[發(fā)明專利]一種兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510246895.1
• 申請(qǐng)日: 2015-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN104844490B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李正義;張金龍;石嵩;莊躍;鄭崇謙;殷樂;孫小強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C331/28
• 分類號(hào): C07C331/28;C07C331/20;C07D307/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)化工領(lǐng)域，特別涉及一種兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法。

背景技術(shù)

異硫氰酸酯及其衍生物是一類重要的有機(jī)合成中間體，可參與多種有機(jī)反應(yīng)，用于合成多種含氮和硫的化合物，尤其是雜環(huán)骨架的構(gòu)建。許多天然和人工合成的異硫氰酸酯具有很強(qiáng)的生物活性，如抗菌消炎、抗氧化、抗癌、殺蟲、除草等活性，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等工業(yè)產(chǎn)品的制備。

異硫氰酸酯的人工合成方法種類繁多，其中以伯胺為原料制備異硫氰酸酯是一種相對(duì)簡(jiǎn)便的途徑，主要涉及三種不同方法。第一種方法是硫代光氣合成法，由硫代光氣與伯胺直接反應(yīng)生成異硫氰酸酯，但硫代光氣是劇毒的易揮發(fā)的液體，其生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用都不安全，盡管隨后發(fā)展了許多硫羰基轉(zhuǎn)移試劑如硫代雙光氣、硫代三光氣、硫羰基二咪唑、二(2-吡啶)硫代碳酸鹽等，但這些試劑大多難以獲取，且反應(yīng)易得到硫脲副產(chǎn)物；第二種方法是二硫化碳法，由伯胺與二硫化碳在堿的作用下形成二硫代氨基鹽，再與脫硫試劑反應(yīng)制備異硫氰酸酯，但這些反應(yīng)大多條件苛刻，需要分步進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，后處理繁瑣，且該方法大多只適合于制備烷基和富電子的異硫氰酸酯；第三種方法是硫代氯甲酸苯酯法，該方法相對(duì)較綠色，可利用低毒的硫代氯甲酸苯酯替代劇毒的硫光氣或二硫化碳，與伯胺反應(yīng)生成硫代氨基甲酸酯中間體，但需要在三氯硅烷和三乙胺共同作用下脫保護(hù)生成異硫氰酸酯(J.Org.Chem.2000,65,6237.)。隨后本課題組對(duì)第三種方法先后進(jìn)行了兩次改進(jìn)，分別以三乙胺(Synthesis 2011,3991.)或固體氫氧化鈉(Synthesis 2013,1667.)為堿，硫代氯甲酸苯酯與伯胺在室溫下一步(CN102503872A)或兩步(CN103102296B)反應(yīng)即可高收率地制備各種類型的異硫氰酸酯衍生物，但這兩種改進(jìn)方法仍有一個(gè)弊端，即都需要額外加入大量的堿(過量)，其中堿參與反應(yīng)分別與鹽酸和苯酚成鹽。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中以胺為原料合成異硫氰酸酯時(shí)方法局限、原料難得，毒性大，生產(chǎn)不安，需要額外加入一定量的堿的不足，提供一種無堿綠色合成異硫氰酸酯的方法。以水作為溶劑，苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯和伯胺為原料先制備和分離O-芳基硫代酰胺中間體，然后再將O-芳基硫代酰胺中間體在有機(jī)溶劑中高溫分解生成異硫氰酸酯。反應(yīng)方程式如下：

一種兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，按照下述步驟進(jìn)行：

(1)以苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯和伯胺為原料合成O-芳基硫代酰胺中間體：將伯胺R-NH₂與苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯以摩爾比為1-3:1混合，然后加入水，在反應(yīng)溫度為10～60℃，反應(yīng)0.5～12h，停止反應(yīng)，冷卻靜置，抽濾，依次用10％鹽酸、清水洗滌，即制得O-芳基硫代酰胺中間體；

(2)O-芳基硫代酰胺中間體高溫分解制備異硫氰酸酯：將O-芳基硫代酰胺中間體溶于溶劑，反應(yīng)溫度為100～150℃，反應(yīng)時(shí)間為8～30h，停止反應(yīng)，冷卻，旋干，加入適量二氯甲烷使之溶解，無水Na₂SO₄干燥。濃縮，經(jīng)柱層析分離(乙酸乙酯:石油醚＝1:5)，得到異硫氰酸酯。

其中步驟(1)中所述的取代苯氧基硫酰氯中的結(jié)構(gòu)式為其中取代基R₁為1-6個(gè)碳原子的烷基、1-6個(gè)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R₁在苯氧基硫酰氯的鄰位，間位或?qū)ξ弧?/p>

進(jìn)一步地，其中步驟(1)中所述的伯胺為脂肪類伯胺或芳香類伯胺；所述的脂肪類伯胺包括含雜原子的烷基胺；所述的芳香類伯胺包括芐胺、取代芐胺、稠環(huán)胺或雜環(huán)芳香胺中的一種。

作為優(yōu)選，其中步驟(1)中所述的雜環(huán)芳香胺為氨基吡啶衍生物、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。

作為優(yōu)選，其中步驟(1)中所述的水的用量為苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯：水＝1:15mmol/mL；步驟(2)中所述溶劑的用量為O-芳基硫代酰胺中間體：溶劑＝1:10mmol/mL。

進(jìn)一步地，其中步驟(2)中所述的溶劑為甲苯、二甲苯、氯苯、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，優(yōu)選甲苯。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述的苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯與伯胺摩爾比為1:2，反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為1～2h；步驟(2)中所述的反應(yīng)溫度為115℃；反應(yīng)時(shí)間為10～18h。