專利名稱:一種合成氮雜環(huán)硫族卡賓化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種合成氮雜環(huán)硫族卡賓化合物的方法,具體的說是在有機(jī)溶劑中,在堿存在下,咪唑基的離子液體和硫族元素混和進(jìn)行反應(yīng),一步生成穩(wěn)定的硫族卡賓化合物。產(chǎn)物的分離收率最高可到98%。所用的試劑不需要進(jìn)一步處理,反應(yīng)中不需要惰性氣體保護(hù)。操作簡便安全。
背景技術(shù):
咪唑類的氮雜環(huán)的硫族卡賓化合物中的硫卡賓/或硒卡賓也可以把它們看作是一類硫脲/或硒脲,還可以把它們看作是一類硫酮/硒酮化合物。硒脲和硫脲是人體尿液所含成分。硒/硫脲具有去除過氧化物陰離子的作用。從硒脲可以合成8-硒醇奎啉,而8-硒醇奎啉的金屬化合物具有抗HT-1080,MG-22A,B16,and Neuro 2A腫瘤細(xì)胞的胞毒行為??ㄙe化合物是一些均相催化反應(yīng)中重要的催化劑或中間化合物。如卡賓化合物催化的反應(yīng)有Suzuki偶聯(lián)反應(yīng),烯烴的復(fù)分解反應(yīng),Heck反應(yīng)等。
傳統(tǒng)制備氮雜環(huán)非金屬卡賓化合物的方法有卡賓和非金屬元素反應(yīng)(G,Steiner,H.Kopacka,K.Ongania,K.Wurst,B.Bildstein,Eur.J.Inorg.Chem.2005,1325-1333;N.I.Korotkikh,G.Rayenko,O.P.Shvaika,T.M.Pekhtereva,A.H.Cowley,J.Org.Chem.2003,68,5762-5765)。還有從(硫)脲酯 一步轉(zhuǎn)換生成氮雜環(huán)的(硫)酮(J.A.Markwalder,R.S.Pottorf,S.P.Seitz,Synlett,1997,521-522)。直鏈的硫脲和3-羥基2-酮反應(yīng)也可生成咪唑型的硫酮(N.Kuhn,T.Kratz,Synthesis,1993,561-562)。卡賓是一類比較活潑的化合物,通常,它們的制備、儲(chǔ)存以及反應(yīng)都需要在無水無氧下進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種合成咪唑類氮雜環(huán)硫族卡賓化合物的方法。其中,硫族元素直接和咪唑鹽一步反應(yīng)而不是與卡賓反應(yīng)制得氮雜環(huán)的硫族卡賓化合物,反應(yīng)所用試劑不需要經(jīng)過進(jìn)一步處理,反應(yīng)不需要惰性氣體保護(hù)。反應(yīng)比較簡單,操作方便。該方法在較佳的條件下,產(chǎn)率可達(dá)98%。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下在溶劑中,在堿存在下,離子液體和硫族元素如硫或硒混和在60-70℃進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)溶劑不需要進(jìn)行干燥處理,反應(yīng)過程不需要用惰性氣體保護(hù)。當(dāng)反應(yīng)至沒有硒或硫時(shí)或設(shè)定的時(shí)間后,終止反應(yīng),冷卻后,過濾除去鹽,母液濃縮進(jìn)行柱層析分離得到純產(chǎn)品,產(chǎn)品經(jīng)過核磁和質(zhì)譜鑒定。反應(yīng)式如下 反應(yīng)式中咪唑基的離子液體的R為正丁基或芐基;離子液體的陰離子X-為氯(Cl)、溴(Br)或BF4;E為硫族元素硫或硒。
具體地說,本發(fā)明提供的合成氮雜環(huán)硫族卡賓化合物的方法,在有機(jī)溶劑中,堿存在下,咪唑類的離子液體和硫族元素混和,于20-120℃反應(yīng)0.3-10小時(shí),經(jīng)冷卻、過濾、濃縮得到目標(biāo)產(chǎn)物;
有機(jī)溶劑為丙酮、四氫呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或/和甲苯;堿的摩爾用量為原料的100%-400%。
所述的方法,其中產(chǎn)物可用柱層析分離進(jìn)行提純。
所述的方法,其中堿為氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鉀(K2CO3)、乙酸鈉(CH3CO2Na)或三乙胺(Et3N)。
所述的方法,其中硫族元素與咪唑鹽的摩爾比為1∶2-2∶1。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了硫族元素直接和咪唑鹽反應(yīng)制備非金屬卡賓化合物。所制備的硒卡賓化合物在文獻(xiàn)中還沒有查到。反應(yīng)中所用試劑不需要進(jìn)一步處理,操作不需要惰性氣體保護(hù)。本發(fā)明有利于卡賓化合物的制備和發(fā)展,同時(shí)擴(kuò)展了咪唑基的離子液體的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明,當(dāng)然,本發(fā)明不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1在50ml的兩口圓底燒瓶中相繼加入硫10mmol,BMIm[Cl](氯化的N-甲基-N′-丁基咪唑烷)10mmol,K2CO320mmol,丙酮10ml在60-70℃下回流反應(yīng)6-8小時(shí),冷卻,過濾除去鹽,母液濃縮水洗,MgSO4干燥,柱層析得淡黃色的咪唑2-硒酮(硒卡賓,硒脲)2.11g,產(chǎn)率為97%。產(chǎn)品(固體)經(jīng)熔點(diǎn)測定或NMR或MS鑒定。
實(shí)施例2堿為NaOH,反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為98%。
實(shí)施例3堿為CH3CO2Na,反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí),其他實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為38%。
實(shí)施例4堿為Et3N,反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為8%。
實(shí)施例5不加堿,其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率小于3%。
實(shí)施例6硫族元素是硫,反應(yīng)8小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為95%。
實(shí)施例7堿是NaOH,反應(yīng)30分鐘(反應(yīng)基本完成),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例6,產(chǎn)率為90%。
實(shí)施例8堿是KOH,反應(yīng)20分鐘(反應(yīng)基本完成),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例6,產(chǎn)率為85%。
實(shí)施例9溶劑是四氫呋喃(THF),反應(yīng)6小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為78%。
實(shí)施例10溶劑為DMF,反應(yīng)6小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為97%。
實(shí)施例11溶劑為甲苯,反應(yīng)8小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為48%。
實(shí)施例12反應(yīng)溫度為30℃,反應(yīng)8小時(shí),其他實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為29%。
實(shí)施例13反應(yīng)溫度為100℃,反應(yīng)4.5小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為83%。
實(shí)施例14
K2CO310mmol,其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為88%。
實(shí)施例15K2CO340mmol,其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為69%。
實(shí)施例16硒(5mmol),BMIm[Cl](10mmol),反應(yīng)4.5小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為93%(對(duì)硒來計(jì)算)。
實(shí)施例17硒(10mmol),BMIm[Cl](5mmol),反應(yīng)4.5小時(shí),其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為98%(對(duì)BMIm[Cl]來計(jì)算)。
實(shí)施例18咪唑環(huán)的R是芐基,其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為84%。
實(shí)施例19離子液體(咪唑鹽)的陰離子是BF4,其他實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為83%。
實(shí)施例20離子液體的陰離子是Br,其他實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例1,產(chǎn)率為81%。
實(shí)施例21咪唑環(huán)的R是芐基,其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例6,產(chǎn)率為87%。
實(shí)施例22離子液體的陰離子是BF4,反應(yīng)2小時(shí),堿是NaOH,其它實(shí)驗(yàn)方法和條件同實(shí)施例6,產(chǎn)率為82%。
權(quán)利要求
1.一種合成氮雜環(huán)硫族卡賓化合物的方法,在有機(jī)溶劑中,堿存在下,咪唑類的離子液體和硫族元素混和,于20-120℃反應(yīng)0.3-10小時(shí),經(jīng)冷卻、過濾、濃縮得到目標(biāo)產(chǎn)物;反應(yīng)式如下 反應(yīng)式中咪唑基的離子液體的R為正丁基或芐基;離子液體的陰離子X-為氯、溴或BF4;E為硫族元素硫或硒;有機(jī)溶劑為丙酮、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或/和甲苯;堿與原料的摩爾比為100-400%。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述產(chǎn)物用柱層析分離進(jìn)行提純。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、乙酸鈉或三乙胺。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述硫族元素與咪唑鹽的摩爾比為1∶2-2∶1。
全文摘要
一種合成咪唑類氮雜環(huán)硫族卡賓化合物的方法,在溶劑中,堿存在下,離子液體和硫族元素如硫或硒混和在60-70℃進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)溶劑不需要進(jìn)行干燥處理,反應(yīng)過程不需要用惰性氣體保護(hù)。當(dāng)反應(yīng)至沒有硒或硫時(shí)或設(shè)定的時(shí)間后,終止反應(yīng),冷卻后,過濾除去鹽,母液濃縮進(jìn)行柱層析分離得到純產(chǎn)品,產(chǎn)品經(jīng)過核磁和質(zhì)譜鑒定。本方法避免了從不穩(wěn)定的卡賓或葉立德出發(fā)制非金屬卡賓化合物。該方法所用的溶劑不需要進(jìn)行干燥處理。反應(yīng)過程不需要惰性氣體保護(hù),操作比較簡潔。
文檔編號(hào)C07D233/66GK101029026SQ20061001139
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者王小芳, 李鵬, 王樹東, 原曉華, 余俊學(xué), 陸世維 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所