杜文虎, 徐 娟, 支三军,3, 韦长梅,3

(1.淮阴师范学院 化学化工学院, 江苏 淮安 223300; 2. 江西生物科技职业学院 动物科学系, 江西 南昌 330200; 3. 江苏省低维功能材料重点建设实验室, 江苏 淮安 223300)

1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的简便合成法

杜文虎1,2, 徐 娟1, 支三军1,3, 韦长梅1,3

(1.淮阴师范学院 化学化工学院, 江苏 淮安 223300; 2. 江西生物科技职业学院 动物科学系, 江西 南昌 330200; 3. 江苏省低维功能材料重点建设实验室, 江苏 淮安 223300)

研究了在PEG-400催化下,二氯甲烷溶剂中,以苯甲酰氯、硫氰酸铵和邻氯苯胺为原料简便合成1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的方法．通过考察反应时间、温度、物料比及溶剂等因素对产率的影响,获得了反应的优化条件．产品结构经元素分析、1H NMR和IR表征．

酰基硫脲; 邻氯苯胺; 合成

0 引言

酰基硫脲是硫脲的一类重要衍生物,其基本分子骨架如图1. 20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20世纪30年代,De Beer等人在研究芳基和烷基硫脲时,也曾合成出一些酰基硫脲类化合物,但都对其生物活性没有报道．直到20世纪60年代末,Scroepl等人通过酰基异硫氰酸酯与芳胺的加成反应合成了酰基硫脲,并首次报道了酰基硫脲的生物活性,经生物活性测试显示,该类化合物具有良好的杀虫活性．此后,人们通过不断改变硫脲桥两端的修饰部分I、II,合成了许多酰基硫脲化合物,并且发现酰基硫脲类具有抑菌、抗病毒、杀虫、除草、植物生长调节[1-5]等多种生物活性,酰基硫脲还可用于治疗癌症、结核病及神经系统方面的疾病[6,7]．此外,酰基硫脲也是一种优良的有机配体,近年来还被广泛地应用于超分子配合物的合成,因此对酰基硫脲类化合物的研究已引起了广泛的重视．

图1 酰基硫脲分子骨架

文献报道的酰基硫脲及其衍生物合成方法主要有: 1) 酰基异硫氰酸酯与胺反应; 2) 硫化氢与N-酰基胺基氯化亚胺反应; 3) N-酰基氨基二硫代甲酸酯与胺反应; 4) N, N-二取代硫脲与酰氯反应; 5) (苯并三唑-1-基)酰基亚胺基胺与硫化氢在乙酸中反应[8-10]．其中方法1因原料易得、操作简便而具有工业化应用价值．本文参照第5种方法研究了1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲合成法:在聚乙二醇-400(PEG-400)催化下,苯甲酰氯先与硫氰酸铵发生亲核酰化反应制得酰基异硫氰酸酯,再与邻氯苯胺反应合成了1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲,合成路线如图2.

图2 1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲合成路线

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

X-6型显微熔点测定仪(温度计未校正);SXJQ-1型数显直流无级调速电动搅拌器;SHB-III型循环水式多用真空泵; Perkin-Elmer 240C元素分析仪;傅立叶变换红外光谱仪-FTIR(AVATAR 360,美国,尼高力),固体KBr压片法;核磁共振波谱仪(AVANCE 400MHz,瑞士,布鲁克),TMS为内标, CDCl3为溶剂．

苯甲酰氯(AR)、硫氰酸铵(AR)、PEG-400(CP)、二氯甲烷(AR)、1,2-二氯乙烷(AR)、邻氯苯胺(AR)、丙酮(AR)、氯仿(AR)、95%乙醇(AR)．

1.2 实验方法

在烧瓶中依次加入1.54?g (11?mmol)苯甲酰氯,1.14?g (15?mmol)硫氰酸铵, 0.12?g (0.3?mmol) PEG-400, 35?mL二氯甲烷作溶剂,室温搅拌4?h后滤去不溶物,滤液中加入1.27?g (10?mmol)邻氯苯胺,继续搅拌4?h后蒸出二氯甲烷,即得淡黄色固体,经95%的乙醇重结晶得白色针状晶体1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲,称重2.38?g,收率82.20%．

2 结果与讨论

2.1 表征

熔点:145～146℃(文献值[10]:145～146℃)．

元素分析[C14H11N2OSCl,计算值(实测值)],w(C)∶57.83(57.85)%;w(H)∶3.81(3.99)%;w(N)∶9.63(9.51)%．

IR表征,ν(cm-1): 3?310为N-H的伸缩振动,3?162为芳环上的C-H伸缩振动,16?72为酰胺的C=O伸缩振动,1?157为C=S键的伸缩振动,1?580, 1?552, 1?521, 1?490为苯环骨架振动．1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的1H NMR表征及归属见表1．

表1 1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的1H NMR分析

2.2 反应时间的影响

苯甲酰氯、硫氰酸铵、PEG-400、二氯甲烷的投料量分别为1.68?g, 1.06?g， 0.08?g和40?mL,室温搅拌4h后滤去不溶物,加入1.27?g邻氯苯胺,控制反应温度为20℃,测定不同反应时间下1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的收率(表2)．结果表明，延长反应时间有利于提高收率,但考虑效率因素,反应4?h为宜．

表2 反应时间与产物的产量和收率

2.3 反应温度的影响

苯甲酰氯、硫氰酸铵、PEG-400、二氯甲烷的投料量分别为1.68?g, 1.06?g, 0.08?g和40?mL,室温搅拌4?h后滤去不溶物,加入1.27?g邻氯苯胺,控制反应时间为4?h,考察反应时间对产品收率的影响(表3)．结果表明，20℃为最佳反应温度．

表3 反应温度与产物收率

表4 苯甲酰氯用量与产物收率

2.4 反应物料比的影响

2.4.1 苯甲酰氯用量的影响

硫氰酸铵、PEG-400、二氯甲烷的投料量分别为1.06?g， 0.08?g和40?mL,苯甲酰氯用量分别为1.40?g (10?mmol)、1.54?g (11?mmol)、 1.68?g(12?mmol)、 1.82?g(13?mmol),室温搅拌4?h后滤去不溶物,滤液中加入1.27?g (10?mmol)邻氯苯胺,控制反应温度为20℃、时间为4?h,考察苯甲酰氯用量对产品收率的影响(表4)．结果表明，增加苯甲酰氯用量有利于提高收率,但达到一定量后再增加苯甲酰氯用量产率无明显增加,综合产率和节约原料两方面因素,最合适的苯甲酰氯用量为1.54?g?/?1.27?g邻氯苯胺,也即n(苯甲酰氯)∶n(邻氯苯胺)=1.1?mmol∶1.0?mmol．

2.4.2 硫氰酸铵用量的影响

苯甲酰氯、PEG-400、二氯甲烷的投料量分别为1.54?g、 0.08?g和40?mL,硫氰酸铵用量分别为0.99?g (13?mmol)、 1.06?g (14?mmol)、 1.14?g (15?mmol)、 1.22?g (16?mmol),室温搅拌4?h后滤去不溶物,滤液中加入1.27?g邻氯苯胺,控制反应温度为20℃、时间为4?h,考察硫氰酸铵用量对产品收率的影响(表5)．结果表明，增加硫氰酸铵用量有利于提高收率,但达到一定量后再增加硫氰酸铵用量产率无明显增加,综合产率和节约原料两方面因素,最合适的硫氰酸铵用量为1.14?g?/?1.27?g邻氯苯胺,也即n(硫氰酸铵)∶n(邻氯苯胺)=1.5?mmol∶1.0?mmol．

表5 硫氰酸铵用量与产物收率

表6 PEG-400用量与产物收率

2.4.3 PEG-400用量的影响

苯甲酰氯、硫氰酸铵、二氯甲烷的投料量分别为1.54?g, 1.14?g和40?mL,PEG-400用量分别为0.04?g (0.1?mmol)、 0.08?g (0.2?mmol)、 0.12?g (0.3?mmol)、 0.16?g (0.4?mmol),室温搅拌4?h后滤去不溶物,滤液中加入1.27?g邻氯苯胺,控制反应温度为20℃、时间为4?h,考察硫氰酸铵用量对产品收率的影响(表6)．结果表明，增加PEG-400用量有利于提高收率,但达到一定量后再增加PEG-400用量产率无明显增加,综合产率和节约原料两方面因素,最合适的PEG-400用量为0.12?g?/?1.27?g邻氯苯胺,也即n(PEG-400)∶n(邻氯苯胺)=0.03?mmol∶1.0?mmol．

2.5 溶剂的影响

2.5.1 溶剂种类的影响

苯甲酰氯、硫氰酸铵、PEG-400的投料量分别为1.54?g, 1.14?g和0.12g,分别选择二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、丙酮和氯仿为溶剂,溶剂用量均为40?mL,室温搅拌4?h后滤去不溶物,滤液中加入1.27?g邻氯苯胺,控制反应温度为20℃、时间为4?h,考察不同溶剂对产品收率的影响(表7)．结果表明，二氯甲烷和1,2-二氯乙烷均为合适的溶剂,但考虑到二氯甲烷的价格低于1,2-二氯乙烷,实验宜采用二氯甲烷为溶剂．

表7 溶剂种类与产物收率

表8 溶剂用量与产物收率

2.5.2 溶剂用量的影响

苯甲酰氯、硫氰酸铵、PEG-400的投料量分别为1.54, 1.14和0.12?g,溶剂二氯甲烷用量分别为20， 30， 40和50?mL,室温搅拌4h后滤去不溶物,滤液中加入1.27?g邻氯苯胺,控制反应温度为20℃、时间为4?h,考察硫氰酸铵用量对产品收率的影响(表8)．结果表明，增加溶剂用量有利于提高收率,但综合产率和节约原料两方面因素,最合适的溶剂用量为30mL．

3 结论

本文研究了在二氯甲烷溶剂中、PEG-400催化下,以苯甲酰氯、硫氰酸铵和邻氯苯胺为原料简便合成1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的方法,通过考察反应时间、温度、物料比及溶剂对产率的影响,获得了合成1-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的优化条件．控制物料比为:n(苯甲酰氯)∶n(硫氰酸铵)∶n(PEG-400)∶n(邻氯苯胺)=1.1?mmol∶1.5?mmol∶0.03?mmol∶1.0?mmol,溶剂量为30?mL,反应温度为20℃,反应时间4?h,产品-苯甲酰基3-(邻氯苯基)硫脲的收率为82.22%,产品已经元素分析、1H NMR和IR表征．该合成法具有反应条件温和、操作简便、收率高的特点,具有一定的工业应用价值．

[1] 苏桂发, 霍丽妮, 覃江克, 等. 1-脱氢松香酰基-3-芳酰胺基硫脲及其1,3,4-噻二唑类衍生物的合成及抑菌活性?[J]. 应用化学, 2008, 25(7): 803-809.

[2] 付颖, 肖彩琴, 胡雪梅, 等. 含吡嗪肼的酰基硫脲类化合物及其制备和应用?[P]. 中国:CN 101 693696 A, 2010-04-14.

[3] 李淑贤, 汪焱钢. N'-5-四唑基-N-芳甲酰基硫脲的合成及其生物活性研究(I)?[J]. 有机化学, 2003, 23(11): 1311-1313.

[4] 刘长春. 3-氯-4-氟苯甲酰基硫脲化合物的合成与除草活性研究?[J]. 化学世界, 2006, 47 (3): 159-161.

[5] 杨曼丽, 王辉, 宋修艳. 对苯二甲酰基硫脲衍生物的合成及其生物活性?[J]. 化学与生物工程, 2009, 26 (8):45-47.

[6] Venkatachalam T K, Qazi S, Samuel P, et al. Inhibition of Mast Cell Leukotriene Release by Thiourea Derivatives ?[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2003, 13: 485-488.

[7] Phetsuksiri B, Jackson M, Scherman H, et al. Unique Mechanism of Action of the Thiourea Drug Isoxyl on Mycobacterium tuberculosis?[J]. J Biol Chem, 2003, 278(52): 53123-53130.

[8] Katritzky A R, Kirichenko N, Rogovoy Boris V, et al. Synthesis of mono-and N,N-disubstituted thioureas and N-acylthioureas?[J]. Synthesis, 2004, (11): 1799-1805.

[9] Rasmussen C R, Villani Jr F J, Weaner L E, et al. Improved procedures for the preparation of cycloalkyl-, arylalkyl-, and aryl-thioureas?[J]. Synthesis, 1988(6): 456-459.

[10] Douglass Irwin B, Dains F B. Preparation and hydrolysis of mono-and disubstituted benzoylthioureas?[J]. Journal of the American Chemical Society, 1934,56: 1408-1409.

[责任编辑：蒋海龙]

TheSimpleSynthesisMethodof1-Benzoyl-3-(o-chlorophenyl)thiourea

DU Wen-hu1,2, XU Juan1, ZHI San-jun1,3, WEI Chang-mei1,3

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Huaiyin Normal University, Huaian Jangsu 223300, China)( 2.Jiang Xi Biotech Vocational College, Nanchang Jiangxi 330200, China)( 3.Jiangsu Key Laboratory for the Chemistry of Low-Dimensional Materials, Huaian Jangsu 223300, China)

The simple synthesis method of 1-Benzoyl-3-(o-chlorophenyl)thiourea by using benzoyl chloride, ammonium thiocyanate and o-chloroaniline as raw material in the presence of PEG-400 as catalyst and methylene dichloride as solvent. The optimum conditions of increase in the product yield were obtained by investigating the influences of reaction temperature, time, solvent and the quantity of raw material. Respectively, elementary,1H NMR and IR analysis proved the structure of product.

acyl thiourea; o-chloroaniline; synthesis

O621.3

A

1671-6876(2011)02-0122-05

2011-01-08

江苏省教育厅产业化推进工程项目(JH 10-48); 淮安市产学研合作促进计划项目(HAC201014)

杜文虎(1975-), 男, 内蒙古呼伦贝尔人, 硕士研究生, 研究方向为精细化学品与有机合成．