邵艳东，王向辉，张美娟，谷茂然，林 强

（海南师范大学 化学与化工学院教育部热带药用植物化学重点实验室，海南 海口 571158）

硫醇类化合物的合成研究及其应用

邵艳东，王向辉，张美娟，谷茂然，林 强*

（海南师范大学 化学与化工学院教育部热带药用植物化学重点实验室，海南 海口 571158）

硫醇类化合物作为一类重要的有机中间体，在医药、农药以及化工领域广泛应用.文章介绍了多种硫醇合成方法，同时报道一种以溴代物和硫氢化钠为反应原料，一步法高产率制得硫醇的新方法，进一步合成出9个重要的硫醚类化合物.并通过核磁和质谱确定硫醇和硫醚的结构.

硫醇；合成；硫醚

硫醇是以硫原子取代醇羟基中的氧原子而形成的具有巯基（-SH）的一类化合物.硫醇可用做药物、农药及除草剂的中间体，可做解毒剂，橡胶硫化促进剂等[1].比如乙硫醇[2]是磺胺类药物和磺酰尿类除草剂的中间体；正丁硫醇[3]是多种农药合成的中间体，还可做聚合反应调节剂、稳定剂；正十二碳硫醇[4]用作树脂和橡胶的分子量调节剂；叔十二碳硫醇[5]在合成橡胶、合成树脂、合成纤维中可作聚合量调节剂，在聚乙烯、聚丙烯的生产中作稳定剂和抗氧剂，还可作非离子表面活性剂及有机合成中间体.硫醇类化合物天然存在于各种肉类加工食品、咖啡、水果和葡萄酒等食品中，由于其独特的香味特征和低的香气阈值，是一类应用非常广泛的重要食用香料化合物[6].

1 硫醇合成方法简介

目前国内外关于巯基化合物的合成方法报道主要有以下几种.

Kuhnert N等于2001年报道[7]了利用硫脲为原料合成N-4-巯基-丁基-邻苯二甲酰亚胺.合成路线如下：

Tsao M W等报道了[8]利用F（CF2）8（CH2）11Br和硫代硫酸钠盐反应经过2步反应制得相应硫醇，产率74%.反应路线如下：

Blenlarz在1993年报道过[9]的合成路线如下：

胡坤等[10]于2012年报道了以硫代乙酸钾为原料制备出相应硫醇.合成路线如下：

Jones[11]等研究表明，在硫化氢存在的条件下，180℃下反应10 h，乙烯和硫化氢发生加成反应，生成乙硫醇和其它硫化物，乙硫醇和硫化物的产率分别为11%和80%，该反应符合马氏加成规则.乙烯与硫化氢先发生反应生成乙硫醇，乙硫醇再与乙烯发生反应生成硫化物.实验结果表明在该反应过程中，硫化物是一种有效的催化剂.

硫氢化钠与氯乙烷反应制备乙硫醇[12]反应方程式为：

该反应虽然收率尚可，但是该反应需在高压釜内密闭搅拌，130℃、1.5 MPa条件下进行.

关于硫醇类化合物的合成方法中，以硫氢化钠为原料具有合成步骤少、原料易得、收率高、三废少等优点，但是同时操作条件较苛刻，难于实现工业生产的缺陷。本课题组针对该反应的特点对其合成路线进行调整优化，具体合成路线如Scheme 1.

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

WRX-4显微熔点仪，Bruker-400核磁共振仪，RV10旋转蒸发仪药品均为市售化学纯或分析纯，液体试剂用前未经无水处理.

2.2 合成实验

2.2.1 硫醇合成（2a-2c）

在100mL两口烧瓶中依次加入5 mmol N-2-溴代-乙基-邻苯二甲酰亚胺，6 mmol的硫氢化钠，0.30g TBAB，60ml DMF.氮气保护下室温反应6-8 h，TLC监测[展开剂，V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=5∶1]至反应结束.取下反应瓶，加入50-80mL去离子水，用3×30mL乙酸乙酯萃取，汇集有机层，用2×30mL饱和食盐水洗涤有机层.无水硫酸钠干燥，抽滤，洗涤，减压条件下整除溶剂.残余物经柱层析分离，用石油醚∶乙酸乙酯（体积比）=20∶1混合溶剂洗脱，脱溶得白色固体N-2-巯基-乙基-邻苯二甲酰亚胺0.91 g，熔点（77-78℃），产率为85%；结构测定参数为：1H NMR(CDCl3，400 MHz)，δ：1.46(t,J=8.6 Hz,1H),2.85 (q,2H),3.90(t,J=7.4 Hz,2H),7.74-7.89(m,4H);13C NMR(CDCl3，100 MHz),δ：22.9,40.8,123.4,132.0, 134.1,168.1.

按照类似方法合成出两种硫醇化合物.

N-3-巯基-丙基-邻苯二甲酰亚胺（2b）：白色固体，熔点（47-48℃），产率为83%-84%；1H NMR(CD⁃Cl3，400 MHz)，δ：1.85（t,1H,J=8.2 Hz），1.96-2.03(m, 2H)，2.54(q,2H)，3.80(t,2H，J=6.7 Hz)，7.72-7.83 (m,4H)；13C NMR(CDCl3，100 MHz)，δ：21.9，32.7，36.4，123.2，132.0，134.0，168.2.

N-4-巯基-丁基-邻苯二甲酰亚胺（2c）：白色蜡状固体，熔点较低，产率为83%-84%；1H NMR(CD⁃Cl3，400 MHz),δ∶1.44(t,1H,J=8.0 Hz),1.63-1.70(m, 2H),1.76-1.84(m,2H),2.57(q,2H),3.68(t,2H,J= 6.9 Hz),7.72-7.82(m,4H)；13C NMR(CDCl3,100 MHz),δ∶24.0，27.2,31.0，37.1，123.0，131.9，133.8，168.0.

2.2.2 硫醚的合成（3a-3i）

N-（2-甲硫乙基）邻苯二甲酰亚胺（3a）的合成.在100mL两口烧瓶中，依次加入5 mmol化合物2a、6 mmol CH3I、0.30 g KI、6mmol K2CO3和30mL DMF，室温反应10 h，TLC监测[石油醚∶乙酸乙酯（体积比）=15：1]至反应结束.向反应瓶中加入50～80mL去离子水，用30mL×3乙酸乙酯萃取，有机层用30mL× 2饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，抽滤，减压下蒸出溶剂.残余物经柱层析分离，用石油醚）∶乙酸乙酯（体积比）=15：1洗脱，得白色固体0.99 g，产率90%，熔点87～88℃.1H NMR(CDCl3,400 MHz),δ：2.39(s, 3H),3.02(t,J=6.8 Hz,2H),4.13(t,J=6.8 Hz,2H), 7.92-8.08(m,4H);13C NMR(CDCl3,100 MHz),δ：15.2,32.2,36.5,123.4,132.1,134.0,168.2;MS(ESI, m/z)：[M+1)+222.1.

参照上述方法合成出化合物（3b-3i）.

N-（3-甲硫丙基）邻苯二甲酰亚胺（3b），白色固体，产率为83%；1H NMR(CDCl3,400 MHz),δ：1.93-2.00(m,2H),2.09(s,3H),2.54(t,J=7.2 Hz,2H),3.77 (t,J=7.0 Hz,2H),7.72-7.74(m,2H),7.79-7.81(m, 2H)；13C NMR(CDCl3,100 MHz),δ：15.1,27.7,31.2, 36.8,122.9,131.9,133.8,167.9;MS(ESI,m/z)：[M+1]+ 236.1.

N-(4-甲硫丁基)邻苯二甲酰亚胺白色固体(3c)，白色固体，产率为85%；1H NMR(CDCl3,400 MHz)：δ(ppm)1.63-1.83(m,4H),2.09(s,3H),2.53(t,J=7.2 Hz,2H),3.71(t,J=6.8 Hz,2H),7.71-7.85(m,4H).13C NMR(CDCl3,100 MHz),δ：15.5,26.4,27.7,33.7,37.5, 123.2,132.1,133.9,168.4;MS(ESI,m/z)：[M+23]+ 272.1.

N-（2-乙硫乙基）邻苯二甲酰亚胺（3d），白色固体，产率为93%；1H NMR(DMSO-d6,400 MHz),δ：1.18(t,J=7.4 Hz,3H),2.55(q,J=7.4,Hz,2H),2.78(t,J=7.2 Hz,2H),3.76(t,J=7.2 Hz,2H),7.83-7.88(m, 4H)；13C NMR(DMSO-d6,100 MHz),δ：14.4,24.4, 28.5,36.7,123.0,131.5,134.4,167.6;MS(ESI,m/z)：[M+23]+258.1.

N-（3-乙硫丙基）邻苯二甲酰亚胺（3e），白色固体，产率为92%；1H NMR(CDCl3,400 MHz),δ：0.93(t,J=7.34 Hz,3H),1.63-1.70(m,2H),2.21-2.29(m,4H), 3.47(t,J=8.0 Hz,2H);13C NMR(CDCl3,400 MHz),δ：14.6,25.5,28.2,28.6,36.9,122.8,131.8,133.7,167.8; MS(ESI,m/z)：[M+1]+250.1.

N-（4-乙硫丁基）邻苯二甲酰亚胺（3f），白色固体，产率为91%；1H NMR(DMSO-d6,400 MHz),δ：1.12(t,J=7.3 Hz,3H),1.47-1.70(m,4H),2.41-2.50 (m,4H),3.56(t,J=6.9 Hz,2H),7.78-7.83(m,4H);13C NMR(DMSO-d6,400 MHz),δ：14.7,24.9,27.2,30.1, 36.9,122.8,131.5,134.2,167.8;MS(ESI,m/z)：[M+ 23]+287.1.

N-(2-丙硫乙基)邻苯二甲酰亚胺（3g），白色固体，产率为94%；1H NMR(DMSO-d6,400 MHz),δ：0.96(t,J=7.3 Hz,3H),1.52-1.1.62(m,2H),2.56(t,J= 7.3 Hz,2H),3.84(t,J=6.4 Hz,2H),7.83-7.92(m, 4H);13C NMR(DMSO-d6,400 MHz),δ：13.2,22.2, 30.1,33.0,36.8,123.6,132.0,134.9,168.1;MS(ESI, m/z)：[M+1]+250.1.

N-(3-丙硫丙基)邻苯二甲酰亚胺（3h），白色固体，产率为85%；1H NMR(CDCl3,400 MHz),δ：0.70(t,J=7.4 Hz,3H),1.27-1.36(m,2H),1.66-1.73(m,2H), 2.22-230(m,4H)3.5(t,2H,J=7.0 Hz),7.46-7.54(m, 4H);13C NMR(CDCl3,400 MHz),δ：13.3,22.7,28.3, 29.1,33.8,36.9,122.9,131.9,133.7,167.8;MS(ESI, m/z)：[M+23]+286.1.

N-(4-丙硫丁基)邻苯二甲酰亚胺（3i），白色固体，产率为95%.1H NMR(CDCl3,400 MHz),δ：0.72(t,J=7.3 Hz,3H),1.30-1.55(m,6H),2.19-2.31(m,4H), 3.44(t,J=6.5 Hz,2H),7.47-7.57(m,4H);13C NMR (CDCl3,400 MHz),δ：13.3,22.8,26.7,27.6,31.2,33.9, 37.2,122.8,131.9,133.7,167.9;MS(ESI,m/z)：[M+ 23]+300.1.

3 结论

以溴代物和硫氢化钠为反应原料，TBAB为催化剂，DMF溶剂中，在N2保护下室温反应8-10 h，一步反应制得硫醇（产率83%～85%）.与已有报道合成方法相比，本方法具有合成路线短、产率高、三废少以及容易实现工业化的优点.在此基础上，利用已合成的硫醇与卤代烃作用合成出9个重要的硫醚化合物，产率达到80%以上.

致谢：感谢十二五”国家科技支撑计划农药专项（2011BAE06B04-07）、海南省自然科学基金（214024）、教育厅高等学校研究项目（HNKY2014-39）及海南省大学生创新项目的资金支持，同时对海南师范大学化学与化工学院测试中心提供的测试帮助一并感谢.

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责任编辑：毕和平

The Synthesis of Mercaptan Compounds and Research

SHAO Yandong，WANG Xianghui，ZHANG Meijuan，GU Maoran，LIN Qiang＊
（Key Laboratory of Tropical Medicinal Plant Chemistry of Ministry of Education，Institute of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou571158，China）

Thiols as a kind of important organic intermediates,are widely used in medicine,pesticide and chemical engi⁃neering field.This paper introduced some synthetic methods of thiols and reported a new one step synthesis of thiols in high yield,by hydrocarbon bromide and sulfur sodium hydride as reaction raw materials.To study the application of mercaptan, nine important sulfides were designed and prepared.All the synthesized compounds were confirmed by 1H NMR,13C NMR and MS.

Thiol；synthesis；thioether

O 621.3

：A

：1674-4942（2015）01-0052-03

2014-11-30

十二五”国家科技支撑计划农药专项（2011BAE06B04-07）；海南省自然科学基金（214024）；教育厅高等学校研究项目（HNKY2014-39）；海南省大学生创新项目

*通讯作者