CN103755612B - 一种异硫氰酸苯酯的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异硫氰酸苯酯的合成方法，包括如下步骤：（1）苯胺和二硫化四甲基秋兰姆在水中加热进行反应，反应完全后得到反应液A；（2）将步骤（1）得到的反应液A与酸进行成盐反应，反应完全后，经过离心分离得到溶液B和固体；（3）将步骤（2）得到的溶液B采用有机溶剂进行萃取，得到水相和有机相；所述的水相经过蒸发得到二甲胺的盐；所述的有机相经过后处理得到所述的异硫氰酸苯酯。该合成方法操作简单，生成“异硫氰酸苯酯”一步到位，生产过程中产生的硫与二甲胺盐可以作为副产品使用，无排放，合成工艺对环境无污染。

Description

一种异硫氰酸苯酯的合成方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种异硫氰酸苯酯的合成方法。
背景技术
异硫氰酸苯酯，结构如式（Ⅰ）所示，具有比异硫氰酸酯有更强的生物活性，主要被应用于农药、医药、染料、生化研究。异硫氰酸苯酯可以与酰肼反应制得一系列的硫脲及相关有机化合物，这些化合物都有较强的活性。多用于合成多种类型的杂环化合物，如在在医药上用于抗菌消炎以及癌症等疾病的治疗；在农药上用作抗菌、杀虫剂、除草剂等；同时它们也可以用于测定肽和蛋白质中氨基酸顺序以及作为荧光素标记物。
现有技术中，用于合成异硫氰酸苯酯的方法主要有以下几种：
1.由二苯硫脲与盐酸反应而得。将二苯硫脲加入盐酸中加热溶解，蒸馏出生成的异硫氰酸苯酯，在馏出的油状物中，加入等体积水洗，分出水层，再用稀碱液洗涤。经大量水洗后，用无水氯化钙干燥，收集120-121℃（4.66kPa），即为成品。
本方法合成异硫酸氰酯的过程中，所用的原料二苯硫脲通过苯胺、水和略过量的反应液CS2进行制备，常温下在催化剂催化的情况下，完全反应的时间在15天以上，加热时可以缩短反应周期，但需增加CS2和水的用量，且反应需在较高的压力下进行。因而生产成本高，收率低，生产周期长，同时生成异硫酸氰酯的过程中需要消耗大量的水。
2.由1,3-二苯基硫脲在浓硫酸作用下脱水后得到，也可以在硒催化下，三氯甲基碳酸酯与硫粉、N-苯基甲酰胺反应制备得到。
本方法合成异硫酸氰酯的过程中，所用的原料二苯硫脲同样需要通过苯胺、水和略过量的反应液CS2进行制备，常温下在催化剂催化的情况下，完全反应的时间在15天以上，加热时可以缩短反应周期，但需增加CS2和水的用量，且反应需在较高的压力下进行。因而生产成本高，收率低，生产周期长。同时生成异硫酸氰酯的过程中需要在硒的催化作用下，以浓硫酸脱水，生产成本高，反应过程复杂。不适宜工业化生产。
3.以无水乙醚作溶剂，利用苯胺、二硫化碳、三氯氧磷和三乙胺反应生成异硫氰酸苯酯。
本方法生产过程中所使用的二硫化碳极度易燃，具刺激性，对神经和血管有较大的损害作用；而三氯化磷在潮湿空气中剧烈发烟，水解成磷酸和氯化氢，进一步生成HP2O4Cl3，遇水猛烈分解,产生大量的热和浓烟,甚至爆炸。对很多金属尤其是潮湿空气条件下有腐蚀性。因而生产过程中危险性与对人体的危害作用较大，仅适合实验室的合成。
这些方法不同程度存在生产周期长，危险性高，对环境影响大等缺点，不适合大规模的工业化生产。
发明内容
本发明提供了一种异硫氰酸苯酯的合成方法，反应条件温和，生产设备简单，易于实现规模化的工业生产。
一种异硫氰酸苯酯的合成方法，包括如下步骤：
（1）苯胺和二硫化四甲基秋兰姆在水中加热进行反应，反应完全后得到反应液A；
所述的二硫化四甲基秋兰姆的结构如式（Ⅱ）所示：
（2）将步骤（1）得到的反应液A与酸进行成盐反应，反应完全后，经过离心分离得到溶液B和固体；
（3）将步骤（2）得到的溶液B采用有机溶剂进行萃取，得到水相和有机相，所述的有机相经过后处理得到所述的异硫氰酸苯酯。
步骤（2）中，所述的固体包括硫磺；
步骤（3）中，所述的水相经过蒸发得到二甲胺的盐。
本发明中，采用二硫化四甲基秋兰姆代替二硫化碳作为反应试剂与苯胺进行反应，反应条件温和，对环境的危害小，同时避免了高压的操作，生产设备简单，得到的副产物便于与产物异硫氰酸苯酯分离，后处理简单，便于工业化生产。
步骤（1）中的反应式如下：
步骤（1）中，作为优选，所述的苯胺与二硫化四甲基秋兰姆的质量比为0.3～0.4：1，反应进行过程中，先将苯胺加入到水中形成苯胺溶液，苯胺溶液的质量浓度为12%～16%，此时，可以使反应的效率较高，同时副反应较少。
步骤（1）中，反应温度为90℃～100℃，反应时间为3～5小时。
步骤（2）中，作为优选，所述的酸为盐酸，盐酸的质量浓度为30～32%，步骤（1）中所述的苯胺与步骤（2）中的盐酸的质量比为1：1～1.1；采用盐酸时成本较低，得到的二甲胺盐酸盐便于回收利用。
步骤（2）中，作为优选，所述的成盐反应的温度为90℃～100℃，作为进一步的优选，步骤（1）中的反应结束后，温度降至70℃～80℃，直接加入所述的酸进行步骤（2）的反应。步骤（2）的反应时间为3～5小时。
步骤（3）中，所述的有机溶剂为与水不互溶的有机溶剂，优选为低极性的溶剂，包括石油醚、正己烷或正戊烷等；作为进一步的优选，所述的有机溶剂为石油醚，采用石油醚时，萃取的效率较高，得到的产品中杂质少；作为更进一步的优选，步骤（3）中石油醚与步骤（1）中的苯胺的质量比为0.3～0.4:1。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）反应过程简单，生成异硫氰酸苯酯一步到位，生产过程中产生的硫与二甲胺盐可以作为副产品使用，无排放，合成工艺对环境无污染；
（2）反应条件安全温和，产率高，反应原料仅为苯胺、硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆与盐酸，溶剂采用大众化的石油醚，无剧毒性的化学品；
（3）投料和后处理简单，生产成本低，反应周期短，产率高，易于实现工业化大生产。
附图说明
图1为实施例1得到的异硫氰酸苯酯的GC图谱。
具体实施方式
下述使用非限制性实施例将对本发明进一步的阐述。
实施例1
⑴在一反应釜中加入7.2公斤去离子水，投入苯胺1公斤，启动搅拌后，再加入二硫化四甲基秋兰姆2.7公斤；将反应釜升温至90℃～100℃回流4小时后，停止加热，将反应釜温度降温至70℃～80℃，加入30%盐酸3.3kg，再将温度升至90℃～100℃回流4小时，冷却至室温。
⑵离心分出硫磺，将硫磺用0.36kg石油醚洗涤，石油醚用于提取分出油层后的水相。酸性水相蒸水至干得二甲胺盐酸盐。离心分出的液相静止分层，分出下层油相为异硫氰酸苯酯粗品1.97kg，上层水相用洗涤的石油醚提取，合并油相及石油醚溶剂。
⑶将上述异硫氰酸苯酯粗品减压蒸馏，得异硫氰酸苯酯成品1.08kg，收率74.38%，该异硫氰酸苯酯成品为无色至浅黄色液体，无机械杂质，GC纯度为99.65%，保留时间与标准品一致，得到的GC图谱如图1所示。
异硫氰酸苯酯成品的GC分析条件如下：
仪器：具氢火焰(FID)的气相色谱仪
毛细管柱：SE-5430m×0.25mm×0.5um
载气:氮气
柱温：160℃
检测器温度：250℃
汽化室温度：250℃
分流比：50：1
进样量：0.2uL
灵敏度：109
实施例2
⑴在一反应釜中加入7.2公斤去离子水，投入苯胺1公斤，启动搅拌后，再加入二硫化四甲基秋兰姆2.5公斤；将反应釜升温至90℃～100℃回流4小时后，停止加热，将反应釜温度降温至70℃～80℃，加入30%盐酸3.0kg，再将温度升至90℃～100℃回流4小时，冷却至室温。
⑵离心分出硫磺，将硫磺用0.35kg石油醚洗涤，石油醚用于提取分出油层后的水相。酸性水相蒸水至干得二甲胺盐酸盐。离心分出的液相静置分层，分出下层油相为异硫氰酸苯酯粗品1.86kg，上层水相用洗涤的石油醚提取，合并油相及石油醚溶剂。
⑶将上述异硫氰酸苯酯粗品减压蒸馏，得异硫氰酸苯酯成品1.01kg，GC纯度为99.35%，保留时间与标准品一致，收率69.66%。
实施例3
⑴在一反应釜中加入7.2公斤去离子水，投入苯胺1公斤，启动搅拌后，再加入二硫化四甲基秋兰姆3.0公斤；将反应釜升温至90℃～100℃回流4小时后，停止加热，将反应釜温度降温至70℃～80℃，加入30%盐酸3.5kg，再将温度升至90℃～100℃回流4小时，冷却至室温。
⑵离心分出硫磺，将硫磺用0.40kg石油醚洗涤，石油醚用于提取分出油层后的水相。酸性水相蒸水至干得二甲胺盐酸盐。离心分出的液相静置分层，分出下层油相为异硫氰酸苯酯粗品2.01kg，上层水相用洗涤的石油醚提取，合并油相及石油醚溶剂。
⑶将上述异硫氰酸苯酯粗品减压蒸馏，得异硫氰酸苯酯成品1.07kg，GC纯度为99.55%，保留时间与标准品一致，收率73.79%。
实施例4
（1）在一反应釜中加入7.2公斤去离子水，投入苯胺1公斤，启动搅拌后，再加入二硫化四甲基秋兰姆2.9公斤；将反应釜升温至90℃～100℃回流4小时后，停止加热，将反应釜温度降温至70℃～80℃，加入30%盐酸3.4kg，再将温度升至90℃～100℃回流4小时，冷却至室温。
（2）离心分出硫磺，将硫磺用0.36kg石油醚洗涤，石油醚用于提取分出油层后的水相。酸性水相蒸水至干得二甲胺盐酸盐。离心分出的液相静置分层，分出下层油相为异硫氰酸苯酯粗品1.99kg，上层水相用洗涤的石油醚提取，合并油相及石油醚溶剂。
（3）将上述异硫氰酸苯酯粗品减压蒸馏，得异硫氰酸苯酯成品1.068kg，GC纯度为99.60%，保留时间与标准品一致，收率73.64%。
实施例5
⑴在一反应釜中加入7.2公斤去离子水，投入苯胺1公斤，启动搅拌后，再加入二硫化四甲基秋兰姆2.6公斤；将反应釜升温至90℃～100℃回流4小时后，停止加热，将反应釜温度降温至70℃～80℃，加入30%盐酸3.3kg，再将温度升至90℃～100℃回流4小时，冷却至室温。
⑵离心分出硫磺，将硫磺用0.36kg石油醚洗涤，石油醚用于提取分出油层后的水相。酸性水相蒸水至干得二甲胺盐酸盐。离心分出的液相静置分层，分出下层油相为异硫氰酸苯酯粗品1.97kg，上层水相用洗涤的石油醚提取，合并油相及石油醚溶剂。
⑶将上述异硫氰酸苯酯粗品减压蒸馏，得异硫氰酸苯酯成品1.03kg，GC纯度为99.71%，保留时间与标准品一致，收率71.03%。

Claims (5)

1.一种异硫氰酸苯酯的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)苯胺和二硫化四甲基秋兰姆在水中加热进行反应，反应完全后得到反应液A；
所述的二硫化四甲基秋兰姆的结构如式(Ⅱ)所示：
步骤(1)中，反应温度为90℃～100℃；
(2)将步骤(1)得到的反应液A与酸进行成盐反应，反应完全后，经过离心分离得到溶液B和固体；
(3)将步骤(2)得到的溶液B采用有机溶剂进行萃取，得到水相和有机相，所述的有机相经过后处理得到所述的异硫氰酸苯酯；
步骤(3)中，所述的有机溶剂为石油醚，步骤(3)中石油醚与步骤(1)中的苯胺的质量比为0.3～0.4:1。
2.根据权利要求1所述的异硫氰酸苯酯的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的苯胺与二硫化四甲基秋兰姆的质量比为0.3～0.4：1。
3.根据权利要求1所述的异硫氰酸苯酯的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的酸为盐酸，所述盐酸的质量浓度为30～32％。
4.根据权利要求3所述的异硫氰酸苯酯的合成方法，其特征在于，步骤(1)中所述的苯胺与步骤(2)中的盐酸的质量比为1：1～1.1。
5.根据权利要求1所述的异硫氰酸苯酯的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的成盐反应的温度为90℃～100℃。
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