专利名称：硫属元素酮化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及用于制备硫属元素酮(chalcogenone)化合物的新颖方法。更具体地， 本发明涉及通过与硫属元素反应将包含含氮杂环阳离子和碱性阴离子的离子液体和盐转化为相应的含氮杂环硫属元素酮的方法。
背景技术：
杂环硫属元素酮是在范围广泛的技术领域中具有应用的有价值的化学制品。一类杂环硫属元素酮为咪唑-2-硫酮。咪唑-2-硫酮已知展现出药学活性，并且已经在临床上用于处理多种疾病。此外，咪唑-2-硫酮C-核苷已经被用作具有抗-AIDS活性的叠氮核苷和氟代核苷的合成前体。除了它们的临床应用，咪唑-2-硫酮还在工业上被用作橡胶抗氧化剂和橡胶硫化的加速剂。咪唑-2-硫酮的另外的应用是作为光敏照相和光敏热成像材料。此外，1，3-双取代的咪唑-2-硫酮为通用类的催化剂，其已经被用在例如环氧功能化材料与异氰酸盐功能化材料的交联中以形成交联的树脂涂料。咪唑-2-硒砜为一类密切相关的化合物，其已经被鉴定为潜在的抗-甲状腺机能亢进药物(Roy, G.，et al. , J. Amer. Chem. Soc, 2005, volume 127，pages 15207-15217)，以及用于胺的羰基化反应的催化剂(Li, P. , et al. , Cuihua Xuebao, 2007, volume 28, pages 495-497)。另一类相关的化合物为咪唑-2-碲酮(tellurinones)和苯并咪唑_2_碲酮，其已经显示具有针对革兰氏阳性细菌的抗微生物活性(Kucukbay，H.，et al.，Farmaco, 2003, volume 58, pages 431-437 ；以及 Kucukbay, H. , et al. , Arzneimittel-Forschung, 1996, volume 46, pages 1154-1158)。在一种用于制备咪唑-2-硫酮的已知方法中，咪唑鐺盐与碱和元素硫顺序地反应 (以形成卡宾中间体)，或在单一步骤中反应(经由瞬时卡宾物质)。在所述已知方法中使用的碱包括叔丁醇钾(顺序反应中)，或碳酸钾和甲醇钠(在单一步骤反应中)(参见Benac， et al.，Org. Syn.，1986，volume 64，pages 92-95 ；以及 US 5，104，993)。这些已知方法的不利之处在于化学计算的量的无机盐副产物形成并且必须在单独的步骤中从咪唑-2-硫酮产物分离。此外，所述反应在有机溶剂，如戊烷或甲醇的存在下进行。最近，已经发现通过利用微波照射，利用较温和的碱如硫代乙酸钾或硫氰酸钾 (Tao,X. -L.，et al. , Syn. Commun.，2007，volume 37，pages399_408)，或利用丙酮中的碳酸钾(CN 1001-1397 20060301)，咪唑鐺盐可以被转化为相应的咪唑-2-硫酮，然而，这些方法仍然需要使用外部的碱，导致无价值的无机副产物的形成。此外，用于生产咪唑-2-硫酮的无溶剂的、单一步骤的方法已经于最近被报道(US 2008/0171883)。这个方法涉及在外部碱的存在下，咪唑鐺盐与元素硫的反应。因此，虽然利用有机溶剂的问题被避免，所述方法仍需要通常为固态的外部碱，其产生不希望的无机副产物。
通过含氮的杂环卡宾与溶解的元素碲的反应制备咪唑-2-碲酮也已经被描述 (Kuhn et al. , Chemische Berichte, 1993, volume 126, pages 2047-2049 ； UR Arduengo et al. , J. Amer. Chem. Soc, 1997, volume 119, pagesl2742_12749)。
发明内容
本发明是基于这个令人吃惊的发现，S卩，包含一些含氮杂环阳离子和作为弱酸的共轭碱的阴离子的有机盐可以在没有另外的碱的情况下与硫属元素反应，以便形成杂环硫属元素酮。这代表超过用于合成杂环硫属元素酮的已知方法的显著优势，因为成本、另外的工艺步骤、与使用碱性试剂相关的对操作员的危险全被避免。此外，所述反应在没有另外的溶剂的情况下有效进行，尤其是在所述方法的操作温度下盐是熔融的(即，离子液体)的情况中有效进行。应理解在本发明的范围中，硫属元素酮化合物为包括至少一个硫代羰基、硒代羰基、或碲代羰基部分的化合物。此外，在本发明的范围中，硫属元素包括元素硫、元素硒、或元素硫。在第一方面，本发明提供了用于制备杂环硫属元素酮化合物的方法，包括将选自元素硫、元素硒和元素碲的硫属元素与具有下式的离子液体或盐反应[Cat+] DH，其中[Cat+]代表一个或多个具有相邻的碳和氮原子的通式(1)的杂环阳离子物
质
权利要求
1.一种用于制备杂环硫属元素酮化合物的方法，包括使选自元素硫、元素硒和元素碲的硫属元素与具有下式的离子液体或盐反应[Cat+] [X_]，其中[Cat+]代表一个或多个具有相邻的碳和氮原子的通式(1)的杂环阳离子物质
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫属元素选自元素硒和元素硫。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述硫属元素为元素硫。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，通式(1)代表选自由以下组成的组的杂环阳离子环状结构咪唑鐺、吡唑鐺、1，2，4-三唑鐺、噁唑鐺、异噁唑鐺、噻唑鐺、异噻唑鐺>1,2,4-噁二唑鐺>1,2,5-噁二唑鐺>1,3,4-噁二唑鐺,1,2,3,4-噁三唑鐺>1,2,3, 5-噁三唑鐺、1,2,4-噻二唑鐺、1,2,5-噻二唑鐺、1,3,4-噻二唑鐺、1,2,3,4-噻三唑鐺、 1，2，3，5-噻三唑鐺、吡啶鐺、哒嗪鐺、嘧啶鐺、吡嗪鐺、1，2，3-三嗪鐺、1，2，4-三嗪鐺、1，3， 5-三嗪鐺、IH-吲唑鐺、苯并咪唑鐺、苯并异噁唑鐺、苯并噁唑鐺、苯并噻唑鐺、苯并异噻唑鐺、喹啉鐺、异喹啉鐺、噌啉鐺、喹唑啉鐺、喹喔啉鐺、和酞嗪鐺。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通式(1)代表选自由以下组成的组的杂环阳离子环状结构咪唑鐺、吡唑鐺、1,2,4-三唑鐺、噁唑鐺、噻唑鐺、吡啶鐺、哒嗪鐺、嘧啶鐺、吡嗪鐺、苯并咪唑鐺、喹啉鐺和异喹啉鐺。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，通式(1)代表选自由以下组成的组的杂环阳离子环状结构
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通式(1)代表选自由以下组成的组的杂环阳离子环状结构
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通式(1)代表选自由以下组成的组的杂环阳离子环状结构
9.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，[Χ 包括具有大于3.5的？&值的酸[Η+Γ]的阴离子共轭碱。
10.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，[Χ 包括具有大于4.5的PKa值的酸[Η+Γ]的阴离子共轭碱。
11.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，[Χ 包括羧酸根阴离子。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，[Χ—]包括选自[CH3CO2]\[CH3CH2CO2]-, [CH3(CH2)2CO2]-, [PhCO2]-的羧酸根阴离子。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，[Χ 包括选自[CN]_、[CO』2-、[HCO3]\__、 [SH]-和[N02]_的阴离子。
14.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述反应在从-10°C到150°C的温度下进行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述反应在从25°C到100°C的温度下进行。
16.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述盐具有低于150°C的熔点。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述盐具有低于100°C的熔点。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述盐具有低于25°C的熔点。
19.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述盐在所述方法的操作温度和压力下为固体。
20.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述反应在选自乙腈、二甲亚砜、 二甲基甲酰胺和环丁砜的溶剂的存在下进行。
21.根据权利要求1到19中任何一项所述的方法，其中，所述反应在没有另外的溶剂的情况下进行。
22.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述酸副产物从反应容器连续地被去除。
23.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述离子液体或盐与所述硫属元素基于所述硫属元素的原子以从1 100到100 1的摩尔比反应。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述离子液体或盐与所述硫属元素基于所述硫属元素的原子以从1 10到10 1的摩尔比反应。
25.根据权利要求M所述的方法，其中，所述离子液体或盐与所述硫属元素基于所述硫属元素的原子以从15到51的摩尔比反应。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述离子液体或盐与所述硫属元素基于所述硫属元素的原子以约11的摩尔比反应。
27.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述硫属元素酮产物利用水和/ 或有机溶剂通过溶剂萃取从反应介质回收。
28.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述反应的所述酸副产物被回收并在另外的离子液体或盐的合成中被利用。
29.一种用于生产杂环硫属元素酮化合物的一罐合成方法，包括以下步骤(i)形成具有下式的离子液体或盐 其中[Cat+]代表一个或多个具有相邻的碳和氮原子的通式(1)的杂环阳离子物质
30.根据权利要求四所述的方法，用于生产式(7)的咪唑-2-硫属元素酮
全文摘要
本发明为用于制备硫属元素酮化合物的新颖方法，其通过与硫属元素反应将包含含氮杂环阳离子和碱性阴离子的离子液体和盐转化为相应的含氮杂环硫属元素酮。
文档编号C07D233/42GK102482226SQ201080024849
公开日2012年5月30日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年4月6日
发明者约翰·霍尔比耶, 罗宾·顿·罗杰斯, 赫克托·罗德里格斯 申请人:国家石油公司