CN108658891B - 2-硫代噻唑烷-4-酮、衍生物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种2‑硫代噻唑烷‑4‑酮、衍生物及其制备方法，采用巯基乙酸和硫脲在95%浓硫酸做催化剂条件下加热合成2‑硫代噻唑烷‑4‑酮。2‑硫代噻唑烷‑4‑酮和卤代烃在活性铜催化下，水为溶剂、微波辐照，薄层色谱监测反应，反应结束过滤固体后用乙酸乙酯萃取，干燥并蒸除溶后得粗产品，柱层析分离得到绕丹宁取代物；绕丹宁取代物和芳香甲醛在哌啶作催化剂条件下，二氯甲烷或无水乙醇为溶剂，室温或回流条件下反应，反应结束后将反应体系趁热过滤，得到2‑硫代噻唑烷‑4‑酮的衍生物。本发明合成路线设备简单、操作方便、原料价格低廉、产率高，降低了成本，提高了经济效益，适合工业化生产。

Description

2-硫代噻唑烷-4-酮、衍生物及其制备方法
技术领域
本发明涉及绕丹宁制备领域，具体涉及一种2-硫代噻唑烷-4-酮、衍生物及其制备方法。
背景技术
绕丹宁的合成方法存在不足，有的需要有毒有机物作反应物，比如二硫化碳和氯乙酸对环境污染较大，不符合绿色合成化学的要求。还有的方法缺点是是实验操作性困难，原料不容易得到或者价格昂贵，还有的实验过程会产生大量的有害物质，不宜工业化生产。
目前绕丹宁的目前的合成方法主要有三种：
（1）用二硫化碳、氨和氯乙酸制备
此方法原料为氯乙酸、二硫化碳、氨。先合成绕丹宁的半环结构，然后在氯化氢加热的条件下合成绕丹宁。此合成方法存在不足，反应过程用到剧毒物质二硫化碳、氯乙酸和强酸性物质氯化氢。反应过程比较复杂，产物不容易分离。此合成方法过程如下：
Figure 68670DEST_PATH_IMAGE001
（2）用氯乙酰氯、二硫化碳和伯胺制备
利用一锅法无溶剂路线合成5-烷基-2-硫代-1,3-噻唑烷-4-酮衍生物，通过伯胺、二硫化碳、氯乙酰氯或2-氯-2-苯乙酰氯作反应物，在室温下反应7分钟合成5-烷基-2-硫代-1,3-噻唑烷-4-酮衍生物。此方法虽然高效，但是所用原料为剧毒物质且不容易得到，容易对人体造成伤害。对此合成路线如下：
Figure 352015DEST_PATH_IMAGE002
（3）用2-（羧甲基）三硫代碳酸酯制备
此反应的原料为氨和二-（羧甲基）三硫代碳酸酯在以水作溶剂的条件下反应2小时合成绕丹宁。具体反应式为：
Figure 426281DEST_PATH_IMAGE003
此方法反应时间比较短，但反应原料不易得到，2-（羧甲基）三硫代碳酸酯需要剧毒物质二硫化碳为原料制取。
因此我们用新的合成方法来改善合成绕丹宁的不足，优化反应的条件。
发明内容
本发明提出了一种2-硫代噻唑烷-4-酮、衍生物及其制备方法，解决了现有方法原料为剧毒物质、反应过程复杂、实验过程中产生大量有害物质的问题。
实现本发明的技术方案是：2-硫代噻唑烷-4-酮的制备方法，步骤如下：巯基乙酸和硫脲在95 %浓硫酸做催化剂条件下，以乙腈或甲苯为溶剂，80-100 ℃加热反应15-20 h，反应后过滤、蒸除溶剂得到2-硫代噻唑烷-4-酮。
所述巯基乙酸和硫脲的物质的量之比为1:（1-3）。
2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物，结构式如下式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或
Figure DEST_PATH_IMAGE004
所示：
Figure 954215DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 486260DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 568485DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 587388DEST_PATH_IMAGE008
；
其中R为 H, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH2CH2CH3, -CH2CH2CH2CH3,
-CH(CH3)CH2CH3, -CH2CH(CH3)CH3, -C(CH3)3,–CH2(CH2)4CH3,-CH2(CH2)6CH3, -CH2CH=CH2或-CH2C≡CH；
X为H, 卤素, CF3, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH=CH2, -C≡CH,
-CH2CH=CH2, -CH2C≡CH或C≡N；
Y为H,卤素, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH=CH2, -C≡CH, -CH2CH=CH2, -CH2C≡CH, -COOH或C≡N。
所述的2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物的制备方法，步骤如下：
（1）巯基乙酸和硫脲在95 %浓硫酸做催化剂条件下，以乙腈或甲苯为溶剂，80-100℃加热反应15-20 h，反应结束后，先过滤未反应的硫脲，然后蒸除溶剂得到2-硫代噻唑烷-4-酮；
Figure 641931DEST_PATH_IMAGE009
；
（2）2-硫代噻唑烷-4-酮和卤代烃在活性铜催化下，以水为溶剂，80-120 W的微波辐照2-6 min，薄层色谱监测反应，反应结束过滤固体后用乙酸乙酯萃取，干燥并蒸除溶后得粗产品，柱层析分离得到绕丹宁取代物；
Figure 134093DEST_PATH_IMAGE010
，
（3）绕丹宁取代物和芳香甲醛在哌啶作催化剂条件下，二氯甲烷或无水乙醇为溶剂，室温或回流条件下反应8-10 h，反应结束后将反应体系趁热过滤，得到2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物。
Figure 392030DEST_PATH_IMAGE011
。
所述步骤（1）中巯基乙酸和硫脲的物质的量之比为1:（1-3）。
所述步骤（2）中卤代烃的结构式为：
Figure 198312DEST_PATH_IMAGE012
或RI；绕丹宁取代物的结构是为
Figure 169679DEST_PATH_IMAGE013
或
Figure 786736DEST_PATH_IMAGE014
；
其中R为 H, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH2CH2CH3, -CH2CH2CH2CH3,
-CH(CH3)CH2CH3, -CH2CH(CH3)CH3, -C(CH3)3,–CH2(CH2)4CH3,-CH2(CH2)6CH3, -CH2CH=CH2, -CH2C≡CH；
Y为H,卤素, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH=CH2, -C≡CH, -CH2CH=CH2, -CH2C≡CH, -COOH或C≡N。
所述步骤（2）中2-硫代噻唑烷-4-酮、卤代烃和活性铜的物质的量之比为1:（1-3）：（1-5）。
所述步骤（3）中芳香甲醛的结构式如下：
Figure 781237DEST_PATH_IMAGE015
或
Figure 187948DEST_PATH_IMAGE016
；
其中X为H, 卤素, CF3, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH=CH2, -C≡CH,
-CH2CH=CH2, -CH2C≡CH或C≡N。
本发明2-硫代噻唑烷-4-酮的工艺流程如下：
Figure 964886DEST_PATH_IMAGE017
。
本发明的有益效果是：本发明采用巯基乙酸和硫脲在95%浓硫酸做催化剂条件下加热合成2-硫代噻唑烷-4-酮。避免了二硫化碳等剧毒物质光气的使用，也避免了强酸物质发烟硫酸和浓硝酸对设备的腐蚀。该合成路线设备简单、操作方便、原料价格低廉、产率高，降低了成本，提高了经济效益，适合工业化生产。
2-硫代噻唑烷-4-酮进一步和卤代烃及芳香醛分步反应得到四大类绕丹宁衍生物，这些结构是具有重要生理活性的杂环化合物，可用作杀菌剂、放射线增感剂、抗高血压、降血糖、抗痉挛和抗病毒药物等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的2-硫代噻唑烷-4-酮的1H-NMR图谱。
图2是实施例1制备的2-硫代噻唑烷-4-酮的IR图谱。
图3是实施例1制备的2-硫代-3-对氟苯基-5-（4-羧基苯基次甲基）噻唑烷-4-酮的1H-NMR图谱。
图4是实施例2制备的2-硫代-3-对氯苯基-5-（2-呋喃基次甲基）噻唑烷-4-酮的1H-NMR图谱。
图5是实施例3制备的2-硫代-3-间乙腈基苯基-5-（5-溴呋喃基次甲基）噻唑烷-4-酮的1H-NMR图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
2-硫代-3-对氟苯基-5-（4-羧基苯基次甲基）噻唑烷-4-酮的制备，步骤如下：
巯基乙酸(1mol)和硫脲(2mol)在95 %浓硫酸做催化剂条件下，以甲苯为溶剂，80℃加热反应20 h，反应结束后，先过滤未反应的硫脲，然后蒸除溶剂得到2-硫代噻唑烷-4-酮。
2-硫代噻唑烷-4-酮(1mol)和对氟碘苯(1mol)在活性铜（1mol equiv）催化下，水为溶剂，80W的微波辐照6分钟，薄层色谱监测反应，反应结束过滤固体后用乙酸乙酯萃取，干燥并蒸除溶后得粗产品，柱层析分离得到分析纯产物。
上一步产物(1mol)和对羧基苯甲醛(1mol)在哌啶(催化量)作催化剂条件下，无水乙醇为溶剂，回流条件下反应8h，反应结束后将反应体系趁热过滤，得到的固体即为产物。
实施例2
2-硫代-3-对氯苯基-5-（2-呋喃基次甲基）噻唑烷-4-酮的制备，步骤如下：
巯基乙酸(1mol)和硫脲(1mol)在95 %浓硫酸做催化剂条件下，以甲苯为溶剂，90℃加热反应18 h，反应结束后，先过滤未反应的硫脲，然后蒸除溶剂得到2-硫代噻唑烷-4-酮。
2-硫代噻唑烷-4-酮(1mol)和对氯碘苯(2mol)在活性铜（3mol equiv）催化下，水为溶剂，100W的微波辐照4分钟，薄层色谱监测反应，反应结束过滤固体后用乙酸乙酯萃取，干燥并蒸除溶后得粗产品，柱层析分离得到分析纯产物。
上一步产物(1mol)和2-呋喃甲醛(1mol)在哌啶(催化量)作催化剂条件下，无水乙醇为溶剂，回流条件下反应9h，反应结束后将反应体系趁热过滤，得到的固体即为产物。
实施例3
2-硫代-3-间乙腈基苯基-5-（5-溴呋喃基次甲基）噻唑烷-4-酮的制备，步骤如下：
巯基乙酸(1mol)和硫脲(3mol)在95 %浓硫酸做催化剂条件下，以甲苯为溶剂，100℃加热反应15 h，反应结束后，先过滤未反应的硫脲，然后蒸除溶剂得到2-硫代噻唑烷-4-酮。
2-硫代噻唑烷-4-酮(1mol)和间乙腈基碘苯(3mol)在活性铜（5mol equiv）催化下，水为溶剂，120W的微波辐照2分钟，薄层色谱监测反应，反应结束过滤固体后用乙酸乙酯萃取，干燥并蒸除溶后得粗产品，柱层析分离得到分析纯产物。
上一步产物(1mol)和5-溴-2-呋喃甲醛(1mol)在哌啶(催化量)作催化剂条件下，无水乙醇为溶剂，回流条件下反应10h，反应结束后将反应体系趁热过滤，得到的固体即为产物。
利用实施例1制备方法，采用不同的原料，分别制得以下结构的衍生物：
Figure 2112DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 280647DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 179464DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 328685DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 802392DEST_PATH_IMAGE022
。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）巯基乙酸和硫脲在95 %浓硫酸做催化剂条件下，以乙腈或甲苯为溶剂，80-100 ℃加热反应15-20 h，反应结束后，先过滤未反应的硫脲，然后蒸除溶剂得到2-硫代噻唑烷-4-酮；
（2）2-硫代噻唑烷-4-酮和卤代烃在活性铜催化下，以水为溶剂，80-120 W的微波辐照2-6 min，薄层色谱监测反应，反应结束过滤固体后用乙酸乙酯萃取，干燥并蒸除溶后得粗产品，柱层析分离得到绕丹宁取代物；
（3）绕丹宁取代物和芳香甲醛在哌啶作催化剂条件下，二氯甲烷或无水乙醇为溶剂，室温或回流条件下反应8-10 h，反应结束后将反应体系趁热过滤，得到2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物。
2.根据权利要求1所述的2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中巯基乙酸和硫脲的物质的量之比为1:（1-3）。
3.根据权利要求1所述的2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中卤代烃的结构式为卤代烃的结构式为：
Figure 792477DEST_PATH_IMAGE001
或RI；绕丹宁取代物的结构是为
Figure 133460DEST_PATH_IMAGE002
或
Figure 533348DEST_PATH_IMAGE003
；
其中R为 H, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH2CH2CH3, -CH2CH2CH2CH3, -CH(CH3)CH2CH3,-CH2CH(CH3)CH3, -C(CH3)3,–CH2(CH2)4CH3,-CH2(CH2)6CH3, -CH2CH=CH2, -CH2C≡CH；
Y为H,卤素, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH=CH2, -C≡CH, -CH2CH=CH2, -CH2C≡CH,-COOH或C≡N。
4.根据权利要求1所述的2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中2-硫代噻唑烷-4-酮、卤代烃和活性铜的物质的量之比为1:（1-3）：（1-5）。
5.根据权利要求1所述的2-硫代噻唑烷-4-酮的衍生物的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中芳香甲醛的结构式如下：
Figure 225361DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 759110DEST_PATH_IMAGE005
；
其中X为H, 卤素, CF3, CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -CH=CH2, -C≡CH, -CH2CH=CH2, -CH2C≡CH,或C≡N。
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Title
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Practical One-Pot Two-Step Protocol for the Microwave-Assisted Synthesis of Highly Functionalized Rhodanine Derivatives;Marco Radi 等;《Journal of Combinatorial Chemistry》;20091222;第12卷(第1期);第200页左栏第1段、第201页左栏图1、第202页左栏图3、第203页表2、第204页左栏第5段 *

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