楊 柯, 王 凱, 萬春杰
(武漢工程大學 湖北省新型反應器與綠色化學工藝重點實驗室,湖北 武漢 430074)
·研究簡報·
合成4-巰基-1-丁醇的新方法
楊 柯, 王 凱, 萬春杰*
(武漢工程大學 湖北省新型反應器與綠色化學工藝重點實驗室,湖北 武漢 430074)
報道了一種合成4-巰基-1-丁醇(1)的新方法。以1,4-丁二醇為原料,經(jīng)磺?;磻坝H核取代反應制得1,總收率達75%,純度98%(GC),其結構經(jīng)1H NMR和MS(ESI)確證。
1,4-丁二醇; 4-巰基-1-丁醇; 合成; 工藝改進; 磺酰化反應; 親核取代反應
巰基化合物的應用歷史已超過了100年,涉及的領域從生物化學到高分子科學,是重要的工業(yè)原料和合成中間體,主要包含硫醇和硫酚,2-甲基-1,3-丙二醇縮二(3-巰基丙酸)酯(PD3ME)、三羥甲基丙烷縮三(3-巰基丙酸)酯(HPT3ME)、季戊四醇縮四(3-巰基丙酸)酯(PT3ME)是典型的含有巰基的有機化合物[1-5]。生物體有些蛋白質(zhì)和一些重要的小分子結構中都含有硫醇,影響著細胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng),它們參與很多生物化學反應,例如氧化還原反應,輔酶A參與的反應和甲基轉(zhuǎn)移反應等[6-9]。目前,4-巰基-1-丁醇(1)的合成有兩種方法:(1)Hu等[10]以1-氯-4-丁醇為原料在四丁基氟化銨催化下與雙(三甲基硫化硅)縮合、水解得到目標產(chǎn)物1,總收率79%。該路線使用的原料、試劑價格昂貴,成本較高;(2)Iglesias等[11]以2-噻唑烷酮為起始原料,在氫化鋁鋰作用下開環(huán)還原,制得目標產(chǎn)物1,收率76%。該路線需用到氫化鋁鋰,價格昂貴,且反應需無水無氧,反應過程中放出氫氣,容易與空氣混合產(chǎn)生爆炸,存在一定的安全隱患。
本文設計了一種合成1的新方法(Scheme 1)。以1,4-丁二醇(2)為原料,經(jīng)磺?;磻坝H核取代反應制得1,總收率達75%,純度98%(GC),其結構經(jīng)1H NMR和MS(ESI)確證。該方法原料易得,操作簡單,反應條件不苛刻。
Scheme 1
1.1 儀器與試劑
Varian Mercury-VX400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標);Waters ZQ4000 型質(zhì)譜儀。
所用試劑均為分析純。
1.2 合成
(1) 4-羥基-1-甲磺酸丁酯(3)的合成
在反應瓶中依次加入2 10.0 g(111 mmol),三乙胺12.4 g(123 mmol)和二氯甲烷80 mL,攪拌下于0 ℃滴加甲磺酰氯12.7 g(111 mmol)的二氯甲烷溶液20 mL,滴畢,于0 ℃反應1 h;逐漸升溫至40 ℃,回流反應2.5 h。用飽和硫代硫酸鈉溶液30 mL淬滅反應,分液,水層用二氯甲烷(3×20 mL)萃取,合并有機層,依次用水(3×30 mL)和飽和食鹽水(3×30 mL)洗滌,干燥、減壓濃縮,得無色油狀液體3 15.8 g,收率93.6%,未經(jīng)進一步純化直接用于下一步反應。
(2) 1的合成
在反應瓶中加入3 15.8 g(104 mmol),乙醇50 mL和硫氫化鈉6.2 g(111 mmol),攪拌下于80 ℃回流反應2 h。冷卻至室溫,常壓回收乙醇,殘余物減壓精餾,收集114~116 ℃/2.6×103Pa的鎦分得無色液體1 8.8 g,收率79.8%,純度98%(GC);1H NMRδ: 3.62~3.61(m, 2H, OCH2), 2.52~3.51(m, 2H, SCH2), 2.21(s, 1H, OH), 1.67~1.65(m, 4H, CH2CH2), 1.35~1.34(m, 1H, SH); MS(ESI)m/z: 107.2{[M+1]+}。
在3的合成中,于0 ℃攪拌下滴加甲磺酰氯的二氯甲烷溶液,對甲磺酰氯進行稀釋,有效控制了雙磺?;碑a(chǎn)物的量。表1是溫度對2單磺酰化和雙磺?;章实挠绊?。由表1 可知,當溫度維持在0 ℃時,磺酰化收率最高(93.6%);單磺酰化收率也最高(94.0%),當溫度從-5 ℃上升至15 ℃,雙磺?;章试谠黾樱蕟位酋;罴褱囟葢刂圃? ℃。
表1 溫度對2單磺?;碗p磺?;章实挠绊?/p>
設計并實施了4-巰基-1-丁醇(1)的合成新路線。以1,4-丁二醇為原料,經(jīng)磺?;磻坝H核取代反應二步合成1,總收率達75%,純度98%(GC)。與文獻[10-11]合成方法相比,新路線具有原料廉價易得、反應條件溫和、生產(chǎn)操作可控性好、設備要求不苛刻、收率較高、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點。綜上所述,該路線適用于工業(yè)化生產(chǎn),具有潛在的工業(yè)應用價值。
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《華西藥學雜志》2017年征訂征稿啟事
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A New Route for Synthesis of 4-Mercapto-1-butanol
YANG Ke, WANG Kai, WAN Chun-Jie*
(Hubei Key Lab of Novel Reactor & Green Chemical Technology, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China)
A new route for syntheis of 4-mercapto-1-butanol(1) was reported. 1 was synthesized by sulfonylation reaction and nucleophilic substitution reaction using 1,4-butylene glycol as starting material. The overall yield was 75% and the purity was 98%(GC). The structure was confirmed by1H NMR and MS(ESI).
4-hydroxy-1-butanthiol; 4-mercapto-1-butanol; synthesis; process improvement; sulfonylation reaction; nucleophilic substitution reaction
2016-11-02;
2016-12-26
湖北省教育廳科學研究計劃重點項目(D20141506)
楊柯(1992-),男,漢族,湖北武漢人,碩士研究生,主要從事新藥和工藝改進的研究。 E-mail: 534977468@qq.com
萬春杰,副教授, E-mail: 13607134766@126.com
O623.81
A
10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.03.16281