一种两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法

文档序号:8522465阅读:880来源:国知局
一种两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机化工领域,特别涉及一种两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法。
【背景技术】
[0002] 异硫氰酸酯及其衍生物是一类重要的有机合成中间体,可参与多种有机反应,用 于合成多种含氮和硫的化合物,尤其是杂环骨架的构建。许多天然和人工合成的异硫氰酸 酯具有很强的生物活性,如抗菌消炎、抗氧化、抗癌、杀虫、除草等活性,已广泛应用于医药、 农药、染料等工业产品的制备。
[0003] 异硫氰酸酯的人工合成方法种类繁多,其中以伯胺为原料制备异硫氰酸酯是一种 相对简便的途径,主要涉及三种不同方法。第一种方法是硫代光气合成法,由硫代光气与伯 胺直接反应生成异硫氰酸酯,但硫代光气是剧毒的易挥发的液体,其生产、运输和使用都不 安全,尽管随后发展了许多硫羰基转移试剂如硫代双光气、硫代三光气、硫羰基二咪唑、二 (2-吡啶)硫代碳酸盐等,但这些试剂大多难以获取,且反应易得到硫脲副产物;第二种方 法是二硫化碳法,由伯胺与二硫化碳在碱的作用下形成二硫代氨基盐,再与脱硫试剂反应 制备异硫氰酸酯,但这些反应大多条件苛刻,需要分步进行,反应时间较长,后处理繁琐,且 该方法大多只适合于制备烷基和富电子的异硫氰酸酯;第三种方法是硫代氯甲酸苯酯法, 该方法相对较绿色,可利用低毒的硫代氯甲酸苯酯替代剧毒的硫光气或二硫化碳,与伯胺 反应生成硫代氨基甲酸酯中间体,但需要在三氯硅烷和三乙胺共同作用下脱保护生成异硫 氰酸酯(J. Org. Chem. 2000, 65, 6237.)。随后本课题组对第三种方法先后进行了两次改进, 分别以三乙胺(Synthesis 2011,3991.)或固体氢氧化钠(Synthesis 2013,1667.)为碱, 硫代氯甲酸苯酯与伯胺在室温下一步(CN102503872A)或两步(CN103102296B)反应即可高 收率地制备各种类型的异硫氰酸酯衍生物,但这两种改进方法仍有一个弊端,即都需要额 外加入大量的碱(过量),其中碱参与反应分别与盐酸和苯酚成盐。

【发明内容】

[0004] 本发明克服现有技术中以胺为原料合成异硫氰酸酯时方法局限、原料难得,毒性 大,生产不安,需要额外加入一定量的碱的不足,提供一种无碱绿色合成异硫氰酸酯的方 法。以水作为溶剂,苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯和伯胺为原料先制备和分离0-芳基 硫代酰胺中间体,然后再将〇-芳基硫代酰胺中间体在有机溶剂中高温分解生成异硫氰酸 酯。反应方程式如下:
[00051
【主权项】
1. 一种两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法,其特征在于按照下述步骤进行: (1) 以苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯和伯胺为原料合成0-芳基硫代酰胺中间体: 将伯胺R-NH2与苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯以摩尔比为1-3:1混合,然后加入水,在 10~60°C下反应0. 5~12h,停止反应,冷却静置,抽滤,依次用10 %盐酸、清水洗涤,即制 得0-芳基硫代酰胺中间体; (2) 0-芳基硫代酰胺中间体高温分解制备异硫氰酸酯:将0-芳基硫代酰胺中间体溶于 溶剂,反应温度为100~150°C,反应时间为8~30h,停止反应,冷却,旋干,加入适量二氯 甲烷使之溶解,无水Na2S04干燥,浓缩,经柱层析分离(乙酸乙酯:石油醚=1:5),得到异 硫氰酸酯; 其中步骤(1)所述的取代苯氧基硫酰氯中的结构式为
其中取代基 札为1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、氟,氯,溴或碘原子、氨基、取代氨基、硝 基;其中取代基^在苯氧基硫酰氯的邻位,间位或对位。
2. 根据权利要求1所述的两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法,其特征在于:其中步 骤(1)中所述的伯胺为脂肪类伯胺或芳香类伯胺;所述的脂肪类伯胺包括含杂原子的烷基 胺;所述的芳香类伯胺包括苄胺、取代苄胺、稠环胺或杂环芳香胺中的一种。
3. 根据权利要求2所述的两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法,其特征在于:所述的杂 环芳香胺为氨基吡啶衍生物、氨基呋喃衍生物、氨基噻吩衍生物、氨基嘧啶衍生物、氨基吡 唑衍生物或氨基咪唑衍生物。
4. 根据权利要求1所述的两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法,其特征在于:步骤(1) 中所述的水的用量为苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯:水=1:15mmol/mL;步骤(2)中所 述溶剂的用量为〇-芳基硫代酰胺中间体:溶剂=1:10mm〇l/mL。
5. 根据权利要求1所述的两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法,其特征在于:步骤(2) 中所述的溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
6. 根据权利要求1所述的两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法,其特征在于:步骤(1) 中所述的苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯与伯胺摩尔比为1:2,反应温度为25°C,反应 时间为1~2h;步骤⑵中所述的溶剂为甲苯,反应温度为115°C;反应时间为10~18h。
【专利摘要】本发明涉及有机化工领域。一种两步法绿色合成异硫氰酸酯的方法(1)将伯胺与苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯混合,然后加入水,反应0.5~12h,停止反应,冷却静置,抽滤,依次用10%盐酸、清水洗涤,即制得O-芳基硫代酰胺中间体;(2)将O-芳基硫代酰胺中间体溶于溶剂,反应时间为8~30h,停止反应,冷却,旋干,加入适量二氯甲烷使之溶解,干燥,浓缩,经柱层析分离(乙酸乙酯:石油醚=1:5),得到异硫氰酸酯。本发明以水作溶剂,在低温下合成中间体O-芳基硫代酰胺,然后在有机溶剂中高温分解制备异硫氰酸酯,无需额外加入碱,且底物适用范围广泛、收率高,制备过程更加绿色环保。
【IPC分类】C07C331-20, C07D307-52, C07C331-28
【公开号】CN104844490
【申请号】CN201510246895
【发明人】李正义, 张金龙, 石嵩, 庄跃, 郑崇谦, 殷乐, 孙小强
【申请人】常州大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月14日
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