CN116396196B - 一种一锅制备酰胺基异硫氰酸酯/酰胺基硫脲类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一锅制备酰胺基异硫氰酸酯/酰胺基硫脲类化合物的方法。本发明通过取异腈类化合物和酰肼类化合物混合，加入有机溶剂，溶解后加入二硫化碳，搅拌反应，制得酰胺基异硫氰酸酯类化合物；取异腈类化合物、胺类化合物混合，加入有机溶剂，溶解后加入二硫化碳，第一次搅拌反应；再加入酰肼类化合物，第二次搅拌反应，制得酰胺基硫脲类化合物。本发明所用单体均为工业原料，成本低，还可进行大规模克级生产；反应操作简单，效率高，单体适用性广泛，在室温和空气的条件下就可进行，且无有毒有害副产物产生；推动酰胺基异硫氰酸酯及酰胺基硫脲类化合物的进一步发展。
Description
技术领域
本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种一锅制备酰胺基异硫氰酸酯/酰胺基硫脲类化合物的方法。
背景技术
异硫氰酸酯是一种常用的有机单体，能够制备许多有用的化合物，但是大部分异硫氰酸酯具有沸点较低、稳定性差且有毒等缺点；而酰胺基异硫氰酸酯则是酰胺基团直接与异硫氰酸酯基团连接，极大地增强了异硫氰酸酯的稳定性，同时保留了类似于异硫氰酸酯的高反应活性；另一方面，由于酰胺基团的引入，会给产物带来更多重的氢键，进而带来更多的应用场景。所以酰胺基异硫氰酸酯是一类具有极大潜力的构筑新型多重氢键化合物的有机合成子，然而这类化合物的合成方法极为有限，极大的限制了其进一步发展。
酰胺基硫脲类化合物由于其官能团的特殊性，与硫脲类化合物相比有着独特的优势，其特异性结构改变大为增强了其NH质子酸性，同时对其结构稳定性造成积极影响，使该类化合物在分子识别传感、超分子聚集、手性诱导传递、手性选择和放大等方面显示出优良的特性。但是，对于酰胺基硫脲的研究仍然相当有限且面临着许多挑战，特别是在其合成方法方面，目前仅能通过异硫氰酸酯与酰肼类化合物反应合成，而异硫氰酸酯种类极为有限且合成较为困难，严重限制了该类化合物的发展和进一步应用。(J.Am.Chem.Soc.2017,139,19,6605.；Chem.Commun,.2011,47,11874，Chem.Commun.,2013,49,8943)。
利用商业单体开发上述化合物合成的新方法，开发更加高效便捷的体系有望推动其进一步发展。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种一锅制备酰胺基异硫氰酸酯/酰胺基硫脲类化合物的方法。本发明通过在溶剂中，将酰肼类单体、异腈单体和二硫化碳进行反应，后处理即可得到酰胺基异硫氰酸酯；在溶剂中，将胺类单体、异腈单体、二硫化碳和酰肼类单体进行反应，后处理即可得到酰胺基硫脲。与已有的方法相比，本发明具有极大的优势，如所用单体均为工业原料，可直接购买得到且成本低，无有毒有害副产物产生；反应在室温和空气的条件下就可进行，操作简单，反应产率高，产物易分离；推动此类化合物的进一步发展。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种一锅制备酰胺基异硫氰酸酯/酰胺基硫脲类化合物的方法，所述酰胺基异硫氰酸酯类化合物包括式1、式2；所述的酰胺基硫脲类化合物包括式3、式4；
其中，R1为有机基团，R2为有机基团，R3为有机基团；
(1)所述酰胺基异硫氰酸酯类化合物的制备方法包括如下步骤：
取异腈类化合物和酰肼类化合物式5或式6混合，加入有机溶剂，溶解后加入二硫化碳，搅拌反应，制得酰胺基异硫氰酸酯类化合物；
(2)所述酰胺基硫脲类化合物的制备方法包括如下步骤：
取异腈类化合物、胺类化合物混合，加入有机溶剂，溶解后加入二硫化碳，第一次搅拌反应；再加入酰肼类化合物式5或式6，第二次搅拌反应，制得酰胺基硫脲类化合物；
所述酰肼类化合物的结构式为：
所述胺类化合物的结构式为：
R3-NH2。
优选的，所述R1为烷基或芳基，R2为烷基或芳基，R3为烷基、烷氧基或芳基。
优选的，方法(1)所述酰肼类化合物的酰肼官能团：异腈类化合物的异腈官能团：二硫化碳摩尔比为1-1.2：1-1.2：1-1.2；
优选的，方法(2)所述胺类化合物的氨基：异腈类化合物的异腈官能团：二硫化碳：酰肼类化合物的酰肼基团摩尔比为1-1.2：1-1.2：1-1.2：1-1.2；
优选的，方法(1)和(2)所述异腈类化合物在有机溶剂中的浓度为0.5～1mol/L，所述的有机溶剂为二甲基亚砜和N,N二甲基甲酰胺中的一种。
优选的，所述酰肼类化合物式5选自以下的任意一种：
其中n为1～20的整数；
所述酰肼类化合物式6选自以下的任意一种：
优选的，方法(1)和(2)所述的异腈类化合物为一元异腈类化合物或二元异腈类化合物。
优选的，所述异腈类化合物选自以下的任意一种：
其中，R4表示亚烷基，亚烷氧基或者亚芳香基团。
优选的，所述胺类化合物选自以下的任意一种：
H2kCk-NH2
其中，k为1～20的整数。
优选的，方法(1)所述搅拌反应的转速为300～600rpm；方法(1)所述的搅拌反应的时间为1～3h；
优选的，方法(2)所述第一次搅拌反应和第二次搅拌反应的搅拌转速均为300～600rpm；方法(2)所述的第一次搅拌反应的时间为1-3h，所述的第二次搅拌反应的时间为1-3h。
优选的，方法(1)所述搅拌反应在室温下进行；
优选的，方法(2)所述第一次搅拌反应和第二次搅拌反应均在室温下进行；
进一步优选的，所述的室温为20～30℃。
优选的，方法(1)和(2)在空气条件下进行。
本发明与现有的技术相比，具有的有益效果：
(1)本发明的制备方法反应原料易得，可直接商业购买并且价格低廉；聚合条件温和、工艺简单，聚合效率高。
(2)本发明的制备方法无需任何催化剂，反应均可在室温空气条件下进行。
(3)本发明的制备方法具有良好的普适性，可适用于多种不同类型的单体。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的酰胺基异硫氰酸酯化合物在氘代DMSO中的核磁共振氢谱图和核磁共振碳谱图。
图2为本发明实施例3制备的酰胺基硫脲化合物在氘代DMSO中的核磁共振氢谱图和核磁共振碳谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种酰胺基异硫氰酸酯化合物，其结构式如4a所示：
所述酰胺基异硫氰酸酯化合物通过酰肼、二硫化碳和异腈直接一锅反应制备得到，反应方程式如式(一)：
其中，所用单体均可由市场购得。1a为辛酰肼，2为二硫化碳，本实例中均购自安耐吉化学。3为对甲苯磺酰甲基异腈，本实例中购自毕得医药科技股份有限公司。
所述酰胺基异硫氰酸酯化合物的制备步骤如下：
在10毫升的史莱克管中依次加入单体1a(158mg，1mmol)和3(195mg，1mmol)，再加入2mL二甲基亚砜，常温搅拌，待单体完全溶解后，加入二硫化碳(76mg，1mmol)，继续在常温下以500rpm的速率搅拌3小时；反应结束后，加入乙酸乙酯和水，再利用乙酸乙酯多次萃取，合并有机相，干燥，过滤，将滤液通过减压浓缩，柱层析分离后再减压浓缩，干燥后即可得到酰胺基异硫氰酸酯化合物4a。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ(TMS,ppm):14.29(s,1H),2.70(t,J＝7.5Hz,2H),1.63(p,J＝7.0Hz,2H),1.28(dd,J＝14.3,7.7Hz,8H),0.92–0.82(m,3H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ(TMS,ppm):178.16(C＝S),164.70(C＝O),31.51,28.61,28.57,25.44,25.20,22.48,14.38.
经测定分析，酰胺基异硫氰酸酯化合物4a的产率为81％。该化合物的核磁共振谱氢谱见图1中的A，其核磁共振碳谱见图1中的B，图1中的A中化学位移14.29ppm处对应酰胺基异硫氰酸酯化合物-NH-上氢原子的特征峰，图1中的B中化学位移178.16ppm处对应酰胺基异硫氰酸酯化合物C＝S上碳原子的特征峰，164.70ppm处对应酰胺基异硫氰酸酯化合物C＝O上碳原子的特征峰，因此可以确定该化合物为酰胺基异硫氰酸酯化合物4a。
实施例2
一种酰胺基异硫氰酸酯化合物，其结构式如4b所示：
所述酰胺基异硫氰酸酯化合物通过酰肼、二硫化碳和异腈直接一锅反应制备得到，反应方程式如式(二)：
其中，所使用单体均可由市场购得，单体1b为苯甲酰肼，2为二硫化碳，本实例中均购自购自安耐吉化学。3为对甲苯磺酰甲基异腈，本实例中购自毕得医药科技股份有限公司。
所述酰胺基异硫氰酸酯化合物的制备步骤如下：
在10毫升的史莱克管中依次加入单体1b(172mg，1mmol)和3(195mg，1mmol)，再加入2mL二甲基亚砜，常温搅拌，待单体完全溶解后，加入二硫化碳(76mg，1mmol)，继续在常温下以500rpm的速率搅拌3小时；反应结束后，加入乙酸乙酯和水，再利用乙酸乙酯多次萃取，合并有机相，干燥，过滤，将滤液通过减压浓缩，柱层析分离后再减压浓缩，干燥后即可得到酰胺基异硫氰酸酯化合物4b，产率为78％。
实施例3
一种酰胺基硫脲化合物，其结构式如6a所示：
所述酰胺基硫脲化合物通过胺、二硫化碳、异腈和酰肼的一锅反应制备得到，反应方程式如式(三)：
其中，所使用单体均可由市场购得。单体1a为苯甲酰肼，2为二硫化碳，5a为苯甲胺，本实例中均购自安耐吉化学。3为对甲苯磺酰甲基异腈，本实例中购自毕得医药科技股份有限公司。
所述酰胺基硫脲化合物的制备步骤如下：
在10毫升的史莱克管中依次加入单体5a(107mg，1mmol)和3(195mg，1mmol)，再加入2mL二甲基亚砜，常温搅拌，待单体完全溶解后，加入二硫化碳(76mg，1mmol)，在常温下以500rpm的速率搅拌1小时后，加入单体1c(136mg，1mmol)，继续在常温下以500rpm的速率搅拌3小时；反应结束后，加入乙酸乙酯和水，再利用乙酸乙酯多次萃取，合并有机相，干燥，过滤，将滤液通过减压浓缩，柱层析分离后再减压浓缩，干燥后即可得到酰胺基异硫氰酸酯化合物6a。
1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):10.43(s,1H),9.47(s,1H),8.68(s,1H),7.93(d,J＝7.2Hz,2H),7.57(t,J＝7.4Hz,1H),7.49(t,J＝7.6Hz,2H),7.33–7.27(m,4H),7.21(dq,J＝7.5,4.8,4.0Hz,1H),4.73(d,J＝6.0Hz,2H).13CNMR(125MHz,DMSO-d6)δ(TMS,ppm):182.54,166.43,139.94,132.91,132.32,128.70,128.48,128.34,127.50,127.02,47.16.
经测定分析，酰胺基异硫氰酸酯化合物6a的产率为73％。该化合物的核磁共振谱氢谱见图2中的A，其核磁共振碳谱见图2中的B，图2中的A中化学位移9.68和9.28ppm处对应酰胺基硫脲化合物硫脲基团-NH-上氢原子的特征峰，化学位移8.39ppm处对应酰胺基硫脲化合物酰胺基团-NH-上氢原子的特征峰；图1中的B中化学位移182.47ppm处对应酰胺基硫脲化合物C＝S上碳原子的特征峰，172.55ppm处对应酰胺基硫脲化合物C＝O上碳原子的特征峰，因此可以确定该化合物为酰胺基硫脲化合物6a。
实施例4
一种酰胺基硫脲化合物，其结构式如6b所示：
所述酰胺基硫脲化合物通过胺、二硫化碳、异腈和酰肼的一锅反应制备得到，反应方程式如式(四)：
其中，所使用单体均可由市场购得。单体1a为苯磺酰胺，2为二硫化碳，5a为苯甲胺，本实例中均购自安耐吉化学。3为对甲苯磺酰甲基异腈，本实例中购自毕得医药科技股份有限公司。
所述酰胺基硫脲化合物的制备步骤如下：
在10毫升的史莱克管中依次加入单体5a(107mg，1mmol)和3(195mg，1mmol)，再加入2mL二甲基亚砜，常温搅拌，待单体完全溶解后，加入二硫化碳(76mg，1mmol)，在常温下以500rpm的速率搅拌1小时后，加入单体1b(172mg，1mmol)，继续在常温下以500rpm的速率搅拌3小时；反应结束后，加入乙酸乙酯和水，再利用乙酸乙酯多次萃取，合并有机相，干燥，过滤，将滤液通过减压浓缩，柱层析分离后再减压浓缩，干燥后即可得到酰胺基异硫氰酸酯化合物6b。
所制备的酰胺基异硫氰酸酯化合物4a的结构表征
化合物的结构利用核磁共振氢谱和碳谱进行了表征，结果如图1所示：其中A为4a的核磁氢谱，B为4a的核磁碳谱。
所制备的酰胺基异硫氰酸酯化合物6a的结构表征
化合物的结构利用核磁共振氢谱和碳谱进行了表征，结果如图1所示：其中A为6a的核磁氢谱，B为6a的核磁碳谱。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，所述酰胺基异硫氰酸酯类化合物为式1、式2；
式1式2
其中，所述R1为烷基或芳基，R2为烷基或芳基；
（1）所述酰胺基异硫氰酸酯类化合物的制备方法包括如下步骤：
取异腈类化合物和酰肼类化合物式5或式6混合，加入有机溶剂，溶解后加入二硫化碳，搅拌反应，制得酰胺基异硫氰酸酯类化合物；
所述酰肼类化合物的结构式为：
（式5）或/>（式6）。
2.根据权利要求1所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，方法（1）所述酰肼类化合物的酰肼官能团：异腈类化合物的异腈官能团：二硫化碳摩尔比为1-1.2：1-1.2：1-1.2；
方法（1）所述异腈类化合物在有机溶剂中的浓度为0.5~1 mol/L，所述的有机溶剂为二甲基亚砜和N, N二甲基甲酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，所述酰肼类化合物式5选自以下的任意一种：
其中n为1~20的整数；
所述酰肼类化合物式6选自以下的任意一种：
。
4.根据权利要求1所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，方法（1）所述的异腈类化合物为一元异腈类化合物或二元异腈类化合物。
5.根据权利要求1所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，所述异腈类化合物选自以下的任意一种：
其中，R4表示亚烷基，亚烷氧基或者亚芳香基团。
6.根据权利要求1所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，方法（1）所述搅拌反应的转速为300~600 rpm；方法（1）所述的搅拌反应的时间为1~3h。
7.根据权利要求1所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，方法（1）所述搅拌反应在室温下进行；
方法（1）在空气条件下进行。
8.根据权利要求7所述的一锅制备酰胺基异硫氰酸酯类化合物的方法，其特征在于，所述的室温为20~30℃。
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| US3293276A (en) * | 1962-07-20 | 1966-12-20 | Bayer Ag | Process for the production of isothiocyanates |
| CN1880302A (zh) * | 2006-01-06 | 2006-12-20 | 杭州师范学院 | 一种异硫氰酸酯的合成方法 |
| CN108503568A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 无锡杰西医药股份有限公司 | 一种适用于工业化生产的高纯度异硫氰酸酯类化合物制备方法 |
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