2-苄硫基烟酸的合成研究

2012-05-07 03:47健,潘
化学与生物工程 2012年3期
关键词:硫基苄基烟酸

孙 健,潘 维

(青岛农业大学化学与药学院,山东 青岛 266109)

2-苄硫基烟酸可合成多种精细有机化学品,广泛用于医药、农药等领域[1]。目前关于该化合物的合成研究较多,但大多数方法存在成本高、产物收率低、环境污染严重等缺点。如Hanagan[2]将2-氯-3-吡啶甲酸与苄硫醇钾混合,进行缩合反应得到2-苄硫基烟酸。在该方法中,苄硫醇钾通常要由苄硫醇和金属钾反应制得,生产成本较高。Baker等[3]将2-氨基-3-吡啶甲酸重氮化后,和苄硫醇混合加热再用冰醋酸酸化,沉淀析出2-苄硫基烟酸。在该方法中,重氮化反应产生大量的废水,反应收率也较低。徐光辉[4]以氯化苄和硫脲为原料合成苄硫醇,再以苄硫醇和2-氯烟酸为原料,在DMF介质中以氢氧化钾为催化剂反应得到2-苄硫基烟酸。此法制得苄硫醇后要进行纯化,而苄硫醇本身毒性大,纯化较危险。

为避免生成剧毒的苄硫醇、降低成本、减小污染,同时提高产率,作者对2-苄硫基烟酸的合成路线进行改进,以2-氯烟酸为起始原料,用硫脲在2-位引入巯基,在碱性条件下与苄基氯反应,再酸化生成2-苄硫基烟酸。反应式如下:

1 实验

1.1 试剂与仪器

所用试剂皆为市售分析纯,未做进一步纯化处理。

FX-90Q型核磁共振仪,日本电子公司;XT-4型显微熔点仪,南京庚辰科学仪器公司;GF-254型硅胶板,烟台化工研究所。

1.2 方法

1.2.1 化合物Ⅰ的合成[5]

取60 g(0.382 mol)2-氯烟酸与29.6 g(0.39 mol)硫脲、100 mL水、39 mL(0.39 mol)浓盐酸混合,搅拌下升温至90~95 ℃,反应1 h,升温过程中体系由白色变为黄色,反应完成后冷却至室温,凝成黄色固体。

向反应瓶中加入由61.76 g(1.544 mol)NaOH与水配成的40%的溶液,搅拌,黄色固体迅速溶解,同时有碱性气体(NH3)放出,溶液呈暗绿色。将此溶液(化合物Ⅰ)直接用于下一步反应。

1.2.2 2-苄硫基烟酸的合成

将化合物Ⅰ加热至回流,2 h内滴加49.34 g(0.39 mol)苄基氯,逐渐有浅黄色悬浮物生成,加完后回流0.5 h,停止加热,冷至室温,将液体倒入烧杯,加浓盐酸调pH值至1,迅速析出浅黄色沉淀,抽滤,90 ℃真空干燥,得到87.8 g固体。两步总收率为98.6%。

2 结果与讨论

2.1 化合物Ⅰ合成的优化

2.1.1 2-氯烟酸与硫脲摩尔比的影响

减小2-氯烟酸与硫脲的摩尔比,即增大硫脲量,对化合物Ⅰ的合成有利,但硫脲量过大将生成二硫醇,降低化合物Ⅰ的收率。实验发现,2-氯烟酸与硫脲的摩尔比以0.96∶1为宜。

2.1.2 水解时间的影响

在 250 mL三口瓶中加入0.12 mol 2-氯烟酸、0.125 mol硫脲,反应后加入40% NaOH溶液进行水解反应,水解时间对化合物Ⅰ收率的影响见表1。

表1 水解时间对化合物Ⅰ收率的影响

由表1可看出,水解2.0 h时化合物Ⅰ收率最高。水解反应时间过短,反应不完全,影响化合物Ⅰ的收率;水解反应时间过长,生成的RSH易继续反应生成RSSR、RSR等,化合物Ⅰ的收率下降,同时后处理难度增大。因此,水解时间以2 h为宜。

2.2 2-苄硫基烟酸合成的优化

2.2.1 简化操作步骤

2-苄硫基烟酸的制备与前一步反应是在同一个反应瓶中进行的,由于在加入苄基氯以前溶液体系已呈碱性,存在的无机盐不会对与苄基氯的反应造成影响,因而不必进行分离提纯。

2.2.2 苄基氯的加入方式

苄基氯的水解是制备2-苄硫基烟酸的主要副反应。要提高苄基氯的利用率,避免其水解,尽量促使苄基氯与硫钠盐的反应就成为关键。为此,应保持反应体系中硫钠盐的过量状态,即将苄基氯滴加到硫钠盐中。

2.3 2-苄硫基烟酸的熔点及1HNMR谱图分析

测定2-苄硫基烟酸m.p.194~196 ℃。

1HNMR谱图解析(CDCl3与DMSO混合,90 MHz),δ,ppm:4.34(s,2H,-S-CH2-);5.92(s,2H,活泼氢);6.95~7.54(m,6H,单取代苯及吡啶环5-位氢);8.12~8.20(d,1H,吡啶环4-位氢);8.48~8.53(d,1H,吡啶环6-位氢)。

3 结论

以2-氯烟酸为起始原料,用硫脲引入巯基,再与苄基氯反应合成了2-苄硫基烟酸。确定优化的合成工艺为:摩尔比为 0.96∶1的2-氯烟酸与硫脲反应制得硫脲盐,用40%的NaOH溶液水解 2 h,再滴加苄基氯反应。产物收率达98.6%,高于文献值。

参考文献:

[1] 刘长令.世界农药大全(除草剂卷)[M].北京:化学工业出版社,2002:47-48.

[2] Hanagan M A.Herbicidal pyridesulfonamides[P].EP 0 237 292,1987-03-06.

[3] Baker Robert K,Rupprecht Kathleen M,Pessolano Arsenio A.Derivatives of 3-hydroxyazabenzo thiophene useful as 5-lipoxygenase inhibitors[P].USP 4 767 766,1988-08-30.

[4] 徐光辉.2-苄硫基烟酸的合成工艺研究[D].南京:南京理工大学,2003.

[5] Takahiro Haga,Yasuhiro Tsujii,Tatsuo Isogai,et al.Mercapto-substituted pyridine compounds and process for preparing the same[P].EP 0 298 752,1989-01-11.

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