江銀枝，熊 寬，陳震宇，高小龍

(浙江理工大學 化學系，浙江 杭州 310018)

硫雜蒽酮類化合物具有較大共軛體系的剛性平面，具有優(yōu)良的光學性能，可作為紫外光固化材料的合成中間體[1-3]；在自由基聚合反應中，可作為引發(fā)劑控制聚合物的分子量[4-5]；此類化合物是合成抗瘧疾、抗癌癥、抗細胞毒素等藥物的合成中間體[6-7]，在疾病診療方面還被用作生物熒光探針的研究[8-9]. 鑒于硫雜蒽酮類化合物在發(fā)光材料、醫(yī)藥、生物工程等方面的廣泛應用，對其合成方法和性能的研究就顯得尤為重要.

文獻報道了許多這類化合物的合成方法,本課題組也曾有過綜述[10]. 這類化合物合成方法包括：①從2-巰基苯甲酸出發(fā)，經強酸催化與另一苯衍生物環(huán)合制備；②2-氯苯甲酸與巰基苯為原料進行環(huán)合制備. 這些方法產率低、反應時間長、需要大量的強酸且反應底物有限，限制了這些化合物的物種拓展，所以尋找新的合成方法是研究的熱點之一. 本文作者報道了硫雜蒽酮類化合物的合成(圖 1)，以2,2′-二硫代二苯甲酸和相應的苯衍生物為原料，以濃硫酸為溶劑和催化劑，考察了添加劑對反應的影響.

圖1 硫雜蒽酮類化合物的合成Fig.1 The synthesis rout of thioxanthone compounds

1 實驗部分

1．1 儀器及試劑

水為二次蒸餾水；2,2′-二硫代二苯甲酸為工業(yè)純；其余試劑均為市售商品，未經進一步純化. Avatar 370 FT-IR(Nicolet)紅外光譜儀(KBr壓片)；Bruker 400 UltraShieldTM (400 MHz)核磁共振儀(TMS內標)；CP-3800 & Saturn 2200氣質聯(lián)用儀；XT-1型顯微熔點測定儀(溫度計未校正).

1.2 化合物的合成通法

在-5～0 ℃條件下，向反應器中加入2,2′-二硫代二苯甲酸(12.24 g，40 mmol)和濃硫酸(98%，40 mL)，攪拌混合均勻. 在攪拌條件下，依次加入苯系物(240 mmol)和P2O5(12 g，84.5 mmol)，繼續(xù)攪拌1 h. 隨即緩慢加熱升溫到70 ℃，保溫反應6 h. 結束反應，冷卻，靜置過夜，抽濾，水洗得黃色初產品.

2 結果與討論

選擇2-羥基-硫雜蒽酮(化合物2)的合成過程作為研究對象，考察了分子篩、Al2O3和P2O5對反應的影響，實驗結果見表1.

表1 分子篩、Al2O3和P2O5對反應產率的影響Table 1 Effect of Al2O3, P2O5 and molecular sieve on the yield of the product

注：表中A為2,2′-二硫代二苯甲酸，B為苯酚，A的用量為1 mmol

表1的數(shù)據(jù)表明，只使用濃硫酸來催化此反應的產率很低，這與文獻報道一致[10]. 輔助試劑分子篩、Al2O3和P2O5的加入有助于反應，其中P2O5較好. 選擇P2O5為反應輔助試劑，考察了反應溫度、原料比和反應時間對產率的影響，實驗結果見表2.

表2 反應溫度、原料比和反應時間對產率的影響Table 2 Effect of reaction temperature, reaction time and molar ratio on the yield

注：表中A為2,2′-二硫代二苯甲酸，B為苯酚，A的用量為1 mmol

從表2數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，最佳反應溫度70 ℃，最佳原料比n2,2′-二硫代二苯甲酸∶n苯系物=1∶6，最合理反應時間為6 h. 在此條件下，鄰苯二酚與二硫代水楊酸的反應產物經色譜純化得化合物11(a)、11(b)，經波譜結構解析發(fā)現(xiàn)它們?yōu)橥之悩嬻w. 其可能的反應過程如圖2所示.

圖2 化合物11(a)和11(b)的反應機理Fig.2 The reaction of the compound 11(a) and 11(b)

進一步考察了反應溫度對反應總產率及化合物11(a)、11(b)的產率比的影響，結果見表3.

表3 反應溫度對反應總產率及化合物11(a)和11(b)生成比例的影響Table 3 Effect of temperature on the molar ratio of compound 11(a) and 11(b)

3 結論

以硫酸為催化劑和溶劑,研究了二硫代水楊酸和苯系物制備硫雜蒽酮的反應,發(fā)現(xiàn)P2O5的加入有利于反應，反應最佳條件是：溫度70 ℃、n2,2′-二硫代二苯甲酸∶n苯系物=1∶6和反應時間為6 h. 進而合成了13個硫雜蒽酮化合物. 對二硫代水楊酸與鄰苯二酚的反應產物進行柱色譜分離和波譜表征，發(fā)現(xiàn)生成了化合物11(a)和11(b)，進而推測了可能的反應機理.

參考文獻：

[1] 錢 蓁, 趙長闊, 王金娣，等. 新型水溶性硫雜蒽-9-酮類光引發(fā)劑的光化學性能研究[J]. 感光科學與光化學, 1999, 17(3): 225-228.

[2] 林毅清, 錢 蓁, 王金娣,等. 新型水性硫雜蒽-9-酮類光引發(fā)劑的合成Ⅲ[J]. 華東理工大學學報, 2000, 26:124-126.

[3] HIRANO T, KIKUCHI K, URANO Y, et al. Novel zinc fluorescent probes excitable with visible light for biological applications [J]. Angew Chem Inter Ed, 2000, 39:1052-1054.

[4] FEYZA K, NERGIS A, YUSUF Y. 2-Mercapto thioxanthone as a chain transfer agent in free-radical polymerization：A versatile route to incorporate thioxanthone moieties into polymer chain-ends [J].J Apply Poly Sci, 2007, 103: 3766-3770.

[5] FRANCISZEK S. Tetraalkylammonium salts of amino acids and sulfur-containing amino acids as effective coinitiators of free radical polymerization in the presence of aromatic ketones[J]. Macromol Chem Phys, 2008, 209: 1872-1880.

[6] HORWITZ J P , MASSOVA I,WIESE T E, et al. Comparative molecular field analysis of the antitumor activity of 9H-thioxanthen-9-one derivatives against pancreatic ductal[J]. J Med Chem, 1994, 37: 781-786.

[7] PERES V, NAGEM T J. Trioxygenated naturally occurring xanthones[J]. Phytochemistry, 1997, 44(2): 191-214.

[8] LEHN J M. 沈興海，譯. 超分子化學概念和展望[M]. 北京:北京大學出版社,2002:1-33.

[9] 劉 育, 尤長城, 張衡益，等. 超分子化學合成受體的分子組裝[M]. 天津: 南開大學出版社, 2001:1-5.

[10] 江銀枝, 高小龍, 吳天南. 硫雜蒽酮類化合物的合成進展[J]. 廣東化工, 2011, 37:56-58.