三唑硫酮衍生物的合成

秦永其，張子鋒，薛金輝

(呂梁學院 應用化學研究所，山西 呂梁 033001)

三唑硫酮衍生物的合成

秦永其*，張子鋒，薛金輝

(呂梁學院 應用化學研究所，山西 呂梁 033001)

以水合肼、多聚甲醛、硫氰酸鉀為原料，采用了"一鍋法"反應，合成6-硫-1，2，4-三氮雙環(huán)[3.2.0]庚烷-2，4-二烯，對反應條件進行了優(yōu)化。最高收率達65.0%。其結構經1H NMR確證。

三唑硫酮；一鍋法；合成

作為一種廣譜低毒性藥物，三唑硫酮具有抗炎，抗結核，殺蟲和植物生長調節(jié)等活性[1]，同時具有抗癌和抗痙攣等應用[2]，被受研究人員青睞。已經報道了許多合成方法[3-8]。拜耳開發(fā)的一種新的三唑類殺菌劑丙硫菌唑，主要用于預防和治療小麥，谷子、黍子，大豆等多種疾病，是一種對環(huán)境安全的殺菌劑[8]。在丙硫菌唑結構中引入三唑硫酮的兩種方法[9]：(1)是三唑和鹵素化合物或環(huán)氧化合物直接反應，最后硫化形成[10]；(2)是水合肼，甲醛，硫氰酸鉀和鹵素化合物或環(huán)氧化合物反應，而后氧化生成。這些方法具有較低的產率，更多的副產物，更長的反應時間，而且浪費鹵化物或環(huán)氧化物較嚴重，生產成本較高。6-硫-1,2,4-三氮雜雙環(huán)[3.2.0]庚烷-2,4-二烯(見圖1的化合物1)的合成可以通過直接加入三唑啉硫酮結構，使丙硫菌唑生產成本降低，條件溫和，產量高，是合成丙硫菌唑不可或缺的中間體。本文詳細研究了6-硫-1,2,4-三氮雜雙環(huán)[3.2.0]庚烷-2,4-二烯的合成，用肼，多聚甲醛和硫氰酸鉀作為原料合成五元環(huán)，然后經過氧化，而后再與多聚甲醛反應，合成四元環(huán)。通過優(yōu)化與合并反應條件，采用“一鍋法”反應完成，最高產率為65.0%。

圖1 化合物1的合成路線

Fig.1 The synthesis routes of compound 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Avance 400MHz核磁共振儀，瑞士Bruker公司；液相色譜儀，Agilent 1260，美國安捷倫公司；所有試劑均為分析純。

1.2 實驗部分

在250 mL 三口燒瓶中投入12.5 g水合肼 (0.2 mol，80%)，在冰水浴條件下，緩慢加30%的稀硫酸溶液19.6 g，加畢，將冷卻裝置改為加熱裝置，繼續(xù)加入6.0 g多聚甲醛(0.2 mol)、16.7 g硫氰酸鉀(0.22 mol)和20 mL蒸餾水，回流6 h，冷卻，加入34.0 g的H2O2(0.5 mol，30%)，加熱，保溫3 h(45～55 ℃)，回流1 h，冷卻到30℃以下，加入5 mL三乙胺， 6.0 g多聚甲醛(0.2 mol)，回流反應6 h，停止反應，冷卻，用稀硫酸調節(jié)pH值=3～4，減壓脫去一半溶劑，降溫至0 ℃以下，保溫1 h，室溫靜止18 h，過濾，固體用少量的飽和食鹽水洗滌，干燥，得14.7 g土黃色晶體(化合物1)，收率 65.0%(以水合肼計算)。液相色譜檢測純度 98.5%。1H NMR(DMSO)，δ：7.50(s，1H，CH)，4.35(s，2H，CH2)。

2 結果與討論

2.1 目標化合物1的合成[11]

環(huán)化反應復雜，產率低，副反應較多。主要考察了合成過程中對化合物1產率的一系列影響因素，如酸的用量、堿的種類、以及反應溶劑等等，以下所有收率的測定都是用液相色譜來完成。

2.1.1 酸的用量對反應收率的影響

在n(水合肼)：n(硫氰酸鉀)：n(多聚甲醛)=1：1.2：2，3 mL三乙胺，30 mL去離子水為溶劑，加入不同量的稀硫酸，考察了酸的用量對化合物1產率的影響。具體數據見表1。

表1 酸的用量對反應收率的影響

由表1可知，硫酸用量增加，化合物1的產率先增，后降。其原因，可能是少量酸的加入，使硫氰酸鉀轉化為硫氰酸，促進反應順利進行，產率明顯提高；當酸用量增大時，硫氰酸銨轉化為硫氰酸的速度加快，而硫氰酸又不穩(wěn)定、發(fā)生分解，釋放氣體，使得硫氰酸鉀消耗過快，產率下降；當酸用量繼續(xù)增大，氫離子不但促進硫氰酸分解，還會使水合肼成鹽而失去進攻能力，降低產率，直到沒有產物。

2.1.2 堿的種類對反應收率的影響

在n(水合肼)： n(硫氰酸鉀)：n(多聚甲醛)=1：1.2：2，稀硫酸(30%)用量為19.6 g，反應時間8 h，考察了堿的用量對化合物1產率的影響。具體數據見表2。

表2 堿的用量對反應收率的影響

由表2可知，整體來看，在高溫條件下，三乙胺催化效果好。在低溫條件下，氫氧化鈉催化效果好。主要原因是溫度越高，堿性越強，副反應越多，產率也就越低。

2.1.3 溶劑對反應收率的影響

在n(水合肼)：n(硫氰酸鉀)：n(多聚甲醛)=1：1.2：2，稀硫酸(30%)用量為19.6 g，考察了不同溶劑對化合物1產率的影響。具體數據見表3。

表3 溶劑對反應收率的影響

由表3可知，隨著溶劑極性減小，化合物1的產率也降低。主要原因是大極性溶劑對原料的溶解性好，是均相反應，反應比較完全。甲苯作溶劑為兩相反應體系，對硫氰酸鉀的溶解不起任何作用，實際溶劑還是稀硫酸里的水，實際效果相當于溶劑量減少，相對濃度增大的結果。

2.2 反應機理推測

硫氰酸鉀水解生成硫氰酸，屬于弱酸強堿鹽的水解動力學平衡。在弱酸性條件下，有利于水合肼的進攻水合肼，生成氨基硫脲，而后與甲酸反應，生成五元環(huán)，再經過脫水及互變形成化合物2，是一個協(xié)同反應。四元環(huán)的合成是在堿性條件下進行的，堿性有利于巰基轉化為硫負離子，硫負離子的進攻能力要比巰基強。另外，也有利于斷裂三唑的N-H鍵，使脫水反應能夠順利進行，具體機理推測如圖2所示。

圖2 合成機理預測

3 結論

本文以水合肼、硫氰酸鉀和多聚甲醛為原料，采用了"一鍋法"反應，合成了目標化合物。對化合物的合成方法進行了條件優(yōu)化。最高收率達65.0%。該方法產率高、成本降低、條件溫和、適合工業(yè)化生產。

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[2] 孫曉紅,陶 燕, 劉源發(fā), 等. 3-甲基-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫堿的合成及生物活性研究[J].化學學報, 2008,66( 2): 234-238.

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[8] 唐利平, 謝家理. 丙硫菌唑中間體的工藝合成[J]. 化工進展, 2015(7): 1989-1992.

[9] 張愛萍, 李 勇. 新型三唑硫酮類殺菌劑丙硫菌唑的研究進展[J]. 今日農藥, 2011(6): 27-28.

[10] 陸 陽, 陶京朝, 周志蓮. 新型高效殺菌劑丙硫菌唑的合成研究[J]. 化工中間體, 2009, 5(7): 28-31.

[11] 秦永其, 薛金輝, 張子鋒．6-硫-1,2,4-三氮-雙環(huán)[3.2.0]庚烷-2,4-二烯的合成[J] . 廣東化工, 2016, 43(22): 208-209.

(本文文獻格式：秦永其，張子鋒，薛金輝.三唑硫酮衍生物的合成[J].山東化工，2016，45(24)：10-11，14.)

Synthesis of Triazolthion Derivative

Qin Yongqi*，Zhang Zifeng， Xue Jinhui

(Institute of Applied Chemistry，Lvliang University，Lvliang 033001, China )

Under the optimal reaction condition, 6-thia-1,2,4-triaza-bicyclo[3.2.0] hepta-2,4-diene was synthesized from hydrated hydrazine, paraformaldehyde and thiocyanate by one pot reaction. The total yield is about 65.0%. The structure is characterized by1H NMR.

triazolthion; one pot reaction; synthesis

2016-11-15

呂梁市科技攻關項目(GG2015049)

秦永其(1973—)，內蒙古巴彥淖爾人，講師，博士，主要從事功能材料的合成及性能研究。

O626.26

A

1008-021X(2016)24-0010-02