一种环状(1,3)-二硫戊环衍生物的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环状(1,3)-二硫戊环衍生物的制备方法，使用三硫代碳酸乙烯酯和活泼亚甲基化合物为原料，在咪唑鎓醋酸盐离子液体的催化下，合成制备得到环状(1,3)-二硫戊环衍生物。本发明方法中使用离子液体为催化剂，反应条件温和，反应操作简单安全，取得了高的转化率和产率，在类似含硫杂环化合物的合成上有很大的应用意义。
【专利说明】
一种环状（1,3)-二硫戊环衍生物的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于有机合成技术领域，具体涉及环状（1，3)-二硫戊环衍生物的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 环状（1，3)_二硫戊环衍生物是一种非常重要的含硫杂环化合物，在多种领域有 着重要的应用，在食品领域可以作为食品添加剂，在药物科学中其可以作为主要药物成分， 而在材料领域可以作为很重要的热敏材料。因此关于其合成具有重要意义，在过去的几十 年中引起了广泛的关注。在文献报道中，这一类环状（1，3)_二硫戊环衍生物的制备主要有 以下3种方法：
[0003] (1)活泼亚甲基化合物与二硫化碳在氢氧化钠、氢氧化钾或乙醇钠这一类强碱 的作用下先生成盐，然后加入卤代烷烃继续反应生成对应的环状（1，3)_二硫戊环衍生物 (K.A.Jensen，L.Henriksen. Acta Chem Sea, 1968, 1107-1128)，如以下方程式（1)所不：
[0004]
[0005] (2)在氟化钾和三氧化二铝的共同作用下，活泼亚甲基化合物、二硫化碳和二 溴乙烧进行反应得到环状（1，3)-二硫戊环衍生物（V. Didier, B. A. Abdelkrim, Synthes is, 1991，301-303)，如以下方程式（2)所示：
[0006]
[0007] (3)在重金属盐如银盐和铜盐与有机碱的共同作用下，三硫代碳酸乙烯酯与活泼 亚甲基化合物进行反应生成环状（1，3)_二硫戊环衍生物（S. Isao，K. Eisaku，Jpn. Kok Tok Koh，1995, 07233096)，如以下方程式（3)所示：
[0008]
[0009] 在以上制备方法中可以发现，在这些制备方法中会使用二硫化碳和二溴乙烷这一 类剧毒危险管制化学物质，同时会大量使用溶剂、重金属盐和强碱等，这些缺陷限制了这一 类化合物的合成研究。
【发明内容】
[0010] 本发明方法提供一种环状（1，3)-二硫戊环衍生物的制备方法。由于离子液体的 特殊物理和化学性质，其可以作为催化剂或溶剂参与多种绿色化学化工生产，本发明创新 地提出了一种使用少量咪唑鑰醋酸盐离子液体为催化剂来制备环状（1，3)_二硫戊环衍生 物的方法。
[0011] 本发明制备方法，使用三硫代碳酸乙烯酯和活泼亚甲基化合物为原料，咪唑鑰醋 酸盐离子液体为催化剂，在氮气保护下，加热反应得到式（2)所示的环状（1，3)_二硫戊环 衍生物。
[0012]
[0013] 其中，札包括 CN 或 COMe ;R 2包括 COOEt、CN、COMe、COOMe、或 4-NO 2-Ph。
[0014] 本发明制备方法的反应如以下所示：
[0015]
[0016] 其中，札包括 CN 或 COMe ;R 2包括 COOEt、CN、COMe、COOMe、COOEt 或 4-NO 2-Ph。
[0017] 优选地，本发明环状（1，3)_二硫戊环衍生物包括以下，
[0018] a:Ri= CN，R2= COOEt、
[0019] b:Ri= CN，R2= CN、
[0020] c: ^ = COMe，R 2 = COMe、
[0021] (!:&= CN，R2= COOMe、
[0022] e: ^ = COMe，R 2 = COOEt、及
[0023] f: & = CN，R 2 = 4-NO 2_Ph 〇
[0024] 本发明中，所述咪唑鑰醋酸盐离子液体催化剂为1- 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离 子液体（BmimOAc)或1- 丁基_2,3_二甲基咪唑鐵醋酸盐离子液体（BmmimOAc)。
[0025] 本发明中，所述活泼亚甲基化合物为氰乙酸乙酯、氰乙酸甲酯、丙二睛、乙酰丙酮、 乙酰乙酸乙酯或对硝基苯乙腈。
[0026] 所述三硫代碳酸乙烯酯和活泼亚甲基化合物的物质的量比例为1 : 1~1 : 5。 优选比例为1 : 4。
[0027] 本发明中，所述咪唑鑰醋酸盐离子液体的催化用量为相对三硫代碳酸乙烯酯物质 的量的1%~20%。优选用量为10%。
[0028] 本发明中，反应在氮气保护下进行。
[0029] 本发明中，反应可在有溶剂或无溶剂的条件下进行。优选不使用溶剂。在使用溶 剂时，可以选择DMF、DMS0、甲苯、对二甲苯、二氧六环或乙二醇甲醚中任一种，不同溶剂中获 得相近的反应结果。
[0030] 本发明中，反应温度为0~120°C。优选反应温度为110°C。
[0031] 本发明中，反应时间为0. 25~3h。优选反应时间为lh。
[0032] 本发明中，产物环状（1，3)_二硫戊环衍生物的分离以柱层析色谱的方式实施。
[0033] 本发明还提出按上述方法制备得到的环状（1，3)-二硫戊环衍生物。
[0034] 本发明方法中使用三硫代碳酸乙烯酯为原料，其是一种安全易得的工业产品，相 对于使用二硫化碳和二溴乙烷这一类危险剧毒原料具有很大优势，不仅使反应更安全，同 时也使反应过程更简单高效。在反应过程中，本发明中使用催化量的离子液体作为催化剂， 对于由活泼亚甲基化合物制备环状（1，3)_二硫戊环衍生物的反应，是首次报道的新型方 法。在现有技术制备过程中多使用如氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠或重金属盐如银盐和铜盐 直接参与反应，与此对比，本发明使用离子液体做催化剂与使用强碱或重金属盐参与反应 机理不同，离子液体的用量更少，催化活性高，取得了高的转化率和产率，简化了反应过程 同时也减少了污染，在类似含硫杂环化合物的合成上有重要的应用意义。
【具体实施方式】
[0035] 以下实施例可用来进一步详细说明本发明，但不意味着限制本发明。本发明的保 护内容不局限于下述实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想 到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围
[0036] 在一个具体实施方案中，本发明方法中，使用氮气为保护气体，加入咪唑鑰醋酸盐 离子液体为催化剂，三硫代碳酸乙烯酯和活泼亚甲基化合物为反应原料，油浴加热至ll〇°C 后反应lh，使用均三甲苯为内标，通过GC分析计算产率和转化率。在本发明方法中，产物分 离通过反应后对反应混合物进行柱层析色谱分离进行。
[0037] 实施例1 :1_ 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)催化三硫代碳酸乙 烯酯和氰乙酸乙酯反应制备氰基-(1，3)-二硫戊环-2-亚基乙酸乙酯
[0038] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入40mg (0? 2mmol) 1- 丁 基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)、0. 27g (2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 0. 9g(8mmol)氰乙酸乙酯（la)，加热至110°C后反应lh。得到产物氰基-(1，3)-二硫戊 环-2-亚基乙酸乙酯（2a)，气相色谱分析（GC)转化率93%，气相色谱分析（GC)产率84%。 结构经核磁共振确定。虫 NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 4. 26 ~4. 31 (m, 2H), 3. 54 ~ 3. 63 (m, 4H), 1. 34 (t, J = 8. 0Hz, 3H) ? 13C NMR (400MHz ;CDC13;TMS) : S = 183. 6, 163. 1，115 .9, 89. 8, 61. 9, 40. 4, 37. 3, 14. 2.
[0039]
[0040] 实施例2 :1- 丁基-2, 3-二甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmmimOAc)催化三硫代碳 酸乙烯酯和氰乙酸乙酯反应制备氰基-(1，3)-二硫戊环-2-亚基乙酸乙酯 [0041 ] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入42mg (0? 2mmol) 1- 丁 基-2, 3-二甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmmimOAc)、0. 27g(2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 0. 9g(8mmol)氰乙酸乙酯（la)，加热至110°C后反应lh。得到产物氰基-(1，3)-二硫戊 环-2-亚基乙酸乙酯（2a)，气相色谱分析（GC)转化率93 %，气相色谱分析（GC)产率62 %。 结构经核磁共振确定。虫 NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 4. 26 ~4. 31 (m, 2H), 3. 54 ~ 3. 63 (m, 4H), 1. 34 (t, J = 8. 0Hz, 3H) ? 13C NMR (400MHz ;CDC13;TMS) : S = 183. 6, 163. 1，115 .9, 89. 8, 61. 9, 40. 4, 37. 3, 14. 2.
[0042]
[0043] 实施例3 :1- 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)催化三硫代碳酸乙 烯酯和氰乙酸甲酯反应制备氰基-(1，3)-二硫戊环-2-亚基乙酸甲酯
[0044] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入40mg (0. 2mmol) 1- 丁 基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)、0. 27g (2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 0.79g(8mmol)氰乙酸甲酯（lb)，加热至110°C后反应lh。得到产物氰基_(1，3)_二硫 戊环-2-亚基乙酸甲酯（2b)，气相色谱分析（GC)转化率82 %，气相色谱分析（GC)产率 74%。结构经核磁共振确定。虫 NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 3. 83(s, 3H), 3. 57 ~ 3. 62(m, 4H). 13C NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 184. 1，163. 6, 115. 9, 89. 3, 52. 6, 40. 4, 37.
4.
[0045]
[0046] 实施例4 :1- 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)催化三硫代碳酸乙 稀酯和丙二睛反应制备2-(1，3-二硫戊环_2_亚基）-丙二臆
[0047] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入40mg (0. 2mmol) 1- 丁 基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)、0. 27g (2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 0. 53g(8mmol)丙二睛（lc)，加热至110°C后反应lh。得到产物2-(1，3_二硫戊环-2-亚 基）_丙二腈（2c)，气相色谱分析（GC)转化率70%，气相色谱分析（GC)产率54%。结构 经核磁共振确定。 1H NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 3. 79 (s, 4H). 13C NMR(400MHz ;CDC13; TMS) : 8 = 187. 6, 112. 9, 68. 9, 40. 8.
[0048]
[0049] 实施例5 :1- 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)催化三硫代碳酸乙 烯酯和乙酰乙酸乙酯反应制备2-(1，3-二硫戊环-2-亚基）-乙酰乙酸乙酯
[0050] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入40mg (0. 2mmol) 1- 丁 基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)、0. 27g (2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 1.04g(8mmol)乙酰乙酸乙酯（ld)，加热至110°C后反应lh。得到产物2-(1，3_二硫戊 环-2-亚基）-乙酰乙酸乙酯（2d)，气相色谱分析（GC)转化率35%，气相色谱分析（GC)产 率 26%。结构经核磁共振确定。1H NMR(400MHz;CDC13;TMS):S =4.31~4.36(m，2H)，3 ? 33 (s，4H)，2. 43 (s，3H)，1. 37 (t，J = 8Hz，3H) ? 13C NMR (400MHz ;CDC13;TMS) : S = 194. 2, 1 79. 8, 166. 4, 118. 7, 61. 2, 37. 8, 36. 9, 30. 22, 14. 27.
[0051]
[0052] 实施例6 :1- 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)催化三硫代碳酸乙 稀酯和乙酰丙酮反应制备3-(1, 3-二硫戊环-2-亚基）-乙酰丙酮
[0053] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入40mg (0. 2mmol) 1- 丁 基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)、0. 27g (2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 0. 8g(8mmol)乙酰丙酮（le)，加热至110°C后反应lh。得到产物3-(1，3_二硫戊环-2-亚 基）-乙酰丙酮（2e)，气相色谱分析（GC)转化率43%，气相色谱分析（GC)产率18%。结 构经核磁共振确定。4 NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 3. 34 (s, 4H)，2. 44 (s, 6H) ? 13C NMR(400MHz ;CDC13;TMS) : S = 194. 7, 173. 9, 128. 1，36. 1，29. 2, 28. 7.
[0054]
[0055] 实施例7 :1- 丁基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)催化三硫代碳酸乙 稀酯和对硝基苯乙臆反应制备a -1，3_二硫戊环_2_亚基_4_硝基苯乙臆
[0056] 氮气保护下在带有磁力搅拌的50mL双口烧瓶中加入40mg (0. 2mmol) 1- 丁 基-3-甲基咪唑鑰醋酸盐离子液体（BmimOAc)、0. 27g (2mmol)三硫代碳酸乙烯酯和 1. 3g(8mmol)对硝基苯乙腈（If)，10ml DMF，加热至110°C后反应lh。柱色谱分离得到产物 a -1，3-二硫戊环-2-亚基-4-硝基苯乙腈（2f) 0. 053g，分离产率10 %。结构经核磁共振确 定。1H NMR(400MHz ;DMS0 ;TMS) : S = 8. 31 (d，J = 8Hz，2H)，7. 76 (d，J = 8Hz，2H)，3. 75 ~ 3. 85 (m, 4H). 13C NMR(400MHz ；DMS0 ；TMS) : 8 = 169. 4, 145. 8, 140. 5, 127. 9, 124. 2, 118. 1, 9 3. 9, 41. 1, 38. 1.
[0057]
【主权项】
1. 一种环状（1，3)-二硫戊环衍生物的制备方法，其特征在于，WS硫代碳酸乙締醋和 活泼亚甲基化合物为原料，咪挫鐵醋酸盐离子液体为催化剂，在氮气保护下，加热反应得到 环状（1，3)-二硫巧巧衍年物I 々n W下目斤元.其中，Ri包括 CN 或 COMe ;R2包括 COOEt、CN、COMe、COOMe、或 4-N0 厂化。2. 如权利要求1的方法，其特征在于，所述咪挫鐵醋酸盐离子液体为1-下基-3-甲基 咪挫鐵醋酸盐离子液体或1-下基-2, 3-二甲基咪挫鐵醋酸盐离子液体。3. 如权利要求1的方法，其特征在于，所述活泼亚甲基化合物为氯乙酸乙醋、氯乙酸甲 醋、丙二睛、乙酷丙酬、乙酷乙酸乙醋或对硝基苯乙腊。4. 如权利要求1的方法，其特征在于，所述=硫代碳酸乙締醋和活泼亚甲基化合物的 物质的量比例为1 : 1~1 : 5。5. 如权利要求1的方法，其特征在于，所述咪挫鐵醋酸盐离子液体的催化用量为相对 S硫代碳酸乙締醋物质的量的1%~20%。6. 如权利要求1的方法，其特征在于，反应在氮气保护下进行。7. 如权利要求1的方法，其特征在于，反应在有溶剂或无溶剂的条件下进行。8. 如权利要求1的方法，其特征在于，反应溫度为0~120°C，反应时间为0. 25~化。9. 如权利要求1的方法，其特征在于，产物环状（1，扣-二硫戊环衍生物的分离W柱层 析色谱的方式实施。10. 按权利要求1~9之任一方法制备得到的环状（1，3)-二硫戊环衍生物。
【文档编号】C07D339/06GK106032370SQ201510101559
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月9日
【发明人】高国华, 李瑞利
【申请人】华东师范大学