2-苯甲酰亚胺基-4-苯基-4-羟基-3-(乙酸甲酯基)噻唑烷的合成及表征

袁庆甲, 张 玲, 沙峻岭, 唐晓媛, 刘 真, 支三军

(淮阴师范学院 化学化工学院, 江苏 淮安 223300)

0 引言

芳基酰基硫脲、杂芳基酰基硫脲及其衍生物具有广泛的生物活性,近年来一直受到研究人员的关注.如：噻吩甲酰硫脲衍生物对小麦全蚀病病原菌具有一定的抑菌活性[1]；异海松酰(胺)基硫脲类衍生物对白色念珠菌表现出显著的抑制活性[2]； 1,2,3-三氮唑酰基硫脲衍生物、芳脲基酰基硫脲衍生物具有较好的植物生长调节活性[3-4]；吡唑酰基硫脲类化合物对苹果轮纹病菌具有较好的杀菌活性[5]. 此外,还有：N,N-二乙基-N′-氟取代苯甲酰基硫脲可用于含镍废水的净化处理[6]；N-对氯苯甲酰基-N′-芳酰氨基硫脲、双(N-对氯苯甲酰基)-N′-乙二胺硫脲用于CH3COO-,F-,C1-,Br-,H2PO4-等阴离子的识别性能研究[7]; 作为有机合成中间体,硫脲、酰基硫脲类化合物常被用于各种杂环化合物的合成[8-10].

本文研究了在三乙胺的存在下，1-苯甲酰基-3-(乙酸甲酯基)硫脲(1)与w-溴代苯乙酮(2)为原料的成环反应. 在30℃丙酮溶液中反应3 h,以91.5%的收率得到目标化合物2-苯甲酰亚胺基-4-苯基-4-羟基-3-(乙酸甲酯基)噻唑烷(3).具体成环反应如下：

1 实验部分

1.1 实验药品及仪器

苯甲酰氯、硫氰酸钾、四乙基溴化铵、甘氨酸甲酯盐酸盐、二氯甲烷、丙酮、w-溴代苯乙酮、三乙胺等为分析纯.Nicolet iS50FT红外光谱仪(溴化钾压片,美国赛默飞世尔公司).Avance 400MHz核磁共振波谱仪(CDCl3为溶剂,TMS内标,瑞士布鲁克公司);XT24双目体式显微熔点测定仪(温度计未校正).

1.2 合成方法

1.2.1 1-苯甲酰基-3-(乙酸甲酯基)硫脲的合成

在反应瓶中加入苯甲酰氯(1.55 g,11 mmol)、KSCN(已干燥的,15 mmol)、二氯甲烷(25 mL)、四乙基溴化铵(TEBA,0.1 g),室温下搅拌4 h,抽滤,滤液中加入甘氨酸甲酯盐酸盐(123.5 g,10 mmol),室温下搅拌4 h,蒸馏出二氯甲烷,固体用无水乙醇重结晶,得到淡黄色针状固体2.05 g,产率为81%.

1.2.2 化合物2-苯甲酰亚胺基-4-苯基-4-羟基3-(乙酸甲酯基)噻唑烷的合成

在100 mL三口烧瓶中加入1-苯甲酰基-3-(乙酸甲酯基)硫脲(0.252 g,1.0 mmol),w-溴代苯乙酮(0.239 g,1.2 mmol),三乙胺(0.203 g,2.0 mmol)和10 mL的丙酮,在30℃下,反应3 h.反应结束后,在溶液中加入30 mL水,不断搅拌使产物结晶析出,抽滤,固体用无水乙醇重结晶,得到白色固体即为2-苯甲酰亚胺基-4-苯基-4-羟基3-(乙酸甲酯基)噻唑烷.

2 结果与讨论

2.1 w-溴代苯乙酮用量的影响

在10 mL丙酮溶液中,反应温度30℃,反应时间3 h,甲酰基-3-(乙酸甲酯基)硫脲(0.252 g, 1 mmol),三乙胺用量(0.101 g,1 mmol)条件下,考察w-溴代苯乙酮用量对反应的影响.分别取w-溴代苯乙酮为1.0, 1.1, 1.2和1.3 mmol进行考察，w-溴苯乙酮用量对目标产物收率的影响见表1.

表1 w-溴代苯乙酮用量对产物收率的影响

由表1可知,产物的收率随着w-溴代苯乙酮用量增加而增大.当w-溴代苯乙酮的用量为1.3 mmol时,产物的收率达到92.0 %，但产物纯度有所降低,导致这一现象的原因是w-溴代苯乙酮是固体,过量的w-溴代苯乙酮造成反应不完全并随产物一起析出,使产物纯度降低. 所以w-溴代苯乙酮适宜用量选定为1.2 mmol.

2.2 三乙胺用量的影响

在10 mL丙酮溶液中,反应温度30 ℃,反应时间3 h,甲酰基-3-(乙酸甲酯基)硫脲(0.252 g, 1.0 mmol),w-溴苯乙酮(0.239 g,1.2 mmol)条件下,考察三乙胺用量对反应的影响.分别取三乙胺为1.0, 2.0和3.0 mmol进行考察.三乙胺用量对目标产物收率的影响见表2.

表2 三乙胺用量对产物收率的影响

由表2可知,产物收率随着催化剂三乙胺的用量增加而增大.三乙胺的用量为0.202 g(2.0 mmol)时,产物收率达到91.5%;三乙胺的用量为0.303 g(3.0 mmol)时,产物收率达到92.3%.综合考虑,三乙胺的用量选定为2.0 mmol.

2.3 产物的结构与表征

熔点: 159～161℃.

IR(KBr):v3 318, 3 062, 2 991, 1 680, 1 602, 1 567, 1 494, 1 384, 1 322 cm-1;1H NMR(400MHz,CDCl3):δ=8.29-8.21(m,2H),7.67-7.59(m,2H),7.58-7.49(m,1H),7.53-7.37(m,5H),5.12(s,1H),4.61(dd,J=16.9 Hz,1H),3.78(s,3H),3.72(d,J=16.9 Hz,1H),3.62(d,J=12.4 Hz,1H),3.54(d,J=12.4 Hz,1H)ppm;13C NMR(100MHz,CDCl3):δ=176.1,172.5,171.6,140.3,136.1,129.7,129.1,128.9,128.1,126.4,92.9,53.0(CH3),47.2(CH2),44.7(CH2).

从图1中可以看出，在目标化合物的1H NMR图谱(图1)中,由于噻唑环上4-位C是1个手性碳原子,其相邻5-位C上的2个H是磁不等价质子,能产生同碳质子间的耦合;与噻唑环3-位N相连的CH2,与之相邻的原子都是非手性中心,2个H应该是磁等价质子.在1H NMR图谱中未能找到与其对应的2H单峰,但由图2可以看出在目标化合物的13C NMR图谱(图2)的DEPT 135中能看到2个CH2归属的碳原子.

图1 目标化合物的1H NMR图谱与对应的产物结构

图2 目标化合物的13C NMR图谱与对应的产物结构

进一步分析发现,在1H NMR图谱中有两组特殊的同碳质子间耦合存在,即:4.61(dd,J=16.9 Hz,1H),3.72(d,J=16.9 Hz,1H),其耦合常数为16.9 Hz,3.62(d,J=12.4 Hz,1H),3.54(d,J=12.4 Hz,1H),其耦合常数为12.4 Hz.结合目标化合物13C NMR的DEPT135(图2)可以判断分子中含有2个CH2基团,而且,3-位N上CH2的2个H原子产生了同碳质子间的耦合,也是磁不等价质子,4.61(dd,J=16.9 Hz,1H),3.72(d,J=16.9 Hz,1H).

3 结论

研究了丙酮为溶剂,在三乙胺存在下1-苯甲酰基-3-(乙酸甲酯基)硫脲、w-溴苯乙酮为原料的成环反应. 通过1H NMR、13C NMR等技术手段对产物结构进行了表征. 目标化合物的1H NMR、13C NMR的图谱分析表明,分子中2个CH2分别存在同碳质子耦合现象.