4-甲基-3-硫代氨基脲型钌配合物的合成和性质研究

三联吡啶氯化钌六水合物的制备及其应用三联吡啶氯化钌六水合物的制备及其应用三联吡啶氯化钌六水合物是一种重要的配位化合物，具有广泛的应用前景。

本文将从制备方法、化学性质和应用方面对其进行详细介绍。

1.制备方法：三联吡啶氯化钌六水合物的制备方法较多，下面介绍一种常用的方法。

首先，需要准备的原料有三联吡啶（C5H4N—CH2—NH—CH2—C5H4N，简称tppa）、氯化钌（RuCl3）和六水合硝酸铵（NH4NO3•6H2O）。

将tppa和RuCl3按照3:1的摩尔比加入适量的二甲基亚砜（DMSO）中，经过搅拌使其充分溶解。

然后在室温下缓慢滴加六水合硝酸铵溶液，并持续搅拌反应体系，反应时间为6小时。

反应结束后，通过旋转蒸发的方式去除DMSO，并用乙醇洗涤产物，最后用无水乙醇进行洗涤和干燥，即可得到三联吡啶氯化钌六水合物。

2.化学性质：三联吡啶氯化钌六水合物是一种具有绿色晶体的无机化合物。

它在溶解于水中时呈现出深绿色，热稳定性较好。

其分子式为[Ru(C5H4N—CH2—NH—CH2—C5H4N)Cl3]•6H2O，其中tppa为双吡啶基的胺类化合物。

其晶体结构为八面体型，其中钌离子被六个氯离子以及一个tppa配体配位。

3.应用：三联吡啶氯化钌六水合物具有多种应用前景。

（1）催化剂：将三联吡啶氯化钌六水合物用作催化剂，可以促进多种有机化学反应的进行，如氢化反应、氧化反应、羰基化反应等。

其具体应用包括催化有机物的加氢脱氢反应、不对称催化反应等。

（2）生物医学领域：三联吡啶氯化钌六水合物在生物医学领域具有潜在的应用价值。

其性质稳定，具有低毒性和可降解性，可以作为药物传递系统的载体，用于将药物靶向输送到肿瘤细胞或特定组织中。

此外，三联吡啶氯化钌六水合物还显示出较强的抗肿瘤活性，因此有望成为新型的抗肿瘤药物。

（3）光敏化学：三联吡啶氯化钌六水合物在光敏化学中有重要的应用。

它具有良好的光敏性和荧光性能，可以用于光催化水分解、光催化CO2还原等反应。

解正峰：1972年12月生，1995年7月新疆大学化学系本科毕业，2003年新疆大学有机化学硕士毕业，2011年西安交通大学博士毕业。

2005年7月-2007年1月在中科院上海有机化学研究所做博士工作，2010年3月-7月在北京大学化学与分子工程学院挂职副院长。

主要研究方向为有机合成方法和石油化工精细化学品的合成。

主持三项国家自然科学基金、一项横向课题和一项校管青年教师启动基金项目，参加二项国家自然科学基金项目，一项教育部基金，一项自治区十一五重大专项基金，一项自治区火炬计划项目，一项科技支疆，一项校管教学改革课题。

承担项目（近5年）1．含多氮杂环席夫碱配合物的合成、活性测试及载氧性质研究，国家自然科学基金(20562011), 26万，2006-20082．新型多氮杂环席夫碱配合物的合成、活性测试及催化性能研究，国家自然科学基金(20862015),33万，2009-20113. 新型固载多氮杂环席夫碱介孔分子筛的制备及催化性能研究，国家自然科学基金（20962018），30万，2010-2012发表论文（近5年）1.Strecker-type reaction catalyzed by carboxylic acids in aqueous media, Synthesis, 2009,2035-20392.Three-component synthesis of homoallylic amines catalyzed by Phosphomolybdic acidin water, Chinese Journal of Chemistry, 2009, 27, 925-9293.Clean synthesis of adipic acid catalyzed by complexes derived from heteropoly acid andglycine. Catalysis Communications, 2009, 10, 464-4674. A convenient route to synthesize N-protected α,α-difluorohomoallylic amines bygem-difluoroallylation of α-amido sulfones, Synthesis, 2008, 3805-38095.Tandem Addition/Cyclization Reaction of Organozinc Reagents to 2-AlkynylAldehydes:Highly Efficient Regio- and Enantioselective Synthesis of 1,3-Dihydroisobenzofurans and Tetrasubstituted Furans, J. Org. Chem. 2008, 73, 2947-29506.Synthesis and Crystal Structure of 5-pyrazol-4,5-dihydropyrazoles Derivatives. Journal ofHeterocyclic Chemistry, 2008, 45, 1485-1488.7.新型双席夫碱类化合物的合成及晶体结构, 有机化学, 2008, 28(8), 1423-1427.8.含吡唑基的1,5-苯并硫氮杂卓衍生物的合成及晶体结构, 高等学校化学学报, 2008，29(3), 533-536.9.新型含吡唑基的查尔酮的合成、表征及晶体结构，有机化学，2008，28（3），506-510.10.新型双缩硫代对称二氨基脲类衍生物的合成和生物活性测试, 有机化学, 2008, 28(5),889-893.11.1-(5-Methyl-phenylisoxzaol-4 -yl)ethanone, Acta Crystallogaphica Section E. 2007, o301012.N,N’-Bis[(2-phenyl-2H-1,2,3-triazol-4-yl) methylidene]benzene-1,4-diamine, ActaCrystallogaphica Section E. 2007, o293413.1,5-Bis(4-chlorophenyl)-3-phenylpentane -1,5-dione Acta Crystallogaphica Section E. 2007,o280414.1,3-偶极环加成合成双-4,5-二氢-1,2,4-噁二唑啉衍生物,有机化学，2007, 27,1162-1166.15.联吡唑啉类化合物的合成及其荧光性能，应用化学，2007, 7, 765-769.16.5-（2-苯基-1，2，3-三唑基）-3-芳基吡唑啉衍生物的合成及其荧光性能, 高等学校化学学报，2006, 6, 1058-106117.Synthesis of New 3-(4-Oxo-4H-chromen-3-yl)-3a,6a-dihydro-pyrrolo[3,4-d]isoxazole-4,6-dione Derivatives by 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction, Journal of Heterocyclic Chemistry, 2005, 42, 695-697。

《手性3d-4f金属配合物和金属凝胶的合成、结构及性能研究》篇一手性3d-4f金属配合物和金属凝胶的合成、结构及性能研究一、引言手性金属配合物和金属凝胶作为新型功能材料，在材料科学、化学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在研究手性3D/4F金属配合物和金属凝胶的合成方法、结构特征及性能表现，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据。

二、文献综述手性金属配合物和金属凝胶的研究近年来备受关注。

其独特的结构特性和物理化学性质使其在催化、光学、磁学、生物传感等领域具有潜在应用价值。

目前，关于手性金属配合物和金属凝胶的合成方法、结构及性能的研究已经取得了一定的进展。

然而，仍有许多问题亟待解决，如合成方法的优化、结构与性能关系的深入探讨等。

三、实验部分1. 合成方法（1）手性3D金属配合物的合成采用溶液法，以手性配体与金属盐反应，通过控制反应条件，如温度、浓度、溶剂等，合成手性3D金属配合物。

（2）手性4F金属配合物的合成采用类似的方法，以含氟的手性配体与金属盐反应，合成手性4F金属配合物。

（3）金属凝胶的合成将金属盐与特定凝胶因子混合，通过调节溶液浓度、温度等条件，制备金属凝胶。

2. 结构表征利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）等手段，对手性3D/4F金属配合物和金属凝胶的结构进行表征。

四、结果与讨论1. 合成结果通过优化反应条件，成功合成了手性3D/4F金属配合物和金属凝胶。

产物纯度高，结构稳定。

2. 结构分析（1）手性3D/4F金属配合物的结构特点XRD、IR、NMR等表征手段表明，手性3D/4F金属配合物具有独特的三维结构，配体与金属离子之间形成了稳定的配位键。

手性4F金属配合物中，氟原子对配位环境产生了影响，使得配合物的性质有所变化。

（2）金属凝胶的结构特点金属凝胶具有三维网络结构，金属离子与凝胶因子之间形成了交联的网状结构，使得凝胶具有良好的稳定性和机械强度。

3. 性能研究（1）催化性能手性3D/4F金属配合物在催化领域具有一定的应用潜力。

1.1 酰腙化合物的研究进展1.1.1 酰腙化合物概述1864年H.Schiff首次使用氨基化合物与羰基化合物进行脱水缩合反应得到一类如图1-1所示的新型的化合物，在此之后，人们将含有C=N基团的这一类型的化合物称之为希夫(Schiff)碱。

C O R1R2N R3HH+C NR1R2R3+H2OOCHNR3N CR1R2图1-1 Schiff碱结构通式图1-2 酰腙结构通式Fig.1-1 Structural formula of Schiff base Fig.1-2 Structural formula of hydrazone 酰腙类化合物是由酰肼类化合物与相应的醛或酮进行缩合得到的产物，它们的的结构通式如图1-2所示，含有羰基、亚氨基、次氨基等基团，所以酰腙类化合物也是希夫碱化合物的一种。

由于次氨基上的孤对电子与羰基及亚氨基可以形成P~π共轭，所以酰腙类化合物与其它Schiff碱相比，性质更为稳定，不易发生水解。

Schiff碱类化合物在其被发现后的近70年里，并没有引起科学研究者们太多的兴趣，直到1931年P.Pfeiffer[1, 2]等人合成了大量的水杨醛及其衍生物、吡咯醛、邻氨基苯甲醛类希夫碱化合物，并对它们的金属配合物做了系统大量的研究工作[3]，有关Schiff碱类化合物的研究才得到许多化学工作者们的关注。

酰肼类化合物在接近生物体内环境的条件下，有着较高的活性，可以和生物体内许多微量元素进行反应，起到抗肿瘤、抗结核的作用，在生命科学领域是一大研究亮点[4,5]。

由于酰肼结构中-NH2基团的存在，这类化合物对生物体有一定的毒害作用。

酰腙类化合物是酰肼类化合物改性后得到的一类Schiff碱化合物，与原料酰肼相比，酰腙类化合物具有更好的生物活性，对生物具有更低的毒性。

近年来，国内外许多研究人员对酰腙类化合物进行了深入细致的研究，研究者们发现，该类化合物在生物及药物活性、催化材料与分析试剂有着广泛的应用前景，某些酰腙类化合物甚至还具有抗癌的作用[6-10]。

亚甲基-双-(3-硝氨基-4-甲基呋咱)的合成与性能沈华平;卢艳华;曹一林;何金选【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2011(000)004【摘要】以乙酰乙酸乙酯为起始原料,用高压法合成了前体化合物4-甲基-3-氨基呋咱(AMF),在盐酸催化下使AMF与甲醛反应得到亚甲基-双-(3-氨基-4-甲基呋咱)(MBAMF),对MBAMF硝化得到目标化合物亚甲基-双-(3-硝氨基-4-甲基呋咱)(MBNMF).用DSC-TG研究了MBNMF的热分解特性,测定了MBNMF的感度和燃烧热.结果表明,与HMX相比,MBNMF的机械感度和静电感度低,热分解峰温为149.7℃,密度1.63g/cm3,燃烧热18 628.8 kJ/kg,生成焓达1694.4 kJ/mol,表明MBNMF是一种新型高能物质.【总页数】4页(P37-40)【作者】沈华平;卢艳华;曹一林;何金选【作者单位】湖北航天化学技术研究所,湖北襄阳441003;湖北航天化学技术研究所,湖北襄阳441003;湖北航天化学技术研究所,湖北襄阳441003;湖北航天化学技术研究所,湖北襄阳441003【正文语种】中文【中图分类】TJ55;TQ203【相关文献】1.5-硝基-3-三硝甲基-1 H-1,2,4-三唑和5,5 '-双(三硝甲基)-3,3 '-偶氮-1 H-1,2,4-三唑的合成与理论研究 [J], 肖啸;姚二岗;刘庆;丁可伟;苏海鹏;李陶琦;张敏;葛忠学2.2-[4-氨基-5-(2,4-二氯苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-硫亚甲基酰胺]-3-甲基苯甲酰正丙胺的合成 [J], 郑玉国;周莉;宋泽斌;宋松;李仲明;邓钊;吴用;付如凯;黄勇3.3-[N-(4-甲基苯基)氨基羰基]-5-[4-(4-甲酸基苯甲氧基)苯亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮的合成 [J], 郑礼康;金明;张敬先;韩世清4.3-硝氨基-4-偕二硝基甲基呋咱二肼盐:合成、结构及性能 [J], 林智辉;孙琦;陆明5.5-二氰亚甲基-4-二环丙亚甲基-3-[1-(2,5-二甲基-3-呋喃基)亚乙基]四氢呋喃-2-酮的合成 [J], 孙致远;张成祥;Ramachandra S.Hosmane因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

2010年第30卷有机化学V ol. 30, 2010第2期, 173～180 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 2, 173～180* E-mail: mjzhangtju@Received February 16, 2009; revised May 10, 2009; accepted July 7, 2009.国家自然科学基金(No. 20802049)资助项目.174有机化学V ol. 30, 2010硫代光气与伯胺缩合制备关键活性中间体异硫氰酸酯后再与胺迅速发生加成反应, 生成相应的硫脲类化合物, 如果是与仲胺反应得到的稳定中间体不是异硫氰酸酯而是二取代氨基硫代甲酰氯, 然后与胺类化合物发生取代反应, 得到目标产物. 例如: 2001年Dalluhn研究组[26]以硫代光气和二甲胺为原料在催化剂三乙胺存在下获得稳定中间体二甲氨基硫代甲酰氯(1), 然后用溶于碱性溶液中的双芳磺酰胺2作为亲核试剂与1发生亲核取代反应, 高收率地得到磺酰仲氮负离子取代Cl的产物双芳磺酰硫脲3 (Scheme 1).Scheme 1但硫代光气是一种剧毒的挥发性液体, 其生产、贮运和使用都不安全、不方便, 且反应中放出HCl气体, 对环境的危害较大. 因此, 一系列使用非硫代光气合成中间体异硫氰酸酯的绿色方法成为人们研究的重点, 其中主要包括从苯环上连接各种强吸电子基的芳(磺酰)伯胺制备相应的异硫氰酸酯的方法[27].非硫代光气法对于从芳(磺酰)胺制备芳(磺酰)异硫氰酸酯已很普遍, 但对于从杯芳胺合成杯芳异硫氰酸酯却未见文献报道. 所以, 尽管硫代光气有巨毒, 基于它极强的反应活性, 仍用于中间体杯芳异硫氰酸酯 4 (Scheme 2)的制备, 4再与胺类化合物发生加成反应获得杯芳硫脲5[28]. .2 以异硫氰酸酯和胺为原料的合成Neville等[29]以四异硫氰酸硅酯和胺为原料首次合成N-单-和N,N-二取代硫脲, 产率高达97%～100%. Neville法是用四氯化硅与硫氰酸铵制备四异硫氰酸硅酯, 再和胺作用后水解, 反应底物适用面宽, 产率高, 避免了硫代光气的使用, 该反应不足之处是使用的溶剂种类较多, 且四异硫氰酸硅酯毒性较大也不易制备.与四异硫氰酸硅酯相比, 异硫氰酸烷基或芳基酯与胺的反应活性以及由它们制备的产品用途远远超过毒性, 所以通过它们合成具有特殊用途且其它反应不易合成的硫脲类化合物, 具有一定的实践意义. 例如: 1994Scheme 2年, Scheerder研究组[30]用异硫氰酸苯酯与四氨基杯芳烃在氯仿溶剂中于室温条件下缩合, 合成可以选择性络合氯离子的中性配位体6 (Eq. 1). 2002年, 杨发福等[31]用过量异硫氰酸苯酯与1,3-二氨基杯[4]-四丁醚于室温条件无溶剂直接缩合, 生成可以选择性络合24H PO－离子的杯[4]-双硫脲.运用异硫氰酸酯法除了制备杯芳硫脲之外, 还可制备芳磺酰硫脲[32]及环硫脲(1-芳磺酰四氢咪唑-2-硫酮). 例如: 最近, Faidallah小组[33]用对取代吡唑苯磺酰胺与异硫氰酸酯为原料在无水碳酸钾存在下于丙酮中回流, 合成了具有降血糖等生物活性的磺酰硫脲类化合物, 关于磺酰环硫脲合成方法研究始于1980年, McFarland 等[34]用对甲苯磺酰异硫氰酸酯与氨基乙醇为底物, 以浓硫酸为催化剂在甲醇中发生分子内关环反应合成芳磺酰环硫脲结构. 之后, 很少有文献用其它反应报道此类结构. 直至2007年, Cutting研究组[35]用磺酰亚胺7与异硫氰酸酯取代的杂环酰亚胺8在手性配体催化下发生No. 2丁从文等：硫脲类化合物合成方法研究进展175对映选择性Mannich 反应合成了手性芳磺酰环硫脲9 (Eq. 2).以异硫氰酸酯和胺为起始原料合成硫脲类化合物的反应普遍在有毒且有挥发性的有机溶剂中进行, 很少于绿色溶剂里发生. 2007年, Xiao 研究组[36]将肉桂酰异硫氰酸酯、取代苯胺与离子液体四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑盐([Bmim][BF 4])于室温下混合搅拌可合成一系列肉桂酰基硫脲, 产率高达98.3% (Eq. 3). 该方法的优点在于反应时间短(2～12 min), 易于操作, 后处理简单, 环境友好, 离子液体经简单处理后可循环使用至少九次.由于异氰酸酯不稳定, 不便于储存, 而且异硫氰酸酯的制备大都需要较长的反应时间, 生产也极不安全, 因此, 探索快速高效以及环境友好的合成方法具有一定的理论意义和实践价值.3 以硫氰酸盐、酰氯和胺为原料的合成以硫氰酸盐、酰氯和胺为原料可以在原位生成异硫氰酸酯, 不需分离直接和胺反应, 克服了传统的用过量光气与伯胺反应, 将过量的光气除去后得到异硫腈酸酯, 再与另一种伯胺反应合成不对称硫脲, 同时, 由于异硫腈酸酯有毒且相对较活泼, 该方法能够将两步反应连续进行.3.1 三组分直接回流的合成Sridevi 等[37]首次用硫氰酸铵、芳基甲酰氯与2-胺 基-苯并咪唑在无水丙酮中直接回流制备N -苯甲酰基- N I -(苯并咪唑-2-基)硫脲, 同时获得有价值的副产品N -(苯并咪唑-2-基)苯甲酰胺, 从而为绿色化学开辟了一条绿色通道. 2007年, 史达清研究组[38]用硫氰酸钾、取代苯甲酰氯与对硝基苯胺在无水丙酮中回流, 首次合成阴离子受体芳酰基硫脲. 此类方法存在的弊端在于, 回流时间长, 使用无水溶剂, 产率也不高.3.2 相转移催化剂参与下的合成Reeves 等[39]用硫氰酸钾水溶液与酰氯的苯溶液在室温下搅拌, 以四丁基溴化铵(TBAB)为相转移催化剂, 采用液-液相转移催化法, 制备酰基异硫氰酸酯后再与苯胺加热首次合成了N -酰基-N'-苯基-硫脲(Scheme 3).该反应缩短了反应时间, 产率高达82%, 底物酰氯适用面较宽, 但Reeves 法经过了异硫氰酸酯的分离纯化步骤, 并且使用的硫氰酸盐大大过量, 造成了原料不必要的浪费.Scheme 3采用操作更为简便的固-液相转移催化法, 以廉价无毒、来源丰富、稳定性高的聚乙烯醇-400 (PEG-400)为相转移催化剂, 进行固-液相转移催化法合成, 也是近年来研究较多的绿色合成方法之一[40]. 例如1992年,魏太保等[41]以5-芳基-2-呋喃甲酰氯与硫氰酸铵反应, 即得相应的酰基异硫氰酸酯, 可以不经分离直接与芳胺加成, 生成了5-芳基-2-呋喃甲酰基硫脲(Eq. 4). 2001年, Li 研究组[42]以5-(4-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯、硫氰酸铵和芳基甲酰肼为原料, 在PEG-400催化下, 于室温条件下合成了1-芳基甲酰基-5-(4-氯苯基)-2-呋喃甲酰基-氨基硫脲.3.3 微波与相转移催化剂参与下的合成微波作为一种高频电磁波, 它能促进许多化学反应的进行, 具有反应速度快、效率高、节约能源、实现原子经济性合成和生态友好绿色合成等优点[43], 有不少文献已将微波应用于硫脲衍生物的合成中. 例如2003年, 李正等[44]利用微波辐射(MWI)技术快速高产率地合成含苯并呋喃甲酰基的氨基硫脲(Scheme 4), 该方法涉及到苯并呋喃甲酰氯、硫氰酸铵和芳甲酰肼等三组分在PEG-400的催化下于氯仿和DMF 溶剂中一锅法缩合,176有 机 化 学 V ol. 30, 2010其中介电常数较大的DMF 溶剂可有效改善微波吸收效率, 利于缩短反应时间和提高产率.Scheme 43.4 超声波与相转移催化剂参与下的合成与常规方法比较, 超声辐射法具有简便易控、能耗低、改善反应条件、加快反应速度、提高反应产率以及使一些用传统方法难以进行的化学反应得以实现的优点, 因此近年来引起化学工作者广泛关注[45]. 例如2006年, 薛思佳等[46]将超声辐射和相转移催化结合起来, 以PEG-400为固-液相转移催化剂, 以乙腈为溶剂, 在超声辐射(USI)下顺利得到酰基硫脲(Scheme 5), 反应中间体酰基异硫氰酸酯也无需隔离, 反应温度由90 ℃降低至60 ℃, 反应总收率由49%提高至70%, 反应时间缩短为3 h.Scheme 52008年, 孙燕荣等[47]报道了类似的工作, 并且和常规加热法进行了比较, 结果表明常规加热法合成目标产物需回流3 h 左右, 而采用超声波辐射法, 只需在60 ℃下超声波辐射约20 min, 反应时间仅是常规方法的11%, 产率比常规方法提高了7%～19%左右. 总之, 超声波辐射法是一个反应时间短、条件温和、产率高、副反应少并且应用面较宽的好方法. 3.5 水介质中相转移催化剂参与下的合成以上合成方法都需经中间体异硫氰酸酯的制备步骤, 并且整个合成需要在相对昂贵、有毒的有机溶剂中进行, 对环境存在着不可避免的污染．随着人们对人类生存环境的日益重视, 越来越多的化学家将合成研究的重点放在对环境无污染的绿色合成上, 绿色合成要求合成中采用无毒的溶剂、试剂或催化剂, 尤其对反应溶剂的选择更是绿色合成研究的重点, 其中水被认为是最理想的绿色溶剂. 例如2006年, 王喜存等[48]在氯化三乙基苄基铵(TEBA)存在下, 于水介质中一步合成N -芳基- N '-(2-苯并呋喃甲酰基)硫脲(11)和1-芳甲酰基-4-(2-苯并呋喃甲酰基)氨基硫脲(12) (Scheme 6), 产率高达72%～87%. 与以上相转移催化方法相比, 本法将多步反应合并为一步, 并且在反应过程中不使用有机溶剂, 避免了资源浪费和环境污染, 具有操作简单、反应条件温和和环境友好等特点. 用水作为有机合成反应的溶剂, 体现了绿色化学中溶剂绿色化的要求, 开辟了合成硫脲类化合物的绿色途径.Scheme 63.6 微波参与下无溶剂无催化剂的合成自从Gedye 等[49]报道了微波作为反应热源可促进有机反应以来, 微波技术的应用即成为有机反应研究的热点之一, 因此, 具有速度快、产率高、操作简单、环境友好等优点的微波促进下的无溶剂非均相有机反 应[50]被成功应用于硫脲衍生物的合成．例如, 2005年, Wang 等[51]在无溶剂和无催化剂条件下, 利用微波间歇加热合成1,4-二取代氨基硫脲衍生物13 (Scheme 7). 反应只需5 min, 产率高达82%～88%, 与以上直接回流和相转移催化方法比较, 该方法避免了有机溶剂的使用和原料的浪费, 为酰氨基硫脲类化合物的合成提供了一条绿色通道.Scheme 74 以二硫化碳和胺为原料的合成4.1 直接加热合成Allen 等[52]报道了用二硫化碳和乙二胺为原料直接No. 2丁从文等：硫脲类化合物合成方法研究进展177加热到一定温度合成环状硫脲(四氢咪唑-2-硫酮)的方法(Eq. 5). 该方法的优点在于产率高, 反应时间短, 避免使用催化剂. 具备这些优点的原因可能是五元环硫脲结构具有很大的稳定性, 一旦生成便以固体形式从反应混合液中很快析出.4.2 催化剂参与下的合成Allen 报道的上述方法除了存在反应体系中有H 2S 气体放出, 污染环境的缺点之外, 在同样的反应条件下, 对于合成其它非环硫脲类化合物还存在回流时间较长、产率很低的问题, 因此人们在催化剂方面作了许多研究, 以使全过程更加简洁高效、环境友好.1999年, Ballabeni 研究组[53]以二硫化碳和伯胺为底物, Zn-Al HT (500)作为催化剂, 在高压釜中进行反应, 首次无溶剂合成了1,3-二取代对称硫脲14 (Eq. 6), 当底物胺是乙二胺和邻苯二胺时, 可得到相应的杂环硫酮产物, 产率高达100%. Ballabeni 催化法操作简单, 反应条件温和, 反应时间较短(2 h), 产率很高(最高达到100%), 催化剂Zn-Al HT (500)可以循环使用, 应用范围广泛, 因此它是一种高效合成对称硫脲、环状硫脲特别是具有光活性硫脲类化合物的绿色方法. 但该反应仍存在一些不足: 底物胺适用面狭窄, 只适合一些活性较强的芳香族伯胺和脂肪族伯胺; 反应中使用的催化剂不易得到, 制备时涉及到高温回流、加热时间过长、需要小心控制等问题.近年来, 基于双氧水作为催化剂的低毒性、低污染、高活性、价廉易得以及对环境友好等优点[64], 倍受化学工作者普遍关注. 例如: 1997年, Li 研究组[54]采用双氧水作为催化剂脱去硫化氢改进了合成路线中关键中间体异硫氰酸酯的制备方法之后, 2000年, Sasaki 等[55]以取代间苄二胺 15 和二硫化碳为原料, 氢氧化钠和双氧水作为催化剂, 用四氢呋喃水溶液作为溶剂, 在氯仿高度稀释条件下得到大环双硫脲16 (Scheme 8), 它可以作为阴离子受体强烈选择性络合24H PO －和Ac －阴离子, 其络合阴离子的能力强于相应的非环状硫脲. 4.3 微波参与下的合成2004年, Sandin 等[56]以2-取代丙二胺17和二硫化Scheme 8碳为原料, 乙醇为溶剂和催化剂, 通过微波辐射方式, 在200 s 内完成了5-取代六氢嘧啶-2-硫酮(18)的合成(Eq. 7). 但是Sandin 微波辐射法, 存在着H 2S 气体从反应中放出污染环境的问题. 此外, 乙醇在该反应中作为溶剂和催化剂在微波辐射下可导致许多副产品生成, 特别是一硫代氨基甲酸乙酯, 相比之下, 廉价易得的无机碱 NaOH 或KOH 溶液作为催化剂的选择较为理想.5 以硫代羰基转移试剂与胺为原料的合成以硫代光气或异硫氰酸酯和伯胺、仲胺为原料合成对称和非对称硫脲已成为人们广泛采用的方法, 然而此类方法涉及到原料的巨毒性, 此外, 用硫代光气或二硫化碳为原料进行反应, 不可避免地放出HCl 或H 2S 气体污染环境. 一系列替代它们的诸如二硫氰三苯膦[57] (TPPT)、三硫代碳酸盐[58]、二硫代或单硫代秋兰姆[59]、苯胺基硫代羰基1,2,4-三唑[60]、活化的二硫代胺基甲酸盐[61]等硫代羰基转移试剂已经吸引了不少研究者目光.以上硫代羰基转移试剂法尽管避免了巨毒的硫代光气或异硫氰酸酯, 也解决了HCl 或H 2S 气体放出污染环境的问题, 从而给反应提供了安全性和环境友好性, 但它们遭受实际条件的限制, 涉及到苛刻的反应条件、无水溶剂的使用、繁琐的多步骤操作、不易得到的起始原料、反应缺乏普遍适用性、总体收率也很低.2000年, Mohanta 研究组[62]以1-(甲基二硫代羰基)咪唑(19)或其N -甲基盐20为硫代羰基转移试剂, 在回流的乙醇溶剂中与胺发生取代反应合成了对称硫脲 21 (Eq. 8)和非对称硫脲22 (Scheme 9), 当反应以乙二胺或178有 机 化 学 V ol. 30, 2010邻苯二胺和19或20为底物在乙醇中加热时, 可得到四氢咪唑-2-硫酮和苯并咪唑-2-硫酮, 产率高达96%.Scheme 9值得一提的是, 硫代羰基转移试剂19或20与仲胺 (N -甲基苯胺、吗啉)按1∶2物质的量比在乙醇中回流时, 没有获得相应的四取代对称硫脲21, 结果生成了意外产物二硫代胺基甲酸甲酯. 然而, 对于非对称硫脲22的合成方法, 底物不管是氨气还是伯胺和仲胺, 都具有一定的普遍适用性.另外, 此类硫代羰基转移试剂的结构类似于硫代光气, 是个高效、安全的硫代羰基转移试剂, 反应条件温和, 操作简单, 反应在无毒的乙醇溶剂中进行, 试剂种类少, 产率高, 这无疑是硫脲类化合物合成研究中的绿色化新进程.6 以取代硫脲与胺为原料的合成以上讨论了胺作为亲核试剂与硫代羰基转移试剂发生亲核取代反应合成N -取代硫脲, 胺作为亲核试剂还可以与N -取代硫脲发生亲核取代反应合成新型硫脲类化合物.1999年, Xian 课题组[63]以一系列烷基伯胺或仲胺作为亲核试剂与N -亚硝基-1,3-二甲基硫脲于室温下在乙腈中发生亲核取代反应, 以95%以上的高产率合成了一系列N -取代硫脲23 (Eq. 9). 与化合物23传统制备方 法[64]相比, 该方法不仅产率高,而且很容易进行.烷基伯胺或仲胺作为亲核试剂, 除了易与亚硝基硫脲发生亲核取代生成N -取代硫脲外, 还易与1,3-二芳基对称硫脲发生亲核取代生成N -取代硫脲, 例如, 1993年, Ramadas 等[65]用1,3-二苯基硫脲在少量三乙胺催化下, 于乙腈中回流, 被伯胺或仲胺亲核取代, 生成非对称硫脲24 (Eq. 10). 与传统的非对称硫脲[66]的制备方法相比较, Ramadas 法反应时间较短(1.5～3 h), 产率较高(70%～92%).作为亲核试剂的烷基伯胺或仲胺是手性胺时, 取代产物将是手性硫脲. 例如, 2008年, 王进家等[67]用手性胺取代1,3-二芳基对称硫脲, 成功地获得了手性硫脲 25 (Eq. 11). 此方法避免了传统方法[10]异硫氰酸酯的使用, 且具有反应简便、产率较高、后处理简单等优点.7 结语和展望硫脲类化合物在各行各业具有广泛的应用, 因此近年来一直都有关于此类化合物合成新方法的文献报道, 从中不难看出, 如何寻找温和高效的催化剂和合成路线将是今后的探索目标, 利用微波加热和超声辐射技术缩短反应时间和优化条件值得尝试. 此外对于磺酰(环)硫脲的新合成方法以及硫脲类化合物的不对称合成研究均较少, 本文课题组正朝这方面开展更加深入的研究, 以经无机碱KOH 水溶液处理的磺酰胺和胺、二硫化碳为原料, 在室温下, 磺酰铵盐(RSO 2NHK)作为亲核试剂在水中与胺和二硫化碳的加合物发生亲核取代反应合成磺酰硫脲(Eq. 12), 底物是N -单磺酰二胺与二硫化碳时, 可发生分子内关环反应生成磺酰环硫脲(Eq. 13). 与以上报道的方法相比, 我们提出的方法全部在水相中进行, 且反应中所用的二硫化碳、KOH 价格均不高, 条件温和, 步骤简单, 具有潜在的应用前景.No. 2 丁从文等：硫脲类化合物合成方法研究进展179References1 Xue, S.-J.; Duan, L.-P.; Ke, S.-Y.; Zhu, J.-M. 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