不活泼芳胺异硫氰酸酯的合成研究

2011年5月第34卷第3期四川师范大学学报（自然科学版）

Journal of Sichuan Normal University （Natural Science ）May ，2011Vol．34，No．3

收稿日期：2010－09－26

基金项目：四川省青年基金（2010JQ0048）和四川省教育厅自然科学重点项目（09ZA110）基金资助项目

*联系作者简介：王周玉（1977—），女，副教授，主要从事手性药物合成及其方法学、有机小分子催化剂的设计及应用等方面的研究

不活泼芳胺异硫氰酸酯的合成研究

蒋胜前，王周玉*

，蒋珍菊，陈万义，李建惠

（西华大学制药工程系，四川成都610039）

摘要：以不活泼芳胺、二硫化碳（CS 2）、三乙烯二胺（DABCO ）、双（三氯甲基）碳酸酯（BTC ）为原料合成不活泼芳胺异硫氰酸酯，对合成条件进行了研究，在最优的条件下合成了7个不活泼芳胺异硫氰酸酯，收率高达95%，并利用红外、核磁对其结构进行了表征．

关键词：异硫氰酸酯；不活泼芳胺；三乙烯二胺；双（三氯甲基）碳酸酯中图分类号：O621．3；O643．3

文献标志码：A

文章编号：1001－8395（2011）03－0388－04

doi ：10．3969/j．issn．1001－8395．2011．03．023

芳基异硫氰酸酯是一类重要的有机合成中间

体［1－4］

，由于其反应活性高、反应后可引入2个杂原子，在农药、医药、精细化工品领域有广泛的应用．同时，它本身具有防癌、抑癌作用，还可用于测定肽和蛋白质中氨基酸顺序以及作为荧光素标记物［4－9］

．目前，市场上销售的芳基异硫氰酸酯品种有限、

价格昂贵，特别是部分不活泼芳胺的异硫氰酸酯．因此，不活泼芳胺异硫氰酸酯的合成具有重要意义．

芳基异硫氰酸酯的合成方法很多

［4，10－26］

，经典

的合成方法是利用胺类物质和硫光气反应，但硫光

气是一种剧毒的挥发性物质，对于一般实验室制备不安全；另一种常用方法是利用胺类物质和二硫化碳反应，再在金属盐或者三氯氧磷的作用下生成异硫氰酸酯，这一方法对于供电子活泼芳胺具有很高的收率，但对吸电子不活泼芳胺收率非常低，部分吸电子芳基胺甚至不反应；对于不活泼芳胺异硫氰酸酯的合成目前较好的方法是采用固体光气法，但是，很少有人对反应条件进行研究．本文对该方法的反应条件进行了研究，并在最优的条件下合成了几个难合成的不活泼芳胺异硫氰酸酯，利用红外和核磁共振对其结构进行了表征．

1实验部分

1．1

主要仪器与试剂傅立叶红外光谱仪（NICO-NET380，天津市拓普仪器有限公司）；核磁共振仪

（Brucker －600）；WRS －2微机熔点仪（上海申光仪

器仪表有限公司）；BP2105型电子天平（北京赛多利斯公司）；ZF －2型三用紫外仪（上海安亭电子仪器厂）．

实验所用试剂均为市售化学纯或分析纯．1．2

不活泼芳胺异硫氰酸脂的合成不活泼芳胺与CS 2、

DABCO 反应，然后再在BTC 的作用下生成异硫氰酸酯，合成路线如图1所示．

在100mL 的三口瓶中加入芳胺1、

DABCO 和溶剂甲苯，搅拌至全部溶解，慢慢滴加CS 2，室温下搅拌反应12h ，过滤，滤出固体用甲苯洗3次，烘干，得芳基二硫代甲酸盐粉末2粗品．将2悬浮于溶剂中，冷却至10ħ以下，将BTC 溶于溶剂滴入，室温下反应2h ，再回流5h ，使之完全反应，过滤，滤液减压浓缩，色谱柱层析，得到产品．

1．3红外光谱的测定将样品研碎与KBr 混合压

片，

在红外光谱仪上进行测定，找出相关基团的特征吸收峰．

1．4核磁共振碳谱的测定将样品溶于氘代氯

仿，在核磁共振仪上进行测定．

2结果与讨论

2．1

反应条件对产物收率的影响本文以3，5－二三氟甲基苯胺为模板反应，研究了DABCO 、CS 2、BTC 用量以及第二步溶剂对产物收率的影响，实验结果列于表1．结果表明，在其它条件不变的情况

R CS 2

N N

R

NH NH 2C S

S

HN

N

BTC

R

NCS

12

3

F 3C

3

NCS NCS F 3

C

NCS F 3C

NCS F F

F

NCS

F

F

NCS

3a

3b

3c 3d 3e 3f

3g

图1不活泼芳胺异硫氰酸酯的合成

Fig.1The syntheses of inactive aromatic amine isothiocyanates

下，随着DABCO 用量的增加产物收率先增加后降

低，当DABCO 与3，5－二三氟甲基苯胺的物质的量比为3ʒ1时，

产物收率最高，达到了75．4%．CS 2的用量对产物收率的影响有着同样的趋势，当CS 2与3，

5－二三氟甲基苯胺的物质的量比为3ʒ1时，产物收率最高．产物收率随BTC 的用量增加而增加，但总体来讲BTC 对收率影响不大．我们还对第二步反应的溶剂进行了考察，结果表明，甲苯做溶剂的收率最差，

CCl 4最好，收率达到了78．9%．综上所述，最佳的反应条件为：3，

5－二三氟甲基苯胺与DABCO 、

CS 2、BTC 的物质的量比为1ʒ3ʒ3ʒ0．35，第二步反应溶剂为CCl 4．

表1

反应条件对产物收率的影响

Table 1

Effect of reaction conditions on the yield

序号

DABCO （eq ）CS 2（eq ）BTC （eq ）

溶剂

产率/%

1130．33CCl 453．32230．33CCl 466．23330．33CCl 475．44430．33CCl 461．35310．33CCl 456．76320．33CCl 472．07340．33CCl 467．38330．30CCl 473．69330．35CCl 478．910330．40CCl 479．211330．35CCl 274．512330．35CCl 372．813

3

3

0．35

甲苯

66．2

2．2

不同芳胺制备异硫氰酸酯的结果与表征根

据最佳反应条件，

本文合成了7个不活泼胺的异硫氰酸酯，

如表2所示，其中带双吸电子基团的3，5－二三氟甲基苯胺、

3，5－二氟苯胺、3，4－二氟苯胺也得到了较高的收率，

α－萘胺合成的异硫氰酸酯得到的收率最高，达到了95．0%．同时，用红外谱图和核磁共振碳谱对产物的结构进行了表征，具体数

据列于表2．其中，

2275 1900cm －1的强吸收宽峰为异硫氰酸酯基累积双键N ——C ——S 的反对称吸

收峰，由于与C ——N 的1110cm －1

附近的倍频峰发

生费米共振，所以常在附件出现一个肩峰，1450 1650cm －1为苯环的碳碳伸缩振动峰，由于与N ——C ——S 共轭，

所以其峰强度增加，1110 1300cm －1间的强吸收峰为碳氟吸收峰，

920 990cm －1之间的中等吸收峰为N ——C ——S 的对称吸收峰，650 900cm －1为芳环上不同取代的特征峰．异硫氰酸酯基中的碳的化学位移在135 140之间；芳香环上和异硫氰酸酯基相连的碳受到异硫氰酸酯的吸电

子作用，其化学位移比相应的其它芳香环的碳化学位移高，在130左右；和三氟甲基、氟原子相连的芳香环上的碳原子的化学位移分别在130和145以上．根据测得的红外数据和核磁碳谱的数据可以证明化合物3a 3g 的结构．

3结论

本文以不活泼芳胺、二硫化碳、三乙烯二胺、双（三氯甲基）碳酸酯为原料以较高收率合成了7个不同的不活泼芳胺异硫氰酸酯，此法简单、易操作、无毒，特别适合实验室小量制备．为自制这类异硫氰酸酯提供了一个简捷且成本低廉的方法．

9

83第3期蒋胜前，等：不活泼芳胺异硫氰酸酯的合成研究