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對甲氧基苯基硫脲的合成工藝

陶紅玲，張新慧，錢陽，丁浩，陳天云

（合肥工業(yè)大學化學與化工學院，安徽合肥230009）

摘要：以對氨基苯甲醚、硫氰酸銨為原料在酸催化下制備了對甲氧基苯基硫脲，通過單因素實驗方法研究了反應(yīng)原料的配比、反應(yīng)時間及反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)對合成對甲氧基苯基硫脲收率的影響，獲得的較佳合成工藝條件為：對氨基苯甲醚5.7g，硫氰酸銨3.1g，鹽酸3.3mL，水量8mL，反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時間為9h。平行放大實驗結(jié)果表明，產(chǎn)品的收率大于95%，產(chǎn)品的純度為99.4%，紅外光譜和核磁共振譜測試的結(jié)果表明所合成的化合物為對甲氧基苯基硫脲。該合成技術(shù)工藝過程簡單，生產(chǎn)安全，環(huán)境友好，產(chǎn)品收率高，易于生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：對甲氧基苯硫脲；對氨基苯甲醚；硫氰酸銨

第一作者：陶紅玲（1989—），女，碩士研究生。聯(lián)系人：陳天云，教授，博士生導師，主要從事有機化學品合成與工程化研究。E-mail t-y99 @163.com。

硫脲衍生物[1]具有—HN—CS—NH—的結(jié)構(gòu)，硫羰基的化學活性較高，因而硫脲衍生物及其配合物在農(nóng)藥、超分子化學、手性合成藥物化學、環(huán)境監(jiān)測、生物代謝等多方面都有廣泛的應(yīng)用，如除草、抑菌、抗菌、調(diào)節(jié)植物生長[2]和抗結(jié)核[3]、HIV病毒[4]、腫瘤[5]、螯合金屬陽離子[6]、苯酚氧化酶抑制劑、用作手性合成催化劑、選擇性識別分子和陰離子等。硫脲及其衍生物是許多金屬在酸性介質(zhì)的有效腐蝕劑[7]，這類化合物由于含有氮原子和硫原子的基團或不飽和鍵，能相互作用而吸附在金屬表面，形成表面層阻止或減緩金屬的腐蝕。

由苯基硫脲合成的苯并噻唑類化合物具有獨特的生物活性，在農(nóng)藥[8]、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是制作熒光增白劑和熒光染料的重要原料[9]，也是制備多種染料的重要中間體，在高靈敏度顯色劑的合成中也具有重要的地位。

文獻報道的苯基硫脲合成方法主要包括以下幾種。①以苯胺衍生物為原料，在酸的作用下與硫氰酸鈉在有機溶劑（如氯仿）中需要經(jīng)過幾十小時回流反應(yīng)制得[10]。該合成方法需要在有機溶劑中和較高的壓力下進行，反應(yīng)時間很長。②將硫氰酸鹽溶于丙酮并加入苯甲酰氯，回流反應(yīng)后加入苯胺衍生物和丙酮混合液。反應(yīng)結(jié)束后溶于氫氧化鈉中，再用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值制得苯基硫脲[11]。該合成方法也需要在有機溶劑中和較高的壓力下進行，反應(yīng)過程及處理復雜環(huán)境污染嚴重，難以工業(yè)化生產(chǎn)。③先將苯胺衍生物與二硫化碳在氫氧化鈉中反應(yīng)制得而二苯基硫脲，二苯基硫脲再經(jīng)稀酸化、氨化后可得到苯基硫脲。改進后的合成方法中需要高壓，酸化和氨化環(huán)境污染嚴重，產(chǎn)品收率低。

甲氧基苯基硫脲是制備2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑和3-甲基-6-甲氧基苯并噻唑等化合物重要的中間體，但文獻報道的合成方法很少。本工作開發(fā)出一條以應(yīng)用對氨基苯甲醚和硫氰酸銨為原料，水作為溶劑，酸為催化劑，在常壓下合成對甲氧基苯基硫脲的新技術(shù)。該合成技術(shù)具有工藝過程簡單、易于控制、環(huán)境友好、產(chǎn)品收率高、生產(chǎn)的銨鹽易于處理等優(yōu)點，為取代苯基硫脲的工業(yè)化生產(chǎn)提供一條有效的途徑。

1　實驗部分

1.1試劑與儀器

（1）試劑對氨基苯甲醚、鹽酸、硫氰酸銨，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

（2）儀器精密定時電動攪拌器，常州國華儀器廠；微機熔點儀，上海精密科學儀器有限公司；傅里葉變換紅外光譜儀，美國PE股份有限公司；液相色譜儀，美國Waters公司；超導核磁共振波譜儀，美國安捷倫科技公司。

1.2對甲氧基苯基硫脲合成方法

在裝有磁力攪拌、回流冷凝器和加料裝置的三口燒瓶中，分別加入水和鹽酸，攪拌條件下慢慢加入對氨基苯甲醚，攪拌一定時間后慢慢加入硫氰酸銨并升溫反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)液至室溫，析出大量白色固體，過濾、洗滌、干燥后稱重，即得對甲氧基苯硫脲產(chǎn)品。

2　結(jié)果與討論

2.1反應(yīng)溫度對產(chǎn)品收率的影響

反應(yīng)條件如下：對氨基苯甲醚5.7g、鹽酸3.5mL、硫氰酸銨3.1g（摩爾比為1︰1.1︰1.3），反應(yīng)時間為8h，水8mL。改變反應(yīng)溫度進行實驗，實驗結(jié)果如表1所示。

表1　反應(yīng)溫度對產(chǎn)品收率的影響

表1中數(shù)據(jù)表明，反應(yīng)溫度較低時，原料的反應(yīng)活性不高，反應(yīng)速率低，反應(yīng)不完全，產(chǎn)品收率較低。隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)活性增加，反應(yīng)速率提高，產(chǎn)品收率也提高，初產(chǎn)品的熔點接近純品的熔點。但如果反應(yīng)溫度過高時會導致硫氰酸銨發(fā)生異構(gòu)化而增加了副產(chǎn)物的產(chǎn)生，使得產(chǎn)品的收率反而降低。因此，反應(yīng)溫度以90℃為宜。

2.2反應(yīng)時間對產(chǎn)品收率的影響

反應(yīng)條件如下：對氨基苯甲醚5.7g、鹽酸3.5mL、硫氰酸銨3.1g，反應(yīng)溫度為90℃，水8mL。改變反應(yīng)時間進行實驗，實驗結(jié)果如表2所示。

表2數(shù)據(jù)表明，反應(yīng)時間較短時，反應(yīng)物料沒有完全反應(yīng)，產(chǎn)品收率低；延長反應(yīng)時間有利于原料反應(yīng)完全，增高產(chǎn)品收率。但反應(yīng)時間超過9h后，反應(yīng)已基本趨于完成，繼續(xù)增加反應(yīng)時間，產(chǎn)品收率變化不大。因此，從降低能耗的角度考慮，反應(yīng)時間以9h為宜。

表2反應(yīng)時間對產(chǎn)品收率的影響

2.3物料配比對產(chǎn)品收率的影響

2.3.1硫氰酸銨用量對產(chǎn)品收率的影響

反應(yīng)條件如下：對氨基苯甲醚5.7g、鹽酸3.5mL，反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時間為9h，水8mL。改變對氨基苯甲醚與硫氰酸銨的摩爾配比進行實驗，實驗結(jié)果如表3所示。

表3數(shù)據(jù)表明，對氨基苯甲醚與硫氰酸銨摩爾比較小時，由于反應(yīng)在酸性條件下進行，鹽酸與硫氰酸銨反應(yīng)生成硫氰酸，而硫氰酸會有部分揮發(fā)，導致產(chǎn)品收率低；隨著硫氰酸銨用量增加，對氨基苯甲醚反應(yīng)越完全，產(chǎn)品的收率提高；當硫氰酸銨的量增加到一定量時，繼續(xù)增加硫氰酸銨量，反應(yīng)體系變稠而不利于反應(yīng)物的攪拌混合，導致產(chǎn)品收率降低。因此，對氨基苯甲醚與硫氰酸銨摩爾比以1︰1.3為宜。

表3對氨基苯甲醚與硫氰酸銨摩爾比對產(chǎn)品收率的影響

2.3.2鹽酸用量對產(chǎn)品收率的影響

反應(yīng)條件如下：對氨基苯甲醚5.7g、硫氰酸銨3.1g，反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時間為9h，水8mL。改變對氨基苯甲醚與鹽酸的摩爾配比進行實驗，實驗結(jié)果如表4所示。

表4對氨基苯甲醚與鹽酸摩爾比對產(chǎn)品收率的影響

表4數(shù)據(jù)表明，鹽酸在反應(yīng)體系中起催化作用，當鹽酸量較小時，鹽酸會與對氨基苯甲醚中的氨基生產(chǎn)了銨鹽，使鹽酸的催化作用減弱，反應(yīng)速率降低；隨著鹽酸量的增加，催化作用增強，反應(yīng)加快，產(chǎn)品收率增加；當鹽酸增加到一定量后，催化作用將不再繼續(xù)增加，產(chǎn)品收率基本不變。因此，對氨基苯甲醚與鹽酸的摩爾比以1∶1.05（即對氨基苯甲醚5.7g，鹽酸3.3mL）為宜。

2.4溶劑水量對產(chǎn)品收率的影響

反應(yīng)條件如下：對氨基苯甲醚5.7g、鹽酸3.3mL、硫氰酸銨3.1g，反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時間為9h。改變?nèi)軇┧窟M行實驗，實驗結(jié)果如表5所示。

表5的數(shù)據(jù)表明，當水量較少時，反應(yīng)體系較黏稠，不利于攪拌也不利于反應(yīng)的進行；當水量較多時，反應(yīng)物的濃度會降低，使得反應(yīng)速率也降低。因此，水的用量以8mL為宜。

表5水量對產(chǎn)品收率的影響

2.5放大實驗

在實驗室得到的各項較佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，進行了放大實驗研究。放大實驗所用的對氨基苯甲醚量放大10倍，在此相對應(yīng)條件下進行了對甲氧基苯基硫脲較佳合成參數(shù)的驗證，平行放大實驗結(jié)果如表6所示。

表6較佳工藝條件下放大試驗結(jié)果

表6的實驗數(shù)據(jù)表明，在平行放大試驗條件下，產(chǎn)品的收率穩(wěn)定并均超過了95%左右。因此，由實驗室研究獲得的合成對甲氧基苯硫脲較佳工藝條件是穩(wěn)定可靠的。

3　產(chǎn)品表征

（1）液相色譜測試產(chǎn)品的純度為99.4%。

（2）熔點測定：用微機熔點儀測得產(chǎn)品的熔點為211～212℃，與文獻值212℃一致[4-5]。

（3）紅外光譜表征：采用KBr壓片法，用傅里葉紅外光譜儀測定產(chǎn)品的IR光譜圖，分析得出在特征峰如下：1650～1590cm?1處強峰為伯胺N—H彎曲振動峰，1600～1450cm?1處峰為芳香骨架振動特征峰，1400～1130cm?1處尖峰為硫脲類C=S伸縮振動峰，1360～1020cm?1處兩個峰為仲胺C—N的伸縮振動峰。

（4）核磁共振測定的結(jié)構(gòu)如下：1H NMR(600MHz，dmso)δ 9.43(s，1H)，7.20(d，J=8.4 Hz，2H)，6.87(d，J=8.8 Hz，2H)，3.71(s，3H)，3.29(s，2H)。

4　結(jié)論

（1）以對氨基苯甲醚與硫氰酸銨為原料，在鹽酸催化條件下合成對甲氧基苯硫脲的較佳合成工藝條件為：對氨基苯甲醚5.7g，鹽酸3.3mL，硫氰酸銨3.1g，水量8mL，反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時間為9h。在該工藝條件下進行實驗室放大實驗得到產(chǎn)品的收率大于95%。

（2）通過對產(chǎn)品熔點的測定，紅外光譜特征峰和核磁共振譜的測試結(jié)果與分析表明所合成的化合物為對甲氧基苯基硫脲。

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研究開發(fā)

Synthetic process of 1-(4-methoxyphenyl)thiourea

TAO Hongling，ZHANG Xinhui，QIAN Yang，DING Hao，CHEN Tianyun

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，Anhui，China）

Abstract：1-(4-methoxyphenyl)thiourea was effectively prepared from p-anisidine and ammonium thiocyanate with acidic catalyst.The effects of technical parameters on the yield of 1-(4-methoxyphenyl)thiourea were studied through single-factor experimental method，such as raw materials ratio，reaction time and reaction temperature，etc.The optimal condition was p-anisidine 5.7g，ammonium thiocyanat 3.1g，hydrochloric acid 3.3mL，water 8mL，reaction temperature 90℃，and reaction time 9h.The results of larger scale experiments proved that the average yield was 95% and the pureness was 99.4%.The FTIR and NMR spectrum suggest that the synthetic compounds was 1-(4-methoxyphenyl)thiourea.The process of this synthesis technology was facile，safe，environment friendly with high product yield and easy production.

Key words：1-(4-methoxyphenyl)thiourea；p-anisidine；ammonium thiocyanate

收稿日期：2014-12-22；修改稿日期：2015-03-31。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.08.032

文章編號：1000–6613（2015）08–3110–04

文獻標志碼：A

中圖分類號：TQ 224.7