（有机化学专业论文）酰基硫脲、酰氨基硫脲的绿色合成研究.pdf

中文摘要 酰基硫脲、酰氨基硫脲通常具有广泛的生物活性，如抗菌，抑制神经紧张、抗高 血压、调节植物生长、防止作物病虫害、局部麻醉、抗结核病等，在医学、农学和生 物学等方面具有良好的应用前景；另外，含有呋喃环的化合物广泛存在于天然产物中， 由于呋哺环中的氧原子可以参与生物体中氢键的形成，增加授受间的亲和性，因而该 类化合物也具有诸多生物活性：如局部麻醉、抗过敏、杀菌等。若将呋哨基、酰基、 酰氨基、硫脲基等生物活性基团聚集于同一分子中，则有望获得更高生物活性的物质。 本论文共分两大部分，第一部分着重讨论绿色化学思想、绿色合成技术及其在酰 基硫脲、酰氨基硫脲尤其是含有呋喃环的目标化合物合成中的应用，分别以5 芳基一2 呋喃甲酰氯、2 苯并呋哺甲酰氯以及苯甲酰氯等为起始原料，设计并合成了五个系列， 共计5 8 个化合物，其中大部分尚未见文献报道。 系列1 i i i ：无溶剂干研条件下n 芳基廿。 ( 5 邻硝基苯基) 2 - 呋喃甲酰基】硫脲、1 芳氧乙酰基一4 一 ( 5 l 邻硝基苯基) - 2 _ 呋喃甲酰基】氨基硫脲以及n - 芳基d ( 2 一苯并呋喃甲 酷基) 硫脲的合成。首次在无溶剂干研条件下，以近乎原子经济的高产率，合成了一系 列目标化合物。 系列i v - 州：水介质中n 一芳基廿r - 苯甲酰基硫脲、1 - 芳甲酰基4 。( 2 ，苯并呋喃甲酰 基) 一氨基硫脲的合成。与常规方法相比，该法属于绿色合成，且将至少两步反应合并 为步完成，具有反应时间短、操作简单等特点。 更为重要的是，无溶剂干研合成和水介质合成目标化合物，是一种绿色化学的思 路，符合绿色合成的要求，基本解决了合成排逸对环境的污染问题。 以上五个系列合成的目标化合物的结构，都用e l e m e n t a l a n a l y s i s 、h 1 n m r 及i r 进行了表征，并对相关数据进行了解析。 论文第二部分，我们对硝酸银与胺类化合物的银镜反应进行了广泛研究，得出了 硝酸银溶液作为有效试剂鉴别胺及鉴别不同胺的结论，从而将硝酸银溶液确立为胺试 剂之一。另外，还提出了两种实用的鉴别方法：器壁镀银法和玻片液膜法。 关键词：绿色合成无溶剂千研 n 一5 撼- n - ( 5 邻硝基苯基) 2 呋哺甲酰基】硫脲 1 一芳氧乙酰基一4 一 ( 5 7 一邻硝基苯基) 2 7 呋喃甲酰基) 氨基硫脲n 芳基n 7 一( 2 苯并呋喃 甲酰基) 硫脲水介质n 一芳基n ，苯甲酰基硫脲 i 一芳甲酰基4 ( 2 ，- 苯并呋哨甲酰基) 氨基硫脲胺硝酸银银镜反应 a b s t r a c t a c y l t h i o u r e aa n dt h i o s e m i c a r b a z i d e sh a v ee x t e n s i v eb i o l o g i c a la c t i v i t i e s s u c ha s a n t i b a c t e r i a l ，a n t i h y p e r t e n s i o n ，a n t i c o n v u l s i v e ，a n t i d e p r e s s a n t ，l o c a la n a e s t h e s i a l o c a l ， i n s e c t i c i d ea n dp l a n tg r o w t hr e g u l a t o ra c t i v i t i e s t h e r e f o r et h e yh a v eb e e na p p l i e dt om a n y f i e l d s ，f o ri n s t a n c e ，m e d i c i n e ，a g r o n o m y , b i o l o g ya n ds oo n i na d d i t i o n ，f u r o y ld e r i v a t i v e s f r e q u e n to c c u r r e n c ei n n a t u r ea r eo fi n t e r e s tb e c a u s eo ft h e i rw i d er a n g eo fb i o l o g i c a l e f f e c t sf o r t h eo x y g e na t o mo ff u r a n r i n gc o m i n gi n t ob e i n gt h eh y d r o g e nb o n d se a s i l ya n d i n c r e a s i n gt h ea f f i n i t yi nt h eo r g a n i s m s a si f f u r o y lm a da c y l t h i o u r e ao rt h i o s e m i c a r b a z i d e s w e r eb r o u g h ti n t oo n em a i nb o d y , m o r e c o m p r e h e n s i v ee f f i c i e n c yc o u l db eo p e n e do u t i nt h em a i np o r t i o no ft h i st h e s i s g r e e n c h e m i s t r y , c l e a n t e c h n o l o g ya n dt h e i r a p p l i c a t i o n sf o rs y n t h e s i sc o m p o u n d sw h i c hw e r et os a ya r ed i s c u s s e d w ed e s i g n e da n d s y n t h e s i z e d5 8a c y l t h i o u r e aa n dt h i o s e m i c a r b a z i d e sc o m p o u n d si n c l u d i n gi n5s e r i e st h e m o s to ft h e mp o s s e s s e do ff u r a n r i n g t h es l a u c t u r e so fa l lt h ec o m p o u n d sw e r ec o n f o r m e d b ye l e m e n t a la n a l y s i s ，i ra n d1 hn m r s e r i e s i i i i ： n a r y l n - 【5 一( 2 n i t r o p h e n y l ) 一2 f u r o y l t h i o u l e a s ，1 - a r y l o x y a c e t y l - 4 一 5 - ( 2 c n i t r o p h e n y l ) 一2 - f u r o y l - t h i o s e m i c a r b a z i d e s a n d n a r y l - n , 2 b e n z o ( b ) f u r y l t h i o u r e a sc a nb ee x p e d i t i o u s l ys y n t h e s i z e db yo n e - p o tg r i n d i n gp r o c e d u r eu n d e r s o l v e n t f r e ea n dc a t a l y s i sc o n d i t i o ni ne x c e l l e n ty i e l d t h ef e a t u r e so fe a s yh a n d l i n ga n d n on e e d o fa n yh a z a r d o u ss o l v e n t sm a k et h i sp r o t o c o lm o r es u i t a b l et oc o m b i n a t o r i a l s y n t h e s i sa n di n d u s t r i a la p p l i c a t i o n s s e r i e si v v ： o n e s t e ps y n t h e s i s o f n - a r y l - n l a r o y l t h i o u l e a s a n d 1 - a r o y l - 4 - 2 7 - b e n z o ( b ) f u r a n - c a r b o n y l t h i o s e m i c a r b a z i d e si na q u e o u sm e d i a , i nt h ep r e s e n c e o ft e b ac a t a l y s t , c o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a ls y n t h e s i sm e t h o d s t h es y n t h e s i si na q u e o u s c o m b i n et w os t e p si n t oo n ea n dt h eh a n d l i n gb e c o m em o r gb r i e f n e s s i t i sm o l ei m p o r t a n tt h a tt h ef r e e s o l v e n td e s i g na n di na q u e o u sm e d i ar o u t ea r ea l l b a s e do i lt h eg r e e n c h e m i s t r ya n da v o i d e dt h ep o l l u t i o no f e n v i r o n m e n t t h es e c t i o nt o wo ft h et h e s i si sg o i n gt od i s c u s st h es i l v e rm i r r o rr e a c t i o no fa m i n e s a n ds i l v e rn i t r a t e ，d r a w i n gt h ec o n c l u s i o nt h a ts i l v e rn i t r a t es o l u t i o nc o u l da c ta st h e d i f f e r e n t i a t i n gr e a g e n to fa m i n e sa n dd i f f e r e n ta m i n e s a tt h es a l n et i m e ，t o we f f i c a c i o u s d i f f e r e n t i a t i n gm e t h o d s o l a t i n gs i l v e ro nv e s s e la n df i l ms o l u t i o n ) a r es u m m e du p i j k e y w o r d s ： g r e e ns y n t h e s i s s o l v e n t l e s sg r i n d i n g i na q u e o u sm e d i a n a r y l 一一一 5 ( 2 一n i t r o p h e n y l ) - 2 - f u r o y l t h i o u r e a 1 - a r y l o x y a c e t y l 4 - 5 7 ( 2 - n i t r o p h e n y l ) 2 7 f u r o y l t h i o s e m i c a r b a z i d e n a r y l 0 一【2 b e n z o ( b ) f i x r y i 】t h i o u r e a n a r y l - n i _ a r o y l t h i o u r e a 1 - a r o y l 4 2 - b e n z o ( b ) f u r a n - c a r b o n y l t h i o s e m i c a r b a z i d e t h es i l v e rm i r r o rr e a c t i o n a m i n e s i l v e rn i t r a t e 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北师范 大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名日期 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：毕导师签名：牡日期：一 毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 龈编： 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 第一部分酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的绿色合成 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 摘要：本章综述了绿色化学与绿色合成的发展、特点及意义，总结了酰基硫脲、 酰氨基硫脲衍生物的应用范围及合成方法，目的在于将二者肖机的结合起来以 拓展一条酰基硫脲、酰氨基硫脲生物的绿色合成途径。 关键谒：绿色化学绿色合成酰基硫脲酰氨基硫脲 前言 自1 8 2 8 年韦勒成功地由氰酸铵合成尿素起，有机合成学科经历了一百多年 的发展历史。在人类文明史上，它对提高人类的生活质量做出了巨大贡献。然 而，不可否认“传统”的合成化学理论和方法以及依其建立起来的“传统”合 成化学工业，对整个人类赖以生存的生态环境造成了严重污染和破坏，人类已 经和正在为之付出惨重代价；随着人类进步，杜会可持续发展及其所涉及的生 态环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点而更为严历 的环保法规不断出台，也使得化学界不得不把注意力集中到如何从源头上杜绝 或减少废弃物的产生上。 这对化学学科提出了新的要求，对合成化学，更是提出了挑战，亦即有机 合成发展的出发点不再仅仅是合成什么。更重要的在于怎么合成。这样，环境 经济性成为了技术创新的重要推动力。于是，2 0 世纪9 0 年代初，化学家提出了 与传统的末端“治理污染”不同的“绿色化学”概念 1 1 ，2 1 世纪的有机合成正 朝着高选择性、原予经济性和环境保护型三大趋势发展，即绿色合成方向发展 口i 。 1 1 绿色化学与绿色合成 绿色合成的概念来自绿色化学( g r e e n c h e m i s t r y ) ，绿色化学又称环境友好化 学( e n v i o r m a e n t a lb e n i g nc h e m i s t r y ) ，在其基础之上发展起来的技术又称为环境友 西北师范大学张彰硕士学位论文 好技术或洁净生产技术( c l e a n t e c h n o l o g y ) 。洁净生产技术的主要内容就是把“传 统”的化学绿色化即设计环境友好的化学反应路线；物质和能量构成封闭 循环的化学工艺流程；生产绿色产品。这样，就将“传统”的化学： 业改造成 可持续发展的绿色化学工业，使化学反应和化工过程从源头就不产生环境污染。 绿色化学是更高层次的化学，是一种新的创造性的思想【3j 。它将整体预防 的环境战略持续地应用于化工生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减 少人类社会及环境的风险。 洁净生产最基本的要求是，对化工生产过程，要求节约原料、合理利用能 源，不用对人类有毒、对环境有窖、对生态系统有不良影响的原料，降低成本、 降低消耗、减少废弃物的毒性和排逸。 对产品，要求符合绿色产品标准，产品与生态系统相容，对环境无污染， 对人类无害，尽量减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不良影响。 对服务，要求将环境因素纳入设计和产品所提供的优质服务中去。 绿色合成亦即要求有机合成化学家以绿色化学的标准来衡量、审视自己的 反应路线、原料、产品等，使之符合绿色化学的要求。 1 1 1 绿色合成的目标 招对于“传统”的有机合成化学比较重视目标产物的产率丽很少顾及副产 物或废弃物的排逸，绿色合成耍考虑化学反应的原子经济性。 为了衡量合成的效率，1 9 9 1 年美国著名有机合成化学家t r o s t ( 4 1 提出原子 经济性概念并将它与选择性起归结为合成效率的两个方面。t r o s t 认为，高 效的有机合成应最大限度的利用原料分子中的每一个原子，而使之宿归到目标 分子中。 绿色合成的最终目标是理想合成。美国斯坦福大学w e n d e r 教授【5 1 在 c h e m i c a lr e v i e w ) ) 杂志1 9 9 6 年有机合成的前沿专辑的前言中，对理想合 成作了完整的定义：种理想的( 最终是实效的) 合成指的是用简单的、安全的、 环境友好的、资源有效的操作，快速、定量地把廉价易得的起始原料转化为天 然或设计的目标分子。 当然，相对于理想合成，目前真正属于“原子经济性”的有机合成反应还 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 不多见，实现“原予经济性”的目标是一个漫长的过程，有机合成二：作者应该 自觉地用“原子经济性”的原则去审视已有的有机合成反应，并努力开发符合 “原子经济性”原9 l 【l 的新反应( 州。本论文中我们就酰基硫脲、酰氨基硫脲的绿色 合成展开研究。 1 1 2 绿色合成的途径 要使一个有机合成完全绿色化，涉及至诸多方面： 首先，看是否有更绿色的原料或更绿色的新产品来代替原来的原料或产品； 其次，看合成反应工艺是否合理、是否有更加绿色的流程； 其三，从反应速度和效率看，还涉及到催化剩、溶剂、反应方法、反应手 段等多个方面。 随着2 1 世纪生命科学与材料科学的发展，特别是基因组时代的到来，需要 有机合成快速提供各种具有生理或材料功能的有机分子，而新结构类型分子的 获取往往取决于新的合成方法，后者叉往往取决于新的理论和概念。因此，在 2 1 世纪有机合成要向绿色合成的方向发展，必然需要从概念、方法、结构与功 能等各个方面冲破传统的束缚，进行全面的发展与创新。 1 1 21 高效、高选择性催化剂 绿色合成所追求的目标是实现高选择性：高效的化学反应、极少的副产物、 实现零排逸，从而达到“原子经济性”的目标。显然，相对化学当量的反应， 高选择性、高效的催化反应更符合绿色合成的基本要求。应用高效、高选择性 催化齐还可以实现常规方法不能实现的反应，从而大大缩短合成步骤。 生物催化剂是一类高效催化剂，它包括酶、微生物、抗体酶等。具有高效、 高选择性和清洁反应的特点：反应产物单纯、易于分离纯化：可避免使用重金 属和有机溶剂；能源消耗低；且能合成一些用常规化学方法难阻台成的化合物。 生物催化剂代替传统化学方法的典型例子为6 氨基青霉烷酸的合成f ”。从 下面的反应式可以看出，化学合成路线包括三步且反应条件要求很高，而采用 酶作催化剂只需一步就得到了产物并且反应条件比较温和。生产2 0 0 0 k 的6 氨基青霉烷酸的产物只需要1 k 左右的固定化形式的酶。由此就可以看出酶的 高效性。 西北师范大学张彰硕士学位论文 艮c 鬟o p 墼c i s , 坠4 0 。c r 知迁卜z秽一l c o o hi 弋c j ： n b u o h 弋仁一一h 2 q 。一主扩、k 仁 。步j c o o h们d 步j c o o h 高手性选择催化剂是手性合成的一大利器。众所周知，许多医药及具有生 理活性的物质都是有手性的，如果生成外消旋的混合物，则有一半的产物没有 被利用、且增加后续分离的困难。如何研制高手性选择催化剂是手性合成的一 大难题。 当然在使用催化剂时，还要注意催化荆的环境友好性。 1 1 2 2 新型合成手段 新的有机合成手段是通往绿色合成的途径，近年来，特别是声、光、电、 磁在有机合成中的广泛应用，在缩短反应时间、提高反应产率、减耗减污等方 面起到了匪夷所总的效果。 光化学反应是有机化学的一个重要分支。应用光化学反应合成有机分子甚 至分子键的准确切割已有报道 8 1 。最近，法国化学工作者发现非偏振光可以使 光化学反应非对映选择性地进行，并认为它是自然界中生物分子的手征性源泉 【9 l 。 微波作用下的有机反应速率较传统方法快，反应时间由几小时甚至几十小 时缩短为几分钟甚或几秒钟1 0 l 【1 1 ，同时操作简便，产率和纯度明显提高：微波 是一种清洁能源，微波辅助合成还减少了高能耗和环境污染。 我们研究组利用微波辐射，在相转移催化剂p e g - 4 0 0 的存在下，合成了若 干系列酰氨基硫脲类化合物及其衍生物【1 2 】 1 3 】。 超声波应用到有机合成反应中并被认为是一种绿色化学方法是近年的事， 篡 b 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 1 9 8 6 年第一次有关超声化学的国际研讨会1 1 4 j 召开后，超声在化学中的应用才丌 始真正成为人们感兴趣的研究领域。如多相有机反应中，有机物直接和金属反 应，要求金属有较高的活性，在r e f o m a s k y 反应中，锌粉的活性影响反应的牧 率，超声和电化学结合可以从水溶液中得到高活性的锌，这是一个典型的绿色 化学实例【1 5 】。 有机电合成在绿色合成中亦有广泛应用。电化学过程是洁净技术的重要组 成部分。由于一般无需使用危险或有毒试剂且通常在常温常压下进行，在洁净 合成中具有独特魅力。有机合成中一类非常重要的碳一碳键的形成反应是自由基 反应，而实现自由基环化的常舰方法之一是使用过量的三丁基锡烷。这样的过 程不但原料使用效率很低，而且要使用和产生有毒且难以除去的锡试剂。这两方 面的问题用维生素b 2 为催化剂的电催化反应f l q 产生自由基类中间体的策略得 到满意的解决。 卧业 天嚣 x 吖 o m e o o 1 1 2 3 洁挣反应介质 选择与环境友好的“洁净”反应介质，是绿色合成的最为重要的途径。 在传统鲍有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，这主要是因为它们 能很好地溶解有机化合物，从而为合成反应的进行提供个恰切的温床，但有 机溶剂的毒住和难以回收，又使之成为合成t , _ l k 遗害环境的最重要因素。因此， 无溶剂存在下进行的有机固体反应以及使用水、超临界流体、离子液体等无害 流体作为反应介质的反应，成为发展绿色合成的重要途径。 1 1 2 3 i 超临界流体为溶剂 超临界( s c ) 流体被认为是相对于有机溶剂的一类绿色溶剂，可同时通过调节 压力与温度来连续调节其物理性质。其中s c c 0 2 流体以其临晃压力和温度适中、 来源广泛、价廉无毒等诸多优点而得到广泛应用。最近，李国平等1 以辞粉和 西北师范大学 张彰硕士学位论文 水作还原剂，在s c c 0 2 流体介质中实现了列甲基苯甲醛的还原反应，高选择性 高转化率地获得甲基苯甲醇。当体系中没有c 0 2 时没有对甲基苯甲醇生成； 当鼓泡引入c 0 2 ，在相同的温度下转化率为1 8 ；当c 0 2 中的温度与压力超过 临界点后，其转化率最高达1 0 0 。 1 1 2 3 2 离子液体为溶剂 离子液体是另一类独特的反应介质，可用于过渡金属催化的反应，利用其 不挥发的优点，可方便地进行产物的蒸馏分离。此外，它们具有物理性质可调 节的特点，利用这些特点，可在必要时适时实现溶剂用量或催化剂的增减，因 而被认为是一类绿色溶剂。杜邦公司开发了在离子液体 b m i m b f 4 和异i l i 醇两 相体系中进行不对称催化氢化合成萘普生的方法【i “。 1 1 2 3 3 氟碳相为溶剂 由于含氟或全氟的流体如全氟烷烃、全氟烷基醚、全氟烷基胺等氟相溶剂 具有良好的化学稳定性和热稳定性、极性小、密度大以及水活性差和有机溶剂 相溶性差等特点，近年来发展了氟两相体系反应和可重复使用的三氟磺酸稀土 路易斯酸催化剂以及含氟的离子液体反应等，为合成有机化学品提供了清洁范 例。在反应过程中随着反应温度的变化整个体系可成为均相，而反应结束对调 节温度氟碳相又成为非均相，从而使催化剂和反应产物分别存在于氟相和有机 层中，达到反应产物易于分离和催化剂的回收利用，文献1 1 9 提供了一个氟碳相 催化剂溶液几乎不损失，可多次循环使用的绿色合成的例子。 1 1 2 3 4 无溶剂固态合成法 固态化学反应，实际上是在无溶剂作用的新颖化学环境下进行的反应，有 时可比溶液反应更为有效和达至更好的选择性。固态化学反应的研究吸引了无 机、有机、材料及理论化学等诸多学科的关注，某些固态反应己获得工业应用。 无溶剂固态反应既可通过研磨在机械力作用下完成，也可在超声波或微波促进 下完成似u j 。 近年来，在实际利用固态反应进行有机合成方面取得了很大进展，这方面 的工作t a n a k a 等已作了详尽的综述，常见的一些有机反应如重排反应、氧化反 应、还原反应、羟醛缩合反应、偶联反应、w i t t i g 反应、r e f o r r n a s k y 反应、g r i g n a r d 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 反应等均能在固相条件下进行f 2 1 】。 最近，无溶剂固态合成在一些化合物的合成上还有不少报道【2 2 】 2 3 。 相对于传统的溶液相反应，无溶剂固态合成具有高效性、高选择性，且反 应条件温和、易于纯化。 1 1 2 3 5 水为溶剂的反应 由于大多数有机化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解， 因此一般避免用水作为反应介质。然而在某些反应中，水作为反应介质又有其 无可比拟的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，价廉而又无毒， 因此水介质合成是目前绿色合成的首选策略。此外，水溶剂的特性对某些有机 转化是十分有益的，可提高反应速率和选择性。 1 2 酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用 酰基硫脲、酰氨基硫脲及其衍生物是一类重要的有机硫化合物，它们不仅 是用途广泛的有机合成中间体，而且具有很多重要的生物活性，如抗病毒、抗 菌、抗结核、除草、杀虫以及促进植物生长等【2 4 ，因此酰基硫脲、酰氨基硫脲 及其衍生物科研、医药、农药等方面都有广泛的应用。 1 2 1 作为中间体 由于酰基硫脲类化合物具有多个反应活性中心，且易于制备，因此，它们 常作为合成三唑、l ，3 ，4 噻二唑、1 ，3 ，4 嗯二唑、嘧啶等杂环化合物的中间体。超 声辐射酰基硫脲类化合物可以合成5 , 7 。二取代2 ( 5 芳基2 呋喃甲酰亚 胺) - 【1 2 ，4 噻二唑并【2 ，3 a 】嘧啶衍生物【2 5 1 。 酰氨基硫脲在酸、碱催秕下关环可分别生成噻二唑域三峨衍生物【2 7 】。我 们研究组曾用1 , 4 一二取代酰氨基硫脲为原料，分别以h o a c 和h g ( o a c ) 2 为环合 剂，微波辐射合成了一系列2 ，5 一二取代的1 ，3 ，4 - 噻二哗及l ，3 ，4 一咏二唑类化合物 【2 8 】【2 9 】f 3 0 】【3 l 】一 骨i骨 r c n h c n h n h c a r 娘娘 。 。i 蠡 西北师范大学张彰硕士学位论文 1 2 2 杀菌活性 酰基硫脲衍生的下列化合物对大肠杆菌、枯草杆菌、变形杆菌有很强的抑 制作用 3 2 】。 r 良州争。： 拟除虫菊菌酯类化合物是近年来开发的高活性物质，具有很好的杀虫活性； 而酰氨基硫脲具有杀虫、植物生长调节等生物活性，将两类活性结构聚集于同 一分子中的1 芳酰基- 4 反式菊酰基氨基硫脲也具有一定的杀菌活性。 l骨# 守 r c n h c n h n h c a r r 丁7 ， 入 h n d o g a n 等【3 4 】合成的2 - 萘酰基氨基硫脲也具有较好的抗微生物活性。 ( 取o hn 点r 由萘酚出发台成得到的酰氨基硫脲化合物具有消炎作用口5 1 。 q 1 删k l 异烟酰肼与卤代芳酰基异硫氰酸酯缩合可得到1 异烟酰肼4 芳酰基氨基硫 脲化合物，该化合物具有抗结核病菌的作用1 3 6 1 ，其中以1 异烟酰肼4 对碘苯甲 酰基氨基硫脲的活性最强。 厂飞c r h n h n c i i - i n c 曰a r 1 2 3 抗病毒活性 磷酰基硫脲类化合物具有良好的抗烟花叶病毒( t m v ) 活性，其部分化合物 对人体鼻咽癌( b g c ) 、结肠癌( h c t ) 、白m 病( h l 6 0 ) 等多种癌细胞株有良好的抑 制作用。 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫腮衍生物的应用与合成 c i c h 2 c h 2 c 1 c h 2 c h f r 金桂玉等【3 8 l 合成的】取代苯基一1 ，4 二氢6 甲基4 哒嗪酮3 酰氨基硫脲具 有抗烟草花叶病毒活性。 i = = ”卜获r 。 i ，2 4 植物生长调节活性 下列酰基硫脲中，5 芳基2 - 呋喃甲酰基芳基硫脲对小麦幼苗的生长具有明 显的促进作用；另化合物则对玉米种子的萌芽具有显著的促进作用f 3 甜。 os | |i i c n h _ 一c n h a r i 。c h ：o n h c n h 近年，国内对酰氨基硫脲类化合物的植物生长调节活性有许多报道，如芳 氧乙酰胺基硫脲类化合物对玉米胚芽生长起促进作用【4 0 】：1 - 氰乙酰基4 一芳酰基 氨基硫脲在低浓度对对小麦、黄瓜以及番茄的生长具有蹰显的促进作用p ； 飞 洲h 孰h n 也删 1 ( 毗啶一4 ，甲酰基) 4 - 芳基氨基硫艨则亦具有檀物生长调节作用【4 2 】。 凰k h l 旬 a 虻n h c n h n h c 、，n 我们的研究表明，1 一芳氧乙酰基- 4 - 芳甲酰基氨基硫脲具有良好的植物生长 调节活性f 4 3 4 4 1 。 r 岔飒n 爹 1 2 5 其它生物活性 大多数酰基硫脲及它们的关环产物因有选择性而被用作除草剂2 4 引。 f 飞 o 弘妖 西北师范大学张彰硕士学位论文 酰氨基硫脲类化合物还具有抗惊厥，抗高血压，局部麻醉、抗结核病等生 理活性和生物活性4 6 】【4 7 】【48 1 。 诸多社会需求的存在，促就了国内外学者对其合成方法及性质的深入研究， 取得了一些突破性进展。 1 3 酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的合成 1 3 1 经典合成法 早在1 8 7 7 年，m i q u e l 4 9 1 就报道了酰基异硫氰酸酯与胺的反应研究，并指出 反应产物为n 苯基一苯甲酰基硫脲： 00s 争+ h 2 n 电一兮g g 一啪 此后，该反应一直未受到重视，直到1 9 3 4 年，d o u g l a s s 等t s o j m 硫氰酸胺或 硫氰酸钾与酰氯作用获得酰基异硫氰酸酯，后者不经分离直接与胺类作用高产 率地获得酰基硫脲衍生物，从而为酰基硫脲衍生物的合成作出了创造性的贡献： o 0 0 s 争n h 4 s 一口监s 骂p 一m 在酰基硫脲衍生物的合成中，d o u g l a s s 法由于原料易得、操作简便而为多 数学者所接受，此后有关酰基硫脲衍生物的合成，大多承用这一反应，成为近 代酰基硫脲衍生物合成的基本反应。 酰氨基硫脲衍生物的合成，往往基于酰基硫脲的合成思路，最常使用的合 成工艺是用酰肼代替酰胺与异硫氰酸酯反应。近几年来，国内外相关的报导不 胜枚举【5 1 。 r 行i a c n c s+n h 2 n 一b +a c n h e 州 一b 1 3 2 相转移催化法 直到最近，酰基硫脲、酰氨基硫脲的合成思路和手段由于合成工作者的不 懈努力还在不断翻新。与经典方法相比，相转移催化法具有产率高、反应条件 温和、操作简便等优点。19 81 年，p r e s t o nr n 【5 2 等首次将液液相转移催化剂 四丁基溴化铵用于酰基硫脲衍生物的合成，使用水苯两相溶剂，并且需要分离 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 中间产物酰基异硫氰酸酯。 以低沸点的二氯甲烷为溶剂的固液相转移催化法，采用p e g - 4 0 0 为相转移 催化剂时，中间产物酰基异硫氰酸酯可不经分离，直接和芳胺反应得相应的酰 基硫脲【5 3 】。 j c i? c 1 0 o c o c l + n h 4 s c n 篇0 8 一n = c = s ，c ios a r n h 2 a 船c ”- n h - b 一瑚心 陈继畴等从苯酚出发，用相转移催化法，合成了一系列1 一芳氧乙酰基一4 一苯 甲酰氨基硫脲【5 4 】。 1 3 3 微波辐射法 微波作用下，有些有机反应速率较传统方法快、操作简便、产率和纯度明 显提高，反应时间由原来的几小时、几十小时缩短为几分钟甚或几秒钟【5 5 】【5 6 1 。 酰基硫脲微波辅助合成的实例近来出现较多，王进贤等运用此法，合成了 一些芳酰基硫脲1 5 7 3 。 0o 口c h 2 - - c “- - c 1 + n i - 1 4 s c p e g - 4 0 0 c h c l 3 - c h 2 - - c “- - - - n c s a 棚删a 3 一 曰 而而，q 广c h 2 一c 斛h c - n h - 船 我们研究组曾利用微波辐射技术，合成了一系列酰氨基碗脲衍生物i 姆】i 5 9 】。 该法合成产率高、反应速率快、操作简便。基本反应如下： 0so m lc o n c s + 碰砌峨去盎a r l c 0 3 n h n h 1 3 4 液相合成 液相合成用高分子载体在某些特定有机溶剂如二氯甲烷、氯仿或水中是可 溶的，但在乙醚等溶剂中却有强烈的沉淀倾向。反应完成后准目标产物与高分 西北师范大学张彰硕士学位论文 子载体以共价键连接，一股来讲，沉淀之后通过简单的过滤，洗去币安的小分 子物质就能完成产品的纯化；而且，这种合成方法可以应用常规的分析方法( 如： 1 hn m r 、 cn m r 、 i r 、t l c 等) 监测反应过程、直接评价连接在高分_ 了二载 体上的化合物的结构。此法既具有均相溶液化学的优点，又具有固相合成分离 j s - 便的特点，因此，引起了有机化学家的极大兴趣6 0 1 1 6 1 】1 6 2 】【6 3 1 。我们研究组就以 p e g 一6 0 0 0 为载体，合成了系列酰氨基硫脲类化合物删。 嘲一旺l o c n ：c o c ，器寺 p e g 一。一n 厂v h 2 c 蜊h l n c h 2 。时竺坚j 型譬 嘞卜基n 啦c 洲酞棚c h ：。a ， 杨桂春等也用液相合成法合成了一系列酰基硫脲化合物f 6 5 】! 一佣+ 一器一卜呲笺裳一叫一 器一叫c o c ，专蒜d 竺v i f 一叫。叫一 d m f u k 2 如u u 器一叫o o 兮o o a 器一叫吣一 o sos ；躺固一。一：卜c o o ：卜n 肿n r - 器g 卜n 限c i i - 1 3 5 固态有机合成法 固态有机合成在酰基硫脲化合物的合成中首先由于绿色、经济而备受关注； 相对于传统的溶液反应，它还具有高效性，高选择性，易于分离纯化及反应条 件温和等优点。最近有关酰氨基硫脲的固态合成的报道有许 6 6 1 1 6 7 ： 第一章绿色合成及酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的应用与合成 仑幡啪一h os o l i d s t a t e x 爸n 娩s “o 无溶剂固态合成方面，我们以5 芳基2 呋喃甲酰氯为其始原料，以很高的 产率，合成了酰基硫脲和酰氨基硫脲两个系列化合物【6 8 】： coc型鬻斟孓concssolventlesstg r i n d i n g o i = _ + 7 、卜弋少 r 一 、7 n 0 2 s o l v e n t l e s s ，r t ，g r i n d i n g 乏二玲嚣h 苎s n h a r ：! ! ；! ：p o 苎n h 岂s n h n h o 苎c h z 。a r n 0 2 1 4 小结 由以上综述可见，尽管酰基硫脲、酰氨基硫脲衍生物的合成方法千差万别、 各有千秋，但从化学的角度来看，它们都表现出一个基本事实：几乎所有的合 成反应都在有机溶剂中进行。 尽管上述各方法合成酰基硫脲、酰氨基硫脲过程中所用的溶剂几乎都只作 为溶媒，但又舍它莫属，于是资源浪费和环境污染随着合成工作的展开而源源 不断而又不可避免。 我们选择绿色合成技术的两个侧面，或应用一些洁净廉价的溶剂如水或干 脆不用溶剂、再借助一些特殊的合成手段如研磨等合成目标化合物，以达到既 节省资源又保护环境的双重目的即酰基硫脲、酰氨基硫脲的绿色合成。 本论文中我们拟就酰基硫脲的绿色合成展开研究，从催化剂、溶剂、反应 手段及条件等多个方面追求本精细产品合成的绿色化。 西北师范大学张彰硕士学位论文 参考文献； 1 】a n a s t a se 工，w a r n e rj c g r e e nc h e m i s t r yt h e o r ya n d p r a c t i c e o x f o r du n i v p r e s s 19 9 8 【2 】杜灿屏，刘鲁生，张恒2 l 世纪有机化学发展战略化学工业出版社2 0 0 2 ： 5 8 ， 【3 方岩雄，熊绪杰，王亚丽，张煽绿色合成2 1 世纪的有机合成合成 化学2 0 0 3 ，1 1 2 1 3 2 1 8 4 t r o s tb m t h ea t o me c o n o m y as e a r c hf o rs y n t h e t i ce f f i c i e n c y s c i e n c e 1 9 9 1 ，2 5 4 ：1 4 7 1 1 4 7 7 f 5 w e n d e re a i n t r o d u c t i o n ：f r o n t i e r si no r g a n i cs y n t h e s i s c h e m r e v ( e d i t o r i a l ) 1 9 9 6 ，9 6 ( 1 ) ：1 - 2 6 王文翰，张及贤，吴世晖香原料合成中的绿色化学问题l ：香原料及中间 体的催化合成有机化学2 0 0 5 ，2 5 ( 1 ) ：1 2 5 1 3 4 【7 闰红，邢光建，胡娟，黄军英生物催化剂在有机合成中的应用化学研究 与应用2 0 0 2 1 2 ：3 5 5 3 5 9 8 t r o s tb m ，d u m a nj ，v i l l am s t r a t e g i e sf o rt h es y n t h e s i so f v i t a m i nd m e t a b o l i t e sv i a p a l l a d i u m c a t a l y z e dr e a c t i o n sj a m c h e m s o c 1 9 9 2 1 1 4 ： 9 8 3 6 9 8 4 5 9 】r i k k e ngl j a ，r a u p a c he e n a n t i o s e l e c t i v em a g n e t o c h i r a lp h o t o c h e m i s t r y n a t u r e 2 0 0 0 ，4 0 5 ：9 3 2 - 9 3 5 【1 0 】c a d d i e ks 。m i c r o w a v e a s s i s t e do r g a n i c r e a c t i o n s t e t r a h e d r o n 1 9 9 5 5 1 ： 1 0 4 0 3 1 0 4 3 2 1 1 】m a r q u e zh ，p e r e ze r ，p l u ma m ，m o r a l e sm ，l o u p ya s y n t h e s i so f 1 - b e n z o y l - 3 一a l k y l t 1 i o u r e 鹤b yt r a n s a m i d a t i o nu n d e rm i c r o w a v ei nd r ym e d i a t e t r a h e d r o nl e t t 2 0 0 0 ，4 1 ：1 7 5 3 一1 7 5 6 【1 2 】“z ，w a n gx c s y n t h e s i so fi a r y l o x y a c e t y l - 4 一( 4 - n i t r o b e n z o y l ) 一 t h i o s e m i c a r b a z i d e su n d e r p h a s