CN106748935A - 一种由Bunte盐合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种S‑取代苯甲酸硫酯衍生物的合成方法，以Bunte盐和苯甲醛或其衍生物为原料，在自由基引发剂二叔丁基过氧化物的存在下，以苯甲醛、乙酸乙酯或乙腈为溶剂，氮气保护，在100～150℃的反应温度下充分反应，反应结束后，反应液经分离纯化得到S‑取代苯甲酸硫酯衍生物。本发明方法工艺条件合理，操作简单安全，避免使用气味难闻的硫酚等底物，三废少，环境友好，利用自由基原理合成产物，无需金属催化，是碳氢活化反应的新应用。

Description

一种由Bunte盐合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种由Bunte盐(有机硫代硫酸盐)合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法。
背景技术
硫酯衍生物是有机合成领域中一种重要的合成中间体，广泛应用于多肽偶联、酰基转移、硫醇的保护以及有机金属反应。许多天然化合物和药物的结构中也具有硫酯片段，这一特殊的结构使其具有较好的生物活性和药理作用。目前已报道的合成方法中使用的硫源主要为硫脲、硫酚和二硫化物。
文献1(Xuebin Zhu,et.al.Tetraethylammonium Bromide-Catalyzed OxidativeThioesterification of Aldehydes and Alcohols.Adv.Synth.Catal.2013)Zhu等人使用硫酚和二硫化物，在氧化条件下，以四乙基溴化铵为催化剂，与醛或醇反应，合成硫酯衍生物。该方法所用试剂简单廉价，也具有较广的底物适用性，其反应式如下：
文献2(Guoping Lu,Chun Cai.An Odorless,One-Pot Synthesis of Thioesters fromOrganic Halides,Thiourea and Benzoyl Chlorides in Water.Adv.Synth.Catal.2013)Lu等人使用硫脲作为硫源，叔辛基苯氧基聚乙烯乙氧基乙醇为催化剂，在碱性条件下与卤化物和酰卤反应，合成硫酯衍生物。该方法避免使用气味难闻的硫醇，并以水为溶剂，实现一锅法合成硫酯，其反应式如下：
文献3(Liang Wang,et.al.Iron-catalyzed thioesterification of methylarenes with thiols inwater.Tetrahedron Letters,2014)Wang等人使用硫酚作为硫源，溴化亚铁为催化剂，TBHP(叔丁基过氧化氢)为氧化剂，聚氧乙烷-α-生育酚癸二酸酯(PTS)为表面活性剂，与芳烃反应，合成硫酯衍生物。该方法也以水作溶剂，提高反应收率，其反应式如下：
文献4(Chunhuan He,et.al.Syntheses of thiol and selenol esters by oxidative couplingreaction of aldehydes with RYYR(Y＝S,Se)under metal-free conditions.Org.Biomol.Chem.,2014)He等人以二硫化物为硫源，二叔丁基过氧化物(DTBP)为氧化剂，与醛反应生成硫酯衍生物。该法为无催化剂的反应，操作简单，其反应式如下：
现有技术中大都不可避免的使用到了气味难闻的硫酚，即使使用硫脲或二硫化物作为硫源，反应过程也会生成硫酚或者由硫酚预先制备反应底物；此外，金属催化剂和表面活性剂的使用也增加了反应的成本，对环境危害较大，不符合绿色化学的发展方向。因此，寻找更为合适的硫源，避免使用对环境危害较大的试剂有着非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺合理、低毒性、环境友好的由Bunte盐合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法。
实现本发明的目的的技术方案如下：
一种由Bunte盐合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法，以如式(II)所示的Bunte盐
和如式(III)所示的苯甲醛或其衍生物
为原料，加入自由基引发剂二叔丁基过氧化物(DTBP)，以苯甲醛、乙酸乙酯或乙腈为溶剂，氮气保护，在100～150℃温度下充分反应，反应结束后，反应液经分离纯化得到如式(I)所示的S-取代苯甲酸硫酯衍生物
其中，式(I)和式(II)中，R1选自：氢、甲基、氰基、硝基或卤素，
式(I)和式(III)中，R2选自:氢、甲基、氰基、硝基或卤素。
本发明的反应式为：
一种由Bunte盐合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法，具体步骤如下：
首先将式(II)所示的Bunte盐、式(III)所示的苯甲醛或其衍生物和二叔丁基过氧化物混合溶于有机溶剂中，氮气保护，持续搅拌下于100～150℃反应8～24h，反应结束后，分离纯化得到式(I)所示的S-取代苯甲酸硫酯衍生物。
所述的有机溶剂选自苯甲醛、乙酸乙酯或乙腈。
所述的式(II)所示的Bunte盐和式(III)所示的苯甲醛或其衍生物的摩尔比为1:1～2，优选为1:1～1.2。
所述的二叔丁基过氧化物与式(II)所示的Bunte盐的摩尔比为1～4:1，优选为1.5～3:1。
所述的有机溶剂与式(II)所示的Bunte盐的摩尔比优选为10～20:1。
进一步地，所述的反应温度优选为120～135℃。
进一步地，所述的反应时间优选为10～12h。
所述的分离纯化方法为：反应液加入乙酸乙酯稀释后，饱和食盐水洗涤，分离有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂得到粗产物，以乙酸乙酯和石油醚的体积比为50：1的混合液为洗脱剂，粗产物经由柱层析分离得到所述的如式(I)所示的S-取代苯甲酸硫酯衍生物。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明以Bunte盐为硫源，避免使用气味难闻的硫酚等底物，制备工艺合理、操作简单安全，产生的三废少、环境友好；利用自由基原理合成产物，无需金属催化，是碳氢活化反应的新应用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例来具体说明本发明的技术方案。
实施例1
在250mL真空反应瓶中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基苯甲酸硫酯9.2g，产率为81％，核磁表征数据如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.32(s,2H),7.23-7.26(m,1H),7.30-7.32(m,2H),7.37-7.38(m,2H),7.41-7.45(m,2H),7.54-7.57(m,1H),7.95-7.97(m,2H)；
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:33.49(s),127.44(s),128.76(s),129.11(s),133.56(s),136.97(s),137.62(s),191.41(s)。
实施例2
在250mL真空反应瓶中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、57mL(0.56mol)苯甲醛和9.2mL(50mmol)二叔丁基过氧化物，充氮气。135℃搅拌反应10h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基苯甲酸硫酯5.1g，产率为45％。
实施例3
在250mL真空反应瓶中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和13.8mL(75mmol)二叔丁基过氧化物，充氮气。150℃搅拌反应8h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基苯甲酸硫酯5.9g，产率为52％。
实施例4
在250mL真空反应瓶中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和36.8mL(0.2mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。120℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基苯甲酸硫酯9.0g，产率为79％。
实施例5
在250mL真空反应瓶中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。100℃搅拌反应24h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基苯甲酸硫酯2.6g，产率为23％。
实施例6
在250mL真空反应管中加入12.0g(50mmol)S-4-甲基苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-甲基苄基苯甲酸硫酯9.6g,产率为79％。核磁表征数据如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:2.33(s,3H),4.30(s,2H),7.13(d,J＝7.8Hz,2H),7.28(d,J＝7.7Hz,2H),7.42-7.46(m,2H),7.55-7.58(m,1H),7.95-7.97(m,2H)；
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:21.22,33.25,127.41,128.72,128.99,129.56,133.49,134.48,137.03,137.18,191.24。
实施例7
在250mL真空反应管中加入12.6g(50mmol)S-4-氰基苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入20mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-氰基苄基苯甲酸硫酯10.9g,产率为86％。核磁表征数据如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.34(s,2H),7.46-7.52(m,4H),7.59-7.62(m,3H),7.97-7.99(m,2H)；
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:32.93,111.26,118.81,127.48,128.91,129.87,132.50,133.96,136.48,143.60,190.58。
实施例8
在250mL真空反应管中加入13.6g(50mmol)S-4-硝基苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-硝基苄基苯甲酸硫酯11.9g，产率为87％。核磁表征数据如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.37(s,2H),7.45-7.48(m,2H),7.55-7.61(m,3H),7.95-7.97(m,2H),8.16-8.18(m,2H)；
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:32.63,123.98,127.50,128.91,129.97,133.99,136.44,145.66,147.29,190.57。
实施例9
在250mL真空反应管中加入15.2g(50mmol)S-4-溴苄基磺酸钠、107mL(1.06mol)苯甲醛和27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-溴苄基苯甲酸硫酯12.7g,产率为83％。核磁表征数据如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.25(s,2H),7.25-7.26(m,2H),7.42-7.46(m,4H),7.55-7.59(m,1H),7.94-7.96(dd,J＝8.3,1.3Hz,2H)；
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:32.78,121.38,127.45,128.81,130.80,131.86,133.71,136.78,136.87,191.12。
实施例10
在250mL真空反应管中加入12.6g(50mmol)S-4-氰基苄基磺酸钠、11.1g(60mmol)对溴苯甲醛、27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物和49mL(0.5mol)乙酸乙酯，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-氰基苄基-4-溴苯甲酸硫酯14.2g，产率为86％。
核磁表征数据如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:4.32(s,2H),7.48-7.49(d,J＝8.3Hz,2H),7.59-7.61(m,4H),7.79-7.82(m,2H)；
13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:33.05,114.45,118.73,128.90,129.08,129.86,132.21,132.57,135.24,143.22,189.71。
实施例11
在250mL真空反应管中加入12.6g(50mmol)S-4-氰基苄基磺酸钠、9.25g(50mmol)对溴苯甲醛、27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物和98mL(1mol)乙酸乙酯，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-氰基苄基-4-溴苯甲酸硫酯13.2g，产率为80％。
实施例12
在250mL真空反应管中加入12.6g(50mmol)S-4-氰基苄基磺酸钠、18.5g(0.1mol)对溴苯甲醛、27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物和98mL(1mol)乙酸乙酯，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-4-氰基苄基-4-溴苯甲酸硫酯14.4g，产率为87％。
实施例13
在250mL真空反应管中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、7.86g(60mmol)对氰基苯甲醛、27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物和98mL(1mol)乙酸乙酯，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基-4-氰基苯甲酸硫酯10.1g，产率为80％。
实施例14
在250mL真空反应管中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、7.2g(60mmol)对甲基苯甲醛、27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物和49mL(0.5mol)乙酸乙酯，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基-4-甲基苯甲酸硫酯8.8g，产率为73％。
实施例15
在250mL真空反应管中加入11.3g(50mmol)S-苄基磺酸钠、9.06g(60mmol)对硝基苯甲醛、27.6mL(0.15mol)二叔丁基过氧化物和52mL(1mol)乙腈，充氮气。135℃搅拌反应12h。反应结束后，反应液加入100mL乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤3次，分离取有机层，经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂。粗产物经由柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚混合液，二者体积比为50：1)分离得到S-苄基-4-硝基苯甲酸硫酯10.8g，产率为79％。

Claims (10)

1.一种由Bunte盐合成S-取代苯甲酸硫酯衍生物的方法，其特征在于，具体步骤如下：
首先将式(II)所示的Bunte盐
式(III)所示的苯甲醛或其衍生物
和二叔丁基过氧化物混合溶于有机溶剂中，氮气保护，持续搅拌下于100～150℃反应8～24h，反应结束后，分离纯化得到式(I)所示的S-取代苯甲酸硫酯衍生物
其中，式(I)和式(II)中，R1选自：氢、甲基、氰基、硝基或卤素，
式(I)和式(III)中，R2选自:氢、甲基、氰基、硝基或卤素。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自苯甲醛、乙酸乙酯或乙腈。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的式(II)所示的Bunte盐和式(III)所示的苯甲醛或其衍生物的摩尔比为1:1～2。
4.根据权利要求1或3所述的合成方法，其特征在于，所述的式(II)所示的Bunte盐和式(III)所示的苯甲醛或其衍生物的摩尔比为1:1～1.2。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的二叔丁基过氧化物与式(II)所示的Bunte盐的摩尔比为1～4:1。
6.根据权利要求1或5所述的合成方法，其特征在于，所述的二叔丁基过氧化物与式(II)所示的Bunte盐的摩尔比为1.5～3:1。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的有机溶剂与式(II)所示的Bunte盐的摩尔比为10～20:1。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的反应温度为120～135℃。
9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的反应时间为10～12h。
10.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的分离纯化方法为：反应液加入乙酸乙酯稀释，饱和食盐水洗涤后分离有机层，干燥后减压蒸馏除去溶剂得到粗产物，以乙酸乙酯和石油醚的体积比为50：1的混合液为洗脱剂，粗产物经柱层析分离得到所述的如式(I)所示的S-取代苯甲酸硫酯衍生物。
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