N—芳氧己酰基—N【5—甲基—134—噻二唑—2—基硫】硫脲的合成研究

1、.*;目录有机化学毕业论文题目：N-芳氧乙酰基-N-5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-基硫脲的合成研究目 录中文摘要 .1英文摘要 .2前言 .5第一章 选题背景 .6第一节 题目来源 .6 第二节 研究的目的和科学意义 .6 第三节 国内外发展状况及存在的问题 .7第二章 合成思路及反应机理 .13 第一节 合成路线 .13 第二节 合成反应的主要机理 .14第三章 方案论证 .15 第一节 关于中间体酰氯的制备 .15 第二节 关于异硫氰酸酯的制备 .15第四章 实验过程论述 .16 第一节 主要试剂与仪器 .16 第二节 合成实验 .16第五章 结果与讨论 .19 第一节 关于2-氨基-

2、5-甲基-1，3，4-噻二唑的合成 .19第二节 关于中间体芳氧乙酸的合成 .20第三节 关于中间体芳氧乙酰氯的合成 .22第四节 关于中间体芳氧乙酰基异硫氰酸酯的合成 .22第五节 关于目标产物的合成 .22第六节 部分中间体的理化性质.23第七节 目标化合物的理化性质 .23第八节 目标化合物的波谱分析 .24第六章 总结 .25参考文献 .26致谢 .29论文附图 .30N-芳氧乙酰基-N-5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-基硫脲的合成研究N-芳氧乙酰基-N-5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-基硫脲的合成研究摘要世界各国对环保的越来越重视，这使得农药开发正朝着高效、低毒、安全性残留期短的

3、方向发展。本文采用活性基团拼接的方法，将具有较好活性的基团芳氧乙酰基及氨基噻二唑基引入到硫脲类化合物中,具体步骤是从芳酚出发，先于氯乙酸反应，生成芳氧乙酸，在无水的条件下与二氯亚砜作用得到芳氧乙酰氯，然后立即在无水条件下与硫氰酸钾反应，生成芳氧乙酰基异硫氰酸酯，最后再与5-甲基-2-氨基-1，3，4-噻二唑反应合成了2个未见文献报道含杂环的芳氧乙酰基硫脲类化合物，以期发现更高效广谱低毒并具备更多优点的新颖结构的新型含杂环的芳氧乙酰基硫脲衍生物的先导体化合物，进而能够更深入地研究开发出农药新品种。2个新化合物通过IR对所合成的新化合物进行了结构确认和表征。该实验方法简单,时间短,产率高,具有很高

4、的理论和实际应用价值。关键词：芳氧乙酰基 硫脲 噻二唑 酰氯 异硫氰酸酯 合成第 4 页 Synthesis and studies of N-aryloxyacetyl - N - 5 - methyl-1 ,3,4 - thiadiazole -2 - yl thiourea Abstract: The world's increasing emphasis on environmental protection, which makes pesticides are moving towards the development of high efficiency, low to

5、xicity, the safety of residues in the direction of a short period. In this article, using active groups splicing method,Will have a better activity of the group aryloxyacetyl and-thiadiazole-introduced to the thiourea compounds, concrete steps from the starting-phenol first react with chloroactic ac

6、id to give the oxygen-generating acid ,then react with thionyl chloride to give aryl-oxygen-acetyl chloride under the conditions of free-water ,and then react with potassium thiocyanate immediately under the conditions of free-water to generate aryloxyacetyl isothiocyanate, with the final 5 - methyl

7、-2 - amino-1 ,3,4 - thiadiazole reaction of the two heterocyclic not reported in the literature of the aryloxyacetyl thiourea compounds, With a view to find more efficient and have low toxicity broad-spectrum advantage of the more innovative new structure with the heterocyclic aryloxyacetyl thiourea

8、 derivatives of the precursor compound, then to more in-depth research to develop new varieties of pesticides.Two new compounds by IR on the structure and characterization confirmed.This method has high theoretical and practical valne with simply,reduced time and high ratio.Keywords: aryloxyacetyl t

9、hiourea thiodiazole Chloride isothiocyanate Synthesis前 言人类在21世纪将面临诸多挑战，其中最首要的就是人口与粮食问题。我国作为一个以世界7%可耕地面积养活世界25%人口的大国，这一问题表现得尤为突出。在耕地面积不可能增长的情况下，如何增加现有耕地的单位面积产量，是我们所面临的迫切需要解决的问题，除草剂在作物生产中起着关键作用。在我国，除草剂在三大农药中所占的比例远低于世界水平(世界三大农药的平均比例是除草剂:杀虫剂:杀菌剂为46.7:28.9:19.3，而我国的为13.4:72.6:10.1)，这正是我国农药落后所在。因此，当前我们应该尽

10、快发展除草剂，增加除草剂的品种，提高除草剂的产量，以适应我国现代农业可持续发展的需要。近年来，含有硫脲基团的化合物以其良好的杀菌，抗病毒，抗肿瘤，以及调节植物生长等作用受到广泛的关注，有关含有硫脲基团的化合物的报道屡见不断。黄琴，覃章兰合成出了含有1，3，4-噬二唑基团的硫脲化合物，并对其进行了结构修饰，活性测试结果表明该类化合物大部分对小麦霉病菌，水稻纹枯病菌，黄瓜灰霉病菌，苹果轮纹病菌，玉米小斑病菌具有良好的抑制作用。P.A.Yonova等人合成出了一系列含有2-氨基噬二唑，2-烃基呋喃的硫脲化合物，通过对其生物活性的测定发现，该类化合物具有一定的除草活性，并且对杂草的选择性较高。高原，史

11、达清等人通过对硫代双脲类化合物改性合成出l，2，4-噬二唑类化合物，对其进行抗菌活性测定发现其对大肠杆菌具有很好的抑制作用。高润利，孙晓红等人在酰基硫脲中引入1，3，4-噬二唑基、1，2，4-噬二唑和三唑硫酮等基团，发现该类化合物对苹果轮纹病菌具有很好的抑制作用。本文采用活性基团拼接的方法，将具有较好活性的基团芳氧乙酰基及氨基噻二唑基引入到硫脲类化合物中，合成了2个未见文献报道含杂环的芳氧乙酰基硫脲类化合物。以期发现更高效广谱低毒并具备更多优点的新颖结构的新型含杂环的芳氧乙酰基硫脲衍生物的先导体化合物，进而能够更深入地研究开发出农药新品种。2个新化合物通过IR对所合成的新化合物进行了结构确认和

12、表征。第 6 页 1 选题背景1.1 题目来源教师的科研项目：新型芳氧烟酰基（硫）脲类化合物的合成及构效关系（QSAR）研究（湖北省教育厅项目B200612012） 1.2 研究的目的和科学意义1.2.1 目的随着世界各国对环保的日益重视，使得农药开发正朝着高效、低毒、安全性残留期短的方向发展。硫脲类化合物具有很好的杀菌、抗病毒、抗肿瘤以及调节植物生长的作用。本论文的研究的目的旨在通过合成方法的创新，制备出一系列硫脲化合物，并测试该类化合物的生物活性，以便筛选出分子本身具有良好生物活性硫脲化合物。在今后的发展中，可望出现超高效、无公害农药的新纪元。为了更深入对此类化合物进行研究，采用

13、传统活性基团拼接方法，利用3种芳羧酸制备的异硫氰酸酯和乙酸制备的氨基噻二唑反应，得到含取代噻二唑的芳氧乙酰基硫脲类化合物，摸索出合成中间体的最佳反应条件。希望合成的目标化合物能够达到加强或扩宽它们各自原来的生物活性，并且在目标分子发生降解时生成的初级降解产物，仍然能具有相当的生物活性，并能继续发挥作用，从而延长其总体药效作用的时间。1.2.2 科学意义早在六十年代末硫脲类化合物托布津和甲基托布津就作为杀菌剂投放市场，此类杀菌剂可有效地防治多种作物病害，而且对植物的药害小，对哺乳动物的急性毒性低，是一类性质优良的杀菌剂。通过对硫脲化合物结构的不断该性，现在已经开发出多种硫脲类农用化学品，含硫脲基

14、团的农药正在不断地进入市场。在医药领域，由于硫脲化合物具有良好抗菌，抗肿瘤以及抗病毒等疗效，特别是杂环硫脲类化合物在治疗艾滋病，抗结核的和抗癫痫病上的良好活性，己经受到了全世界的广泛关注。目前有关硫脲化合物在医药上的新用途还正在研究之中，因此积极开发硫脲类化合物在医药上的新应用，并进行药理活性筛选将具有非常深远的意义。近年来，取代脲类化合物优良的生物活性已引起化学家的高度重视，为了寻找到更好的取代基来得到生物活性更好的化合物，大量的学者做了很多的研究，近年来，有关含噻二唑环的化合物的合成方法及其在医药农药等方面的研究十分活跃，含取代噻二唑的芳甲酰基脲的化合物应该比一般的取代基具有更强的植物生长

15、调节活性。有望用化学的方法，合成一些活性更强，安全性更高，成本低廉的芳甲酰基脲类植物生长调节剂。从而使植物的在人类的控制下，朝着有利于人类的方向发展，解决农业生产中的现实问题。为我国农业发展，环境保护，人类健康做出重要贡献。1.3 国内外发展状况及存在的问题1.3.1 植物生长调节剂的研究进展达尔文在他1881年出版的植物运动的力一书中，假设有某些刺激物由顶端向下传递至生长区，并在那里执行着特异的生长效应。50年后一位年青的荷兰研究生Frits Weat证实: 在禾本科植物胚芽鞘顶端产生了大量的可扩散物质，它们控制着下面区域的生长，这种物质叫植物生长素(auxin)。后经研究证实，天然生长素就

16、是吲哚-3-乙酸(IAA)，它的结构式为:自从人们了解了吲哚-3-乙酸有促进植物生长作用后就开始人工合成和使用生长素类物质。如吲哚丙酸(IPA)，吲哚丁酸(IBA);后来又使用萘的衍生物，如2-萘乙酸(NAA)，萘乙酸钠、萘乙酞胺、萘氧乙酸(NOA)等。芳氧基乙酸及其衍生物在浓度较低时是一类植物生长调节剂，己成为农药市场上广泛使用的一类商品。人们对它们的作用机理及施用方法己经进行了广泛的研究。据文献报道，氯代苯氧基乙酸可用做果树催熟剂，并可增加稻田和蔬菜的产量。又如用-或- 萘氧基乙酸处理葫芦属类的花后，可得无核的果实。近年来有关这类化合物的合成与应用方面的研究报道较多，八十年代以来，国际上己

17、开发了一些新型苯氧羧酸类化合物，但由于苯氧乙酸类化合物脂溶性稍差，不易被植物吸收，易被雨水淋洗掉，使药效降低，因此国内外学者在这方面进行了改进。例如:南昌大学化学系李新生等人将有机硅基引入，明显提高脂溶性，活性增强，药效延长。北京大学花文廷将噻二唑基团与苯氧乙酸类化合物结合在一个分子中，合成了具有如下结构的化合物:在刺激黄瓜子叶生根，抑制黄瓜灰霉以及抑制小麦锈病方面，该类化合物显示了良好的生物活性。华中师范大学化学系汪焱钢、叶文法等人合成了一系列苯氧乙酸席夫碱类化合物:生物活性测试显示这类化合物具有优异的促进植物生根功能。 这些化合物与天然的植物生长素吲哚-3-乙酸相比，虽然各自结构不同，但有

18、许多共同之处:一是均有一个不饱合的芳香族环(如吲哚、萘、苯环等);二是环上带有酸性的侧链 (-RC00H);第三是环与侧链上的羧基之间至少有一个碳原子;四是环与侧链上的羧基之间应该存在一定的特殊空间构象，比如环与羟基应成垂直角度等。此外，像NAA，2，4-D等人工合成的IAA类物质，在植物体内不能被吲哚乙酸氧化酶所破坏，施用后的效果十分稳定，同时，原料丰富，生产工艺简单，可以大量合成，因此，在农业生产上的应用十分的广泛。随着科技的进步，利用人工合成具有植物激素功能的植物生长调节剂，已成为第 8页 现代农业的重要组成部分。近年来，随着防落素，增产灵，多效唑等调节剂的不断研制成功和广泛应用，使我国

19、在植物生长调节剂促进生根、控制休眠、抗倒伏、控制落花落果、促进成熟、控制雌雄性别等方面逐渐为广大生产者接受。由于外源植物生长调剂可以通过影响作物的内源激素间的平衡进而对作物的生长发育产生巨大的影响。因此，植物生长调节物质受到了广泛的重视，其应用范围已不仅仅局限于果树，蔬菜，花卉等园艺作物，在小麦，玉米，大豆，水稻等粮食作物上得到了广泛的应用，并且在大棚蔬菜，在牧草及草坪草上都已得到了应用。1.3.2 硫脲类化合物的生物活性及应用研究 近年来，含有硫脲基团的化合物以其良好的杀菌，抗病毒，抗肿瘤，以及调节植物生长等作用受到广泛的关注，有关含有硫脲基团的化合物的报道屡见不断。聂丽和尹艺林等

20、人通过苯氧乙酸为原料，通过在其分子结构中引入异硫氰酸酯，然后与二胺化合物反应，合成出苯氧乙酰基硫脲类衍生物，并测试它们的生物活性，发现含苯氧乙酸类结构的化合物具有很好的植物生长调节作用。管谦和薛思佳等人研究发现，在酰基硫脲化合物中引入嘧啶类基团可以提高对单子叶植物的促进作用和对双子叶植物的抑制作用。高原，史达清等人通过对硫代双脲类化合物改性合成出l，2，4一噬二唑类化合物，对其进行抗菌活性测定发现其对大肠杆菌具有很好的抑制作用。高润利，孙晓红等人在酰基硫脲中引入1，3，4一噬二唑基、1，2，4一噬二唑和三唑硫酮等基团，发现该类化合物对苹果轮纹病菌具有很好的抑制作用。P.A.Yonova等人合成

21、出了一系列含有2一氨基噬唑，2-烃基呋喃的硫脲化合物，通过对其生物活性的测定发现，该类化合物具有一定的除草活性，并且对杂草的选择性较高。sushilkumar5.Bahekar等人合成出了分子中含有硫脲杂环的羧酸，通过对其生物活性的测试，发现该类化合物能够很好地抑制HIV的保护蛋白的胶合，从而对AIDS有一定的抑制作用。近年来，黄琴，覃章兰合成出了含有1，3，4一噬二唑基团的硫脲化合物，并对其进行了结构修饰，活性测试结果表明该类化合物大部分对小麦霉病菌，水稻纹枯病菌，黄瓜灰霉病菌，苹果轮纹病菌，玉米小斑病菌具有良好的抑制作用。 李超等人合成出了含有苯磺酸的4-甲基-苯磺酸-2-氧-2-3-(5

22、-芳基-1，3，4第 10 页 共 32 页噬二唑-2-基)-硫脲-乙基酯，通过研究其杀菌活性与结构之间的关系发现该类化合物产生杀菌活性的机理在于酰基硫脲和磺酸酯两个活性部位的共同作用FaithM.Uckun等人利用2一氨基溴代吡啶与1，1一硫代羰基双咪唑为起始反应物生成了含有吡啶环的硫脲化合物，生物活性表明该类化合物能够抑制HIV一1类病毒链的增长。NobekAs，shuklaHK，wilsonHr等人报道了缩氨基硫脲类化合物具有很好的抗细菌、抗结核、抗病毒、抗肿瘤等多种生物活性。杨慧和布仁等人合成出了4一异丙基苯甲醛缩胺基硫脲类化合物，并测试了该类化合物的生物活性，结果表明该化合物对大肠埃

23、希氏杆菌、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、炭疽杆菌、枯草杆菌、变形杆菌、甲型副伤寒杆菌均有活性。1.3.3 噻二唑类化合物研究1,3,4-噻二唑类化合物是药物中间体,具有广泛的生物活性,用来制备抗菌药、消炎药、植物生长调节剂、驱虫药,还可用来防止水稻百叶枯病、柑橘溃疡病、蕃茄青枯病等,由于1,3,4-噻二唑类化合物具有芳香性,共轭效应较强,也可用来合成显色剂和染料。稠杂环和2位或5位杂环取代1，3，4-噻二唑化合物是两类研究较为广泛的化合物，其中有不少化合物表现出良好的植物生长调节活性，部分高效化合物有望开发成商品化的新品种。通过对1，3，4-噻二唑的结构进行修饰，在2, 5位引入取代基，或含氮

24、和含硫基团，在噻二唑上形成稠杂环等，设计与合成新型化合物，筛选具有植物生长调节活性新农药将会有更多的发展。而芳氧羧酸噻二唑类化合物却具有优良的除草和植物生长调节作用。化学和药物研究工作者在不断探索这类化合物的合成,有报道用三氯氧磷和二氯氧硫催化合成1,3,4-噻二唑类化合物,但合成条件要求较高。用盐酸催化合成2-氨基-1,3,4-噻二唑化合物也有报道。我们也一直在寻找这一类高效低毒抗菌药物,其中5-烷基-2-氨基-1,3,4-噻二唑是我们研究的一个重要的药物中间体。据报道,乐长高，丁健桦和扬思金用盐酸、硫酸、磷酸、多聚磷酸等四种常用酸催化合成5-烷基-2-氨基-1,3,4-噻二唑,并比较了它们

25、的催化活性。反应过程如下:选题背景1.3.4 酰基硫脲类化合物的研究酰基硫脲包括酰氨基硫脲、膦酰基硫脲及磺酰基硫脲是硫脲的重要衍生物。由于它较易制备，其本身以及由它们作中间体制备的一系列化合物具有极为广泛的用途。国内外，都对其进行了较长时间和较广泛的研究。据文献资料可知:早在二十世纪初，Dixon通过氨和酰基异硫氰酸盐合成了乙酰基和异戊酰基硫脲。在二十世纪三十年代，DeBeer，lde等在研究芳基和烷基硫脲时，曾合成了一些酰基硫脲衍生物，但没有报道其生物活性。二十世纪六十年代schroePE.等人通过酰基异硫氰酸酯与芳胺的加成反应，首次合成了酰基硫脲衍生物CH3(CH2)nCOHNCSNHAr

26、，生物活性测试显示，此类化合物具有良好的杀虫活性。此后，人们对硫脲桥两端取代基进行修饰，合成了大量的芳酰基硫脲类化合物。同时，通过生测发现此类化合物具有广泛的生物活性。1973年BrownB.T.和H别比15R.L，等人首次将杂环引入酰基硫脲，合成了化合物(1-5-l)生测显示它对麦草、芥菜等有除草活性，随后许多含杂环、稠杂环的酰基硫脲化合物被合成，如化合物(l-5-2)，化合物(l-5-3)阁，化合物(l-5-4)，化合物(l-5-5)，稠环和稠杂环的引入进一步拓宽了酰基硫脲类化合物的发展空间，增强了其稳定性。另外，化学家们还合成了一些具有抗恶臭和可作金属提取剂等特殊活性的酰基硫脲化合物。第

27、 11 页 第 12 页 共 32 页近年来，具有植物生长调节活性的酰基硫脲类化合物引起了人们极大的兴趣，一系列此类化合物被合成。如化合物(l-5-6)，对小麦幼苗的生长具有明显的促进作用；化合物(l-5-7)在1ooppm时对稗草和油菜根长的抑制率达100%；化合物(l-5-8)对玉米种子的萌芽及幼苗的呼吸速率和叶绿素的含量均表现出促进效应;化合物(l-5-9)，具有促进子叶生根的性能。化合物(l-5-10)，化合物(l-5- 11)他们对植物的生根、发芽起到了良好的促进作用。总之，酰基硫脲类化合物具有广泛的生物活性，具有优良的杀虫、抗病毒、除草及植物生长调节剂等功能，有的还可作为良好的金属

28、离子萃取剂。酰基硫脲类化合物中的羰基和硫羰基能与过渡金属离子配位形成配合物。一些配合物除具有显著的抗菌性之外，还表现出明显的抗肿瘤作用。近年来，人们对酰基硫脲类化合物及其配合物做了大量工作。1.3.5 主要解决的问题在农药上，取代苯甲酸和苯氧羧酸已有很多商品化品种问世，这两类化合物的生物活性已得到人们的广泛认同。从各种文献综述可以看出，酰基硫脲类化合物的研究正方兴未艾。含杂环基取代硫脲类化合物优良的生物活性已见报道，而噻二唑环作为一种羧酸的电子等排物，已在医药和农药方面受到广泛关注。本文通过系统检索文献，采用活性基团拼接的方法，设计合成得到未见文献报道的用乙酸制得的噻二唑基和芳氧乙酰基硫脲，用

29、试验的方法摸索出合成中间体和目标化合物的最佳反应条件，使得产率大大提高。2 合成思路及反应机理本文用活性基团拼接的方法，从芳酚出发，先于氯乙酸反应，生成芳氧乙酸，再在无水的条件下与二氯亚砜作用得到芳氧乙酰氯，然后马上与硫氰酸钾反应，也要在无水条件下，生成芳氧乙酰基异硫氰酸酯，最后再与噻二唑反应制得目标化合物。 反应要求的条件并不苛刻，容易操作。由于有很多竞争反应,要很好的控制它的反应温度和反应时间,并且大部分反应步骤都要在完全无水的条件下进行,因此对仪器的选择和干燥也很重要,这也是决定实验成败的关键。在合成过程中，通过不断的改变实验条件，找到最佳合成条件，提高产率，减少实验原料成本。2.1 合

30、成路线2.1.1 5-甲基-2-氨基-1，3，4-噻二唑的合成2.1.2 芳氧乙酸的合成 方案论证2.1.3 芳氧乙酰氯的合成 2.1.4 芳氧乙酰基异硫氰酸酯的合成2.1.5 目标化合物的合成 2.2 合成反应的主要机理2.2.1 5-甲基-2-氨基-1，3，4-噻二唑制备的反应机理氨基硫脲上的氨基为亲核基团，进攻2-间氯苯氧基丙酸中羰基碳，脱去一分子水，形成C-N键。两个氮上的两个氢由于烯醇异构分别形成羟基和巯基，羟基和巯基在脱水剂作用下脱水成环，生成5-甲基-2-氨基-1，3，4-噻二唑。2.2.2 芳氧乙酸制备的反应机理芳酚与氯乙酸反应时，由于乙酸是位卤代酸，化学性质活泼，容易发生取代

31、反应，它们分别与氢氧化钠反应，首先生成酚钠和羧酸钠，然后酚氧负离子进攻氯乙酸的碳，发生取代反应生成芳氧乙酸。2.2.3 芳氧乙酰氯的制备的反应机理芳氧羧酸与二氯亚砜作用时，羧基中的羟基被氯原子取代生成羧酸的酰氯。二氯亚砜是实验室制备酰氯最方便的试剂，因为二氯亚砜与羧酸作用生成酰氯时的副产品是氯化氢和二氧化硫，都是气体，有利于分离，且制备酰氯的产率较高。2.2.4 芳氧乙酰基异硫氰酸酯制备的反应机理芳氧乙酰氯与硫氰酸钾典型的亲核取代反应，羧酸衍生物和亲核试剂的反应，首先也是亲核基团进攻羰基碳原子，反应通常分两步进行：（1）亲核试剂加到羰基碳原子上，形成四面体中间体。（2）四面体中间体失去离去基团

32、氯，生成另一种羰酸衍生物。2.2.5 目标化合物的制备反应机理2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑与芳氧异硫氰酸酯反应是亲核加成反应，2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑的氨基比较活泼，氨基氮原子进攻芳氧异硫氰酸酯的羰基碳原子，使C=N键断裂生成C-N, 剩下的一个N原子与2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑氨基上的另一个氢结合并生成最终目标产物。3 方案论证3.1 关于中间体酰氯的制备2425有关芳酰氯的合成方法主要有以下三种：方法一 ： 3RCOOH PCl 3RCOCl HPO方法二： RCOOH PCl RCOCl POCl HCl方法三 ： RCOOH SOCl RCOCl S

33、O HCl方法一只适合于低沸点的酰氯，一般适用于脂肪羧酸的卤置换反应且涉及到蒸馏步骤；方法二虽适合制备高沸点的酰氯，但也涉及到蒸馏这一操作步骤并且由于五氯化磷置换能力极强，羧酸中的烷氧基等会发生氯置换反应；方法三既适合芳基酰氯（高沸点）的合成，副产物也能以气体的形式逸出，由于SOCl沸点低，易蒸馏回收。因而我们采用了方法三。3.2 关于异硫氰酸酯的制备2627 有关异硫氰酸酯的合成方法主要有以下几种：方法 一: RCOCl Ag-N=C=S RCON=C=S AgCl 方法 二: RCOClKSCN RCON=C=SKCl方法 三: RCOCl HN=C=S RCON=C=S HCl方法 四:

34、 RCOCl SnCl4 RCOSCl RCON=C=S+NaCl+SnCl4以上诸方法中，方法一要用到昂贵的异硫氰酸银，合成成本较高；方法三虽然原料易得，转化率也较高，但由于异硫氰酸酯性质活泼，在碱性条件易发生聚合反第 15 页 实验过程论述应，产率较低，产物组成复杂；方法四所需反应时间长（810小时），实验操作较为复杂，涉及到抽滤，转移等步骤，且使用ZnCl4或SnCl4催化剂，氯苯或邻二氯苯作溶剂，试剂费用高；方法二比较成熟，反应时间短（23小时），操作简便，不需要减压蒸馏就可以进行下一步实验，故本文采用此法。由于酰基异硫氰酸酯遇水易聚合，因此，保证整个实验在无水状态下进行是实验的关键。

35、4 实验过程论述4.1 主要试剂与仪器试剂：邻氯苯酚（国药集团化学试剂有限公司）；硫代氨基脲（天津市博迪化工有限公司）；间氯苯酚（3-chlorophenol，99%,美国进口）；乙腈（天津市博迪化工有限公司）；二氯亚砜（天津市博迪化工有限公司）；氯乙酸（上海山浦化工有限公司）；三氯氧磷（中国上海亨新化工试剂厂）；二甲基甲酰胺（郑州市化学试剂三厂）；无水乙醇（中国上海试剂总厂）；冰醋酸（武汉市中天化工有限责任公司）；硫氰酸钾（广州伟伯化工有限公司）；盐酸（信阳化学试剂厂）；氢氧化钠（天津市福晨化学试剂厂）；变色硅胶（上海纳辉干燥试剂厂）；pH试纸（上海试剂三厂）；定性滤纸（杭州新华纸业有限公司

36、）；无水氯化钙（镇江市化学试剂厂）等，所用试剂均为市售分析纯或化学纯。 仪器：JYT-5架盘药物天平（上海医用激光仪器厂）；SZCL-A型恒温磁力搅拌电热套（巩义市予华仪器有限责任公司）；自耦调压变压器（湖北江北电器厂）；ZX-4型旋片式真空油泵(南京真空泵厂)；红外光谱仪；干燥器；YHG-500型远红外快速恒温干燥箱（上海博泰实验设备有限公司），容声冰箱，WRS-1B数字熔点仪（上海精密科学仪器有限公司物理光学仪器厂）等。4.2 实验过程论述4.2.1 5-甲基-2-氨基-1，3，4-噻二唑的制备实验步骤：称取9.1g(01 mol) 硫代氨基脲中，放入碾钵里碾细，然后放入500ml的圆底烧

37、瓶中，加入014mol 乙酸和50 ml 36%的浓盐酸。在烧瓶上装上回流冷凝管，并接上尾气吸收装置，用恒温磁力搅拌电热套加热，把加热套初识温度设置在50度，然后每5分钟上调5度，直到有液体回流出现，就在此温度下回流3个小时。冷却，用40%NaOH调节至pH=9，再用冰水冷15分钟。抽滤，洗涤干糙得粗产品，然后用乙醇作溶剂进行重结晶，产品为白色结晶。实验现象：研细的硫代氨基脲在烧瓶中少量溶解，随着温度的不断上升，它逐渐溶解，在加热套显示为210度时，液体开始回流，此时溶液很澄清。回流3小时，然后慢慢冷却，烧瓶中呈白色糊状，滴加NaOH，白色糊状慢慢变成白色絮状沉淀，随着NaOH的加入，沉淀由亮

38、白变为灰白，并发出较强烈的臭味。在加NaOH的瞬间，产品突然变红，但搅拌后立即消失。当pH=9时，停止加NaOH，此时产品为灰白色絮状沉淀，抽虑得灰白色固体，有臭味。用无水乙醇结晶，得白色晶体。放入干糙箱，在110度温度下干燥12小时，得灰白色粉末。4.2.2 中间体芳氧乙酸的制备（以邻氯苯酚为例） 实验步骤：用烧杯称取8.6 g氢氧化钠溶于8.6 ml水中，配成50%的氢氧化钠溶液，称取9.4g(0.1mol)邻氯苯酚，将所配的氢氧化钠溶液滴入苯酚中，并不断搅拌,使其溶解，制成邻氯苯酚钠。用烧杯称取4.8 g)氢氧化钠溶于14.4 ml水中，配成25%的氢氧化钠溶液，称取11.4(012 m

39、ol)氯乙酸，加入5ml水使其溶解，将氯乙酸在冰浴下滴加到氢氧化钠溶液中，制成氯乙酸钠。将上面制得的氯乙酸钠溶液加入到装有邻氯苯酚的烧瓶中，烧瓶上再装有回流冷凝管并接上尾气吸收装置，用恒温磁力搅拌电热套加热，把加热套初识温度设置在50度，然后每5分钟上调5度，直到有液体回流出现，就在此温度下回流2个小时。冷却，加入20ml水，边滴加盐酸边搅拌，直至使刚果红试纸变蓝,析出大量沉淀，用布氏漏斗抽滤，用30ml*5水洗涤产物，干糙后用3：2乙醇：水重结晶，得到白色针状物的晶体，所得晶体为邻氯苯氧乙酸。实验现象：开始烧瓶中呈墨绿色，当温度上升到180度时出现液体回流，此时溶液还是墨第 17 页 结果与

40、讨论绿色。回流2小时后，溶液颜色变为黄绿色，冷却后呈白色糊状，加入一定量酸后，溶液逐渐变澄清，只有少许沉淀，继续加酸，沉淀又逐渐增加，直至加到不在有沉淀增加为止，此时溶液呈强酸性，此时pH约为2，有很多白色絮状沉淀。重结晶后得到白色针状物的晶体，放入干糙箱，在110度温度下干燥12小时，得白色晶体。4.2.3 芳氧乙酰氯的制备实验步骤：在干燥的圆底烧瓶中加入0.05mol邻氯苯氧乙酸和30ml二氯亚砜，装上带有干燥管的回流冷凝管，接上尾气吸收装置，用恒温磁力搅拌电热套加热，使其轻微回流34小时。然后将回流装置改为简易减压蒸馏装置，蒸去过量的二氯亚砜，得到褐色色液体，即为邻氯苯氧乙酰氯。实验现象

41、：邻氯苯氧乙酸溶于二氯亚砜，烧瓶里的溶液是澄清的。当温度上升到100度时出现液体回流，随着时间的流逝，溶液颜色逐渐加深，变为浅褐色，回流三小时后，开始蒸去过量的二氯亚砜，随着二氯亚砜的抽出，溶液颜色进一步加深，最后为褐色溶液，此溶液不经纯化，可直接用于下一步实验。4.2.4 芳氧乙酰基异硫氰酸酯制备实验步骤：将上面制得的邻氯苯氧乙酰氯置于圆底烧瓶中，加入30ml无水乙腈，再加入5g干糙的硫氰酸钾，装上带有干燥管的回流冷凝管，接上尾气吸收装置，用恒温磁力搅拌电热套加热，回流2个小时，冷却，抽滤得到邻氯苯氧异氰酸酯淡黄色溶液。实验现象：加入硫氰酸钾后，溶液呈黄色，随着温度的升高，溶液逐渐变为红色，

42、在仪器显示为100度时，红色溶液出现液体回流，2小时后，抽滤，滤液为淡黄色溶液，滤纸上留下一层红色泥巴状黏稠固体。滤液可不经纯化，可直接用于下一步实验。4.2.5 目标化合物的制备实验步骤：在邻氯苯氧异氰酸酯淡黄色溶液中，加入0.05mol无水5-甲基-2-氨基-1，3，4-噻二唑，并加30ml无水乙腈做为溶剂，用恒温磁力搅拌电热套加热回流反应3小时，冷却，抽滤洗涤,固体再用乙醇进行重结晶。如果不溶可加少许的DMF进行重结晶，过滤得到淡黄色晶体。实验现象：加入噻二唑后，溶液为淡黄色，随着温度的升高，变成亮黄色，烧瓶中物质变成炖鸡蛋的形状，颜色也一样，在90度温度下回流3小时，抽滤得到淡黄色固体

43、，用乙醇重结晶后，得淡黄色晶体。在110度温度下干燥12小时，得淡黄色晶体。然后分别用苯酚，对甲基苯酚代替邻氯苯酚重做上面实验。5 结果与讨论5.1 关于2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑的合成5.1.1 催化剂种类对产物产率的影响我们选择反应物料摩尔比为11.4,回流时间3 h,只改变不同种类的催化剂,结果见表1。表1 催化剂种类对产物产率的影响催化剂36%盐酸磷酸98%硫酸多聚磷酸产率72.5%43.7%28.6%58.6% 从表1可知,浓盐酸催化剂效果最好,多聚磷酸的效果较好,而98% 浓硫酸效果较差。5.1.2 原料的摩尔比对产率的影响保持回流时间3小时，催化剂为浓盐酸不变，只改变

44、反应物的摩尔比进行实验。结果见表2。第 19 页 N-芳氧乙酰基-N-5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-基硫脲的合成研究表2 原料的摩尔比对产物产率的影响 摩尔比（氨基硫脲：酸）摩尔比1：1.01：1.21：1.41：1.61：2.0产率55.2%63.6%72.5%72.9%73.4% 从表2可知,随着硫代氨基脲/酸摩尔比降低产率升高,当摩尔比降低到11.4时,再降低摩尔比时产率基本不变,故选摩尔比为11.4时最佳。5.1.3 反应时间对产率的影响选择反应物的最佳摩尔比1：1.4时，催化剂为浓盐酸，只改变回流时间，结果见表3。表3 反应时间对产物产率的影响反应时间/h2345产率58.6%7

45、2.5%73.1%73.4%由表3可知,当反应时间大于3 h时,产率基本保持不变,故选3 h为最佳反应时间。实验还表明,当36%(质量分数)浓盐酸的量为硫代氨基脲的量的两倍左右时,产率变化不大。可能因为此类反应为亲核取代反应,氨基硫脲中的氮有亲核性,当盐酸过量太多时,氮与氢质子结合而生成盐,不利发生亲核取代反应。但太少则生成的产物不能以盐的形式存在,也不利反应。5.2 关于中间体芳氧乙酸的合成5.2.1 温度对产率的影响固定原料的摩尔比、滴定时的酸碱度、反应的时间，控制温度在120下时，产率很低，几乎没有产物，有油状物产生，经分析推测为副产物。温度高于180产物容易分解，从而降低产率。通过平行

46、实验得知温度控制在150左右为最佳（以上温度均为恒温磁力搅拌电热套所显示温度，与实际温度有出入）。5.2.2 原料的摩尔比对产率的影响保持回流时间2小时，温度亦不变，只改变邻氯苯酚与氯乙酸的摩尔比进行实验。第 20 页 结果见表4。表4 原料的摩尔比对产物产率的影响 摩尔比（邻氯苯酚：酸）摩尔比1：1.01：1.11：1.21：1.31：1.4产率69.2%75.6%87.5%84.9%73.4%从表4可知,随着邻氯苯酚与氯乙酸的摩尔比降低产率升高,当摩尔比降低到11.2时,再降低摩尔比时产率逐渐降低，,故选摩尔比为11.2时最佳。5.2.3 反应时间对产率的影响选择反应物的最佳摩尔比1：1.

47、2时，固定反应的温度，滴定时的酸碱度，只改变回流时间，反应结果见表5。表5 反应时间对产物产率的影响反应时间/h1234产率48.6%87.5%88.5%88.9%由表5可知,如果控制反应时间在1h左右，产品的量将减少，产率为48.6，因为时间过短，原料反应进行不完全，还有大量的原料未参加反应。如果时间控制在2h及以上，反应的产率提高不明显，因为在反应条件一定的情况下，反应产率一定，反应时间一定，达到充分反应的时间后，反应时间再增加，不会提高反应的产率。故选2 h为最佳反应时间。5.2.4 酸化时的酸度对产率的影响选择反应物的最佳摩尔比1：1.2时，固定反应的温度，回流时间为2小时，反应结束后

48、，只在处理产物时改变溶液pH值对产率的影响，结果见表6。表6 pH对产物产率的影响PH值6421产率44.5%62.3%87.5%83%由表6可知, 滴定时酸碱度控制在PH=2为最佳。原因可能是醚键生成后，加入盐酸使其酸化。加入盐酸时控制体系酸度在PH=6以上时，生成的固体较少，是由于酸性太弱，不利于生成邻氯苯氧乙酸。如果酸性太强，醚键可能断裂，将有大量杂质生成。故滴定时酸碱度控制在PH=2为最佳。5.3 关于中间体芳氧乙酰氯的合成 该反应必须在干燥条件下进行，因为二氯亚砜可以与水反应，故反应物中不能含有水分。二氯亚砜在合成反应中既是反应物，也是溶剂。反应完后，要减压蒸去过量的二氯亚砜，以免产

49、生副产物，不利于后期除杂质的进行。5.4 关于中间体芳氧乙酰基异硫氰酸酯的合成该反应比较容易进行，但要求必须在无水条件下，而且上步反应中过量的二氯亚砜已被完全蒸去了。否则过量的二氯亚砜易使溶液变黑，发生副反应而导致反应失败或后处理困难。这步是整个实验的关键。5.5 关于目标产物的合成5.5.1 溶剂的选择因为芳氧乙酰基异氰酸酯易与质子溶剂反应，故必须选择非质子溶剂。非质子溶剂乙腈能够在室温下较好地溶解中间体2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑，能使反应在均相条件下进行，同时反应结束后部分产物能够顺利析出。5.5.2 反应温度的选择由于2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑与芳氧乙酰基异硫氰酸

50、酯反应是亲核加成和亲核取代的竞争反应，为了减少副产物酰氨的生成，应使体系保持在较低的温度下进行。但温度过低则反应速度太慢，使反应进行不完全。故反应温度选择90左右较为适宜。5.5.3 反应投料比的选择芳氧乙酰基异硫氰酸酯过量时，易生成复杂产物而使产品分离困难，而且芳氧乙酰基异硫氰酸酯也比较难得制备，故实验中应使氨基噻二唑稍过量。5.5.4 实验过程的分析第 22 页 第 24 页 制得的芳氧乙酰基异硫氰酸酯是淡黄透明液体，不经提纯可直接与2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑作用。但制备芳氧乙酰氯和芳氧乙酰基异硫氰酸酯时，未反应完全的二氯亚砜会发生较复杂反应而使实验失败。而未反应完全的芳氧乙酰

51、基异硫氰酸酯在后处理中，可能会生成复杂副产物而使产品分离困难，故反应时应使2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑过量。反应体系应绝对干燥，但2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑常带有结晶水，所以2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑应先使用放在干燥箱中干燥12小时，尽量除尽结晶水，然后放入干燥器中保存。考虑到芳氧乙酰基异硫氰酸酯与2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑属不同相之间的反应，加入非质子溶剂乙腈作溶剂，以使反应能顺利进行。因反应中心离苯环较远，而反应又较易进行，因此，苯环上连有的不同取代基对反应影响很小。5.6 部分中间体的理化性质 2-氨基-5-甲基-1，3，4-噻二唑为白色固体

52、，熔点见表4，溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，不溶于水。苯氧乙酸, 邻氯苯氧乙酸均为类白色晶体，熔点见表7，溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，亦溶于水。表7 部分中间体的熔点中间体1，3，4-噻二唑苯氧乙酸邻氯苯氧乙酸硫氰酸钾熔点/1891929899176178127.35.7 目标化合物的理化性质本系列所合成得到三个目标化合物都为白色或浅黄晶体，溶解性较差。难溶于水及一般有机溶剂，在DMF、DMSO等强极性溶剂中较易溶解。室温下能稳定存在。两种目标化合物的熔点、外观和分子式见下表8：表8 目标化合物的熔点、外观、分子式和分子量化合物分子式分子量外观熔点()C12H12S2 N4O2 308 白色晶体 241243C12H11ClS2N4O2342.5淡黄色晶体265267三个目标化合物的合成反应式为：