1,3,4-噻二唑类化合物的合成解析

学号：*********** 本科毕业论文
学院化学化工学院
专业化学
年级2009 级
姓名罗红辰
论文（设计）题目1,3,4-噻二唑类化合物的合成
指导教师张玉霞职称教授
2013 年5月16日
信阳师范学院本科学生毕业论文（设计）开题报告
信阳师范学院本科学生毕业论文（设计）中期检查表
目录
摘要 (1)
Abstract (1)
前言 (3)
1试验部分 (3)
1.1 主要仪器和实验试剂 (3)
1.2 1,3,4-噻二唑类化合物的合成 (3)
1.3 产物的结构与性能分析 (4)
2结果和讨论 (4)
2.1溶解性及熔点 (4)
2.2红外光谱 (5)
2.3 紫外光谱 (7)
2.4荧光光谱 (9)
3结语 (10)
参考文献 (11)
1,3,4-噻二唑类化合物的合成
学生姓名：罗红辰学号：20095051109
化学化工学院化学专业
指导教师：张玉霞职称：教授
摘要：乙酸在浓盐酸的催化下与氨基硫脲反应生成脂肪族类2,5-二取代-1,3,4-噻二唑，取代苯甲醛与氨基硫脲在六水合氯化铁的催化下关环生成芳香族类2,5-二取代-1,3,4-噻二唑类化合物，并对其进行了结构表征和荧光分析。

关键词：噻二唑；取代苯甲醛；氨基硫脲；合成
Abstract:Under the catalysis of concentrated hydrochloric, acetic acid react with thiosemicarbazide and generate an aliphatic 2,5 - disubstituted -1,3,4 – thiadiazole．under the catalysis of ferric chloride hexahydrate，the product of substituted benzaldehyde reacting with thiosemicarbazide synthesize Aromatic 2,5- disubstituted-1,3,4- thiadiazole compounds．And，Their structural characterization and fluorescence analysis were done after synthesis．
Keywords:thiadiazole；substituted benzaldehyde；thiosemicarbazide；synthesize
前言
20世纪末以来，化学工作者发现l,3,4-噻二唑在许多领域都有重要应用。

在工业方面，1,3,4-噻二唑类化合物主要被用作润滑油脂抗磨极压剂，也用作钼、石墨等矿石的浮选剂[2]。

在农业方面，1,3,4-噻二唑类化合物主要用作除莠剂、灭草剂、杀菌、抑菌剂、植物生长调节剂等，用来防治水稻百叶枯病、柑橘溃疡病、蕃茄青枯病等[3]。

在医药方面，l,3,4-噻二唑是一类具有较高生物活性的杂环化合物，常作为药物中间体主要用来合成具有抗菌，抗焦虑，抗癌活性的药物[4-12]。

噻二唑化合物的“碳氮硫”结构作为活性中心已引起广泛关[13-17]，含有3个杂原子的1,3,4-噻二唑衍生物是一类重要的杂环化合物，因该类化合物具N-C-S毒性基而具有广谱生物活性，其应用广泛，发展前景广阔。

以下是脂肪族1,3,4-噻二唑类化合物和芳香族1,3,4-噻二唑类化合物的合成路线：化合物（Ⅰ）的合成路线：
化合物（Ⅱ）的合成路线：化合物（Ⅲ）的合成路线：
化合物（Ⅳ）的合成路线：
1试验部分
1.1 主要仪器和实验试剂
主要仪器：WRS-1A数字熔点仪（上海精密科学仪器有限公司），Bruker-Tensor 27红外光谱仪(KBr压片，德国布鲁克公司)，Cintra 10型紫外可见分光光度仪（澳大利亚GBC公司），Cary Eclipse荧光分光光度计(美国瓦里安中国有限公司)，JJ-1定时电动搅拌器（江苏金坛市中大仪器厂），SHB-Ⅲ循环水式真空泵（郑州长城科工贸有限公司）。

实验试剂：氨基硫脲（分析纯），无水乙醇（分析纯），冰醋酸（分析纯），对氯苯甲醛，对硝基苯甲醛（化学纯），茴香醛（化学纯）。

1.2 1,3,4-噻二唑类化合物的合成
1.2.1化合物(Ⅰ)的合成
在250 ml三颈烧瓶中加入9.1g (0.10 mol)氨基硫脲和6.3ml(0.11mol)冰乙酸,加150ml无水乙醇加热回流并缓慢搅拌，分液漏斗缓慢加入浓盐酸保持反应液微沸，使氨基硫脲固体完全溶解。

回流3h，得淡黄色溶液，冷却，调节溶液PH为9-10,析出棕黄色晶体，过滤，得粗产物。

将粗产品用无水乙醇重结晶得棕黄色针状晶体6.3g，产率为54.8%。

1.2.2化合物（Ⅱ）的合成
在250 ml圆底烧瓶中加入9.1g (0.10 mol)氨基硫脲和14.0g（0.10mol）对氯苯甲醛，加150ml95%乙醇充分振荡，加热回流，氨基硫脲固体完全溶解。

回流3h，得淡黄色溶液，冷却，析出淡黄色固体，过滤，得中间产物。

将粗产品用95%乙醇重结晶得黄绿色针状晶体10.6g，产率为49.5%。

在250ml圆底烧瓶中加入8.0g（0.0374mol）中间产物和35g六水合氯化铁，加150ml95%乙醇充分振荡，加热回流，粗产品固体完全溶解，回流8h，溶液为棕红色，减压蒸馏除去乙醇后加入大量水析出土黄色固体，抽虑，洗涤，得粗产品。

将粗产品用95%乙醇重结晶得土黄色针状晶体3.1g，产率为42.3%。

1.2.3 化合物（Ⅲ）的合成
在250 ml圆底烧瓶中加入9.1 g (0.10 mol)氨基硫脲和12.2ml（0.10mol）茴香醛，加150ml95%乙醇充分振荡,使氨基硫脲固体完全溶解。

加热回流3h，得淡黄色溶液,冷却，析出淡黄色晶体，过滤，得中间产物。

将粗产品用95%乙醇重结晶得淡黄色针状晶体18.1g，产率为86.7%。

在250ml圆底烧瓶中加入16g（0.0766mol）中间产物和35g六水合氯化铁,加150ml95%乙醇充分振荡,加热回流，粗产品固体完全溶解。

加热回流8h，溶液为棕
红色，减压蒸馏出大部分溶液，冷却，抽虑，得粗产品。

将粗产品用95%乙醇重结晶得淡黄色针状晶体9.5g，产率为65.1%。

1.2.4化合物（Ⅳ）的合成
在250 ml的圆底烧瓶中加入9.1 g (0.10 mol)氨基硫脲和15.1g（0.10mol）对硝基苯甲醛,加150ml95%乙醇充分振荡,加热回流，氨基硫脲固体完全溶解。

回流3h，得淡黄色溶液，冷却，析出鲜黄色晶体，过滤，得中间产物。

将粗产品用95%乙醇重结晶得鲜黄色针状晶体20.2g，产率为90.2%。

在250ml圆底烧瓶中加入16.4g 粗产品和35g六水合氯化铁,加150ml冰醋酸充分振荡,使粗产品固体完全溶解，加热回流8h,得棕红色溶液,减压蒸馏出乙醇后加入大量水析出土黄色固体，抽虑,得粗产品。

将粗产品用95%乙醇重结晶得土黄色针状晶体15.4g，产率为74.8%。

1.3 产物的结构与性能分析
1.3.1 熔点的测定
取少量制得的噻二唑类化合物样品研细，装入毛细管中，用WRS-1A数字熔点仪测定样品的熔点。

1.3.2红外测试
取制得的化合物（Ⅰ）、化合物（Ⅱ）、化合物（Ⅲ）和化合物（Ⅳ），采用KBr 压片法，使用Bruker-Tensor 27红外光谱仪在常温下扫描，扫描测量范围为4000-500cm-1。

1.3.3紫外测试
取制得的噻二唑类化合物配成溶液，放在Cintra 10型紫外可见分光光度仪上，常温下扫描，扫描波长范围为200-800nm。

1.3.4荧光测试
取制得的噻二唑类化合物配成溶液，放在荧光分光光度计上检测，常温下扫描，扫描波长范围为250-500nm。

2结果和讨论
2.1溶解性及熔点
化合物（Ⅰ）为棕黄色针状晶体，难溶于水，能溶于乙醇，熔点为257.8℃-259.1℃化合物（Ⅱ）为士黄色针状晶体，难溶于水，能溶于冰醋酸和DMF，熔点为234.2℃-234.8℃。

化合物（Ⅲ）为灰色粉状晶体，难溶于水，能溶于冰醋酸和DMF，熔点为255.0℃-257.1℃。

化合物（Ⅳ）为土黄色粉状晶体，难溶于水，能溶于冰醋酸和DMF，熔点大于300℃。

2.2红外光谱
图1 化合物（Ⅰ）的红外光谱
从红外光谱图1可以看出：3245cm-1为-NH2的特征吸收峰，3113cm-1为芳烃C-H的吸收峰，1603.07cm-1为C=N特征吸收峰，691.94cm-1为C-S特征吸收峰。

图2 化合物（Ⅱ）的红外光谱
从红外光谱图2可以看出：3292.89cm-1为NH2的特征吸收峰，3100.68cm-1为芳烃C-H的特征吸收峰，1633.28cm-1为C=N的特征吸收峰，637.92cm-1为C-S的特征吸收峰。

图3 化合物（Ⅲ）的红外光谱
从红外光谱图3可以看出：1611.46cm-1为C=N的特征吸收峰，650cm-1左右为C-S特征吸收峰。

图4 化合物（Ⅳ）的红外光谱
从红外光谱图2可以看出：1692.75cm-1为C=N的特征吸收峰，669.08cm-1为
C-S 的特征吸收峰。

2.3 紫外光谱
200400600800
2
4
a b s (0.5)
nm (200)
图5 化合物（Ⅰ）的紫外光谱
由紫外光谱图5可以看出：由于化合物（Ⅰ）有杂环共轭体系，所以有特征吸收峰200-300nm 。

200400600800
0.0
0.2
0.4
a b s (0.1)
nm (200)
图6 化合物（Ⅱ）的紫外光谱
由紫外光谱图6可以看出：由于化合物（Ⅱ）有共轭体系，所以特征吸收峰位于200-350nm 。

该吸收峰波长要大于苯环宫格体系的吸收峰波长，表明化合物（Ⅱ）
结构中存在噻二唑环。

200400600800
1
2
3
a b s (0.5)
nm (200)
图7 化合物（Ⅲ）的紫外光谱
由紫外光谱图7可以看出：由于化合物（Ⅲ）有共轭体系，所以特征吸收峰位于200-350nm ，该吸收峰波长要大于苯环共轭体系的吸收峰波长，表明化合物（Ⅲ）结构中存在噻二唑环。

200400600800
0.0
0.7
1.4
a b s (0.5)
nm (200)
图8 化合物（Ⅳ）的紫外光谱
由紫外光谱图8可以看出：由于化合物（Ⅳ）有共轭体系，所以特征吸收峰位于
200-400nm，该吸收峰波长要大于苯环共轭体系的吸收峰波长，表明化合物（Ⅳ）结构中存在噻二唑环。

2.4荧光光谱
图9 化合物（Ⅰ）的荧光光谱
316.00nm、3610.96nm为杂环共轭体系吸收和发射的荧光光谱。

图10 化合物（Ⅱ）的荧光光谱
357.07nm、394.00nm为苯环共轭体系的吸收和发射光谱。

图11 化合物（Ⅲ）的荧光光谱
342.00nm、361.06nm为苯环共轭链的吸收和发射光谱，230nm左右为噻二唑共轭体系的吸收光谱。

图12 化合物（Ⅳ）的荧光光谱
310.00nm、368.03nm为苯环共轭体系的吸收和发射荧光光谱，250nm左右为噻二唑共轭体系的吸收荧光光谱。

3结语
通过实验研究，我们发现，浓盐酸和六水合氯化铁是合成噻二唑环比较好的催化剂，在其催化作用下，产率和纯度都表较高。

但是，由于带有羟基的苯甲醛易与六水
合氯化铁发生络合反应而难于成环，因此该类反映存在一定的局限性。

另外，通过荧光分析，我们发现噻二唑类化合物有比较好的荧光性能。

由于噻二唑环上的氨基具有一定的活性，我们还可以在氨基上引入酰基等取代基增加其共轭链的长度，以增强其荧光性能。

此外，在化合物（Ⅳ）的和成中，我们还可以将硝基还原成氨基，这样不但会增强其水溶性，其荧光效果也会得到增强。

但由于时间有限，我们没有能够进行后续实验。

相信后续实验能拓宽我们对噻二唑类化合物的性能和生物活性的研究。

参考文献：
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论文题目：1,3,4-噻二唑类化合物的合成
化学化工学院化学专业2009 年级
指导教师（签名）学生（签名）。