楊 柯, 王 凱, 萬(wàn)春杰

(武漢工程大學(xué) 湖北省新型反應(yīng)器與綠色化學(xué)工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

·研究簡(jiǎn)報(bào)·

合成4-巰基-1-丁醇的新方法

楊 柯, 王 凱, 萬(wàn)春杰*

(武漢工程大學(xué) 湖北省新型反應(yīng)器與綠色化學(xué)工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074)

報(bào)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?yīng)及親核取代反應(yīng)制得1，總收率達(dá)75%，純度98%(GC)，其結(jié)構(gòu)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(jìn); 磺酰化反應(yīng); 親核取代反應(yīng)

巰基化合物的應(yīng)用歷史已超過(guò)了100年，涉及的領(lǐng)域從生物化學(xué)到高分子科學(xué)，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(jī)化合物[1-5]。生物體有些蛋白質(zhì)和一些重要的小分子結(jié)構(gòu)中都含有硫醇，影響著細(xì)胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)，它們參與很多生物化學(xué)反應(yīng)，例如氧化還原反應(yīng)，輔酶A參與的反應(yīng)和甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)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(biāo)產(chǎn)物1，總收率79%。該路線使用的原料、試劑價(jià)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(kāi)環(huán)還原，制得目標(biāo)產(chǎn)物1，收率76%。該路線需用到氫化鋁鋰，價(jià)格昂貴，且反應(yīng)需無(wú)水無(wú)氧，反應(yīng)過(guò)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(shè)計(jì)了一種合成1的新方法(Scheme 1)。以1,4-丁二醇(2)為原料，經(jīng)磺酰化反應(yīng)及親核取代反應(yīng)制得1，總收率達(dá)75%，純度98%(GC)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS(ESI)確證。該方法原料易得，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件不苛刻。

Scheme 1

1 實(shí)驗(yàn)部分

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(biāo))；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(yīng)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(yīng)1 h；逐漸升溫至40 ℃，回流反應(yīng)2.5 h。用飽和硫代硫酸鈉溶液30 mL淬滅反應(yīng)，分液，水層用二氯甲烷(3×20 mL)萃取，合并有機(jī)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(wú)色油狀液體3 15.8 g，收率93.6%，未經(jīng)進(jìn)一步純化直接用于下一步反應(yīng)。

(2) 1的合成

在反應(yīng)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(yīng)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(wú)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(duì)甲磺酰氯進(jìn)行稀釋，有效控制了雙磺?；碑a(chǎn)物的量。表1是溫度對(duì)2單磺酰化和雙磺?；章实挠绊?。由表1 可知，當(dāng)溫度維持在0 ℃時(shí)，磺?；章首罡?93.6%)；單磺?；章室沧罡?94.0%)，當(dāng)溫度從-5 ℃上升至15 ℃，雙磺酰化收率在增加，故單磺?；罴褱囟葢?yīng)控制在0 ℃。

表1 溫度對(duì)2單磺?；碗p磺酰化收率的影響

設(shè)計(jì)并實(shí)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?yīng)及親核取代反應(yīng)二步合成1，總收率達(dá)75%，純度98%(GC)。與文獻(xiàn)[10-11]合成方法相比，新路線具有原料廉價(jià)易得、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)操作可控性好、設(shè)備要求不苛刻、收率較高、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)用價(jià)值。

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《華西藥學(xué)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(xué)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)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(jìn)的研究。 E-mail： 534977468@qq.com

萬(wàn)春杰，副教授， E-mail： 13607134766@126.com

O623.81

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.03.16281