CN114540843B - 一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法 - Google Patents

一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机合成技术领域，尤其是涉及一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法。本发明首先将巯基类化合物、胺类化合物及电解质与乙腈与水的混合溶剂混匀得到混合液，以铂片为电解材料，进行通电反应，得到反应混合液；然后将反应混合液依次经过萃取、浓缩、分离纯化后，得到形成N‑S键的次磺酰胺化合物。与现有技术相比，本发明具有制备方法简单、操作方便、原子利用率高、反应条件温和、绿色环保等优点，表现出良好的工业应用前景。

Description

一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，尤其是涉及一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法。
背景技术
氮-硫(N-S)键被认为是合成和药用化学、农用化学品和工业应用等多个领 域中非常重要的组成部分。特别是具有芳基哌嗪或哌啶结构的次磺酰胺具有较高的 抗高血压或利尿活性。由于次磺酰胺化合物中N-S键的独特结构和性质，它们不 仅可作为天然产物合成中的重要官能团，也是工业中制备橡胶硫化促进剂等精细化工产品中普遍存在的中间体。已报道的构建N-S键的方法有很多，但是由于硫易 被氧化，生成N-亚硫基胺的有机合成反应很少，这种氧化敏感性使得硫醇与胺选 择性偶联反应合成次磺酰胺具有挑战性。大多数报道存在使用金属催化剂，对环境 不友好，反应时间长，需要氧气参与反应，增加了生产成本等缺点。因此，开发无 金属、环境友好、高效地合成次磺酰胺类化合物的方法变得极为重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法。本发明首先将巯基类化合物、胺类化合物及电解质与乙腈与水的混合溶剂混匀 得到混合液，以铂片为电解材料，进行通电反应，得到反应混合液；然后将反应混 合液依次经过萃取、浓缩、分离纯化后，得到形成N-S键的次磺酰胺化合物。与 现有技术相比，本发明具有制备方法简单、操作方便、原子利用率高、反应条件温 和、绿色环保等优点，表现出良好的工业应用前景。
有机电合成工艺作为一种新型而有效的化学合成方法，日益受到人们的重视。 与传统的合成方法相比，电化学合成借助电子这一最清洁的试剂，避免了其他催化 剂和氧化剂的使用，由此也避免了过氧化反应的发生，副产物只有氢气。而且可在 常温常压下运作。还可以借助调节电压和电流(密度)以控制反应的进行，便于整个过程的自动化控制。因此，在电化学的反应条件下实现N-S键的构建，对于实 际生产有着重要意义。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，包括以下步骤：
(1)将巯基类化合物、胺类化合物及电解质与乙腈和水的混合溶剂混匀得到 混合液，以铂片为电解材料，进行通电反应，得到反应混合液；
(2)将步骤(1)得到的反应混合液后处理得到形成N-S键的次磺酰胺化合 物；
其中，所述巯基类化合物、胺类化合物、次磺酰胺化合物的化学结构式分别如 式(I)、式(II)、式(III)所示：
其中，R1选自对位甲基单取代、间位甲基单取代、邻位甲基单取代、二取代 甲基、给电子和吸电子基团中的一种；R2选自C、N或O中的一种；
R2为C时，R3选自羟基或甲酸甲酯中的一种；
R2为O时，无R3基团；
R2为N时，R3选自1-叔丁氧羰基、苯基、甲酸乙酯、2-甲氧基乙基、乙酰基 或2-羟乙基中的一种。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，所述电解质为含碘电解质。
在本发明的一个实施方式中，所述巯基类化合物选自4-甲基苯硫酚、4-甲氧基 苯硫酚或4-叔丁基苯硫酚中的一种；
所述胺类化合物选自吗啉或苄基-1-哌嗪碳酸酯中的一种。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，巯基类化合物、胺类化合物、电 解质以及乙腈与水的混合溶剂的用量比为0.5mmol：1.0mmol：0.25mmol：3ml。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，乙腈和水的混合溶剂中乙腈和水 的体积比为1：1。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，通电反应过程中，反应电流为10 mA，反应温度为室温，反应时间为6h。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，后处理为萃取、浓缩、分离纯化。
在本发明的一个实施方式中，萃取过程中，萃取剂为乙酸乙酯；萃取后，利用 饱和硫代硫酸钾溶液洗涤。
在本发明的一个实施方式中，浓缩为减压浓缩。
在本发明的一个实施方式中，分离纯化为柱层析，柱层析过程中，使用石油醚 和乙酸乙酯的混合溶剂作为展开剂；石油醚与乙酸乙酯的体积比为20：1。
在本发明的一个实施方式中，次磺酰胺化合物的电化学合成方法的具体反应方程式如下：
其中，R1选自对位甲基单取代、间位甲基单取代、邻位甲基单取代、二取代 甲基、给电子和吸电子基团中的一种；R2选自C、N或O中的一种；
R2为C时，R3选自羟基或甲酸甲酯中的一种；
R2为O时，无R3基团；
R2为N时，R3选自1-叔丁氧羰基、苯基、甲酸乙酯、2-甲氧基乙基、乙酰基 或2-羟乙基中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用电化学方法制备形成N-S键的次磺酰胺化合物，在反应过程 中使含碘电解质在阳极处进行氧化反应，得到碘自由基，之后碘自由基再与巯基类 化合物及胺类化合物进行反应，即得到形成N-S键的次磺酰胺化合物；该方法具 有制备方法简单、操作方便、原子利用率高、反应条件温和等优点；
(2)本发明在不使用氧化剂、金属催化剂的条件下进行反应，充分利用通电 条件下进行阳极氧化，促进反应进行，满足绿色化学的相关要求，具有良好的发展 前景。
(3)本发明的溶剂选用水和有机溶剂的混合，减少了有机溶剂带来的污染， 更绿色环保。
具体实施方式
本发明提供一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，包括以下步骤：
(1)将巯基类化合物、胺类化合物及电解质与乙腈和水的混合溶剂混匀得到 混合液，以铂片为电解材料，进行通电反应，得到反应混合液；
(2)将步骤(1)得到的反应混合液后处理得到形成N-S键的次磺酰胺化合 物；
其中，所述巯基类化合物、胺类化合物、次磺酰胺化合物的化学结构式分别如式(I)、式(II)、式(III)所示：
其中，R1选自对位甲基单取代、间位甲基单取代、邻位甲基单取代、二取代 甲基、给电子和吸电子基团中的一种；R2选自C、N或O中的一种；
R2为C时，R3选自羟基或甲酸甲酯中的一种；
R2为O时，无R3基团；
R2为N时，R3选自1-叔丁氧羰基、苯基、甲酸乙酯、2-甲氧基乙基、乙酰基 或2-羟乙基中的一种。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，所述电解质为含碘电解质。
在本发明的一个实施方式中，所述巯基类化合物选自4-甲基苯硫酚、4-甲氧基 苯硫酚或4-叔丁基苯硫酚中的一种；
所述胺类化合物选自吗啉或苄基-1-哌嗪碳酸酯中的一种。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，巯基类化合物、胺类化合物、电 解质以及乙腈与水的混合溶剂的用量比为0.5mmol：1.0mmol：0.25mmol：3ml。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，乙腈和水的混合溶剂中乙腈和水 的体积比为1：1。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，通电反应过程中，反应电流为10 mA，反应温度为室温，反应时间为6h。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，后处理为萃取、浓缩、分离纯化。
在本发明的一个实施方式中，萃取过程中，萃取剂为乙酸乙酯；萃取后，利用 饱和硫代硫酸钾溶液洗涤。
在本发明的一个实施方式中，浓缩为减压浓缩。
在本发明的一个实施方式中，分离纯化为柱层析，柱层析过程中，使用石油醚 和乙酸乙酯的混合溶剂作为展开剂；石油醚与乙酸乙酯的体积比为20：1。
在本发明的一个实施方式中，次磺酰胺化合物的电化学合成方法的具体反应方程式如下：
其中，R1选自对位甲基单取代、间位甲基单取代、邻位甲基单取代、二取代 甲基、给电子和吸电子基团中的一种；R2选自C、N或O中的一种；
R2为C时，R3选自羟基或甲酸甲酯中的一种；
R2为O时，无R3基团；
R2为N时，R3选自1-叔丁氧羰基、苯基、甲酸乙酯、2-甲氧基乙基、乙酰基 或2-羟乙基中的一种。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
下述各实施例中，所用材料如无特殊说明，均为市售；制备得到的次磺酰胺化 合物的核磁表征均为本领域常规检测手段。
实施例1
本实施例提供一种4-(对甲苯硫基)吗啉的电化学合成方法，具体步骤如下：
(1)称取0.5mmol 4-甲基苯硫酚、1.0mmol吗啉、0.25mmol碘化钾于试管 中，以3mL乙腈和水(体积比为1：1)混合溶液作为溶剂，在室温条件下反应， 并以10mA的反应电流通电反应6h，得到反应混合液；
(2)将反应混合液与乙酸乙酯混合并萃取，取上层液并用饱和硫代硫酸钾溶 液洗涤，得到初提纯产物，之后将初提纯产物减压浓缩得浓缩物，对浓缩物进行柱 层析分离(展开剂为石油醚和乙酸乙酯以体积比20：1组成的混合溶液)，即得到目标产物4-(对甲苯硫基)吗啉，产率91％。
4-(对甲苯硫基)吗啉的化学结构式如下式所示：
对上述目标产品进行核磁表征，结果如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.38(d,J＝8.0Hz,2H),7.16(d,J＝7.8Hz, 2H),3.70–3.63(m,4H),2.89–2.84(m,4H),2.35(s,3H).
实施例2
本实施例提供一种4-((4-(叔丁基)苯基)硫代)吗啉的电化学合成方法，具体步骤如下：
(1)称取0.5mmol 4-叔丁基苯硫酚、1.0mmol吗啉、0.25mmol碘化钾于试 管中，以3mL乙腈和水(体积比为1：1)混合溶液作为溶剂，在室温条件下搅拌 并以10mA的反应电流通电反应6h，得到反应混合液；
(2)将反应混合液与乙酸乙酯混合并萃取，取上层液并用饱和硫代硫酸钾溶 液洗涤，得到初提纯产物，之后将初提纯产物减压浓缩得浓缩物，对浓缩物进行柱 层析分离(展开剂为石油醚和乙酸乙酯以体积比20：1组成的混合溶液)，即得到目标产物4-((4-(叔丁基)苯基)硫代)吗啉，产率75％。
4-((4-(叔丁基)苯基)硫代)吗啉的化学结构式如下式所示：
对上述目标产品进行核磁表征，结果如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.47(d,J＝8.5Hz,2H),7.43(d,J＝8.4Hz, 2H),3.78–3.69(m,4H),2.98–2.91(m,4H),1.37(s,9H).
实施例3
本实施例提供一种4-((4-甲氧基苯基)硫代)吗啉的电化学合成方法，具体步骤如下：
(1)称取0.5mmol 4-甲氧基苯硫酚、1.0mmol吗啉、0.25mmol碘化钾于试 管中，以3mL乙腈和水(体积比为1：1)混合溶液作为溶剂，在室温条件下搅拌 并以10mA的反应电流通电反应6h，得到反应混合液；
(2)将反应混合液与乙酸乙酯混合并萃取，取上层液并用饱和硫代硫酸钾溶 液洗涤，得到初提纯产物，之后将初提纯产物减压浓缩得浓缩物，对浓缩物进行柱 层析分离(展开剂为石油醚和乙酸乙酯以体积比20：1组成的混合溶液)，即得到目标产物4-((4-甲氧基苯基)硫代)吗啉，产率77％。
4-((4-甲氧基苯基)硫代)吗啉的化学结构式如下式所示：
对上述目标产品进行核磁表征，结果如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.51(d,J＝8.6Hz,2H),6.94(d,J＝8.7Hz, 2H),3.86(s,3H),3.74–3.66(m,4H),2.89–2.82(m,4H).
实施例4
本实施例提供一种苄基-4-(对甲苯基硫代)哌嗪-1-羧酸酯的电化学合成方法，具体步骤如下：
(1)称取0.5mmol 4-甲基苯硫酚、1.0mmol苄基-1-哌嗪碳酸酯、0.25mmol 碘化钾于试管中，以3mL乙腈和水(体积比为1：1)混合溶液作为溶剂，在室温 条件下搅拌并以10mA的反应电流通电反应6h，得到反应混合液；
(2)将反应混合液与乙酸乙酯混合并萃取，取上层液并用饱和硫代硫酸钾溶 液洗涤，得到初提纯产物，之后将初提纯产物减压浓缩得浓缩物，对浓缩物进行柱 层析分离(展开剂为石油醚和乙酸乙酯以体积比20：1组成的混合溶液)，即得到目标产物苄基-4-(对甲苯基硫代)哌嗪-1-羧酸酯，产率80％。
苄基-4-(对甲苯基硫代)哌嗪-1-羧酸酯的化学结构式如下式所示：
对上述目标产品进行核磁表征，结果如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.45(dd,J＝8.0,2.9Hz,2H),7.38(s,5H),7.27–7.20(m,2H),5.13(s,2H),3.58(d,J＝5.9Hz,4H),2.92(s,4H),2.42(s,3H).
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将巯基类化合物、胺类化合物及电解质与乙腈和水的混合溶剂混匀得到混合液，以铂片为电解材料，进行通电反应，得到反应混合液；
(2)将步骤(1)得到的反应混合液后处理得到形成N-S键的次磺酰胺化合物；
其中，所述巯基类化合物、胺类化合物、次磺酰胺化合物的化学结构式分别如式(I)、式(II)、式(III)所示：
其中，R1选自对位甲基单取代、间位甲基单取代、邻位甲基单取代、二取代甲基、给电子和吸电子基团中的一种；R2选自C、N或O中的一种；
R2为C时，R3选自羟基或甲酸甲酯中的一种；
R2为O时，无R3基团；
R2为N时，R3选自1-叔丁氧羰基、苯基、甲酸乙酯、2-甲氧基乙基、乙酰基或2-羟乙基中的一种；
步骤(1)中，所述电解质为含碘电解质；
所述巯基类化合物选自4-甲基苯硫酚、4-甲氧基苯硫酚或4-叔丁基苯硫酚中的一种；
所述胺类化合物选自吗啉或苄基-1-哌嗪碳酸酯中的一种；
步骤(1)中，巯基类化合物、胺类化合物、电解质以及乙腈与水的混合溶剂的用量比为0.5mmol：1.0mmol：0.25mmol：3ml；
步骤(1)中，乙腈和水的混合溶剂中乙腈和水的体积比为1：1；
步骤(1)中，通电反应过程中，反应电流为10mA，反应温度为室温，反应时间为6h。
2.根据权利要求1所述的一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，其特征在于，步骤(2)中，后处理为萃取、浓缩、分离纯化。
3.根据权利要求2所述的一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，其特征在于，萃取过程中，萃取剂为乙酸乙酯；萃取后，利用饱和硫代硫酸钾溶液洗涤。
4.根据权利要求2所述的一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，其特征在于，浓缩为减压浓缩。
5.根据权利要求2所述的一种次磺酰胺化合物的电化学合成方法，其特征在于，分离纯化为柱层析，柱层析过程中，使用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为展开剂；石油醚与乙酸乙酯的体积比为20：1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Electrochemically Mediated S—N Bond Formation: Synthesis of Sulfenamides;Muxue He et al.;《有机化学》;第41卷(第6期);第2354-2360页 *

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