一种新型取代噻二唑的合成

尹大伟， 刘玉婷，苗东琳

(1.陕西科技大学化学与化工学院， 陕西 西安 710021;2.陕西咸阳偏转集团德隆泰克公司， 陕西 咸阳 712021)

0 前言

1,3,4-噻二唑环具有独特的三大属性——广谱生物活性、良好的稳定性、良好的与金属配合的能力，因而近年来1,3,4-噻二唑类化合物被广泛应用于抗菌药、驱虫药、除草剂、植物生长调节剂、显色剂、染料、燃料油添加剂、抗磨剂、缓蚀剂等等，还可用于防治水稻百叶枯病、柑橘溃疡病、蕃茄青枯病等，并可作为一种重要的医药合成中间体，此外还作为一种重要的液晶材料的结构单元而受到广泛关注[1-7].本文采用硫酸肼、苯甲醛、乙酸酐等原料合成了一种新型取代1,3,4-噻二唑，其多种活性基团聚集在同一分子中因而具有更高的生物活性，具体合成路线如下：

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

上海精密科学仪器有限公司X-4显微熔点仪(温度计未经校正)；德国BRUKER公司VECTOR-22傅立叶红外光谱仪(KBr压片)；所有试剂均为市售分析纯或化学纯；氨基硫脲按文献[8]方法制备，产率87%，m.p.178～180 ℃(文献值为180～181 ℃)；肉桂酸按文献[9]方法制备，产率70%，m.p.132～134 ℃(文献值132～133 ℃).

1.2 2-氨基-5-苯乙烯基-1,3,4-噻二唑的合成

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、回流冷凝管的250 mL三口烧瓶中依次加入1.14 g氨基硫脲、1.85 g肉桂酸和20 mL二氧六环，在冰水浴冷却下搅拌，滴加6 mL三氯氧磷，加完后逐渐升温，在温度达到60 ℃时反应0.5 h，然后继续升温至95 ℃左右回流反应5 h.减压除去二氧六环及部分三氯氧磷，冷却后向反应瓶中加20 mL 30%乙醇水溶液，待产物充分溶解后在冰水浴冷却下用50%氢氧化钠溶液中和至pH为8～9，抽滤，滤饼用冷水洗涤，干燥，得粗品.粗品用30%乙醇重结晶，干燥，得黄白色片状晶体2.10 g,产率77%，m.p.219～220 ℃.IR(cm-1，KBr压片)：3 317.51,3 113.21(vN-H)，2 925.53(vC-H)，1 618.74(vC=N)，891.78(δC-H杂环)，1 376(-CH3特征吸收).元素分析实测值(计算值)：C 72.81(72.90)，H 5.41(5.47),N 20.57(20.68).

2 结果与讨论

2.1 反应机理

在2-氨基-5-苯乙烯基-1,3,4-噻二唑的合成中，发生一次氯化、两次亲核加成-消除反应.首先肉桂酸与三氯氧磷发生氯化反应生成肉桂酰氯；第二步，氨基硫脲由于氨基氮原子上有孤对电子，所以可以作为亲核试剂进攻肉桂酰氯的羰基而发生亲核加成反应，消除一分子HCl后形成中间体1；第三步，由于第二步反应中有HCl生成，所以反应体系呈一定的酸性，所以中间体1在酸性条件下发生酮式与稀醇式的互变，得到其互变异构体2；第四步，中间体2的结构中巯基利用它有孤对电子，能够作为亲核试剂的特点，与分子内的羰基发生亲核加成反应而得到中间体3；第五步，中间体3发生H的转移，得到中间体4；第六步,4脱水后得到2-氨基-5-苯乙烯基-1,3,4-噻二唑,反应式如下：

2.2 物料摩尔比对产率的影响

取三氯氧磷6 mL,氨基硫脲0.012 5 mol，与肉桂酸的摩尔比分别为1∶1，1∶1.1，1∶1.2，1∶1.3，1∶1.4进行投料，加入二氧六环20 mL，反应时间为5.5 h，研究了投料比对实验的影响，如表1所示.

表1 物料摩尔比对产率的影响

由表1 可以看出，肉桂酸与氨基硫脲的投料比为1∶1较适宜.

2.3 反应时间对产率的影响

肉桂酸与氨基硫脲每次分别以0.012 5 mol进行投料，加入二氧六环20 mL，三氯氧磷6 mL，研究反应时间对实验的影响，结果如表 2所示.

表2 反应时间对产率的影响

由表 2可以看出，5.5 h是比较合适的回流时间,以后随着反应时间延长,产率并不增加,原因可能是由于反应已达平衡,仅靠延长时间不会使平衡向正反应方向移动.

表3 溶剂用量对产率的影响

2.4 溶剂用量对产率的影响

每次分别取肉桂酸与氨基硫脲0.012 5 mol进行投料，三氯氧磷6 mL，反应时间5.5 h，研究溶剂用量对产率的影响，结果如表 3所示.

由表 3可以看出，溶剂用量对反应的影响不太大.

表4 放大实验

2.5 放大实验

根据所确定的最佳反应条件：物料摩尔比为1∶1,反应时间5.5 h进行放大实验，实验结果如表4所示.

从实验结果看，放大实验是比较成功的.

3 结束语

本文以硫酸肼为原料合成了氨基硫脲，以苯甲醛与乙酸酐为原料合成了肉桂酸，再由氨基硫脲与肉桂酸反应生成了一种新型取代噻二唑(2-氨基-5-苯乙烯基-1,3,4-噻二唑).通过对2-氨基-5-苯乙烯基-1,3,4-噻二唑合成实验条件的探索及重复放大实验得到了最佳反应条件：肉桂酸与氨基硫脲摩尔比为1∶1进行投料，三氯氧磷6 mL，反应时间5.5 h，反应溶剂二氧六环15 mL.目标产物及中间体的结构均经IR得以确证.

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