CN104231004B - 一种制备3‑取代‑6‑二茂铁基亚甲基‑1,2,4‑三唑并[3.4‑b]‑1,3,4‑噻二唑的方法 - Google Patents

一种制备3‑取代‑6‑二茂铁基亚甲基‑1,2,4‑三唑并[3.4‑b]‑1,3,4‑噻二唑的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备3‑取代‑6‑二茂铁基亚甲基‑1,2,4‑三唑并[3.4‑b]‑1,3,4‑噻二唑的方法,包括以下步骤:1)于干燥的反应容器中加入A mmol的二茂铁基乙酸,B mmol的3‑取代‑4‑氨基‑5‑巯基‑1,2,4‑三唑,C mmol对甲基苯磺酸和D mL的DMF,搅拌使其溶解,其中A:B:C:D=(1~1.2):1:(0.1~0.15):(4~7);2)微波下反应3~5min后冷却,用碱性溶液调反应体系为中性,静置后分离出固体,即得3‑取代‑6‑二茂铁基亚甲基‑1,2,4‑三唑并[3.4‑b]‑1,3,4‑噻二唑。本发明用微波法合成了一系列尚未见文献报道的含二茂铁基的均三唑并噻二唑类化合物,反应时间3~5min,效率极高,产率达到86%。本发明方法操作简单,反应时间短,反应条件温和,设备要求低,且后处理简单,绿色、经济、高效、产率高、毒性小。

Description

一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]- 1,3,4-噻二唑的方法
技术领域
本发明属于化学合成领域,特别涉及一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法。
背景技术
均三唑和噻二唑是两种不同类型的五元杂环化合物,都具有良好的生物活性,在医药和农药领域应用广泛.如用于抗菌、杀虫、除草、调节植物生长等。将这两类杂环稠合可得的均三唑并噻二唑类化合物,该类化合物除保留原有的一些生物活性以外,还表现出了消炎、驱虫、抗微生物,防止水稻白叶枯病、柑橘溃疡病和番茄青枯病等活性。
根据文献报道,均三唑并噻二唑类化合物的合成方法一般是由三氯氧磷作为催化剂和溶剂,回流7小时以上,得到目标产物。此方法反应时间长,而且催化剂三氯氧磷价格昂贵,不易获得。也有文献报道使用三氯氧磷为催化剂和溶剂,微波合成均三唑并噻二唑类化合物,但是三氯氧磷价格昂贵,污染程度高,毒性大。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术中的问题,提供一种反应时间短、催化剂易得、毒性低的制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:包括以下步骤:
1)于干燥的反应容器中加入A mmol的二茂铁基乙酸,B mmol的3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑,C mmol对甲基苯磺酸和D mL的DMF,搅拌使其溶解,其中A:B:C:D=(1~1.2):1:(0.1~0.15):(4~7);
2)微波下反应3~5min后冷却,用碱性溶液调反应体系为中性,静置后分离出固体,即得3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑。
所述二茂铁基乙酸的合成步骤包括:取0.006~0.013mol的乙酰基二茂铁、0.08~0.12mol的吗啉、0.04~0.07mol的硫磺和0.0008~0.0012mol的Na2S,混合均匀后在120~140℃回流反应5~8h;反应完毕后冷却,加入8~12mL乙醇和22~25mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温至120~140℃,回流3~4.5h;反应完毕后冷却,用盐酸调混合物pH值至7~8,过滤后调节滤液pH值为1~2,分离得到二茂铁基乙酸。
所述3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备步骤包括:向干燥的反应容器中加入A mol羧酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=(1~1.2):1:(1~1.2),室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
所述步骤2)中的微波照射为350~400W下每隔30s照射一次。
所述步骤2)微波反应结束后冷至室温。
所述步骤2)中用碳酸钾和氢氧化钾调pH值为7。
所述步骤2)中分离为,将反应体系静置后过滤、水洗、干燥再重结晶。
所述步骤2)重结晶所用溶剂为80%的乙醇水溶液或DMF和无水乙醇按体积比为(2~5):1的混合液。
所述制备的3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的结构式为:
其中R基包括-H、芳基或C1~C10烷基。
所述的取代基R基包括苯基、对甲基苯基、邻甲基苯基、3-甲基苯基、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、4-氟苯基、2-氟苯基、对氨基苯基、间氨基苯基、邻氨基苯基、邻氯苯基、2,4-二氯苯基、4-硝基苯基、3,5-二硝基苯基、对溴苯基、邻溴苯基、间溴苯基、4-羟基苯基、-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正戊基、正己基、庚基、辛基、壬基、苯氧亚甲基、4-氯苯氧亚甲基、2-氯苯氧亚甲基、2,4-二氯苯氧亚甲基、3,5-二氯苯氧亚甲基、4-氟苯氧亚甲基、4-溴苯氧亚甲基、4-碘苯氧亚甲基、4-甲氧基苯氧亚甲基、2-硝基苯氧亚甲基、α-萘氧亚甲基或β-萘氧亚甲基。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明以二茂铁基乙酸、3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑原料,以毒性小且可回收的对甲基苯磺酸为催化剂,毒性小且廉价易得的DMF为溶剂,成本低的重结晶溶剂,采用微波法制备出一系列的3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑。本发明用微波法合成了一系列尚未见文献报道的含二茂铁基的均三唑并噻二唑类化合物,反应时间3~5min,效率极高,产率达到86%。本发明方法操作简单,反应时间短,反应条件温和,设备要求低,且后处理简单,绿色、经济、高效、产率高、毒性小。
具体实施方式
本发明以二茂铁基乙酸、3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑原料,对甲基苯磺酸为催化剂,DMF为溶剂,采用微波法制备出一系列的3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑。其反应方程式如式(1)所示。
其中Fc为
取代基-R基包括-H、芳基或C1~C10烷基,具体包括苯基、4-氯苯基、2,4-二氯苯基、对硝基苯基、3,5-二硝基苯基、4-氟苯基、2-氟苯基、邻氯苯基、对溴苯基、邻溴苯基、间溴苯基、对甲基苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对氨基苯基、间氨基苯基、邻氨基苯基、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、2,4-二氯苯氧亚甲基、3,5-二氯苯氧亚甲基、苯氧亚甲基、4-氟苯氧亚甲基、4-溴苯氧亚甲基、4-碘苯氧亚甲基、4-甲氧基苯氧亚甲基、2-氯苯氧亚甲基、2-硝基苯氧亚甲基、-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正戊基、正己基、庚基、辛基、壬基、α-萘氧亚甲基、β-萘氧亚甲基。
本发明具体制备步骤是:
1)于干燥的反应容器中加入A mmol二茂铁基乙酸,B mmol3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑,C mmol对甲基苯磺酸和D mL的DMF,搅拌使其溶解,其中A:B:C:D=(1~1.2):1:(0.1~0.15):(4~7);
2)350~400W微波下每隔30s照射一次进行反应,反应3~5min后冷却至室温,用碱性溶液碳酸钾和氢氧化钾调反应体系为中性,静置后过滤、水洗、干燥,即得粗产品,再用80%的乙醇水溶液,或DMF和无水乙醇按体积比为(2~5):1的混合液,对粗产品进行重结晶,即得3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑。
其中,二茂铁基乙酸的制备步骤为:向配有机械搅拌器和球形冷凝管的500mL三口烧瓶中加入0.006~0.013mol乙酰基二茂铁,0.08~0.12mol吗啉,0.04~0.07mol硫磺和0.0008~0.0012mol的Na2S·9H2O,油浴升温至120~140℃,回流5~8h,TLC监测。反应完毕,将混合物冷却至室温,再向其中加入8~12mL乙醇和22~25mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温至120~140℃(同之前的油浴温度),回流3~4.5h,TLC监测。反应完毕,冷却,用盐酸调pH值至7~8之间,过滤除杂,再将滤液用盐酸调pH值为1~2,放置过夜,过滤,水洗,得棕黄色固体,即二茂铁基乙酸。
3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备步骤包括:向干燥的反应容器中加入A mol羧酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=(1~1.2):1:(1~1.2),室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
下面将结合本发明较佳的实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一、制备二茂铁基乙酸和3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑
二茂铁基乙酸的制备:向配有机械搅拌器和球形冷凝管的500mL三口烧瓶中加入0.01mol乙酰基二茂铁,0.1mol吗啉,0.05mol硫磺和0.001mol的Na2S·9H2O,油浴升温至128℃,回流7h,TLC监测。反应完毕,将混合物冷却至室温,再向其中加入10mL乙醇和25mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温,回流4h,TLC监测。反应完毕,冷却,用盐酸调pH值至7~8之间,过滤除杂,再将滤液用盐酸调pH值为1,放置过夜,过滤,水洗,得棕黄色固体,即二茂铁基乙酸,产率为79%,熔点为137~139℃。
3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备:向干燥的反应容器中加入A mol的苯甲酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=1:1:1,室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-苯基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
二、制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑
1)取二茂铁基乙酸1mmol和3-苯基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-氮三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.1mmol,再向其中加入5mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,350W下每隔30s照射一次,照射时长为3min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-苯基-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为2:1的混合溶剂,对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为81%,熔点为243~244℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3094,2946,1606,488,690;1H NMR:7.40-8.30(m,5H,Ar-H),4.15(s,5H,C5H5),4.20(s,2H,C5H4),4.25(s,2H,C5H4),2.21(s,2H,CH2);13C NMR:150.1,162.0,168.6(C-均三唑并噻二唑环),120.3,130.0,136.0(茂环-C),126.5,130.0,131.0(苯环-C),32.5(CH2)。元素分析C20H16N4SFe,理论值(%):C,60.00;H,4.00;N,14.00。实验值:C,60.21;H,4.19;N,14。
实施例2
一、制备二茂铁基乙酸和3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑
二茂铁基乙酸的制备:向配有机械搅拌器和球形冷凝管的500mL三口烧瓶中加入0.006mol乙酰基二茂铁,0.09mol吗啉,0.04mol硫磺和0.0009mol的Na2S·9H2O,油浴升温至140℃,回流5h,TLC监测。反应完毕,将混合物冷却至室温,再向其中加入8mL乙醇和24mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温,回流4.5h,TLC监测。反应完毕,冷却,用盐酸调pH值至7~8之间,过滤除杂,再将滤液用盐酸调pH值为2,放置过夜,过滤,水洗,得棕黄色固体,即二茂铁基乙酸。
3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备:向干燥的反应容器中加入A mol的4-硝基苯甲酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=1.1:1:1.2,室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-(4-硝基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
二、制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑
1)称取二茂铁基乙酸1.1mmol和3-(4-硝基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.11mmol,再向其中加入4mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,400W下每隔30s照射一次,照射时长为4min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-(4-硝基苯基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为3:1的混合溶剂,对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为84%,熔点为256~257℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3090,2932,1600,493,695;1H NMR:8.00-8.30(m,4H,Ar-H),4.15(s,5H,C5H5),4.18(s,2H,C5H4),4.25(s,2H,C5H4),2.20(s,2H,CH2);13C NMR:151.5,160.0,167.8(C-均三唑并噻二唑环),121.5,131.5,136.0(茂环-C),124.5,127.0,136.8,148.0(苯环-C),32.0(CH2)。元素分析C20H15N5O2SFe,理论值(%):C,53.93;H,3.37;N,15.73。实验值:C,53.73;H,3.51;N,15.91。
实施例3
一、制备二茂铁基乙酸和3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑
二茂铁基乙酸的制备:向配有机械搅拌器和球形冷凝管的500mL三口烧瓶中加入0.008mol乙酰基二茂铁,0.12mol吗啉,0.06mol硫磺和0.0008mol的Na2S·9H2O,油浴升温至120℃,回流6h,TLC监测。反应完毕,将混合物冷却至室温,再向其中加入11mL乙醇和23mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温,回流3.5h,TLC监测。反应完毕,冷却,用盐酸调pH值至7~8之间,过滤除杂,再将滤液用盐酸调pH值为1,放置过夜,过滤,水洗,得棕黄色固体,即二茂铁基乙酸。
3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备:向干燥的反应容器中加入A mol的4-氯苯甲酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=1.2:1:1.1,室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-(4-氯苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
二、制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑
1)称取二茂铁基乙酸1.2mmol和3-(4-氯苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.12mmol,再向其中加入6mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,380W下每隔30s照射一次,照射时长为3min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-(4-氯苯基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为5:1的混合溶剂,对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为85%,熔点为249℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3096,2910,1605,486,680;1H NMR:7.58-8.10(m,4H,Ar-H),4.15(s,5H,C5H5),4.20(s,2H,C5H4),4.25(s,2H,C5H4),2.18(s,2H,CH2);13C NMR:151.6,162.0,167.5(C-均三唑并噻二唑环),121.0,131.5,136.0(茂环-C),128.8,129.0,129.1,134.5(苯环-C),32.0(CH2)。元素分析C20H15N4FeSCl,理论值(%):C,55.24;H,3.45;N,12.89。实验值:C,55.05;H,3.28;N,13.04。
实施例4
一、制备二茂铁基乙酸和3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑
二茂铁基乙酸的制备:向配有机械搅拌器和球形冷凝管的500mL三口烧瓶中加入0.013mol乙酰基二茂铁,0.11mol吗啉,0.07mol硫磺和0.0011mol的Na2S·9H2O,油浴升温至130℃,回流8h,TLC监测。反应完毕,将混合物冷却至室温,再向其中加入9mL乙醇和22mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温,回流3h,TLC监测。反应完毕,冷却,用盐酸调pH值至7~8之间,过滤除杂,再将滤液用盐酸调pH值为1,放置过夜,过滤,水洗,得棕黄色固体,即二茂铁基乙酸。
3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备:向干燥的反应容器中加入A mol的2,4-二氯苯甲酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=1.1:1:1.1,室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-(2,4-二氯苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
二、制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑
1)称取二茂铁基乙酸1.2mmol和3-(2,4-二氯苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.12mmol,再向其中加入7mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,370W下每隔30s照射一次,照射时长为4min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-(2,4-二氯苯基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为4:1的混合溶剂,对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为82%,熔点为269~271℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3100,2944,1606,485,690;1H NMR:7.70-8.02(m,3H,Ar-H),4.15(s,5H,C5H5),4.20(s,2H,C5H4),4.28(s,2H,C5H4),2.18(s,2H,CH2);13C NMR:151.2,161.5,167.5(C-均三唑并噻二唑环),121.4,130.5,136.5(茂环-C),127.6,130.4,131.0,133.5,136.8,135.8(苯环-C),32.5(CH2)。元素分析C20H14N4FeSCl2,理论值(%):C,51.17;H,2.99;N,11.94。实验值:C,51.31;H,3.12;N,12.08。
实施例5
一、制备二茂铁基乙酸和3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑
二茂铁基乙酸的制备:向配有机械搅拌器和球形冷凝管的500mL三口烧瓶中加入0.012mol乙酰基二茂铁,0.08mol吗啉,0.05mol硫磺和0.0012mol的Na2S·9H2O,油浴升温至135℃,回流6.5h,TLC监测。反应完毕,将混合物冷却至室温,再向其中加入12mL乙醇和25mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温,回流4h,TLC监测。反应完毕,冷却,用盐酸调pH值至7~8之间,过滤除杂,再将滤液用盐酸调pH值为1,放置过夜,过滤,水洗,得棕黄色固体,即二茂铁基乙酸。
3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑的制备:向干燥的反应容器中加入A mol的3-甲基苯甲酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=1.2:1:1.2,室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-(3-甲基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-氮三唑。
二、制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑
1)称取二茂铁基乙酸1.1mmol和3-(3-甲基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.14mmol,再向其中加入5mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,360W下每隔30s照射一次,照射时长为3.5min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-(3-甲基苯基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为2:1的混合溶剂,对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为85%,熔点为195~196℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3090,2968,2920,1600,485,690;1H NMR:7.20-8.10(m,4H,Ar-H),4.15(s,5H,C5H5),4.18(s,2H,C5H4),4.20(s,2H,C5H4),2.20(s,2H,CH2);13C NMR:151.2,162.0,167.5(C-均三唑并噻二唑环),121.2,130.5,136.0(茂环-C),124.8,129.0,129.3,130.5,131.4,137.5(苯环-C),32.0(CH2),21.5(CH3)。元素分析C21H18N4SFe,理论值(%):C,60.87;H,4.35;N,13.53。实验值:C,60.76;H,4.23;N,13.71。
实施例6
1)称取二茂铁基乙酸1.2mmol和3-(4-羟基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.15mmol,再向其中加入7mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,390W下每隔30s照射一次,照射时长为4.5min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-(4-羟基苯基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为3:1的混合溶剂,对粗产品进行重结晶,得棕色固体,产率为83%,熔点为278℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3498,3090,2922,1608,492,690;1H NMR:6.85-7.90(m,4H,Ar-H),4.10(s,5H,C5H5),4.15(s,2H,C5H4),4.20(s,2H,C5H4),2.21(s,2H,CH2);13C NMR:151.2,160.0,167.5(C-均三唑并噻二唑环),121.4,130.8,136.3(茂环-C),116.5,123.3,130.5,158.5(苯环-C),32.2(CH2)。元素分析C20H16N4OSFe,理论值(%):C,57.69;H,3.84;N,13.46。实验值:C,57.71;H,4.02;N,13.65。
实施例7
1)称取二茂铁基乙酸1mmol和3-(4-氨基苯基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.1mmol,再向其中加入4mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,400W下每隔30s照射一次,照射时长为5min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-(4-氨基苯基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用80%的乙醇水溶液对粗产品进行重结晶,得棕色固体,产率为85%,熔点为282℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3390,3091,2918,1600,482,698;1H NMR:6.60-7.92(m,4H,Ar-H),6.25(s,2H,NH2),4.10(s,5H,C5H5),4.15(s,2H,C5H4),4.20(s,2H,C5H4),2.19(s,2H,CH2);13C NMR:151.2,161.1,167.5(C-均三唑并噻二唑环),121.5,130.5,136.3(茂环-C),115.0,120.5,128.2,145.5(苯环-C),32.0(CH2)。元素分析C20H17N5SFe,理论值(%):C,57.83;H,4.10;N,16.87。实际值:C,57.68;H,4.34;N,17.02。
实施例8
1)称取二茂铁基乙酸1.1mmol和3-苯氧亚甲基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.13mmol,再向其中加入6mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,380W下每隔30s照射一次,照射时长为5min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,即得3-苯氧亚甲基-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用80%的乙醇水溶液对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为84%,熔点为205~207℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3090,2969,1606,490,690;1H NMR:6.70-7.35(m,5H,Ar-H),5.32(s,2H,CH2),4.15(s,5H,C5H5),4.18(s,2H,C5H4),4.20(s,2H,C5H4),2.20(s,2H,CH2);13CNMR:161.2,162.5,167.0(C-均三唑并噻二唑环),121.4,130.5,136.0(茂环-C),114.4,121.0,129.6,159.0(苯环-C),67.0(CH2),32.0(CH2)。元素分析C21H18N4OSFe,理论值(%):C,58.60;H,4.19;N,13.02。实验值:C,58.47;H,4.37;N,13.32。
实施例9
1)称取二茂铁基乙酸1mmol和3-(4-氯苯氧亚甲基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.1mmol,再向其中加入5mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,350W下每隔30s照射一次,照射时长为3min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,得3-(4-氯苯氧亚甲基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用80%的乙醇水溶液对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为85%,熔点为211℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3090,2970,1600,485,686;1H NMR:7.02-7.40(m,4H,Ar-H),5.32(s,2H,CH2),4.15(s,5H,C5H5),4.16(s,2H,C5H4),4.20(s,2H,C5H4),2.21(s,2H,CH2);13CNMR:161.2,162.5,167.0(C-均三唑并噻二唑环),121.2,130.5,136.0(茂环-C),117.5,126.8,131.0,157.0(苯环-C),66.9(CH2),32.0(CH2)。元素分析C21H17N4OFeSCl,理论值(%):C,54.25;H,3.66;N,12.06。实验值:C,54.31;H,3.47;N,12.31。
实施例10
1)称取二茂铁基乙酸1.1mmol和3-(2,4-二氯苯氧亚甲基)-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.12mmol,再向其中加入5mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,360W下每隔30s照射一次,照射时长为4min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,得3-(2,4-二氯苯氧亚甲基)-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,使用80%的乙醇水溶液对粗产品进行重结晶,即得棕色固体,产率为81%,熔点为225℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3090,2970,1605,486,665;1H NMR:7.25-7.60(m,3H,Ar-H),5.32(s,2H,CH2),4.15(s,5H,C5H5),4.17(s,2H,C5H4),4.20(s,2H,C5H4),2.21(s,2H,CH2);13CNMR:161.2,162.3,167.0(C-均三唑并噻二唑环),121.5,130.5,138.0(茂环-C),117.5,122.5,128.0,129.0,131.6,152.8(苯环-C),66.5(CH2),32.0(CH2)。元素分析C21H16N4OFeSCl2,理论值(%):C,50.50;H,3.21;N,11.22。实验值:C,50.62;H,3.15;N,11.41。
实施例11
1)称取二茂铁基乙酸1.2mmol和3-H-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.13mmol,再向其中加入6mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,350W下每隔30s照射一次,照射时长为3min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,得3-氢-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,用80%的乙醇水溶液重结晶,得棕色固体,产率为82%,熔点为165-168℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3084,2920,1605,486,655;1H NMR:4.18(s,5H,C5H5),4.26(s,2H,C5H4),4.32(s,2H,C5H4),2.20(s,2H,CH2),7.90(s,1H,Ar-H);13CNMR:160.2,161.0,167.8(C-均三唑并噻二唑环),121.5,130.3,137.3(茂环-C),32.0(CH2)。元素分析C14H12N4SFe,理论值(%):C,51.85;H,3.70;N,17.28。实验值:C,51.68;H,3.59;N,17.51。
实施例12
1)称取二茂铁基乙酸1mmol和3-甲基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.15mmol,再向其中加入7mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,360W下每隔30s照射一次,照射时长为5min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,得3-甲基-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,用80%的乙醇水溶液重结晶,得棕色固体,产率为86%,熔点为124~126℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3080,2990,2918,1609,492,690;1H NMR:4.05-4.38(m,9H,C10H9),2.18(s,2H,CH2),1.25(s,3H,CH3);13C NMR:160.5,161.0,167.0(C-均三唑并噻二唑环),121.5,136.0,137.0(茂环-C),32.0(CH2),11.80(CH3)。元素分析C15H14N4SFe,理论值(%):C,53.25;N,16.57;H,4.14。实验值:C,53.43;H,4.31;N,16.72。
实施例13
1)称取二茂铁基乙酸1mmol和3-乙基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.13mmol,再向其中加入5mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,380W下每隔30s照射一次,照射时长为3min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,得3-乙基-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,用80%的乙醇水溶液重结晶,得棕色固体,产率为83%,熔点为137~138℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3079,2981,2932,1605,486,680;1H NMR:4.15(s,5H,C5H5),4.18(s,2H,C5H4),4.26(s,2H,C5H4),2.18(s,2H,CH2),2.82(m,2H,CH2),1.35(t,3H,CH3);13CNMR:160.5,161.5,167.4(C-均三唑并噻二唑环),121.2,136.4,137.0(茂环-C),32.0(CH2),19.0(CH2),12.8(CH3)。元素分析C16H16N4SFe,理论值(%):C,54.54;H,4.55;N,15.91。实验值:C,54.37;H,4.71;N,16.12。
实施例14
1)称取二茂铁基乙酸1.1mmol和3-丙基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑1mmol,加入到干燥的250mL单口烧瓶中,然后加入对甲基苯磺酸0.1mmol,再向其中加入5mL的DMF,玻璃棒搅拌使其溶解。
2)将圆底烧瓶置于微波反应釜中,350W下每隔30s照射一次,照射时长为3min。照射完毕,冷却。
3)将其倒入盛有碎冰的烧杯中,用碳酸钾和氢氧化钾调pH=7,放置过夜,过滤,水洗,干燥,得3-丙基-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑粗产品,用80%的乙醇水溶液重结晶,得棕色固体,产率为84%,熔点为98~99℃。
IR(KBr)ν(cm-1):3090,2980,2928,1608,490,692;1H NMR:4.15(s,5H,C5H5),4.18(s,2H,C5H4),4.40(s,2H,C5H4),2.22(s,2H,CH2),2.76(t,2H,CH2),1.80(m,2H,CH2),1.01(t,3H,CH3);13C NMR:160.5,161.2,167.5(C-均三唑并噻二唑环),121.5,130.6,136.4(茂环-C),32.0(CH2),25.5(CH2),24.0(CH2),13.5(CH3)。元素分析C17H18N4SFe,理论值(%):C,55.74;H,4.92;N,15.30。实验值:C,55.91;H,5.06;N,15.53。

Claims (6)

1.一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)于干燥的反应容器中加入A mmol的二茂铁基乙酸,B mmol的3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑,C mmol对甲基苯磺酸和D mL的DMF,搅拌使其溶解,其中A:B:C:D=(1~1.2):1:(0.1~0.15):(4~7);
2)微波下反应3~5min后冷却,用碱性溶液调反应体系为中性,静置后分离出固体,即得3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑;
所述二茂铁基乙酸的合成步骤包括:取0.006~0.013mol的乙酰基二茂铁、0.08~0.12mol的吗啉、0.04~0.07mol的硫磺和0.0008~0.0012mol的Na2S,混合均匀后在120~140℃回流反应5~8h;反应完毕后冷却,加入8~12mL乙醇和22~25mL的2mol/L氢氧化钠水溶液,搅拌升温至120~140℃,回流3~4.5h;反应完毕后冷却,用盐酸调混合物pH值至7~8,过滤后调节滤液pH值为1~2,分离得到二茂铁基乙酸;
所述步骤2)中分离为,将反应体系静置后过滤、水洗、干燥再重结晶;重结晶所用溶剂为DMF和无水乙醇按体积比为(2~5):1的混合液。
2.根据权利要求1所述的一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法,其特征在于:所述3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑的制备步骤包括:向干燥的反应容器中加入A mol羧酸,B mol对称二氨基硫脲和C mol五氯化磷,其中A:B:C=(1~1.2):1:(1~1.2),室温下研磨至原料完全反应,静置后得到粗产物;再向粗产物中加入碱性溶液,至得到的混合液的pH值呈中性,然后将混合液抽滤,将滤饼重结晶,即得3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法,其特征在于:所述步骤2)中的微波照射为350~400W下每隔30s照射一次。
4.根据权利要求3所述的一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法,其特征在于:所述步骤2)微波反应结束后冷至室温。
5.根据权利要求3所述的一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法,其特征在于:所述步骤2)中用碳酸钾和氢氧化钾调pH值为7。
6.根据权利要求1所述的一种制备3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的方法,其特征在于:所述制备的3-取代-6-二茂铁基亚甲基-1,2,4-三唑并[3.4-b]-1,3,4-噻二唑的结构式为:
其中R基包括苯基、对甲基苯基、邻甲基苯基、3-甲基苯基、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、4-氟苯基、2-氟苯基、对氨基苯基、间氨基苯基、邻氨基苯基、邻氯苯基、2,4-二氯苯基、4-硝基苯基、3,5-二硝基苯基、对溴苯基、邻溴苯基、间溴苯基、4-羟基苯基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正戊基、正己基、庚基、辛基、壬基、苯氧亚甲基、4-氯苯氧亚甲基、2-氯苯氧亚甲基、2,4-二氯苯氧亚甲基、3,5-二氯苯氧亚甲基、4-氟苯氧亚甲基、4-溴苯氧亚甲基、4-碘苯氧亚甲基、4-甲氧基苯氧亚甲基、2-硝基苯氧亚甲基、α-萘氧亚甲基或β-萘氧亚甲基。
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基于Willgerodt-Kindler 反应的两种二茂铁羧酸的合成及机理研究;邱潇等;《有机化学》;20090619;第29卷(第5期);第1.2节 *

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