（有机化学专业论文）酰基硫脲衍生物的合成及其人生物活性的研究.pdf

摘 要 眦j 占硫脲是一类具有显著生物活性的有机化合物，本文通过酰 j 是片硫氰酸酯与胺反应的方法合成了十二个n 一芳酰基一n 一羧基烷 ( 片) 壤硫脲，八个n 一乙氧甲酰基一n 一取代芳基硫脲，八个n 一芳酰 j 是n 取代芳基硫脲。采用红外光谱、核磁共振氢谱、质谱及元素 分析埘它们的结构进行r 表征，并对其物理化学性质和波谱特性进 行r 系统分析。 通过对第一系列化合物质谱的分析，发现其独特的分子裂解方 l 一 刘第一系列化合物的合成条件、后处理方法进行了实验探讨， 成功地往无水溶剂中将氨基酸引入到酰基硫脲分子中，并证实r 芳 i 一恍琏异硫氰酸酯可在一定条件下的水溶液中与某些氨基酸反应生 成酰基硫脲。对三系列化合物的结构特征、合成条件、理化特性、乍 物活性等方面进行了分析探讨。 j h 平皿法测定r 这三类化合物的调节植物生长活性，结果表明 l t h 化合物1 ，、i ，、i 。j ? 等对植物生长有很好的促进作用， i i 、1 1 、1 1 i 、1 i ? 、。对植物生长有较好的抑制作用。l 一 关键词：合成酰基硫脲氨基酸植物生长调节剂 洲h 3 n h 3 r ( 1 6 ) ( 应用：高级苷化终产物抑制剂) m c _ 芦h c n h l c h r 冲c h 2 n h c s n h y ( 1 7 ) i 盔甩：金属配体) 瓣连 ( 1 8 ) t 应用：除草荆) o c )hn g 华中师范大学硕士学位论文 随后，化学家们又进一步将稠杂环引人了酰基硫脲，如( 1 9 ) 1 ，( 1 一 1 0 ) ”等， 汾 s 苫椎- - z n ( 1 9 ) ( 1 1 0 ) ( 应用；灭鼠剂) ( 应用：除草荆) 稠杂环的引入扩大了硫脲分子的共轭体系，增强了其稳定性。酰基硫脲衍 生物不仅具有广泛的生物活性，而且是良好的反应中间体，它可在温和的条件 下，p o c i 。p c i 。或液溴的作用下进一步环化得到具有相似生物活性的稠杂环 化合物。如( 1 8 ) 在液溴的作用下关环得到( 1 1 1 ) 1 “，( 1 - - 9 ) 在p o c i s p c i s 的作用下环化得( 1 1 2 ) 等“j 。 x r n 兮) c h 2 c 0 n 撒 z y c a l o ( 1 1 1 )( 1 一1 2 ) ( 应用：除草剂)( 应用：灭鼠剂) 另外，化学家们还合成了一些具有特殊活性的酰基硫脲化合物，如可抗恶 臭的化合物( 1 1 3 ) e 1 “，可用作金属提取剂的化合物( 1 1 4 ) t m 等。 r s ( c h r l ) = c o n h c s n h a rp h c o n h c s n ( c h 2 ) 3 s i o m 2 ( 1 1 3 )( 1 1 4 ) ( 应用：抗恶臭剂)( 应用：金属提取荆) 双氨基胺化剂与酰基异硫氰酸酯反应可生成具有良好对称性的双酰基硫 脲化合物。如具有驱虫活性的( 1 1 5 ) ，具有调节植物生长活性的( 1 一 1 6 ) 等。 5 r o ehn c s 华中师范大学硕士学位论文 _ - _ _ _ 一 r s l h c n h c 【) ! r h c n h c ( ) ：r i s ￥hcs删c(卜r(ch lo “ z ) n v n l h c s n h c 。r ( ) r n ) o ( 1 1 6 ) t 应用：驱虫剂) ( 应用：植物生长调节剂) 近年来随着农药界对植物生长调节剂的关注，一批具有植调活性的酰基 面| c 脲化合物被陆续合成，如( 1 一1 7 ) 、( 1 一1 8 ) 等，它们对植物的生根、发 芽起到了良好的促进作用。 m e ( c o n h c s n h p h 洲眦刚肿“ o 余、_ c h 。氛h t 一m o m o ( 1 1 7 ) ( 1 1 8 ) 但由于人们对于硫脲类植物生长调节剂研究的起步较晚，目前尚处于初 期阶段，需要化学工作者做大量基础性的研究工作。而在做这些研究工作之 前，首先应该了解植物生长调节剂的发展状况。下面，我就着重介绍一下植物 生长调节剂的由来及其发展历程。 植物生长调节剂，作为一种直接作用于作物的农药，能增进或抑制植物的 生理功能，调节农作物的生长，从而达到增产增收的目的。植物生长调节剂的 使用能有效地改善植物的生理功能，提高作物的产量，在农业生产中起到十 分重要的作用z “。 植物生长调节荆是自二十世纪三十年代发现了乙烯能促进凤梨开花，吲 哚乙酸可促进插条生根的生长促进作用之后才形成了农药领域的又一类 别”j 。早在1 8 8 0 年达尔文研究植物的向光性时，就指出有一种特殊物质在起 作用，他把这种物质称为植物激素。但直到1 9 3 4 年，荷兰的ko g e l 才从尿和 植物体内分离出吲哚乙酸，并证明了它是引起植物向光性的原因。从那时起， - 6 。，薅 。 旺 华中师范大学硕士学位论文 ，= = ；t 2 = = = = = ；= = j l l 口z z j i z = l = i l i = t = = l = = = = = ；= = = = = = = # = = 日目l l l j - t l = e d _ = = e 自；_ ；# = = j ； 一 近、仁个世纪以来人们已经从植物、微生物里分离出了生长素、赤霉素、细胞分 裂絮、激动素、休眠素五大类天然植物激素。这些激素功能各异在植物体内对 植物的生长、发育、代谢起重要的调节作用，能促进或抑制植物细胞的伸长、分 裂、，e 根、发芽、开花、结果等生理过程 z 6 j 。但植物激素与构成细胞和供给能量 的物质如碳水化合物、脂肪和蛋白质不同，它们在植物体内的含量极少，分离 也很困难于是化学家或仿照天然的植物激素结构或重新进行优化组合合成 r 植物生长调节剂这种具有植物激素功能的生物活性物质，并对它们的化学 性质、合成条件及作用机制进行了研究1 。目前，已开发了几十种商业化品 种，其中最具代表性的产品，如矮牡素( e ( c h ，) ，n + c h ：c h ：c 1 c l ) ，能抑制植 物细胞伸长，但不抑制细胞分裂，使植株矮化，茎杆变粗，防止麦类倒伏“；多 效唑( a ) ，能强烈抑制植物生长。增强水稻的抗倒伏和抗霜冻能力，使作物穗 多、粒多、增加产量：乙烯利( b ) ，雄性不育剂，它以化学的手段使雄蕊丧失功 能防止自花传粉使优势组合的杂交种直接生产下一代高产的杂交种”9 。 ) hc h ， 、 j ( ：j _ ( 、h z h c h c c 心 c h ： ( _ ) ( ) h 0 c i c h ：c h 2 一p ( ) f 1 ( aj( bj 在高度提倡科技兴农的今天，植物生长调节剂在农作物优质高产上的作 j h 可见一斑。我国著名农药化学家中国农大的陈万义教授1 9 9 7 年1 2 月1 5 日 曾在科技日报预言：植物生长调节剂是2 1 世纪农药研究开发的新目标。研 究开发植物生长调节刺对于建立高效农业，发展国民经济，缓解我国人口多、 耕地少的矛盾，增加粮、棉、油、蔬菜、水果产量，具有十分重要的现实意 义”、 第二节课题的确定及研究的目的意义 综观近几卜年来人们对于酰基硫脲衍生物的研究，发现化学家们对于a 、 7 。 华中师范大学硕士学位论文 i ；的修饰主要局限于芳环非芳环衍生物较少，我想这可能是由于芳环衍生 物缕轭体系稳定且易于合成的缘故。为了拓宽这类化合物的研究，我们设想将 儿柯一定生物活性的非芳环基团引入到硫脲分子中合成其它类型的酰基硫 i 环化合物同时考查它们生物活性的变化。基于这种想法，我们设计合成了以 、婀娄新型化合物： 【)s iji 【i ) i _ j 、广_ ( ：n h c n h r t ( ) ( ) h ( )s t w ) n h 甑h _ 各r 咒外还合成了一系列苯甲酰基硫脲： ( )s r 州n h c i in h 箨r 、7v 通过i r 、1 h n m r 、m s 及元素分析等手段对以上三系列化合物进行结构 丧征分析其理化性质和波谱特征，测定这些化合物在植物激素方面的生物活 性为植物生长凋节剂的研究提供基础数据，希望能筛选出具有较高活性和应 川价值的植物生长调节剂。 玛外将三系列化合物的结构特征、合成条件、理化特性、生物活性等方面 进行分析探讨，试图寻找出结构与活性的关系。 8 彰臻 ；、，二。，r 华中师范大学硕士学位论文 第二章n 一芳酰基一n7 一羧基烷( 芳) 基硫脲衍生物的合成 近年来人们对于含芳基的酰基硫脲衍生物的研究比较多，但对于用氨基 酸作胺化剂合成酰基硫脲衍生物的研究很少。1 9 5 7 年，e i m o r ed t ，o g l ej r 曾试图将氨基酸分- t - 。j i 入酰基硫脲中，结果得到的为亲核取代反应的产物 取代苯甲酰胺i 埘。后来，化学家们通过氨基酸与芳基异硫氰酸酯的反应，将氨 琏酸引入到硫脲分子中，经生测发现，该类化合物具有很好的促进植物生长的 功能”，他们设想如果将氨基酸引入酰基硫脲分子中，其生物活性也一定很 女f 、但 乏久以来，如何得到氨基酸酰基硫脲一直困扰着化学家们。直到1 9 8 4 年俄国学者r e i n b o l da m ，m o r a rg v 等人将甘氨酸引入酰基硫脲中，经 生测发现该类化合物具有良好的植调活性m j ，但并未进行对其它氨基酸的引 入及进一步深入的研究工作。我们知道，氨基酸不仅具有广泛的生物活性，而 且具有良好的配位性能“。据有关研究表明，化合物的生物活性与其和金属 离子的配位能力有关。比如，四氧嘧啶、8 一羟基喹啉因为能与锌离子形成螯合 物除去胰岛素中的锌，而具有致糖尿活性；邻羟基苯甲酸具有治风湿活性，则 主要是由于它能与重金属离子螯合；而硫脲嘧啶的抗甲状腺活性与其螯合能 力成正比”7 。s 1 。可见，一个化合物有无生物活性及其生物活性的高低，在很大 程度上与其和金属离子的配位能力相关。因此根据恬性子叠加原理，我们将 具有良好配位性能的氨基酸引入酰基硫脲分子中，势必会提高其生物活 性、，在随后的生测实验中证实了这点。 第一节合成路线 我们通过苯甲酰基异硫氰酸酯与不同氨基酸的反应，合成了1 2 个n 一芳 眦j 点n 羧基烷( 芳) 基硫脲衍生物。合成过程可分为两步： 一、中间体芳酰基异硫氰酸酯的合成 0 ， 华中师范大学硕士学位论文 一n c s 二、目标化合物n 芳酰基一n 一羧基烷( 芳) 基硫脲的合成 n c s 。h z n r c o o h 堕塑 6 0 7 0 ( ( )s 0 一n c n r 一( 、( ) ( ) h hh r ：1 c h 二2 c h c h 33 c h c z h 。4 c h c h m e 2 5 c h ：( c h 2 ) 3 c h 2 6 c h c h ! c h m e 27 c h c h ：c h ? s c h 3 8 c h c h ( o h ) c h 39 c h c h 2 c 6 h s ，：卜，h 坛 一 第二节实验部分 一，仪器和试剂 8 1 0 0 系列数字显示熔点仪，p e 一9 8 3 型红外分光光度计( k b r 压片) v a r i a n x l 一2 0 0 型核磁共振仪( 丙酮溶剂，t m s 内标) ，h p 5 9 8 8 一a 型质谱 仪2 4 0 0 型元素分析仪，温度计未校正。 所用试剂均为分析纯或化学纯，硫氰化钾和氨基酸用前经真空干燥，苯甲 酰氯经减压蒸馏处理。 二、实验步骤n o 方法一：在圆底烧瓶中依次加人7 5 m m o l 硫氰化钾，5 0 m m o l 苯甲酰氯， l5 m l 无水丙酮，搅拌下加热回流l h 后，过滤除去氯化钾，再加入4 5 r e t o o l 氨 基酸回流搅拌6 h ，停止反应。将反应混合物倒入冰水混合物中，静置片刻，有 大量固体析出，抽滤，用少量水洗涤固体粗产品用9 5 乙醇重结晶2 3 次 f f j 得产物。 疗法二：在圆底烧瓶中依次加入7 5 r e t o o l 硫氰化钾，5 0 r e t o o l 苯甲酰氯 15 m l 。无水丙酮，搅拌下加热回流反应l h 后，过滤除去氯化钾，再加入溶有4 5 r e t o o l 氩基酸的三乙胺一水缓冲溶液( p h 一8 5 ) ，回流搅拌4 h 。将反应混合 1 “ 搭 羔 虻m一 i r 、 0 c l i 7 华中师范大学硕士学位论文 _ 一_ _ _ _ - _ - _ 一 物倒人冰水中，静置片刻，有大量固体析出，抽滤，用少量水洗涤固体，粗产品 用9 5 乙醇重结晶2 3 次，即得产物。 第三节结果与讨论 一、反应条件的探讨 1 从芳酰基异硫氰酸酯与不同氨基酸的反应来看，发现该反应所需时间 较长，产率也不是很高。分析其原因，可能有以下几点： a 、通常的酰基硫脲衍生物主要是通过芳香胺与酰基异硫氰酸酯发生亲 核加成反应来合成的。芳香胺在反应中起了亲核试剂和碱催化剂的双重作用， 该反应专一性强，速度快，产率高j 。而用氨基酸作胺化剂时，氨基酸的两性 无疑增加了反应的难度：其一，氨基酸分子在一般情况下不以游离的羧基或氨 基存在，而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐( 凡h s c h ( r ) c o o ) l 4 z j 这就降低了氮原子上的电子密度，减弱了其亲核能力；其二，氨基 酸为两性化合物，当分子中氨基与羧基的数目相当时，氨基酸显中性n “，这就 使反应缺乏了碱催化；其三，用芳胺合成的酰基硫脲有较大的共轭体系，稳定 性明显高于氨基酸酰基硫脲衍生物，反应能垒较低，因此，用氨基酸反应没有 用芳胺容易，产率不如用芳胺作胺化剂时的高。我们曾在反应混合物中加入了 少许有机碱( 如吡啶等) ，以增加氨基的亲核能力，提高体系的碱度，推动反应 进程。初步实验结果表明，吡啶的加入使产率得到了一定的提高，尚需进一步 探索。 b 、通过对该反应的研究发现，反应除生成大部分产物苯甲酰基硫脲外，还 生成了少量副产物( 取代苯甲酰胺) ，其反应机理可能是苯甲酰基异硫氰酸酯 与氨基酸之间发生亲核取代反应( s n ) 与亲核加成反应( a d n ) 的竞争，见下式： o 一n _ 一洲 一刊h 刈h r 弋似，h 仪。r hn+sm 一 0 c 0，。 - 华中师范大学硕士学位婶叉 为了减少副反应的发生，反应应在无水条件下，在丙酮、乙腈等干燥的非 质子溶剂中进行。 另外，在实验中，我们发现氨基酸虽不溶于丙酮，但能较好地溶饵于酰基 异硫氰酸酯的丙酮溶液中。为减少副反应的发生，还应使氨基酸尽可能多地溶 解于反应溶液中。因此，在反应中，应使酰基异硫氰酸酯稍过量。 2 我们对反应温度、反应时间、反应物浓度等条件的选择进行了摸索，实 验结果表明，在第一步反应中，需加入过量的硫氰化钾，使苯甲酰氯尽可能反 应完全，避免其与氨基酸发生副反应，反应温度为6 0 7 0 o c ，时间为l h 为宜； 第二步反应温度为6 0 7 0 c ，时间为5 6 h 为宜，为使氨基酸反应完全，需加 入稍为过量的酰基异硫氰酸酯，酯的量不宜过多，否则产物溶于酯中而不易分 离，因此我们把硫氰化钾、苯甲酰氯、氨基酸的摩尔比定在7 5 ：5 o ：4 5 。 3 通常人们对于酰基硫脲粗产物的后处理有两种方法：其一，蒸除多余溶 剂，长时间冷却，析出产品；其二，在反应液中加入水，利用产品不溶于水的性 质，析出产品 4 3 , 4 4 。在这里，我们采用将粗产物倒入冰水混合物中的新方法，进 行后处理。主要是由于( 1 ) 粗产物在溶剂丙酮中的溶解性很好，当通过t c l 法 判断反应结束时，仍未有固体析出，且蒸除部分溶剂后，产物也很难析出( 2 ) 当 我们将反应混合物恸入冰水混合物中时，发现容器底部有部分油状物，放置片 刻，油状物固化为淡黄色固体，抽滤、洗涤、重结晶后即得产品，而当我们将粗 产物倒入水中时，却只能得到少量固化产物，可见冰的加入能加速油状物的固 化。另外。由于氨基酸溶于水，将反应混合物进行水处理，可去掉未反应完的氨 基酸。使产物与反应物得到很好的分离。 4 我们还对该反应的实验方法进行了摸索。据有关资料报道虽然苯甲酰 基异硫氰酸酯的水解速度很快，但还是不能与其亲核加成反应、亲核取代反应 竞争。经实验证实，在一定p h 值的有机溶剂一水的缓冲溶液中，苯甲酰基异 硫氰酸酯发生亲核取代、亲核加成反应的转化率超过7 0 4 s , 4 6 】。也就是说，在 水溶液中进行苯甲酰基异硫氰酸酯的亲核加成反应是完全有可能的。因此我 n 没计了方法二，通过苯甲酰基异硫氰酸酯与甘氨酸、正丁氨酸，对氨基苯甲 1 2 溺 ；lrifr l l 华中师f t e 大学硕士学位论文 一=；=目=一 舷、邻锻琏笨甲酸四种氨基酸的反应，对产物进行分析，发现后两种氨基酸主 - 出发，t 加成反应，得到预期产物，而前两种主要发生取代反应。由此看来，在水 溶液中氯基与芳环直接相连碱性较弱的氨基酸易于发生亲核加成反应。 二、目标化合物i 。：的理化性质 术系列共合成了十二个化合物，颜色为黄色或白色固体，室温下能稳定存 在，不溶于水、正己烷、乙醚、二氯甲烷、甲苯易溶于丙酮、d m f 、甲醇、乙醇、 乙酸乙酯。实验发现，它们在冷9 5 乙醇中溶解度有所降低，可用此溶剂重结 诮。本系列化合物的外观、熔点、产率及元素分析数据见表2 一t 。 表2 1目标化台物i 的实验结果 黄色 固体 白色 固体 19 9 2 0 07 35 0 3 5 ( 5 0 1 2 ) 4 13 2 0 ) 1 1 7 5 ( 1 17 7 ) 18 7 一1 8 96 95 2 3 5 ( 5 2 3 8 ) 1 8 0 ( 47 6 ) 1 10 3 ( 1 1 1 1 ) 【h lh ( ( ) h ) m 昌景1 9 6 _ 19 86 55 1 3 5 ( 5 1 4 2 j 98 9 ( 9 9 3 ) 1 9 l ( 4 9 6 ) th 【h 【h 【1 h 。c h 1 一( ) h 】3 3 li ( ( 7 3i l l 6 5 z 3i ( ( 0 o 3i 4 0 l 9 孔 叭 0 3 1 9 4 1ii 6 6 0 6 9 8 l l 弘 8 8 l 1 色体色体 白固白固 州 2 2 4 0 i 9 9 8 蛎 9 9 8 2 2 3i 6 6 - 0 堪 6 6 0 h h 毗 ” 玎 砷 协 拍 卯 ” 蛐 弛 媳 弛 孔 弛 一 一 趴 蚰 叫i 色体色体色体白固白固白固 m h 仆 r m 鑫 一 h h h 一 心 盯 h h h l 【 【 1 0 j i 3 3 8 8 u 9 o o 5 0 5 1 3 3 8 8 9 9 ) ) ) ) 8 5 o 0 8 6 u 0 4 4 4 i；( _ a 1 6 q l 8 7 9 o 1 1 o o 0 o 2 3 o 0 2 9 o 0 6 i 6；( 3 5 ，0 8 2 3 o 9 2 9 o 9 6 i r 0 0 8 o - 0 5 4 8 8 7 4 2 6 o 6 6 2 2 1 1 2 一a z h l o 0 6 6 2 2 l 1 2 色体色体色体色体白固白固白固白固 华中师范大学硕士学位论文 ；= = = = = = = = = = = = ；= = = = = = = ；= = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = = = ；= # = ；= = ；= = = = = = = = ；= = = = = = = j = = = = 一 三、目标化合物的波谱性质m j ( 一) 1 r 分析 目标化合物1 。! 的主要i r 数据见表2 2 表2 2 化合物i 。：的红外光谱数据 r i r ( c m 。) ( k b r 压片) n h ( ) 一h c = ( )c s苯环 ( h3 3 0 0 3 0 0 01 6 5 5 ，1 7 0 01 2 4 514 7 5 ，15 1 5 ，1 5 4 0 ，1 5 9 0 3 4 0 0 3 1 0 01 6 7 0 ，1 7 2 01 2 6 51 4 9 0 ，1 5 15 ，15 6 0 ，1 6 0 5 3 2 0 0 3 0 0 01 6 7 0 ，1 7 2 51 2 6 j1 4 9 5 ，1 5 2 0 15 5 ( ) ，1 5 9 0 t 、h c h m 。2 3 1 5 0 3 0 2 51 6 7 5 , 1 7 2 51 2 6 514 9 5 ，1 5 2 0 ，1 5 5 0 ，15 9 0 3 2 5 0 3 1 0 01 6 7 5 ，1 7 2 01 2 5 01 4 9 0 1 5 1 0 ，15 6 5 ，1 6 0 0 一c h c h ，c h m e 3 2 0 0 3 0 0 01 6 6 0 ，1 7 2 01 2 4 0 1 4 9 0 ，15 0 5 】5 7 0 16 0 5 t h ( c h 2 ) 2 s c h 3 3 2 5 0 3 0 ( ) 01 6 7 0 ，1 7 3 51 2 5 01 5 0 0 ，15 2 5 ，15 6 5 ，1 6 0 0 。h c h ( o h ) c h ， 3 4 0 0 2 9 0 01 6 3 5 ，1 7 3 51 2 6 01 4 9 5 ，15 2 0 ，1 5 5 0 ，16 0 0 3 2 5 0 3 0 0 01 6 5 5 1 7 2 51 2 6 0 1 4 9 0 ，1 5 1 5 ，1 6 0 ，1 6 0 5 一c h c h 2 一 l h 。- - 4 - - o h 3 3 5 0 3 0 0 01 6 5 0 1 7 2 01 2 5 01 4 9 5 , 1 5 2 0 , 15 5 5 , l6 0 0 3 3 5 0 3 0 5 01 6 7 5 ，1 7 151 2 5 51 4 9 0 15 1 5 1 5 6 5 1 6 0 5 3 3 2 5 3 0 0 01 6 6 0 1 7 1 51 2 5 5i4 8 5 15 2 0 1 5 6 5 1 6 0 0 2 从红外数据，我们发现 在3 4 0 0 2 9 0 0 c m 出现n h ，o h 键的宽带吸收峰，由于两者相互 影响形成宽峰： 1 1 ，? 华中师范大学硕士学位论文 l l h j ( c n l ，】7 15 c r n ：附近出现( 、= ( ) 的特征吸收峰，分删为苯 f j 酰 。l 段堪的( 一( ) i 吸收。在16 5 0 c m1 附近普遍存在的苯甲酰基的( 、= o 强吸收 n j t j 较i e 常羧基的吸收峰波数明显降低。这可能是由于苯基作为供电子基与 碳j 。k b 轭加强r 烯醇化从而有利于分子内氨键的形成“。见结构( ) 该波 数山烯醇式结构中c = n 的伸缩振动吸收吻台、 ， ( ，r h + 一r“、一( h 、n r、( 、一h + h r _ n h 。一8 一1 m 一、，r 一0 厂：n 。，m ， n h i + 7r _ j ，、h j i 7 。) ， n 一7 b【 1 1 【在1 2 5 0 c m 附近出现c = s 的吸收峰中等强度，为单峰： i ) 在i5 0 0 1 5 i 5 ，i 5 5 0 1 6 0 0 c m1 附近有苯环的特征吸收峰 ： 其中代表性化合物i 。、i 。的i r 谱见图2 一l 、图2 2 。 ( 二) j h n m r 分析 1 目标化合物l 。：的1 h n m r 测试数据见表2 3 。 2 从氢谱数据，我们发现： a 在这些酰基硫脲衍生物中，苯环因直接与羰基相连，环上质子受羰基 的影响较大取代苯环的5 个质子峰的峰形类似于苯环对位取代的a a b b 型但两边不对称其吸收蜂在7 f ) 83 p p m 处。 | |8 b 在硫脲衍生物的脲桥上，有两个n h 键，为c n h c n h r n “上质子的吸收一般在1 0 2 0 p p m 附近与普通的n h 吸收相比明显移 向低场这是由于分子内氢键的去屏蔽效应所引起的，并与它们在红外光谱中 e 目- 至i l 的结论完全一致；n8 上质子的吸收在5 7 0 6 9 5 p p m 处，与普通n h 暇收1 u 比，移向低场，主要是受到了c = o 、c s 键综合影响所致n h 键与 l 。( ) 馏牛| | 连受其去屏蔽效应影响移向低场而从酰基硫脲衍生物单晶结 沟图可行出，n 一_ 匕的氢原子处于c s 键的霹蔽区。“”，因而其化学位移将向 商场移动1 1 f 】在5 7 0 6 9 5 p p m 处 华中师范大学硕士学位论文 = 一= = = 一= 一一 表：3 化台物i ，。的h n m r 测试数据 h n m r ( 6 ，f , p m ) _ ! h d ( 、h 。) j8 6 67 j ( 1 h b ，n h ) 7 3 j 8 - ，n h ) 1 11 0 ( 1 h ，s ( 、( ) ( ) h ) l “u ( 0 h d ，l 1 h ) 36 , 3 l0 5 ( 1 h + n 1 ，c h ) ，5 7 5 5 8 5 i h 1 ) n h ) 7 2 5 5 h n l ar ) i u2 5 ( 1 h ，s ，n h j ，1 12 5 ( 1 h s c o ( ) h ) 8 5 1 0 5 ( 3 h i ，c h ；) 16 j 2 15 ( 2 h ，n 1 c h j ) 36 5 3 8 5 1 h ，i n c h ) 7 0 5 8 0 【1 h ，b ，n h ) 7i j 82 0 ( 5 h ，m ，a rh ) 1 0 1 5 ( 1 h ，s n h ) 1 1 15 l h s ( 、( ) ( ) h ) 8 5 1 1 0 【6 h r 1 1 2 【h ，) 7 2 6 8 5 ( 1 h b 。n h ) 7 h s c ( ) ( ) h ) ! 1 j 2 3 5 ( 1 h n 1 c h ) t 0 8 2 5 ( j h ，m ，人rh ) 3 5 0 36 5 【1 h ，( 1 c h ) 1 0 3 0 【l h s n h ) 1 i 2 0 【型) l8 0 ( 6 h ，n 1 3 r h ，) 2 15 2t 0 ( 2 h t l ：h 2 ) ，2 4 5 3 15 l h b n h ) ， 5 7 3 8 5 2 h 棚c h ，) ，7 2 5 8 0 7 ( j h ，m ，ar _ h ) ，9 9 0 ( 1 h ，s ，n h ) 1 0 8 0 l h s 【1 ( ) ( ) h ) 8 5 1 o j ( 6 h ，r l l ，2 c h 、) 1 6 j 1 7 5 ( 1 h n 1 ，c h 与( 、h j 相连) ，18 j 2 2 0 2 h n 1 ，【：h ，) 3 5 0 3 7 5 ( 1 h ，n 1 ，c h ) ，58 5 69 0 ( 1 h ，b ，n h ) ，72 5 8 2 0 5 h ，n 1 a r h ) 1 0 2 0 ( 1 h ，s n h ) 1 1 2 0 ( i h ，s c ( ) ( ) h ) 1 9 0 2 0 5 ( 3 h ，s ，c h ，) 2 1 0 2 2 0 ( 2 h ，s ，c h2 ) 2 0 2 6 0 ( 2 h t c h 2 ，与s 相连) ，t 2 0 1 6 5 ( 1 h m ，c h ) j 8 8 6 9 0 ( 1 h ，b ，n h ) ，7 2 j 8 3 5 ( 5 h n 1 ， ar _ h ) 1 0 2 5 ( 1 h ，s n h ) 1 l15 ( 1 h 。s c o o h ) 1 2 0 1 t 5 ( 3 h d c h ，) 3 t 5 3 6 0 ( 1 h q ，c h ) ，39 0 1 2 5 ( 1 h ， 1 1 c h ，与 ( ) h 相连) 47 0 ( 1 h s ( ) h ) 5 8 0 6 7 5 l h ，b ，n h ) ，7 1 5 8 3 0 ( 5 h ，n 1 人r _ h ) ，l u 2 5 ( 1 h ，s n h ) 1 1 2 0 ( 1 h s c ( ) ( ) h ) 2 1 5 3 1 u ( 2 h d c h ! j 3 9 5 4 2 5 ( 1 h n 1 ，c h ) 5 7 0 64 0 ( 1 h b n h ) ，7 1 5 ( 5 h s ，a p h ) ，7 3 5 8 2 0 ( 5 h ，m ，a r h ) ，1 0 15 ( 1 h ，s ，n h ) 1 1 2 5 ( 1 h ，s 【、( ) 【) h ) ：3 0 2 9 5 ( 2 h d c h ，) ，3 8 j 4 1 0 ( 1 h n l ，c h ) j 6 0 6 2 0 1 h b n h ) 6 0 1 ( 1 h s ，( ) h ) 6 7 7 7 0 3 ( 。t h m ，a r h ) ，7 3 5 81 0 ( 5 h m ，a r h ) ，1 0 1 0 ( 1 h s n h ) ，1 11 0 ( 1 h s c ( ) ( ) h 1 f 8 5 8 2 0 ( 1 1 h n 1 ，a rh ) 8 1 5 ( 1 h ，b n h ) 1 u15 ( 1 h s ，n h ) 1 1 1 0 h t 【( ) ( ) h 1 、9 0 83 0 1 1 h n 1 arh ) 托1 0 ( 1 h ，b ，n h ) ，1 0 1 0 ( 1 h s ，n h ) 1 1 3 0 ( 1 h 、( ( j ( j ) l 6 ；轧。鞭 l，l量-(if 华中师范大学硕士学位论文 【、作5 7 0 6 9 5 ，1 0 2 0 ，1 1 0 0 p p m 左右出现n h ，o h 的活泼氢信 l l 为弱吸收它们通过重水交换后消失。 ： 其中代表性化合物i 、i 。的1 h n m r 谱见图2 3 、图2 4 。 ( 二) 质谱 以化合物i ，、i 。的m s 谱图( 图2 5 ，图2 6 ) 为例，进行质谱剖析( 括 号内为峰的相对强度值) 。 1 1 ，的质谱分析： ( ) ，厂_ 3 、v 7 一h 【) h ( ) m z 一2 3 8 ( 09 8 ) ( ) 波芩h m z 一2 2 1 ( 0 ) o 0 一c o l n c n c h ! c ( ) 【) + hh m z 一2 3 7 ( 7 6 - t ) s _ 7 + 一： n z 一( ) c n h v m z = 1 15 ( 6 7 0 ) c h = c h 胃 m z 一1 0 5 ( 7 4 6 )m z 一7 7 ( 7 7 6 )m z = 5 1 ( 3 1 ) i h + ( ) 一- c o m z l0 4 ( 1 0 0 )m z = 7 6 ( 8 9 2 1 ) 1 7 一c h = c hl l 出 i m z 一5 0 3 9 3 5 ) 幸 hmdhc n h s i c n h j c 二 hchcn h s i cn h i c 。n i 、，。 华中师范大学硕士学位论文 = = = ；j j 2 ；口j e = = = ；t ；= j ；= _ l ；一 2 fj 的质谱分析 【 s i n l 一n ( ( ：hz ) ，c ( ) ( ) h 二 hh ( ) 一 翕占n 十 e 淄h m z 一2 3 4 ( 0 ) c o h ( )s n c n t ( 1 h ：) s c o ( ) 一 hh m z 一2 9 3 ( 4 9 7 ) s1 + ： n ( 、 一r ) - - - - - cn h 、_ 一 念 m z = 1 2 9 ( 4 9 8 ) 【h = c h 图 一 m z = 1 0 5 ( 7 3 6 ) m z 一7 7 ( 6 6 5 )m z = 5 1 ( 3 0 7 ) h 扩卸竺 【：h = c h n 】 一f 彤j m z = 1 0 4 ( 1 0 0 ) m z = 7 6 ( 8 2 3 0 )m z = 5 0 3 2 0 2 j 蜕明：、! 、。谱图中很少出现分子离子峰且出现的m 1 峰也很弱。这是由 j 二氩甚酸类物质的极性较强，蒸汽压较低，不易汽化的缘故一。 1 8 f 0tikii【i hochcn h 一 ；1) 煳 n h o 一 9 o i 七 锄 一 一兰 。 一 lb 、 i c 华中师范大学硕士学位论文 ，i j 基峰都是m z 1 0 4 的苯甲酰基离子 - _ c ( ) j _ 。西该系列化合物在质谱仪中汽化时发生自发性的分子重排反应，并脱去 1 分子水生成乙内酰硫脲衍生物m 。，反应式如下： r 弋。h 去( 弼一， ( i ) 当r 基含碳数为1 或2 时，反应生成的乙内酰硫脲进一步离子化，因 此质潜仪中检测出的谱图为乙内酰硫脲的碎片峰； ( i ) 当r 基含碳数大于2 时，还将发生脱去烃的反应，得到稳定的六元环 状结构反应式如下： ( )( ) ；磁s h澎h 该反应发生的动力可能是原子数大于6 的环状结构不稳定，易于脱去 【：。二h 。；分子，得到稳定的六元环状结构。j 反应得到的乙内酰硫脲进一步 离子化，得到一系列碎片峰。 1 9 s ，c 咎 华中师范大学硕士学位论文 第三章n 一乙氧甲酰基( 苯甲酰基) 一n7 一取代芳基硫脲 衍生物的合成 第一节合成路线 【1 ，h j 】奠c l + k s c n 堕罢一( 、。h ；( ) _ 0 一n c s 6 0 7 0 c 。 - 瞰，一( | l + r _ ( 妒m 志6 0 7 0 c z w 限 h h 如r _ o 。二一 二、n 一苯甲酰基一n 一取代芳基硫脲衍生物的合成 ( - - ) 中间体苯甲酰基异硫氰酸酯的合成 ( = 卅懈c n 品一s ：、十r m 品o 矗sh r 第二节实验部分 一、仪器与试剂 8 1 0 0 系列数字显示熔点仪，p e 一9 8 3 型红外分光光度计( k b r 压片) ， v ”i “n x i 一一2 0 0 型核磁共振仪( d m f 溶剂t m s 内标) ，h p 一5 9 8 8 一a 型质谱 仪2 4 0 0 型元素分析仪温度计未校正。 所用试剂均为化学纯或分析纯，硫氰化钾和取代芳胺用前经真空干燥，乙 2 0 ；霜 华中师范大学硕士学位论文 瓴l l 酰氰、苯甲酰氯经减压蒸馏处理。 二、实验步骤 ( 一) n 一乙氧甲酰基一n 取代芳基硫脲衍生物 传圆底烧瓶中依次加入7 5 m m o l 硫氰化钾，5 0 m m o l 乙氧甲酰氯t 1 5 m l 尢水9 - i 酮搅拌下加热反应2 h 后，过滤除去氯化钾，再加入5 0 r e t o o l 取代芳 胺回流搅拌一段时间后，停止反应。将反应混合物倒入冷水中立即有大量固 奉析出抽滤，用少量水洗涤固体，抽滤，干燥。粗产品用d m f 乙醇一水的混合 溶* l j 重结晶即得产物。 ( 二) n 一苯甲酰基一n 一取代芳基硫脲衍生物 佐圆底烧瓶中依次加入7 5 m m o l 硫氰化钾5 0 m m o l 苯甲酰氯，1 5 m l 尤水丙酮，搅拌下加热回流反应1 h 后，过滤除去氯化钾，再加入5 0 r e t o o l 取 代芳胺，室温搅拌一段时间后，即有大量固体析出。用少量水洗涤固体。抽滤， 。r 燥。粗产品用9 5 乙醇重结晶，即得产物。 第三节结果与讨论 一、反应条件的探讨 ( a ) 对于酰氯的选择即取代基a 的选择，主要限制为苯甲酰氯和乙氧甲 酰氯两种。经实验发现，中间体酰基异硫氰酸酯的合成条件因酰氯的不同而有 差别。因苯甲酰氯的活性高于乙氧甲酰氯，它合成酯的速度较快。两种酰氯生 成酯反应的共同点在于，当将酰氯加入溶有k s c n 的丙酮溶液中时，立即有 k c i 沉淀生成而其速度的差别主要在于硫氰酸根的异构化( s c n ( ) n c s ) 速度不同。因苯甲酰基c s i s c 的电正性明显高于乙氧甲酰基 ( ) j j c 二hs ( ) c ，苯甲酰氯合成酯的反应中硫氰酸根异构化的速度较快，因此苯 甲酰基异硫氰酸酯的合成速度较快。 ( b ) 通过台成的中间体苯甲酰基异硫氰酸酯( 1 ) ，乙氧甲酰基异硫氰酸酯 2 】 华中师范大学硕士学位论文 r ! ) j j 艮代芳胺的反应我们发现前者的反应活性明显高于后者。从极性上看， t 、i l ( ) 为强椎电子基，c 。h 二为弱推电子基，因此苯甲酰基的电正性大于乙氧 l l 酰坫使得异硫氰酸根上的电子云密度较低，易于亲核试剂的进攻。通过实 ( ) f ，h ，( ) 一c 强推电子基 ( ) c 。h s c 弱推电子基 n 。 愉我们发现f 1 ) 与胺的反应速度、产率明显高于( 2 ) 。 ( ( ) 对于结构b 的修饰，主要选择了氨基酸和取代芳胺。通过苯甲酰基异 硫讯胲酯分别与氨基酸( 反应1 ) 和取代芳胺( 反应2 ) 的反应发现用氨基酸作 胺化齐0 的反应明显地难于取代芳胺。主要表现为反应时间长副产物多，产率 低，经实验证实，反应1 的时间一般为5 6 h ，产率在5 0 左右而反应2 的时 问较短一般为o 5 一l h 产率超过8 0 ，一般为9 0 以上。究其原因，我想主要 地由于氨基酸的碱性比取代芳胺弱杀核性低的原因。详细原因见第二章。 二、目标化合物1 il 。i i 。，。的理化性质 ( 一) 第二系列共合成了八个化合物，颜色为白或黄色晶体，晶型为针状或 j l 状在室温下稳定存在。易溶于丙酮d m f ，溶于二氯甲烷、甲苯、乙醚、乙酸 乙酯、r p 醇乙醇不溶于正己烷、水。 ( 二) 第三系列共合成了八个化合物颜色为白或黄色晶体，晶型为针状， 住帘温下稳定存在。易溶于d m f 溶于丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇不溶于水、 f i i 牧、二氯甲烷、乙醚、正己烷， 粥二、三系列化合物的外观、熔点，产率及元素分析数据见表3 一l ， 巍 ：2 华中师范大学硕士学位论文 表3 一i 目标化合物1 。i 。的实验结果 、：i _ _ _ 了1 ；万= 匦磐匹；二 一二i 一一一 h 襄羹藻m 郴。5 8 s s 埘( 5 3 5 7 ha 。( 5 3 6 2 4 7 ( 1 z 4 一( ：h ， t 一( ：l 6 i 。 i i i - 【) c h 。 白色片 状晶体 白色针 状晶体 白色片 状晶体 灰色针 状晶体 1 4 6 1 4 75 55 5 4 0 ( 5 5 4 6 ) 5 9 0 ( 5 8 8 ) 1 1 7 7 ( 1 1 7 5 ) 1 1 5 1 1 66 34 6 2 9 ( 4 6 3 3 ) 4 6 5 ( 4 6 3 ) 1 0 8 0 ( 1 0 8 1 ) 1 6 9 1 7 05 65 0 0 4 ( 5 0 0 0 ) 4 9 5 ( 5 0 0 ) 1 1 7 0 ( 1 1 6 7 ) 1 3 2 1 3 34 45 1 9 3 ( 5 1 9 7 ) 5 5 0 ( 5 5 1 ) 1 1 0 0 ( 1 1 0 2 ) 4 一n h c o c h ，白色粉末1 9 8 1 9 9 7