CN115044923B - 一种利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电化学反应制备2‑芳基‑3‑硫氰基‑苯并噻吩的方法,通过具有活性炔烃的反应底物2‑芳基乙炔基苯甲硫醚,以价廉易得的硫氰酸盐作为功能化试剂通过电化学阳极氧化激发硫氰基自由基,以硫氰基自由基对炔烃的加成引发分子内环化,通过活性炔烃的双官能化反应达到制备2‑芳基‑3‑硫氰基‑苯并噻吩的目的。本发明利用绿色电化学氧化手段,在无过渡金属催化剂与无外源氧化剂的条件下高效实现了噻吩环的构建并获得芳基及硫氰基双取代的苯并噻吩,该方法操作简单、成本低廉,绿色环保,具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于绿色合成领域,具体涉及一种电化学氧化介导的2-芳基-3-硫氰基-苯并 噻吩的绿色合成方法。
背景技术
近年来,全球极端气候事件频发。根据联合国政府间气候变化专门委员会公布的评估报告表明,在过去的50年中,极端天气事件,特别是强降雨、高温热浪等呈现出 增多增强的趋势,且预计今后这种极端时间的出现将更加频繁。究其原因,在于工业 革命之后,大化工行业的兴起,大规模的粗犷生产和排放导致地球生态环境的急剧变 化。当今世界越来越多的国家对发展与环境保护重视起来,诸多政策的出台也导致, 传统大化工生产企业面临着生存的挑战。在我国,对环境保护的注重尤其明显,多数 大化工生产企业开始寻求绿色可持续发展之路,因此构建绿色安全的生产方式成为化 工企业的必然选择。
杂环化合物,即分子中具有N、O、S等杂原子的环状有机物,具有众多的生物活 性。其中含S的苯并噻吩类化合物尤为重要,其作为基本起效单元广泛存在于天然产 物与合成药物中具有显著的抗菌、抗病毒、抗氧化及抗肿瘤等多种药理作用,具有十 分重要的药用价值。另外,该类化合物在精细化工领域也具有重要的应用,不仅常用 作为众多偶联反应的活性中间体,同时由于其特殊的共轭结构与光敏特性还用于多种 功能材料的开发。传统苯并噻吩的合成是以邻乙基硫醇和芳基硫醚为前体的经典合成 反应。但是以这些方法构建苯并噻吩需要特定的官能团反应对底物限制较大,而且得 到的苯并噻吩产物单一,取代位点相对单一,取代基也无法实现多元化,更重要的是 反应条件苛刻不符合绿色安全可持续发展的理念。近年来,随着合成技术的日新月异, 许多操作简单和反应高效的苯并噻吩及其衍生物的合成方法随之被逐渐开发,基于过 渡金属催化的苯并噻吩类化合物的合成成为当今的主流,其中以钯、铜催化为主如下 式所示。
然而,这类方法虽然高效,但是金属催化剂的使用带来了生产成本高,反应放大困难以及后续重金属分离的难题,限制了这类方法在制药和化工生产中的应用。因此, 目前仍然迫切需要开发一种有效且经济环保的方法来合成各种多取代的苯并噻吩类化 合物。
近年来,电化学因其环境友好性和经济性逐渐成为有机合成领域中的热门话题。在氧化还原方面,电化学阳极氧化提供了一种理想高效的替代方法。利用电化学阳极 氧化与阴极还原的特性,可以很好地代替过渡金属或氧化还原剂实现反应中的高效电 子转移,开发清洁绿色的合成新方法。因此利用电化学反应体系探究苯并噻吩类化合 物的绿色合成方法具有重要的研究意义。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种利用电化学阳极氧化促进炔烃双官能化合成2-芳基-3-硫氰基苯并噻吩的绿色、安全与高效的 反应途径,以解决现有苯并噻吩合成技术中超化学计量氧化剂以及贵金属催化剂使用, 造成的生产成本高昂,重金属残留,反应选择性不好以及反应效率低等问题。
为了实现上述目的问题,本发明采取的技术方案如下:
一种利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法,包括如下步骤:
(1)向无隔膜的电解池中分别加入反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚(式1)、硫 氰酸盐(式2)、电解质和反应溶剂,然后插入正负电极,电极通过导线与可调直流电 源连接,恒温水浴下,通入恒定电流搅拌反应;
(2)反应结束后通过柱层析及重结晶分离纯化即得;
反应方程式如下:
其中,R1为H或烷基,R2为取代苯基或杂芳基。
具体地,步骤(1)中,所述的硫氰酸盐为硫氰酸钾、硫氰酸钠、硫氰酸铵、硫氰 酸铁中的任意一种或两种以上的混合物。优选硫氰酸盐为硫氰酸钾。
具体地,步骤(1)中,所述的电解质为四乙基高氯酸铵、四乙基四氟硼酸铵、四 丁基四氟硼酸铵、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵或四丁基六氟磷酸铵 中的任意一种或两种以上的混合物。优选电解质为四丁基六氟磷酸铵。
具体地,步骤(1)中,所述的反应溶剂为乙腈、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二 甲基亚砜(DMSO)、二氯乙烷、水、六氟异丙醇中的任意一种或两种以上的混合物。 优选溶剂为乙腈/水(体积比:8/1)的混合溶剂。
优选地,步骤(1)中,反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚与硫氰酸盐的摩尔比为 1:1~1:3。优选摩尔比为1:2。
优选地,步骤(1)中,所述电解质与反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚的摩尔比为1:1~1:4。优选摩尔比为1:2。
具体地,步骤(1)中,所述电极选自石墨棒电极、石墨毡电极、铂片电极、不锈 钢电极或玻碳电极中的任意一种以上。优选电极为铂片阳极,铂片阴极。
优选地,步骤(1)中,恒定电流为恒定直流电流,直流电源规格为5A,30V;电 流为10~20mA。优选电流为18mA。
优选地,反应温度为25~40℃;反应时间为1~4h。优选反应温度为25℃,反应 时间为2h。
优选地,步骤(2)中,可通过薄层色谱定时监测反应的进行。
有益效果:
(1)本发明通过对苯并噻吩结构的逆合成分析构建具有活性炔烃的反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚,以价廉易得的硫氰酸盐作为功能化试剂通过电化学阳极氧化激 发硫氰基自由基,以硫氰基自由基对炔烃的加成引发分子内环化,通过活性炔烃的双 官能化反应达到制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的目的。本发明利用绿色电化学氧化手 段,在无过渡金属催化剂与无外源氧化剂的条件下高效实现了噻吩环的构建并获得芳 基及硫氰基双取代的苯并噻吩,该方法操作简单、成本低廉,绿色环保,具有良好的 工业应用前景。该方法具有工艺绿色环保,过程安全可控,反应时间短,室温反应能 耗低,反应物收率较高和目标产物选择性较好等优点。同时,本发明该方法操作简单、 成本低廉,具有良好的工业应用前景。
(2)本发明通过使用电化学阳极氧化,相比于已报道合成方法,该方法避免了昂贵的过渡金属催化剂及超化学计量的氧化剂的使用[1,2],利用绿色电化学反应高效、高 选择性合成2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩。产品稳定且有利于放大生产,操作简单,反应 温度低,安全性高,反应成本低。
(3)本发明通过利用电化学阳极氧化与阴极还原的特性,有效代替了传统的氧化还原剂[3],具有更高的电子转移效率,并实现产物中无有毒有害物质的残留。
(4)本发明通过电化学合成方法的使产物2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩短时间内收率高达94%。
参考文献
[1]Bryan C S,Braunger J A,Lautens M.Efficient synthesis ofbenzothiophenes by an unusual palladium-catalyzed vinylic C-S coupling[J].Angew Chem Int Edit,2009,48(38): 7064-7068.
[2]Xu,J.;Yu,X.;Yan,J.;Song,Q.Synthesis of 3-(Arylsulfonyl)-benzothiophenes and Benzoselenophenes via TBHP-Initiated Radical Cyclizationof 2-Alkynylthioanisoles or -selenoanisoles with Sulfinic Acids[J].Org.Lett.2017,19,6292-6295.
[3]Kobayashi K,Nakamura D,Miyamoto K,et al.Convenient synthesis of 3-substituted benzo[b]thiophenes by iodine-mediated cyclization of alpha-substituted 2-(1-phenylethylthio) styrenes[J].Bull Chem Soc Jpn,2007,80(9):1780-1784.
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/ 或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1、图2为实施例1方法制得产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩氢谱、碳谱。
图3、图4为实施例22方法制得产物3-硫氰基-2-(邻甲苯基)苯并[b]噻吩氢谱、碳谱。
图5、图6为实施例23方法制得产物2-(4-乙基苯基)-3-硫氰基苯并[b]噻吩氢谱、碳谱。
图7、图8为实施例24方法制得产物3-硫氰基-2-(噻吩-2-基)苯并[b]噻吩氢谱、碳谱。
图9、图10为实施例25方法制得产物2-环丙基-3-硫氰基苯并[b]噻吩氢谱、碳谱。
图11、图12为实施例26方法制得产物6-氯-2-苯基-3-硫氰基苯并[b]噻吩氢谱、碳谱。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本发明。
以下实施例中,转化率通过HPLC测得。
实施例1
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率94%。产物核磁质谱表征:1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ8.07(d,J=8.0Hz,1H),7.89(d,J=8.0Hz,1H),7.66(dd,J=7.9,1.7Hz, 2H),7.62–7.44(m,5H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ151.75,139.19,138.06,131.84, 129.96,129.78,128.90,125.97,125.94,122.90,122.55,110.04,107.56.HRMS(ESI-TOF) m/z C15H9NS2[M+H]+:计算值:268.0249,实测值:268.0234。
实施例2
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钠(1.0mmol,81.07mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/乙水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与 直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应 混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化 得到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率90%。
实施例3
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸胺(1.0mmol,76.12mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率87%。
实施例4
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(0.5mmol,48.47mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率72%。
实施例5
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.5mmol,145.41mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率92%。
实施例6
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四乙基四氟硼酸铵(0.25mmol,54.27 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率71%。
实施例7
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基四氟硼酸铵(0.25mmol,82.32 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率78%。
实施例8
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基氟化铵(0.25mmol,65.37mg) 与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直流电 源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混合物 经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得到目 标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率86%。
实施例9
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基氯化铵(0.25mmol,69.48mg) 与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直流电 源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混合物 经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得到目 标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率79%。
实施例10
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.125mmol,34.74 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率80%。
实施例11
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.5mmol,138.96 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率93%。
实施例12
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在15mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率85%。
实施例13
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在20mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率89%。
实施例14
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以石墨棒电极作为阳极,铂片电极作为阴极与 直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应 混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化 得到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率68%。
实施例15
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以石墨棒电极作为阳极,石墨棒电极作为阴极 与直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反 应混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯 化得到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率60%。
实施例16
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(9mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直流电源连 接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混合物经水 洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得到目标产 物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率73%。
实施例17
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂DMF(9mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直流电源连 接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混合物经水 洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得到目标产 物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率68%。
实施例18
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂DMSO(9mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直流电源 连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混合物经 水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得到目标 产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率61%。
实施例19
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂DMF(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率76%。
实施例20
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于30℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率92%。
实施例21
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,112.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86 mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极与直 流电源连接,反应瓶置于40℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反应混 合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯化得 到目标产物2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩,产率90%。
表1 2-苯基-3-硫氰基-苯并噻吩-的收率
实施例22
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-邻甲基苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,119.04mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol, 96.86mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极 与直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反 应混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯 化得到目标产物3-硫氰基-2-(邻甲苯基)苯并[b]噻吩,产率92%。1H NMR(400MHz, CDCl3)δ8.06(d,J=8.0Hz,1H),7.89(d,J=8.0Hz,1H),7.60(t,J=8.1Hz,1H),7.50(t, J=7.6Hz,1H),7.42(dq,J=8.5,3.7Hz,1H),7.37(d,J=7.5Hz,1H),7.32(d,J=4.4Hz, 2H),2.28(s,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ151.19,138.74,138.13,137.50,131.02, 130.75,130.51,129.96,125.92,125.87,125.85,122.70,122.60,110.02,109.57,20.15. HRMS(ESI-TOF)m/z C16H11NS2[M+H]+:计算值:282.0406,实测值:282.0413。
实施例23
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-对乙基苯乙炔基-苯甲硫醚(0.5mmol,126.05mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol, 96.86mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极 与直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反 应混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯 化得到目标产物2-(4-乙基苯基)-3-硫氰基苯并[b]噻吩,产率96%。1H NMR(400MHz, CDCl3)δ8.05(d,J=8.1Hz,1H),7.86(d,J=8.0Hz,1H),7.57(t,J=7.2Hz,3H),7.46(t, J=7.6Hz,1H),7.36(d,J=7.6Hz,2H),2.75(q,J=7.6Hz,2H),1.31(t,J=8.3Hz,3H). 13C NMR(101MHz,CDCl3)δ152.02,146.27,139.26,137.92,129.88,129.12,128.41, 125.84,125.80,122.77,122.49,110.15,106.99,28.70,15.29.HRMS(ESI-TOF)m/z C17H13NS2[M+H]+:计算值:296.0562,实测值:296.0571。
实施例24
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入2-((2-(甲硫基)苯基)乙炔基)噻吩(0.5mmol,115.01mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25 mmol,96.86mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极 作为阴极与直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2 小时;反应混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层 析分离纯化得到目标产物3-硫氰基-2-(噻吩-2-基)苯并[b]噻吩,产率88%。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ7.99(d,J=8.1Hz,1H),7.80(d,J=8.0Hz,1H),7.62–7.50(m,3H),7.48 –7.39(m,1H),7.17(dd,J=5.1,3.7Hz,1H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ144.87, 139.50,137.02,133.07,129.55,129.36,127.74,126.12,126.01,122.64,122.29,109.45, 106.10.HRMS(ESI-TOF)m/zC13H7NS3[M+H]+:计算值:273.9813,实测值:273.9819。
实施例25
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入(2-(环丙基乙炔基)苯基)(甲基)硫烷(0.5 mmol,94.03mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极作为阴极 与直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2小时;反 应混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层析分离纯 化得到目标产物2-环丙基-3-硫氰基苯并[b]噻吩,产率85%。1H NMR(400MHz,CDCl3) δ7.88(d,J=8.0Hz,1H),7.74(d,J=8.0Hz,1H),7.48(t,J=8.0Hz,1H),7.37(t,J=8.1 Hz,1H),2.75–2.43(m,1H),1.40–1.22(m,2H),1.07–0.86(m,3H).13C NMR(101MHz, CDCl3)δ158.40,139.05,135.76,125.55,125.10,122.57,121.39,109.86,107.77,11.95, 11.64.HRMS(ESI-TOF)m/zC12H9NS2[M+H]+:计算值:232.0249,实测值:232.0253。
实施例26
在配有电极的无隔膜电解池中,依次加入(5-氯-2-(苯基乙炔基)苯基)(甲基)硫烷(0.5 mmol,129.01mg)、硫氰酸钾(1.0mmol,96.94mg)、电解质四丁基六氟磷酸铵(0.25mmol,96.86mg)与反应溶剂乙腈(8mL)/水(1mL);以铂片电极作为阳极,铂片电极 作为阴极与直流电源连接,反应瓶置于25℃水浴中在18mA的恒定电流下搅拌反应2 小时;反应混合物经水洗、二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩、硅胶柱层 析分离纯化得到目标产物6-氯-2-苯基-3-硫氰基苯并[b]噻吩,产率92%。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ7.97(d,J=8.6Hz,1H),7.87(d,J=1.7Hz,1H),7.63(dd,J=7.4,2.0Hz, 2H),7.58–7.47(m,4H).13CNMR(101MHz,CDCl3)δ152.15,138.94,137.69,132.27, 131.40,130.02,129.87,128.99,126.84,123.74,122.18,109.68,107.53.HRMS(ESI-TOF) m/z C15H8ClNS2[M+H]+:计算值:301.9859,实测值:301.9862。
本发明提供了一种利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法的思路 及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下, 还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例 中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)向无隔膜的电解池中分别加入反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚(式1)、硫氰酸盐(式2)、电解质和反应溶剂,然后插入正负电极,恒温水浴下,通入恒定电流搅拌反应;
(2)反应结束后通过柱层析及重结晶分离纯化即得;
反应方程式如下:
;
其中,R1为H或烷基,R2为取代苯基或杂芳基;
步骤(1)中,所述的电解质为四乙基高氯酸铵、四乙基四氟硼酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵或四丁基六氟磷酸铵中的任意一种或两种以上的混合物;
步骤(1)中,所述的反应溶剂为乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯乙烷、水、六氟异丙醇中的任意一种或两种以上的混合物;
步骤(1)中,所述电极选自石墨棒电极、石墨毡电极、铂片电极、不锈钢电极或玻碳电极中的任意一种以上;
步骤(1)中,恒定电流为恒定直流电流,直流电源规格为5A,30V;电流为10~20 mA;
反应温度为25~40 oC;反应时间为1~4 h。
2.根据权利要求1所述的利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的硫氰酸盐为硫氰酸钾、硫氰酸钠、硫氰酸铵、硫氰酸铁中的任意一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法,其特征在于,步骤(1)中,反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚与硫氰酸盐的摩尔比为1:1~1:3。
4.根据权利要求1所述的利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述电解质与反应底物2-芳基乙炔基苯甲硫醚的摩尔比为1:1~1:4。
5.根据权利要求1所述的利用电化学反应制备2-芳基-3-硫氰基-苯并噻吩的方法,其特征在于,步骤(2)中,通过薄层色谱定时监测反应。
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