H), 8.14 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.73～7.70 (m, 1H), 7.09(s, 1H), 4.02 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ :169.2, 160.0, 157.1, 148.8, 131.5, 130.6, 128.1, 125.3,121.0, 101.8, 53.2。LC 纯度97% (254 nm)。MS,C 11 H 8 N 2 O 5 , m / Z : [M+H] + 理论值 249.19，测试值249.21。
5-(4-硝基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳx）：淡黄色固体 ，收率为40%，熔点：178～180 ℃。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.39 (d, 2H), 8.25 (d,2H), 7.81 (s, 1H), 3.32 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz,CDCl 3 ), δ : 169.3, 168.1, 150.1, 147.8, 132.7, 124.5,100.1, 51.2。LC 纯度97% (254 nm)。MS, C 11 H 8 N 2 O 5 , m / Z : [M+H] + 理论值249.19，测试值249.22。
5-(2-噻吩基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳy）：类白色固体，收率为82%，熔点：86～88 ℃（文献值 ：86～88 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.57 (dd, J = 3.7、1.2 Hz, 1H), 7.51 (dd, J = 5.0、1.1 Hz, 1H),7.16 (dd, J = 5.1、3.7 Hz, 1H), 6.79 (s, 1H), 4.00 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 168.1, 158.9, 150.0,133.7, 128.0, 124.0, 122.5, 98.5, 50.0。LC 纯度99%(254 nm)。MS, C 9 H 7 NO 3 S, m / Z : [M+H] + 理论值210.22，测试值210.22。
5-(2-呋喃基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳz）：棕色固体，收率为92%，熔点：68～70 ℃（文献值 ：69～70 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 7.96～7.95(d, 1H), 7.56 (d, 1H), 7.25 (s, 1H), 6.63～6.54 (m, 1H),3.97 (s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 163.2,160.1, 156.3, 144.7, 142.2, 112.0, 111.4, 99.3, 52.9。LC 纯度98% (254 nm)。MS, C 9 H 7 NO 4 , m / Z : [M+H] + 理论值 194.16，测试值 194.14；[M+Na] + 理论值216.16，测试值216.06。
5-(2-吡啶基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳaa）：黄色固体，收率为48%，熔点：70～72 ℃（文献值 ：72～74 ℃）。 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), δ : 8.72 (d, J =4.5 Hz, 1H), 7.95 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.86 (dt, J =8.0、1.5 Hz, 1H), 7.40～7.37 (m, 1H), 7.31 (s, 1H), 4.02(s, 3H); 13 CNMR (125 MHz, CDCl 3 ), δ : 171.1, 160.2,156.9, 150.3, 145.8, 137.2, 124.9, 121.1, 102.7, 52.9。LC 纯度95% (254 nm)。MS, C 10 H 8 N 2 O 3 , m / Z : [M+H] + 理论值205.18，测试值205.21。
2 结果与讨论
2.1 工艺条件的优化
2.1.1 碱和溶剂的选择
按照1.2 节实验方法，第一步酮类和草酸二甲酯的Claisen 缩合反应在无水甲醇中进行，需要强碱催化。经过大量实验发现，甲醇钠可以满足反应的要求。虽然其他碱（如 n -BuLi、 t -BuOK、NaH 等）的碱性比甲醇钠更强，但是需要四氢呋喃作溶剂，而四氢呋喃的价格大约是无水甲醇的4～5 倍。所以，从产物总收率、反应安全性和合成成本综合考虑，甲醇钠的实用性、性价比更高。另外，后续的成肟、脱水成环反应，甲醇也都适合作反应溶剂。因此，选择甲醇钠作碱，可以统一整个反应过程的溶剂，使整个合成过程在同一种溶剂中进行，节约成本，便于回收溶剂。
2.1.2 酸的选择
酮和草酸酯缩合反应后，得到 β -二羰基化合物的钠盐形式，此步需要用酸中和后才能进行下一步成肟、成环反应。经考察盐酸、醋酸、硫酸等，发现盐酸含水量大，会发生产物甲酯水解的副反应；醋酸因为酸性较弱，导致成环时间延长，且成环收率较低；浓硫酸的效果最好，浓硫酸仅含的质量分数2%水分对该反应几乎无影响，且硫酸钠副产物伴随产物一起析出后，用少量水洗涤即可除去，虽有少量废水，但废水成分单一，易于处理。
2.2 不同取代基的影响
在不同5-取代异 唑-3-羧酸甲酯的合成过程中，脂肪类取代基和芳香类取代基有明显的区别。这是因为，脂肪类甲基酮因脂肪取代基的供电子性，钝化了自身羰基，芳香酮因为芳香环的吸电性效应活化了自身羰基，因此芳香酮的反应活性高于脂肪酮，所以芳香取代基类的异 唑收率较高。
在制备某些脂肪类取代的异 唑-3-羧酸甲酯类化合物时，如5-乙基异 唑-3-羧酸甲酯和5-异丙基异 唑-3-羧酸甲酯，都发现了异构化现象。这是由于该类酮为不对称烷酮，羰基的两侧均可发生Claisen 缩合。如下所示，以5-乙基异 唑-3-羧酸甲酯为例，以丁酮为起始原料，最后得到的是质量比为1∶1 的5-乙基异 唑-3-羧酸甲酯（A）和4,5-二甲基异 唑-3-羧酸甲酯（B）混合物，且易于分离；制备5-异丙基异 唑-3-羧酸甲酯时，虽然也有少量的异构化，但异构体质量所占比例相对不多，大约10%。
呋喃、噻吩等五元杂环酮反应活性也较高，缺电子的吡啶酮类反应活性稍弱一些。
2.3 5-取代异
2.3.1 5-叔丁基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳc）
在合成5-叔丁基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳc）时，因为频哪酮中叔丁基位阻的影响，其反应活性偏低，需要使用碱性更强的 t -BuOK 代替甲醇钠作催化剂，反应在四氢呋喃中进行，得到液体5-叔丁基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳc），最终产物需要柱层析纯化。
2.3.2 5-(3-氨基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳn）
合成5-(3-氨基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳn）时，氨基需要叔丁氧羰基（Boc）保护。与草酸二甲酯的酯缩合反应也需碱性较强的 t -BuOK，反应在四氢呋喃中进行。因成环过程为酸性环境，Boc 保护基会在成环时离去，合成路线如下所示。
5-(4-氨基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳm）与其合成方法相同。
2.3.3 5-(4-羟基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳl）
合成5-(4-羟基苯基)异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳl），需要对酚羟基进行苄醚化保护，成环后钯碳氢化脱除苄基。合成路线如下所示。
2.3.4 5-三氟甲基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳv）
5-三氟甲基异 唑-3-羧酸甲酯（Ⅳv）的合成，采用如下所示的合成路线，未获成功；分别采用不同的碱（甲醇钠、 t -BuOK、NaH），但均未成功。
此外，也采取了以三氟乙酸酐和丙酮酸乙酯为原料，对合成路线进行修正，如下所示，分别采用不同的碱（吡啶、甲醇钠、 t -BuOK、NaH）也均未获成功，最后仅仅得到的是丙酮酸乙酯和盐酸羟胺形成的肟。
3 结论
通过一锅法合成了26 种5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物，结论如下：
（1）完成了大部分5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物的合成，减少了中间体的处理过程，节约了物料成本，方法简捷高效；同时，大多数化合物的反应过程只使用无水甲醇作溶剂，易于回收；避免使用碱性更强的碱，更加安全、易于操作。
（2）制备5-取代异 唑-3-羧酸酯类化合物的方法具有普适性，最终产物易于纯化，大部分5-取代异 唑-3-羧酸甲酯为固体（仅有3 个为液体产物），在反应结束后，产物多以晶体形式析出，无需进一步纯化即可达到95%以上的纯度，简化了提纯流程，总体收率较高，具有一定的工业化前景。
（3）有个别烷烃取代的5-取代异 唑-3-羧酸酯化合物存在异构现象，需要优化完善；5-三氟甲基异 唑-3-羧酸酯尚未成功制备，需要设计新的合成方法和条件。
