微波輻射合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的研究

張 寧，劉 爽，馮桂榮，董玉環(huán)

（唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000）

微波輻射合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的研究

張 寧，劉 爽，馮桂榮，董玉環(huán)

（唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000）

研究了以異硫氰酸苯酯、疊氮化鈉、對(duì)二氯芐為主要原料，在微波輻射條件下合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯，并對(duì)影響反應(yīng)因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：n（對(duì)二氯芐）：n（1-苯基-5-巰基四氮唑）物質(zhì)的量比為1:3，微波輻射時(shí)間為8 min，微波輻射功率為500 W，水用量50 mL時(shí)，反應(yīng)條件最優(yōu)化，產(chǎn)率可達(dá)90.5%。

微波輻射；四氮唑衍生物；合成

四氮唑及其衍生物是一類重要的有機(jī)合成體，可用于含能材料、感光材料、功能配位材料及工業(yè)發(fā)泡劑等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)[1-3]。同時(shí)，四氮唑是羧基的生物電子等排體[4]（相似的理化性質(zhì)和生物活性）具有廣泛的生物活性，在新藥物、新農(nóng)藥的研制中有著重要的作用，如抗菌、消炎、殺蟲(chóng)和調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)等[5-8]。分子的生物活性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，一個(gè)分子中同時(shí)含有多個(gè)活性基團(tuán)，使不同活性基團(tuán)聚集，可以實(shí)現(xiàn)生物活性疊加，達(dá)到增強(qiáng)其生物活性的目地[9]。但是，用傳統(tǒng)方法（腈類與疊氮化鈉反應(yīng)）合成的帶有多個(gè)活性基團(tuán)的芳香基四氮唑類衍生物，往往存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)（十幾個(gè)小時(shí)），易產(chǎn)生有毒易爆的HN3和NH4N3，目標(biāo)產(chǎn)物難以完全分離，產(chǎn)率低等缺點(diǎn)。本文利用微波輻射快速合成了1,4-二(1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基)苯，操作方便，反應(yīng)時(shí)間僅為8 min，產(chǎn)率較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要的儀器和試劑

NJL07-3型實(shí)驗(yàn)專用微波爐（帶回流裝置）；FT-IR800紅外光譜儀（KBr壓片）；Mercury-Plus 400核磁共振譜儀（CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）；WRS-2微機(jī)熔點(diǎn)儀（溫度計(jì)未校正）；SHB-D型微型循環(huán)水真空泵。

氫氧化鈉、濃鹽酸、疊氮化鈉、對(duì)二氯芐、乙酸乙酯、石油醚、丙酮均為分析純?cè)噭?，異硫氰酸苯酯為化學(xué)純?cè)噭褂们拔醋鲞M(jìn)一步提純。

1.2 實(shí)驗(yàn)合成路線

1.3 1-苯基-5-巰基-1,2,3,4-四氮唑（A）的合成[10]

在500 mL反應(yīng)瓶中加入13.50 g (0.1 mol）異硫氰酸苯酯，9.75 g（0.15 mol）疊氮化鈉和200 mL水?dāng)嚢杌旌?，得黃綠色溶液，控制油浴溫度為130-140 ℃加熱回流反應(yīng)4 h至澄清為止，冷卻至80 ℃左右，抽濾得1-苯基四氮唑-5-硫醇鈉鹽。在鈉鹽（濾液）中加入濃鹽酸酸化至pH值約為3時(shí)，析出大量白色沉淀，過(guò)濾，濾餅用純水洗至pH為4-5，過(guò)濾，烘干得粗產(chǎn)品。粗產(chǎn)品用甲醇重結(jié)晶，得到白色晶體，稱重為13.72 g，產(chǎn)率為82.7%，熔點(diǎn)為150-153 ℃。

1.4 1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的合成

在100 mL反應(yīng)瓶中加入1.42 g（12 mmol）A，0.52 g （13 mmol）氫氧化鈉和50 mL水，攪拌，待固體全部溶解、反應(yīng)液澄清后，慢慢滴加0.716 g（4 mmol）對(duì)二氯芐和5 mL丙酮混合液，將反應(yīng)瓶放入帶有回流裝置的微波爐中，在500 W功率下反應(yīng)8 min，靜置后得到大量白色絮狀固體，抽濾，濾餅用水洗滌，干燥，用丙酮和石油醚重結(jié)晶，得白色晶體，收率90.5%。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)物料配比對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響

在微波輻射時(shí)間為8 min、微波輻射功率為500 W不變，水用量為50 mL的情況下，改變反應(yīng)物料物質(zhì)的量配比，反應(yīng)結(jié)果見(jiàn)表1。

該反應(yīng)是一類典型的親核取代反應(yīng)，由于苯環(huán)聯(lián)四唑環(huán)的空間位阻效應(yīng)較大，因此該類反應(yīng)須在A大大過(guò)量（＞50%）和加熱的情況下才能進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）表明微波輻射條件下，隨著反應(yīng)物原料配比的增加，產(chǎn)率也逐步提高。該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，適量增加反應(yīng)物的用量有助于平衡向生成產(chǎn)物的方向移動(dòng)。但是，物料配比從1:3增加到1:3.5時(shí)，產(chǎn)率提高并不明顯，為了節(jié)約原料，確定反應(yīng)物物料最佳配比為1:3。

2.2 微波輻射時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

在以反應(yīng)物料配比n(對(duì)二氯芐)：n(A)=1:3，水用量為50 mL微波輻射功率為500 W的條件下，改變微波輻射時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，反應(yīng)時(shí)間為6 min時(shí)，反應(yīng)不充分，產(chǎn)率偏低。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，8 min時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率最高，再增加反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)率反而下降，可能是有副反應(yīng)產(chǎn)生。

2.3 微波輻射功率對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響

在以反應(yīng)物料配比n(對(duì)二氯芐)：n(A)= 1:3，水用量為50 mL，微波輻射時(shí)間為8 min時(shí)，改變微波輻射功率，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知：隨著微波輻射功率的增加，目標(biāo)物產(chǎn)率增幅較大，當(dāng)功率為500 W時(shí)，產(chǎn)率最高達(dá)到90.5%，之后，盡管微波輻射功率繼續(xù)上升，但是產(chǎn)率卻呈下降趨勢(shì)。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)原因?yàn)椋寒?dāng)功率較低時(shí)，受熱不足，回流速度較慢，造成反應(yīng)物反應(yīng)不充分，導(dǎo)致產(chǎn)率下降；當(dāng)功率為500 W時(shí)，回流速度適中，反應(yīng)充分，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，產(chǎn)率也確實(shí)最高；當(dāng)功率大于500 W時(shí)反應(yīng)過(guò)劇烈，回流速度過(guò)快，難于控制，副反應(yīng)增多，產(chǎn)率下降。

2.4 水的用量對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響

當(dāng)微波輻射功率為500 W，微波輻射時(shí)間為8 min時(shí)，反應(yīng)物料配比n(對(duì)二氯芐)：n(A)=1:3，改變水的用量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，水用量較小時(shí)，因微波輻射導(dǎo)致反應(yīng)體系升溫過(guò)快，回流不平穩(wěn)，使部分原料分解而損失；溶劑水用量較大時(shí)，反應(yīng)濃度低，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，溶劑水用量以50 mL為佳。

2.5 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)

用以上優(yōu)化條件：微波輻射功率為500 W，微波輻射時(shí)間為8 min時(shí)，反應(yīng)物料配比n(對(duì)二氯芐)：n(A)=1：3，水用量為50 mL，進(jìn)行5次重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖1。

結(jié)果表明，1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的平均產(chǎn)率都在90%以上，重現(xiàn)性好。

3 產(chǎn)品檢驗(yàn)

產(chǎn)品熔點(diǎn)為192.5-195.4 ℃，與文獻(xiàn)值（193-195 ℃）[9]基本相符。

產(chǎn)品的IR分析（KBr壓片）：1 273 cm-1為C-N伸縮振動(dòng)；1 092 cm-1，1 049 cm-1為C-S伸縮振動(dòng)；2 891 cm-1為-CH2的C-H伸縮振動(dòng)；1 592 cm-1，1 492 cm-1，1 464 cm-1為苯環(huán)C＝C伸縮振動(dòng)；806 cm-1，750 cm-1為苯環(huán)上C-H彎曲伸縮振動(dòng)，說(shuō)明苯環(huán)上是單取代。

4 結(jié)論

微波輻射條件下合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的最佳條件為：微波輻射功率為500 W，反應(yīng)時(shí)間為8 min，物料配比n（對(duì)二氯芐）：n（A）=1：3，水用量為50 mL，產(chǎn)率最高為90.5%。該方法具有操作簡(jiǎn)單、便利，對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)。同時(shí)，微波催化極大地縮短了反應(yīng)時(shí)間，比文獻(xiàn)[9]報(bào)道的時(shí)間減少了將近10小時(shí)，產(chǎn)率提高了5.2%。

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（責(zé)任編輯、校對(duì)：琚行松）

Study on Synthesis of 1,4-Bis (1-Phenyl-1,2,3,4-Tetrazole-5-Thio) Benzene under Microwave Irradiation

ZHANG Ning, LIU Shuang, FENG Gui-rong, DONG Yu-huan

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

The 1, 4-bis(1-phenyl-1, 2, 3, 4-tetrazole-5-thio) Benzene was synthesized by isothiocyanatobenzene, sodium azide and 1, 4-Bis(chloromethyl)benzene by the microwave irradiation. The influential factors on the reaction were investigated. The experimental results indicated the optimum conditions were as fllows: molar ratio of 1-phenyl-5-thio-tetrazole and 1, 4-Bis(chloromethyl)benzene was 1:3, microwave power was 500 W, the time of radiation was 8 min and the dosage of the water was 50 mL. Under above conditons, the yield reached 90. 5%.

microwave irradiation; tetrazole derivatives; synthesis

O626.44

A

1009-9115(2012)02-0019-03

唐山師范學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目（07C20）

2011-09-23

張寧（1979-），女，河北石家莊人，碩士，講師，研究方向?yàn)橛袡C(jī)合成及功能配位材料。