专利名称：一种合成氮杂环硫族卡宾化合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种合成氮杂环硫族卡宾化合物的方法，具体的说是在有机溶剂中，在碱存在下，咪唑基的离子液体和硫族元素混和进行反应，一步生成稳定的硫族卡宾化合物。产物的分离收率最高可到98％。所用的试剂不需要进一步处理，反应中不需要惰性气体保护。操作简便安全。
背景技术：
咪唑类的氮杂环的硫族卡宾化合物中的硫卡宾/或硒卡宾也可以把它们看作是一类硫脲/或硒脲，还可以把它们看作是一类硫酮/硒酮化合物。硒脲和硫脲是人体尿液所含成分。硒/硫脲具有去除过氧化物阴离子的作用。从硒脲可以合成8-硒醇奎啉，而8-硒醇奎啉的金属化合物具有抗HT-1080，MG-22A，B16，and Neuro 2A肿瘤细胞的胞毒行为。卡宾化合物是一些均相催化反应中重要的催化剂或中间化合物。如卡宾化合物催化的反应有Suzuki偶联反应，烯烃的复分解反应，Heck反应等。
传统制备氮杂环非金属卡宾化合物的方法有卡宾和非金属元素反应(G，Steiner，H.Kopacka，K.Ongania，K.Wurst，B.Bildstein，Eur.J.Inorg.Chem.2005，1325-1333；N.I.Korotkikh，G.Rayenko，O.P.Shvaika，T.M.Pekhtereva，A.H.Cowley，J.Org.Chem.2003，68，5762-5765)。还有从(硫)脲酯 一步转换生成氮杂环的(硫)酮(J.A.Markwalder，R.S.Pottorf，S.P.Seitz，Synlett，1997，521-522)。直链的硫脲和3-羟基2-酮反应也可生成咪唑型的硫酮(N.Kuhn，T.Kratz，Synthesis，1993，561-562)。卡宾是一类比较活泼的化合物，通常，它们的制备、储存以及反应都需要在无水无氧下进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成咪唑类氮杂环硫族卡宾化合物的方法。其中，硫族元素直接和咪唑盐一步反应而不是与卡宾反应制得氮杂环的硫族卡宾化合物，反应所用试剂不需要经过进一步处理，反应不需要惰性气体保护。反应比较简单，操作方便。该方法在较佳的条件下，产率可达98％。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下在溶剂中，在碱存在下，离子液体和硫族元素如硫或硒混和在60-70℃进行反应，反应溶剂不需要进行干燥处理，反应过程不需要用惰性气体保护。当反应至没有硒或硫时或设定的时间后，终止反应，冷却后，过滤除去盐，母液浓缩进行柱层析分离得到纯产品，产品经过核磁和质谱鉴定。反应式如下 反应式中咪唑基的离子液体的R为正丁基或苄基；离子液体的阴离子X-为氯(Cl)、溴(Br)或BF4；E为硫族元素硫或硒。
具体地说，本发明提供的合成氮杂环硫族卡宾化合物的方法，在有机溶剂中，碱存在下，咪唑类的离子液体和硫族元素混和，于20-120℃反应0.3-10小时，经冷却、过滤、浓缩得到目标产物；
有机溶剂为丙酮、四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或/和甲苯；碱的摩尔用量为原料的100％-400％。
所述的方法，其中产物可用柱层析分离进行提纯。
所述的方法，其中碱为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、乙酸钠(CH3CO2Na)或三乙胺(Et3N)。
所述的方法，其中硫族元素与咪唑盐的摩尔比为1∶2-2∶1。
本发明实现了硫族元素直接和咪唑盐反应制备非金属卡宾化合物。所制备的硒卡宾化合物在文献中还没有查到。反应中所用试剂不需要进一步处理，操作不需要惰性气体保护。本发明有利于卡宾化合物的制备和发展，同时扩展了咪唑基的离子液体的应用。
具体实施例方式
下面通过实施例详述本发明，当然，本发明不限于下述的实施例。
实施例1在50ml的两口圆底烧瓶中相继加入硫10mmol，BMIm[Cl](氯化的N-甲基-N′-丁基咪唑烷)10mmol，K2CO320mmol，丙酮10ml在60-70℃下回流反应6-8小时，冷却，过滤除去盐，母液浓缩水洗，MgSO4干燥，柱层析得淡黄色的咪唑2-硒酮(硒卡宾，硒脲)2.11g，产率为97％。产品(固体)经熔点测定或NMR或MS鉴定。
实施例2碱为NaOH，反应时间为8小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为98％。
实施例3碱为CH3CO2Na，反应时间为8小时，其他实验方法和条件同实施例1，产率为38％。
实施例4碱为Et3N，反应时间为8小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为8％。
实施例5不加碱，其它实验方法和条件同实施例1，产率小于3％。
实施例6硫族元素是硫，反应8小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为95％。
实施例7碱是NaOH，反应30分钟(反应基本完成)，其它实验方法和条件同实施例6，产率为90％。
实施例8碱是KOH，反应20分钟(反应基本完成)，其它实验方法和条件同实施例6，产率为85％。
实施例9溶剂是四氢呋喃(THF)，反应6小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为78％。
实施例10溶剂为DMF，反应6小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为97％。
实施例11溶剂为甲苯，反应8小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为48％。
实施例12反应温度为30℃，反应8小时，其他实验方法和条件同实施例1，产率为29％。
实施例13反应温度为100℃，反应4.5小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为83％。
实施例14
K2CO310mmol，其它实验方法和条件同实施例1，产率为88％。
实施例15K2CO340mmol，其它实验方法和条件同实施例1，产率为69％。
实施例16硒(5mmol)，BMIm[Cl](10mmol)，反应4.5小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为93％(对硒来计算)。
实施例17硒(10mmol)，BMIm[Cl](5mmol)，反应4.5小时，其它实验方法和条件同实施例1，产率为98％(对BMIm[Cl]来计算)。
实施例18咪唑环的R是苄基，其它实验方法和条件同实施例1，产率为84％。
实施例19离子液体(咪唑盐)的阴离子是BF4，其他实验方法和条件同实施例1，产率为83％。
实施例20离子液体的阴离子是Br，其他实验方法和条件同实施例1，产率为81％。
实施例21咪唑环的R是苄基，其它实验方法和条件同实施例6，产率为87％。
实施例22离子液体的阴离子是BF4，反应2小时，碱是NaOH，其它实验方法和条件同实施例6，产率为82％。
权利要求
1.一种合成氮杂环硫族卡宾化合物的方法，在有机溶剂中，碱存在下，咪唑类的离子液体和硫族元素混和，于20-120℃反应0.3-10小时，经冷却、过滤、浓缩得到目标产物；反应式如下 反应式中咪唑基的离子液体的R为正丁基或苄基；离子液体的阴离子X-为氯、溴或BF4；E为硫族元素硫或硒；有机溶剂为丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺或/和甲苯；碱与原料的摩尔比为100-400％。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产物用柱层析分离进行提纯。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、乙酸钠或三乙胺。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫族元素与咪唑盐的摩尔比为1∶2-2∶1。
全文摘要
一种合成咪唑类氮杂环硫族卡宾化合物的方法，在溶剂中，碱存在下，离子液体和硫族元素如硫或硒混和在60－70℃进行反应，反应溶剂不需要进行干燥处理，反应过程不需要用惰性气体保护。当反应至没有硒或硫时或设定的时间后，终止反应，冷却后，过滤除去盐，母液浓缩进行柱层析分离得到纯产品，产品经过核磁和质谱鉴定。本方法避免了从不稳定的卡宾或叶立德出发制非金属卡宾化合物。该方法所用的溶剂不需要进行干燥处理。反应过程不需要惰性气体保护，操作比较简洁。
文档编号C07D233/66GK101029026SQ20061001139
公开日2007年9月5日 申请日期2006年3月1日 优先权日2006年3月1日
发明者王小芳, 李鹏, 王树东, 原晓华, 余俊学, 陆世维 申请人:中国科学院大连化学物理研究所