CN114349674A - 一种硫脲类化合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有机化学和材料学技术领域，具体公开了一种硫脲类化合物及其制备方法。本发明在有机溶剂中将单质硫、氯乙酸和胺类单体进行加温搅拌反应，后经萃取、层析处理得到硫脲类化合物。本发明所用原料均可商业购买，成本低，方法简单，反应产率高，原子经济性高，并且可进行大规模制备。

Description

一种硫脲类化合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机化学和材料学技术领域，尤其涉及一种硫脲类化合物及其制备方法。

背景技术

硫脲类化合物在生物医药、有机合成化学以及其他领域有着广泛的应用，具有重要的意义。例如，硫脲类化合物已显示出潜在的生物活性，包括抗癌、抗真菌、镇痛、抗炎、抗菌等。同时，也是合成杂环化合物的一类关键单体。硫脲类化合物也被广泛应用于不对称催化领域，作为一种重要的有机催化剂。

目前已报道的硫脲类化合物的制备方法包括：硫光气与胺的反应，异硫氰酸酯与胺的反应，二硫化碳与胺的反应，单质硫和胺与异腈、氯仿的多组分反应。这些方法中硫光气是剧毒气体，并且遇水不稳定，原料往往是高活性且制备成本高，这使得硫脲类化合物的生产成本也相应提高。因此，利用价格便宜、简单易得的单体，来开发一种经济高效的制备方法制备硫脲类化合物，具有重大意义。单质硫是石油化工精炼行业最主要的副产品之一，全球硫产量超过8000万吨，其产量远远大于需求；氯乙酸是一种重要的有机化工原料，广泛应用于农药，医药及有机工业中，生产技术成熟，成本低廉，将单质硫和氯乙酸用于制备硫脲类化合物能大幅度降低生产成本。

因此，如何提供一种硫脲类化合物及其制备方法与应用，消耗过剩的单质硫，降低硫脲类化合物的制备成本是本领域亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种硫脲类化合物及其制备方法，本发明解决制备过程复杂，难以大规模制备的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硫脲类化合物，结构式包含

中的一种；

其中，R¹，R²独立的为烷基或烷氧基；R³，R⁴独立的为氢原子、氨基、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基、氰基或烷基；R⁵，R⁶独立的为氢原子、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基和烷基。

优选的，所述R¹，R²，R³，R⁴，R⁵，R⁶中烷基独立的为1至6个碳原子的烷基。

本发明的另一目的是提供一种硫脲类化合物的制备方法，包括如下步骤：

将单质硫、氯乙酸、催化剂、胺类化合物和有机溶剂混合后在空气或保护气氛下进行反应，生成硫脲类化合物。

优选的，所述单质硫：氯乙酸：催化剂：胺类化合物的摩尔比为1～8：1～8：1～14：1～2。

优选的，所述胺类化合物与有机溶剂的比例为0.05～2mol：1L。

优选的，反应时间为4～24h，反应温度为40～130℃；反应在搅拌条件下进行。

优选的，所述催化剂为氟化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠和三乙胺中一种或几种。

优选的，所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、甲苯、异丙醇和四氢呋喃中一种或几种。

优选的，所述胺类化合物为：

R₁-NH₂

中的一种；

其中，R₁为烷基或烷氧基；R₂、R₃、R₄、R₅、R₆独立的为氢原子、氨基、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基、氰基和烷基,R₇、R₈、R₉、R₁₀独立的为氢原子、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基和烷基。

优选的，所述反应结束后对反应产物体系进行分离，得到纯净的硫脲类化合物；

所述分离的操作为萃取分液，除去溶剂，再经过硅胶层析法分离提纯即得到纯净的硫脲类化合物。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的制备方法反应原料易得，可直接商业购买，价格低廉；有机反应的条件温和、工艺简单，反应效率高。

(2)本发明的制备方法使用氯乙酸作为单体，高效制备硫脲类化合物。

(3)本发明的制备方法可在空气条件下进行，且可进行大规模克级制备。

(4)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

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1制备的硫脲化合物及其相应单体在氘代二甲基亚砜中核磁共振氢谱对比图；

图2为本发明实施例1制备的硫脲化合物及其相应单体在氘代二甲基亚砜中核磁共振碳谱对比图；

图3为本发明实施例1制备的硫脲化合物及其相应单体的红外吸收光谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种硫脲类化合物，结构式包含

中的一种；

其中，R¹，R²独立的为烷基，烷氧基或吡啶；R³，R⁴独立的为氢原子、氨基、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基、氰基或烷基；R⁵，R⁶独立的为氢原子、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基和烷基。

在本发明中，所述R¹，R²，R³，R⁴，R⁵，R⁶中烷基独立的为1至6个碳原子的烷基，优选为2至4个碳原子的烷基。

在本发明中，所述卤素包括F、Cl、Br。

本发明还提供了一种硫脲类化合物的制备方法，包括如下步骤：

将单质硫、氯乙酸、催化剂、胺类化合物和有机溶剂混合后在空气或保护气氛下进行反应，生成硫脲类化合物。

在本发明中，所述单质硫：氯乙酸：催化剂：胺类化合物的摩尔比为1～8：1～8：1～14：1～2；优选为2～8：1～5：5～10：1～2；进一步优选为6：1.5：8：2。

在本发明中，所述胺类化合物与有机溶剂的比例为0.05～2mol：1L；优选为0.8mol～1.2mol：1L；进一步优选为1mol：1L。

在本发明中，反应时间为4～24h，反应温度为40～130℃；优选的，反应时间为6～12h，反应温度为60～100℃；进一步优选的，反应时间为6h，反应温度为80℃。

在本发明中，所述反应在搅拌条件下进行。

在本发明中，所述催化剂为氟化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠和三乙胺中的一种或几种；优选为氟化钾、碳酸钾、碳酸钠中的一种或几种；进一步优选为氟化钾。

在本发明中，所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、甲苯、异丙醇和四氢呋喃中一种或几种。

在本发明中，所述胺类化合物为R₁-NH₂

中的一种；

其中，R₁为烷基或烷氧基；R₂、R₃、R₄、R₅、R₆独立的为氢原子、氨基、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基、氰基和烷基，R₇、R₈、R₉、R₁₀独立的为氢原子、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基和烷基。

在本发明中，所述反应结束后对反应产物体系进行分离，得到纯净的硫脲类化合物；

所述分离的操作为萃取分液，除去溶剂，再经过硅胶层析法分离提纯即得到纯净的硫脲类化合物。

下面将对本发明实施例中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做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

一种硫脲化合物，其结构式如Compound 1所示：

所述的硫脲化合物通过单质硫、氯乙酸和对甲苯胺直接反应制备得到，反应方程式如式(一)：

其中，M1为升华硫，可由市场购买得到，本实例中购自阿拉丁公司；M2为氯乙酸，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉；M3为对甲苯胺，可由市场购买得到，本实例中购自百灵威；KF为氟化钾，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉。

所述的硫脲化合物Compound 1的制备步骤如下：

在10mL的聚合管中加入192mg(6mmol)单质硫M1、141mg(1.5mmol)氯乙酸M2、214mg(2mmol)对苯甲胺M3和464mg(8mmol)氟化钾，抽真空换氮气3次，用注射器注入2mL二甲基亚砜，升温至100摄氏度，在密闭条件下搅拌6小时；反应结束后，加入30mL乙酸乙酯和30mL水，萃取三次，然后收集有机层并干燥，通过硅胶层析法以石油醚和乙酸乙酯体积比为5:1的混合淋洗剂分离提纯，经过干燥，以90％的产率获得所述的黄色固体硫脲Compound 1。

本实施例制备的硫脲化合物及其相应单体在氘代二甲基亚砜中核磁共振氢谱对比图如图1所示(*代表溶剂峰)，相比于单体M2(图1A)位于13.19ppm的羧基氢和位于4.26ppm的亚甲基氢，单体M3(图1B)位于4.76ppm的-NH₂-，在硫脲化合物conpound 1的核磁氢谱中(图1C)，硫脲基团的-NH-中H的化学位移值位于9.58ppm低场，与苯环相连的烷基氢-CH₃-化学位移值位于2.28ppm的高场，苯环上的有两组芳香氢，其化学位移值在7.33ppm、7.13ppm的双峰。

在氘代二甲基亚砜中核磁共振碳谱对比图如图2所示(*代表溶剂峰)，相比于单体M2(图2A)位于168.62ppm的羧基碳和单体M3(图2B)，在硫脲化合物compound 1的碳谱中(图2C)，C＝S的化学位移在179.61ppm处，-CH₃-位于在20.51ppm处。

其红外吸收光谱如图3所示，硫脲化合物compound 1中C＝S键的伸缩振动吸收峰位于1511cm^-1，N-H的伸缩振动峰位于3154cm^-1。

实施例2

一种硫脲化合物，其结构式如Compound 2所示：

所述的硫脲化合物通过单质硫、氯乙酸和对甲苯胺直接反应制备得到，反应方程式如式(二)：

其中，M1为升华硫，可由市场购买得到，本实例中购自阿拉丁公司；M2为氯乙酸，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉；M4为正己胺，可由市场购买得到，本实例中购自阿拉丁公司；KF为氟化钾，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉。

所述的硫脲化合物Compound 2的制备步骤如下：

在10mL的聚合管中加入192mg(6mmol)单质硫M1、141mg(1.5mmol)氯乙酸M2、202mg(2mmol)正己胺M4和464mg(8mmol)氟化钾，抽真空换氮气3次，用注射器注入2mL二甲基亚砜，升温至100摄氏度，在密闭条件下搅拌6小时；反应结束后，加入30mL乙酸乙酯和30mL水，萃取三次，然后收集有机层并干燥，通过硅胶层析法以石油醚和乙酸乙酯体积比为4:1的混合淋洗剂分离提纯，经过干燥，以61％的产率获得所述的棕色固体硫脲Compound 2。

实施例3

一种硫脲化合物，其结构式如Compound 3所示：

所述的硫脲化合物通过单质硫、氯乙酸和苯胺直接反应制备得到，反应方程式如式(三)：

其中，M1为升华硫，可由市场购买得到，本实例中购自阿拉丁公司；M2为氯乙酸，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉；M5为苯胺，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉；KF为氟化钾，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉。

所述的硫脲化合物Compound 3的制备步骤如下：

在10mL的聚合管中加入192mg(6mmol)单质硫M1、141mg(1.5mmol)氯乙酸M2、186mg(2mmol)苯胺M5和290mg(2.5mmol)氟化钾，抽真空换氮气3次，用注射器注入2mL二甲基亚砜，升温至40摄氏度，在密闭条件下搅拌18小时；反应结束后，加入30mL乙酸乙酯和30mL水，萃取三次，然后收集有机层并干燥，通过硅胶层析法以石油醚和乙酸乙酯体积比为3:1的混合淋洗剂分离提纯，经过干燥，以81％的产率获得所述的黄色固体硫脲Compound 3。

实施例4

一种硫脲化合物，其结构式如Compound 3所示：

所述的硫脲化合物通过单质硫、氯乙酸和苯胺直接反应制备得到，反应方程式如式(四)：

其中，M1为升华硫，可由市场购买得到，本实例中购自阿拉丁公司；M2为氯乙酸，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉；M5为苯胺，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉；KF为氟化钾，可由市场购买得到，本实例中购自安耐吉。

所述的硫脲化合物Compound 3的制备步骤如下：

在10mL的聚合管中加入192mg(6mmol)单质硫M1、141mg(1.5mmol)氯乙酸M2、186mg(2mmol)苯胺M5和290mg(2.5mmol)氟化钾，抽真空换氮气3次，用注射器注入2mL二甲基亚砜，升温至130摄氏度，在密闭条件下搅拌8小时；反应结束后，加入30mL乙酸乙酯和30mL水，萃取三次，然后收集有机层并干燥，通过硅胶层析法以石油醚和乙酸乙酯体积比为3:1的混合淋洗剂分离提纯，经过干燥，以48％的产率获得所述的黄色固体硫脲Compound 3。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种硫脲类化合物，其特征在于，结构式包含

中的一种；

其中，R¹，R²独立的为烷基或烷氧基；R³，R⁴独立的为氢原子、氨基、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基、氰基或烷基；R⁵，R⁶独立的为氢原子、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基和烷基。

2.根据权利要求1所述的一种硫脲类化合物，其特征在于，所述R¹，R²，R³，R⁴，R⁵，R⁶中烷基独立的为1至6个碳原子的烷基。

3.权利要求1或2所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将单质硫、氯乙酸、催化剂、胺类化合物和有机溶剂混合后在空气或保护气氛下进行反应，生成硫脲类化合物。

4.根据权利要求3所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，所述单质硫：氯乙酸：催化剂：胺类化合物的摩尔比为1～8：1～8：1～14：1～2。

5.根据权利要求4所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物与有机溶剂的比例为0.05～2mol：1L。

6.根据权利要求3～5任一项所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，反应时间为4～24h，反应温度为40～130℃；反应在搅拌条件下进行。

7.根据权利要求6所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氟化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠和三乙胺中一种或几种；

所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、甲苯、异丙醇和四氢呋喃中一种或几种。

8.根据权利要求3～5、7任一项所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物为：

中的一种；

其中，R₁为烷基或烷氧基；R₂、R₃、R₄、R₅、R₆独立的为氢原子、氨基、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基、氰基和烷基,R₇、R₈、R₉、R₁₀独立的为氢原子、胺基、烷氧基、卤素、羟基、酯基、羰基、芳基和烷基。

9.根据权利要求8所述的一种硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，所述反应结束后对反应产物体系进行分离，得到纯净的硫脲类化合物；

所述分离的操作为萃取分液，除去溶剂，再经过硅胶层析法分离提纯即得到纯净的硫脲类化合物。

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