含1，3，4－噻二唑基的新型肟酯类化合物的合成及表征

2014-12-09齐加奎罗自强

湖北民族大学学报(自然科学版) 2014年4期

邵宇，齐加奎，罗自强

( 湖北民族学院化学与环境工程学院，湖北恩施445000)

1，3，4－噻二唑是一类含有S、N 杂原子的五元杂环化合物，该类化合物具有明显的共轭效应和芳香性，主要是以2，5 位上的氢被取代以后的衍生物的形式存在，具有“碳氮硫”交替连接的基本骨架结构，这种结构能作为活性中心螯合生物体中的某些金属离子，具有很好的组织细胞通透性，利于在生物体内的吸收和传输、更好地发挥作用［1］．因此，此类化合物越来越引起人们的关注．大量文献报道杂环化合物极具生物活性，“高效、低毒、安全”，杂环化合物的开发潜力很大，是药物和农药化学研究的重点和热点［2－8］．其中2－氨基－5－巯基－1，3，4－噻二唑由于其易于和其它活性亚结构拼接，在新药的开发、研制中备受关注．肟酯类化合物也是一类具有广谱生物活性的物质，在医药上被用作杀菌、抗菌;在农药中被用作杀虫、除草、杀菌等［9－18］．

依据新化合物设计中的生物电子等排原理和活性叠加原理，将1，3，4－噻二唑和肟酯两个活性亚结构进行拼接，设计合成了未见文献报道的6 种化合物，以期初筛出具有高生物活性的新化合物，其合成路线见图1．

图1 目标化合物的合成路线Fig．1 Synthetic route of compounds

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

ThermoNicoler IR200 型红外光谱仪(KBr 压片，美国Nicolet 公司);Bruker Esquire 3000 质谱仪(EI 离子源，美国Brulier 公司);EI 离子源(美国Brulier 公司);Bruker DPX 400 MHz 核磁共振仪(TMS 作内标，CDCl3作溶剂，美国Bruker 公司);Flash EA 1l12 型元素分析仪(德国Elementar 公司);X－6 型显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司);JA2003 型电子天平(北京赛多利斯仪器有限公司)．

氨基硫脲为化学纯，其他试剂均为分析纯．

1．2 实验步骤

1．2．1 2－氨基－5－巯基－1，3，4－噻二唑的合成参照文献［19－20］合成，产率75．2%，m． p． 234～235℃．

1．2．2 中间体2 的合成分别取0．1mol 的芳香醛、0．12mol 的盐酸羟胺和30mL 无水乙醇，加入到250mL 的三口烧瓶中，充分搅拌，油浴升温至60℃，分批次加入0．12 mol 的氢氧化钠，回流2 h，冷却至室温，有大量白色固体出现，抽滤，洗涤，无水乙醇重结晶，得白色晶体．

1．2．3 中间体3 的合成取0．008 mol 的中间体2 于三口瓶中，加20 mL 无水乙醚，搅拌至完全溶解;加入0．015 mol 的碳酸钾和适量分子筛;再取0．01 mol 的氯乙酰氯溶于10 mL 无水乙醚，缓慢的滴入三口瓶;升温回流，TLC 跟踪反应，反应结束后抽滤，取滤液，减压蒸馏除溶剂，无水乙醚重结晶，晾干备用．

1．2．4 目标化合物的合成取0．01 mol 的中间体1 和0．01 mol 的中间体3 于三口瓶中，加30 mL 无水乙醇，再加入0．01 mol 的氢氧化钠，充分搅拌至完全溶解，升温至40℃，TLC 跟踪反应，反应结束后减压蒸馏除溶剂，再用2 mol/L 氢氧化钠溶液洗涤，抽滤，取滤饼，晾干，无水乙醇重结晶，得产品3a～3f．

目标化合物的理化数据和元素分析数据见表1，红外光谱数据见表2，1H NMR 数据见表3．

表1 目标化合物(3a～3f)的理化数据和元素分析数据Tab．1 Physical and elementary analysis data of compounds (3a～3f)

表2 目标化合物(3a～3f)的红外光谱数据Tab．2 IR data of compounds (3a～3f)

表3 目标化合物(3a～3f)的1H NMR 数据Tab．3 1H NMR data of compounds (3a～3f)

2 结果与讨论

2．1 关于合成

1)合成中间体2 的时候，虽然氯乙酰氯的活性很高，但与肟的反应很慢，并且与体系中的水易发生水解反应，因此，本实验步骤中首先要确保所用的乙醚及肟必须严格除水，合成时采取防水措施;再者因为酰氯与肟的反应会生成水，所以为了反应的顺利进行，减少副反应的发生，在反应容器中加入了适量的分子筛以及时除去反应生成的水．2)对于中间体1，虽然很多文献报道了中间体1 存在两种同分异构，如图2，并且文献报道的中间体1 与卤代烃反应也会有两种产物．但在本实验中，由于所用的氢氧化钠与中间体1 等量，再者氢氧化钠碱性相对文献所用有机碱大大减小，所以中间体1 与氢氧化钠反应后负电荷集中在巯基负离子而不是氮负离子，从而得到了单一的目标产物．

图2 碱性条件下同分异构反应机理Fig．2 Mechanism of tautomerization under basic condition

3)在合成目标产物的时候，因为中间体2 中存在酯键及亚胺键，它们在碱性水溶液中都可能发生水解反应，所以加入的氢氧化钠的量一定要和中间体2 等量，以确保反应体系维持在pH=7;并且由于中间体3 与中间体1 的反应是一个亲核取代反应，中间体1 在氢氧化钠的作用下变成盐，对应产生的巯基负离子的亲核能力较强，故参照类似文献选择在较低的温度下反应，从而减少了水解反应的进行．该步反应的可能机理如图3 所示．

图3 反应机理Fig．3 Mechanism of reaction

2．2 目标化合物的波谱特征

目标化合物的IR 中1350 cm－1左右出现噻二唑杂环中C=N 双键的吸收峰，1520 cm－1左右出现苯环的特征碳骨架伸缩震动吸收峰，3 100 cm－1左右出现噻二唑环NH2的吸收峰，同时，在1100 cm－1左右没有出现硫羰基的特征吸收，证明了对于合成目标化合物反应机理的分析具有合理性;1H NMR 中δ7．4 左右出现苯环上氢的化学位移，δ8．22 左右为苯环侧链α 位N=CH 中氢的化学位移;元素分析结果与理论值吻合良好．以上数据说明，所合成的化合物确为合成路线中所示化合物结构．

3 结论

1)以氯乙酰氯与不同芳香肟在无水条件下反应，以较高产率得到重要中间体3．

2)在碱性条件下中间体1 与中间体3 发生亲核取代反应得到目标产物肟酯，对所有目标化合物进行了元素分析、红外及核磁氢谱的详细表征．

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