【文章內(nèi)容簡介】 噻二唑,并比較了它們的催化活性。反應(yīng)過程如下:選題背景 酰基硫脲類化合物的研究?；螂灏０被螂?、膦酰基硫脲及磺?；螂迨橇螂宓闹匾苌?。由于它較易制備，其本身以及由它們作中間體制備的一系列化合物具有極為廣泛的用途。國內(nèi)外，都對其進(jìn)行了較長時間和較廣泛的研究。據(jù)文獻(xiàn)資料可知:早在二十世紀(jì)初，Dixon通過氨和?；惲蚯杷猁}合成了乙酰基和異戊?；螂濉Ｔ诙兰o(jì)三十年代，DeBeer，lde等在研究芳基和烷基硫脲時，曾合成了一些?；螂逖苌?，但沒有報道其生物活性。，首次合成了?；螂逖苌顲H3(CH2)nCOHNCSNHAr，生物活性測試顯示，此類化合物具有良好的殺蟲活性。此后，人們對硫脲橋兩端取代基進(jìn)行修飾，合成了大量的芳酰基硫脲類化合物。同時，通過生測發(fā)現(xiàn)此類化合物具有廣泛的生物活性。，等人首次將雜環(huán)引入?；螂?，合成了化合物(15l)生測顯示它對麥草、芥菜等有除草活性，隨后許多含雜環(huán)、稠雜環(huán)的?；螂寤衔锉缓铣?，如化合物(l52)，化合物(l53)閣，化合物(l54)，化合物(l55)，稠環(huán)和稠雜環(huán)的引入進(jìn)一步拓寬了?；螂孱惢衔锏陌l(fā)展空間，增強(qiáng)了其穩(wěn)定性。另外，化學(xué)家們還合成了一些具有抗惡臭和可作金屬提取劑等特殊活性的?；螂寤衔铩５?11 頁 共 31 頁第 12 頁 共 30 頁近年來，具有植物生長調(diào)節(jié)活性的?；螂孱惢衔镆鹆巳藗儤O大的興趣，一系列此類化合物被合成。如化合物(l56)，對小麥幼苗的生長具有明顯的促進(jìn)作用；化合物(l57)在1ooppm時對稗草和油菜根長的抑制率達(dá)100%；化合物(l58)對玉米種子的萌芽及幼苗的呼吸速率和葉綠素的含量均表現(xiàn)出促進(jìn)效應(yīng)。化合物(l59)，具有促進(jìn)子葉生根的性能?；衔?l510)，化合物(l5 11)他們對植物的生根、發(fā)芽起到了良好的促進(jìn)作用?？傊?，?；螂孱惢衔锞哂袕V泛的生物活性，具有優(yōu)良的殺蟲、抗病毒、除草及植物生長調(diào)節(jié)劑等功能，有的還可作為良好的金屬離子萃取劑。?；螂孱惢衔镏械聂驶土螋驶芘c過渡金屬離子配位形成配合物。一些配合物除具有顯著的抗菌性之外，還表現(xiàn)出明顯的抗腫瘤作用。近年來，人們對?；螂孱惢衔锛捌渑浜衔镒隽舜罅抗ぷ?。 主要解決的問題在農(nóng)藥上，取代苯甲酸和苯氧羧酸已有很多商品化品種問世，這兩類化合物的生物活性已得到人們的廣泛認(rèn)同。從各種文獻(xiàn)綜述可以看出，?；螂孱惢衔锏难芯空脚d未艾。含雜環(huán)基取代硫脲類化合物優(yōu)良的生物活性已見報道，而噻二唑環(huán)作為一種羧酸的電子等排物，已在醫(yī)藥和農(nóng)藥方面受到廣泛關(guān)注。本文通過系統(tǒng)檢索文獻(xiàn)，采用活性基團(tuán)拼接的方法，設(shè)計合成得到未見文獻(xiàn)報道的用乙酸制得的噻二唑基和芳氧乙酰基硫脲，用試驗的方法摸索出合成中間體和目標(biāo)化合物的最佳反應(yīng)條件，使得產(chǎn)率大大提高。2 合成思路及反應(yīng)機(jī)理本文用活性基團(tuán)拼接的方法，從芳酚出發(fā)，先于氯乙酸反應(yīng)，生成芳氧乙酸，再在無水的條件下與二氯亞砜作用得到芳氧乙酰氯，然后馬上與硫氰酸鉀反應(yīng)，也要在無水條件下，生成芳氧乙?；惲蚯杷狨?，最后再與噻二唑反應(yīng)制得目標(biāo)化合物。 反應(yīng)要求的條件并不苛刻，容易操作。由于有很多競爭反應(yīng),要很好的控制它的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間,并且大部分反應(yīng)步驟都要在完全無水的條件下進(jìn)行,因此對儀器的選擇和干燥也很重要,這也是決定實驗成敗的關(guān)鍵。在合成過程中，通過不斷的改變實驗條件，找到最佳合成條件，提高產(chǎn)率，減少實驗原料成本。 合成路線 5甲基2氨基1，3，4噻二唑的合成 芳氧乙酸的合成 方案論證 芳氧乙酰氯的合成 芳氧乙酰基異硫氰酸酯的合成 目標(biāo)化合物的合成 合成反應(yīng)的主要機(jī)理 5甲基2氨基1，3，4噻二唑制備的反應(yīng)機(jī)理氨基硫脲上的氨基為親核基團(tuán)，進(jìn)攻2間氯苯氧基丙酸中羰基碳，脫去一分子水，形成CN鍵。兩個氮上的兩個氫由于烯醇異構(gòu)分別形成羥基和巰基，羥基和巰基在脫水劑作用下脫水成環(huán)，生成5甲基2氨基1，3，4噻二唑。 芳氧乙酸制備的反應(yīng)機(jī)理芳酚與氯乙酸反應(yīng)時，由于乙酸是α位鹵代酸，化學(xué)性質(zhì)活潑，容易發(fā)生取代反應(yīng)，它們分別與氫氧化鈉反應(yīng)，首先生成酚鈉和羧酸鈉，然后酚氧負(fù)離子進(jìn)攻氯乙酸的α碳，發(fā)生取代反應(yīng)生成芳氧乙酸。 芳氧乙酰氯的制備的反應(yīng)機(jī)理芳氧羧酸與二氯亞砜作用時，羧基中的羥基被氯原子取代生成羧酸的酰氯。二氯亞砜是實驗室制備酰氯最方便的試劑，因為二氯亞砜與羧酸作用生成酰氯時的副產(chǎn)品是氯化氫和二氧化硫，都是氣體，有利于分離，且制備酰氯的產(chǎn)率較高。 芳氧乙?；惲蚯杷狨ブ苽涞姆磻?yīng)機(jī)理芳氧乙酰氯與硫氰酸鉀典型的親核取代反應(yīng)，羧酸衍生物和親核試劑的反應(yīng)，首先也是親核基團(tuán)進(jìn)攻羰基碳原子，反應(yīng)通常分兩步進(jìn)行：（1）親核試劑加到羰基碳原子上，形成四面體中間體。（2）四面體中間體失去離去基團(tuán)氯，生成另一種羰酸衍生物。 目標(biāo)化合物的制備反應(yīng)機(jī)理2氨基5甲基1，3，4噻二唑與芳氧異硫氰酸酯反應(yīng)是親核加成反應(yīng)，2氨基5甲基1，3，4噻二唑的氨基比較活潑，氨基氮原子進(jìn)攻芳氧異硫氰酸酯的羰基碳原子，使C=N鍵斷裂生成CN, 剩下的一個N原子與2氨基5甲基1，3，4噻二唑氨基上的另一個氫結(jié)合并生成最終目標(biāo)產(chǎn)物。3 方案論證 關(guān)于中間體酰氯的制備[24~25]有關(guān)芳酰氯的合成方法主要有以下三種：方法一 ： 3RCOOH ＋ PCl → 3RCOCl ＋ HPO方法二： RCOOH ＋ PCl → RCOCl ＋ POCl ＋ HCl方法三 ： RCOOH ＋ SOCl → RCOCl ＋ SO↑＋ HCl方法一只適合于低沸點的酰氯，一般適用于脂肪羧酸的鹵置換反應(yīng)且涉及到蒸餾步驟；方法二雖適合制備高沸點的酰氯，但也涉及到蒸餾這一操作步驟并且由于五氯化磷置換能力極強(qiáng)，羧酸中的烷氧基等會發(fā)生氯置換反應(yīng)；方法三既適合芳基酰氯（高沸點）的合成，副產(chǎn)物也能以氣體的形式逸出，由于SOCl沸點低，易蒸餾回收。因而我們采用了方法三。 關(guān)于異硫氰酸酯的制備[26~27] 有關(guān)異硫氰酸酯的合成方法主要有以下幾種：方法 一: RCOCl ＋ AgN=C=S RCON=C=S ＋ AgCl↓ 方法 二: RCOCl＋KSCN RCON=C=S＋KCl方法 三: RCOCl ＋ HN=C=S RCON=C=S ＋ HCl方法 四: RCOCl ＋ SnCl4 RCOSCl RCON=C=S+NaCl+SnCl4以上諸方法中，方法一要用到昂貴的異硫氰酸銀，合成成本較高；方法三雖然原料易得，轉(zhuǎn)化率也較高，但由于異硫氰酸酯性質(zhì)活潑，在堿性條件易發(fā)生聚合反第 15 頁 共 31頁實驗過程論述應(yīng)，產(chǎn)率較低，產(chǎn)物組成復(fù)雜；方法四所需反應(yīng)時間長（8～10小時），實驗操作較為復(fù)雜，涉及到抽濾，轉(zhuǎn)移等步驟，且使用ZnCl4或SnCl4催化劑，氯苯或鄰二氯苯作溶劑，試劑費用高；方法二比較成熟，反應(yīng)時間短（2～3小時），操作簡便，不需要減壓蒸餾就可以進(jìn)行下一步實驗，故本文采用此法。由于?；惲蚯杷狨ビ鏊拙酆?，因此，保證整個實驗在無水狀態(tài)下進(jìn)行是實驗的關(guān)鍵。4 實驗過程論述 主要試劑與儀器試劑：鄰氯苯酚（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；硫代氨基脲（天津市博迪化工有限公司）；間氯苯酚（3chlorophenol，99%,美國進(jìn)口）；乙腈（天津市博迪化工有限公司）；二氯亞砜（天津市博迪化工有限公司）；氯乙酸（上海山浦化工有限公司）；三氯氧磷（中國上海亨新化工試劑廠）；二甲基甲酰胺（鄭州市化學(xué)試劑三廠）；無水乙醇（中國上海試劑總廠）；冰醋酸（武漢市中天化工有限責(zé)任公司）；硫氰酸鉀（廣州偉伯化工有限公司）；鹽酸（信陽化學(xué)試劑廠）；氫氧化鈉（天津市福晨化學(xué)試劑廠）；變色硅膠（上海納輝干燥試劑廠）；pH試紙（上海試劑三廠）；定性濾紙（杭州新華紙業(yè)有限公司）；無水氯化鈣（鎮(zhèn)江市化學(xué)試劑廠）等，所用試劑均為市售分析純或化學(xué)純。 儀器：JYT5架盤藥物天平（上海醫(yī)用激光儀器廠）；SZCLA型恒溫磁力攪拌電熱套（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；自耦調(diào)壓變壓器（湖北江北電器廠）；ZX4型旋片式真空油泵(南京真空泵廠)；；紅外光譜儀；干燥器；YHG500型遠(yuǎn)紅外快速恒溫干燥箱（上海博泰實驗設(shè)備有限公司），容聲冰箱，WRS1B數(shù)字熔點儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司物理光學(xué)儀器廠）等。 實驗過程論述 5甲基2氨基1，3，4噻二唑的制備實驗步驟：(0．1 mol) 硫代氨基脲中，放入碾缽里碾細(xì)，然后放入500ml的圓底燒瓶中，加入0．14mol 乙酸和50 ml 36%的濃鹽酸。在燒瓶上裝上回流冷凝管，并接上尾氣吸收裝置，用恒溫磁力攪拌電熱套加熱，把加熱套初識溫度設(shè)置在50度，然后每5分鐘上調(diào)5度，直到有液體回流出現(xiàn)，就在此溫度下回流3個小時。冷卻，用40%NaOH調(diào)節(jié)至pH=9，再用冰水冷15分鐘。抽濾，洗滌干糙得粗產(chǎn)品，然后用乙醇作溶劑進(jìn)行重結(jié)晶，產(chǎn)品為白色結(jié)晶。實驗現(xiàn)象：研細(xì)的硫代氨基脲在燒瓶中少量溶解，隨著溫度的不斷上升，它逐漸溶解，在加熱套顯示為210度時，液體開始回流，此時溶液很澄清?；亓?小時，然后慢慢冷卻，燒瓶中呈白色糊狀，滴加NaOH，白色糊狀慢慢變成白色絮狀沉淀，隨著NaOH的加入，沉淀由亮白變?yōu)榛野祝l(fā)出較強(qiáng)烈的臭味。在加NaOH的瞬間，產(chǎn)品突然變紅，但攪拌后立即消失。當(dāng)pH=9時，停止加NaOH，此時產(chǎn)品為灰白色絮狀沉淀，抽慮得灰白色固體，有臭味。用無水乙醇結(jié)晶，得白色晶體。放入干糙箱，在110度溫度下干燥12小時，得灰白色粉末。 中間體芳氧乙酸的制備（以鄰氯苯酚為例） 實驗步驟： ml水中，配成50%的氫氧化鈉溶液，()鄰氯苯酚，將所配的氫氧化鈉溶液滴入苯酚中，并不斷攪拌,使其溶解，制成鄰氯苯酚鈉。 g) ml水中，配成25%的氫氧化鈉溶液，(0．12 mol)氯乙酸，加入5ml水使其溶解，將氯乙酸在冰浴下滴加到氫氧化鈉溶液中，制成氯乙酸鈉。將上面制得的氯乙酸鈉溶液加入到裝有鄰氯苯酚的燒瓶中，燒瓶上再裝有回流冷凝管并接上尾氣吸收裝置，用恒溫