一種兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及有機化工領域，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】
[0002] 異硫氰酸酯及其衍生物是一類重要的有機合成中間體，可參與多種有機反應，用 于合成多種含氮和硫的化合物，尤其是雜環骨架的構建。許多天然和人工合成的異硫氰酸 酯具有很強的生物活性，如抗菌消炎、抗氧化、抗癌、殺蟲、除草等活性，已廣泛應用于醫藥、 農藥、染料等工業產品的制備。
[0003] 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 相對簡便的途徑，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 胺直接反應生成異硫氰酸酯，但硫代光氣是劇毒的易揮發的液體，其生產、運輸和使用都不 安全，盡管隨后發展了許多硫羰基轉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，且反應易得到硫脲副產物；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 制備異硫氰酸酯，但這些反應大多條件苛刻，需要分步進行，反應時間較長，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生成異硫 氰酸酯（J. Org. Chem. 2000, 65, 6237.)。隨后本課題組對第三種方法先后進行了兩次改進， 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，但這兩種改進方法仍有一個弊端，即都需要額 外加入大量的堿（過量），其中堿參與反應分別與鹽酸和苯酚成鹽。
【發明內容】
[0004] 本發明克服現有技術中以胺為原料合成異硫氰酸酯時方法局限、原料難得，毒性 大，生產不安，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0-芳基 硫代酰胺中間體，然后再將〇-芳基硫代酰胺中間體在有機溶劑中高溫分解生成異硫氰酸 酯。反應方程式如下：
[00051
【主權項】
1. 一種兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，其特征在于按照下述步驟進行： (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0-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 10~60°C下反應0. 5~12h，停止反應，冷卻靜置，抽濾，依次用10 %鹽酸、清水洗滌，即制 得0-芳基硫代酰胺中間體； (2) 0-芳基硫代酰胺中間體高溫分解制備異硫氰酸酯：將0-芳基硫代酰胺中間體溶于 溶劑，反應溫度為100~150°C，反應時間為8~30h，停止反應，冷卻，旋干，加入適量二氯 甲烷使之溶解，無水Na2S04干燥，濃縮，經柱層析分離（乙酸乙酯：石油醚=1:5)，得到異 硫氰酸酯； 其中步驟（1)所述的取代苯氧基硫酰氯中的結構式為
其中取代基 札為1-6個碳原子的烷基、1-6個碳原子的烷氧基、氟，氯，溴或碘原子、氨基、取代氨基、硝 基；其中取代基^在苯氧基硫酰氯的鄰位，間位或對位。
2. 根據權利要求1所述的兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，其特征在于：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、稠環胺或雜環芳香胺中的一種。
3. 根據權利要求2所述的兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，其特征在于：所述的雜 環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。
4. 根據權利要求1所述的兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，其特征在于：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 述溶劑的用量為〇-芳基硫代酰胺中間體：溶劑=1:10mm〇l/mL。
5. 根據權利要求1所述的兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，其特征在于：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。
6. 根據權利要求1所述的兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法，其特征在于：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,反應溫度為25°C，反應 時間為1~2h;步驟⑵中所述的溶劑為甲苯，反應溫度為115°C;反應時間為10~18h。
【專利摘要】本發明涉及有機化工領域。一種兩步法綠色合成異硫氰酸酯的方法(1)將伯胺與苯氧基硫酰氯或取代苯氧基硫酰氯混合，然后加入水，反應0.5～12h，停止反應，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)將O-芳基硫代酰胺中間體溶于溶劑，反應時間為8～30h，停止反應，冷卻，旋干，加入適量二氯甲烷使之溶解，干燥，濃縮，經柱層析分離(乙酸乙酯:石油醚＝1:5)，得到異硫氰酸酯。本發明以水作溶劑，在低溫下合成中間體O-芳基硫代酰胺，然后在有機溶劑中高溫分解制備異硫氰酸酯，無需額外加入堿，且底物適用范圍廣泛、收率高，制備過程更加綠色環保。
【IPC分類】C07C331-20, C07D307-52, C07C331-28
【公開號】CN104844490
【申請號】CN201510246895
【發明人】李正義, 張金龍, 石嵩, 莊躍, 鄭崇謙, 殷樂, 孫小強
【申請人】常州大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月14日