微波辐射合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的研究

张 宁，刘 爽，冯桂荣，董玉环

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

微波辐射合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的研究

张 宁，刘 爽，冯桂荣，董玉环

（唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000）

研究了以异硫氰酸苯酯、叠氮化钠、对二氯苄为主要原料，在微波辐射条件下合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯，并对影响反应因素进行了研究。结果表明：n（对二氯苄）：n（1-苯基-5-巯基四氮唑）物质的量比为1:3，微波辐射时间为8 min，微波辐射功率为500 W，水用量50 mL时，反应条件最优化，产率可达90.5%。

微波辐射；四氮唑衍生物；合成

四氮唑及其衍生物是一类重要的有机合成体，可用于含能材料、感光材料、功能配位材料及工业发泡剂等产品的开发[1-3]。同时，四氮唑是羧基的生物电子等排体[4]（相似的理化性质和生物活性）具有广泛的生物活性，在新药物、新农药的研制中有着重要的作用，如抗菌、消炎、杀虫和调节植物生长等[5-8]。分子的生物活性与其化学结构有着密切的联系，一个分子中同时含有多个活性基团，使不同活性基团聚集，可以实现生物活性叠加，达到增强其生物活性的目地[9]。但是，用传统方法（腈类与叠氮化钠反应）合成的带有多个活性基团的芳香基四氮唑类衍生物，往往存在反应时间长（十几个小时），易产生有毒易爆的HN3和NH4N3，目标产物难以完全分离，产率低等缺点。本文利用微波辐射快速合成了1,4-二(1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基)苯，操作方便，反应时间仅为8 min，产率较高，具有一定的实用价值。

1 实验部分

1.1 主要的仪器和试剂

NJL07-3型实验专用微波炉（带回流装置）；FT-IR800红外光谱仪（KBr压片）；Mercury-Plus 400核磁共振谱仪（CDCl3为溶剂，TMS为内标）；WRS-2微机熔点仪（温度计未校正）；SHB-D型微型循环水真空泵。

氢氧化钠、浓盐酸、叠氮化钠、对二氯苄、乙酸乙酯、石油醚、丙酮均为分析纯试剂，异硫氰酸苯酯为化学纯试剂，使用前未做进一步提纯。

1.2 实验合成路线

1.3 1-苯基-5-巯基-1,2,3,4-四氮唑（A）的合成[10]

在500 mL反应瓶中加入13.50 g (0.1 mol）异硫氰酸苯酯，9.75 g（0.15 mol）叠氮化钠和200 mL水搅拌混合，得黄绿色溶液，控制油浴温度为130-140 ℃加热回流反应4 h至澄清为止，冷却至80 ℃左右，抽滤得1-苯基四氮唑-5-硫醇钠盐。在钠盐（滤液）中加入浓盐酸酸化至pH值约为3时，析出大量白色沉淀，过滤，滤饼用纯水洗至pH为4-5，过滤，烘干得粗产品。粗产品用甲醇重结晶，得到白色晶体，称重为13.72 g，产率为82.7%，熔点为150-153 ℃。

1.4 1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的合成

在100 mL反应瓶中加入1.42 g（12 mmol）A，0.52 g （13 mmol）氢氧化钠和50 mL水，搅拌，待固体全部溶解、反应液澄清后，慢慢滴加0.716 g（4 mmol）对二氯苄和5 mL丙酮混合液，将反应瓶放入带有回流装置的微波炉中，在500 W功率下反应8 min，静置后得到大量白色絮状固体，抽滤，滤饼用水洗涤，干燥，用丙酮和石油醚重结晶，得白色晶体，收率90.5%。

2 结果与讨论

2.1 反应物料配比对反应结果的影响

在微波辐射时间为8 min、微波辐射功率为500 W不变，水用量为50 mL的情况下，改变反应物料物质的量配比，反应结果见表1。

该反应是一类典型的亲核取代反应，由于苯环联四唑环的空间位阻效应较大，因此该类反应须在A大大过量（＞50%）和加热的情况下才能进行。实验结果（表1）表明微波辐射条件下，随着反应物原料配比的增加，产率也逐步提高。该反应为可逆反应，适量增加反应物的用量有助于平衡向生成产物的方向移动。但是，物料配比从1:3增加到1:3.5时，产率提高并不明显，为了节约原料，确定反应物物料最佳配比为1:3。

2.2 微波辐射时间对反应收率的影响

在以反应物料配比n(对二氯苄)：n(A)=1:3，水用量为50 mL微波辐射功率为500 W的条件下，改变微波辐射时间，实验结果见表2。

由表2可见，反应时间为6 min时，反应不充分，产率偏低。随着反应时间的增加，8 min时反应产率最高，再增加反应时间，产率反而下降，可能是有副反应产生。

2.3 微波辐射功率对反应结果的影响

在以反应物料配比n(对二氯苄)：n(A)= 1:3，水用量为50 mL，微波辐射时间为8 min时，改变微波辐射功率，结果见表3。

由表3可知：随着微波辐射功率的增加，目标物产率增幅较大，当功率为500 W时，产率最高达到90.5%，之后，尽管微波辐射功率继续上升，但是产率却呈下降趋势。从实验现象推测原因为：当功率较低时，受热不足，回流速度较慢，造成反应物反应不充分，导致产率下降；当功率为500 W时，回流速度适中，反应充分，从实验结果来看，产率也确实最高；当功率大于500 W时反应过剧烈，回流速度过快，难于控制，副反应增多，产率下降。

2.4 水的用量对反应结果的影响

当微波辐射功率为500 W，微波辐射时间为8 min时，反应物料配比n(对二氯苄)：n(A)=1:3，改变水的用量，实验结果见表4。

由表4可见，水用量较小时，因微波辐射导致反应体系升温过快，回流不平稳，使部分原料分解而损失；溶剂水用量较大时，反应浓度低，导致产率降低，溶剂水用量以50 mL为佳。

2.5 重现性实验

用以上优化条件：微波辐射功率为500 W，微波辐射时间为8 min时，反应物料配比n(对二氯苄)：n(A)=1：3，水用量为50 mL，进行5次重现性实验见图1。

结果表明，1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的平均产率都在90%以上，重现性好。

3 产品检验

产品熔点为192.5-195.4 ℃，与文献值（193-195 ℃）[9]基本相符。

产品的IR分析（KBr压片）：1 273 cm-1为C-N伸缩振动；1 092 cm-1，1 049 cm-1为C-S伸缩振动；2 891 cm-1为-CH2的C-H伸缩振动；1 592 cm-1，1 492 cm-1，1 464 cm-1为苯环C＝C伸缩振动；806 cm-1，750 cm-1为苯环上C-H弯曲伸缩振动，说明苯环上是单取代。

4 结论

微波辐射条件下合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的最佳条件为：微波辐射功率为500 W，反应时间为8 min，物料配比n（对二氯苄）：n（A）=1：3，水用量为50 mL，产率最高为90.5%。该方法具有操作简单、便利，对环境友好等特点。同时，微波催化极大地缩短了反应时间，比文献[9]报道的时间减少了将近10小时，产率提高了5.2%。

[1] 王立中,戴小波,卞小琴.微波辐射催化合成5-取代四唑的研究[J].浙江化工,2009,40(8):4-5.

[2] Wittenberger S J. Recent Development in Tetrazole Chemistry[J].Org. Prep. Proced. Int, 1994, 26(5): 499- 531.

[3] 邢晓坤.四氮唑化合物在卤化银照相材料中的作用[J].感光材料,1994,(3):23-27.

[4] 姜凤超,王静.微波辐射法合成5-取代四氮唑衍生物[J].精细化工中间体,2006,36(6):22-25.

[5] Kyu Y Y, Sung eun Y. Synthesis of 5-aryl and vinyl tetrazoles by the palladium catalyzed cross coupling reaction[J]. Trtrahedron Letter, 1995, 36(10): 1679- 1682.

[6] Zachary P D, Sharpless K B. Preparation of 5-substituted 1-H tetrazoles from nitriles in water[J]. J. Org. Chem., 2001, 66: 7945-7950.

[7] 张自义,杨虎.酰氨基硫脲及其相关杂环衍生物的研究[J].有机化学,1986,6(3):184-187.

[8] 汪焱钢,龚香银,赵新筠,等.N-5-四唑基-N/-芳甲酰基脲的合成及其生物活性[J].有机化学,2003,23(2):195- 197.

[9] 龙德清,杨德志.新型双四氮唑硫醚类化合物的合成与结构表征[J].化学试剂,2007,29(2):91-93.

[10] 龙德清,宋秀坤.固体超强酸SO42-/TiO2催化合成肉桂酸乙酯的研究[J].化学世界,2003,44(5):250-251.

（责任编辑、校对：琚行松）

Study on Synthesis of 1,4-Bis (1-Phenyl-1,2,3,4-Tetrazole-5-Thio) Benzene under Microwave Irradiation

ZHANG Ning, LIU Shuang, FENG Gui-rong, DONG Yu-huan

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

The 1, 4-bis(1-phenyl-1, 2, 3, 4-tetrazole-5-thio) Benzene was synthesized by isothiocyanatobenzene, sodium azide and 1, 4-Bis(chloromethyl)benzene by the microwave irradiation. The influential factors on the reaction were investigated. The experimental results indicated the optimum conditions were as fllows: molar ratio of 1-phenyl-5-thio-tetrazole and 1, 4-Bis(chloromethyl)benzene was 1:3, microwave power was 500 W, the time of radiation was 8 min and the dosage of the water was 50 mL. Under above conditons, the yield reached 90. 5%.

microwave irradiation; tetrazole derivatives; synthesis

O626.44

A

1009-9115(2012)02-0019-03

唐山师范学院科学研究基金项目（07C20）

2011-09-23

张宁（1979-），女，河北石家庄人，硕士，讲师，研究方向为有机合成及功能配位材料。