徐小玲 ,郭燕錦
(1.南昌師范學(xué)院 化學(xué)系,江西 南昌 330032;2 江西省科學(xué)技術(shù)信息研究所,江西 南昌 330046)
對羥基苯硫酚的骨架結(jié)構(gòu)廣泛存在于天然產(chǎn)物、藥物、農(nóng)藥和生物活性分子中,如:普羅布考[1-4]、磺菌威[2]、殺蟲劑或殺螨劑[3-4]等,是生物活性物質(zhì)的重要組成部分。作為一種有機(jī)合成母體,對羥基苯硫酚片段在有機(jī)合成、制藥和染料[5]等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
對羥基苯硫酚現(xiàn)有的合成方法較多,比如:還原法[6]、水解法[5]和催化法[1]等。作為一種典型的高活性雙官能團(tuán)有機(jī)分子,其合成路線的設(shè)計(jì)需要考慮較多因素,可選擇的原料豐富,不適用逆推法。反之,由特定原料出發(fā)的正推法則更為高效。作者根據(jù)原料來源的不同綜述了對羥基苯硫酚的合成。
芳環(huán)的羥基化程度較難控制,加之苯酚及其衍生物又是易得的化工原料,因此以苯酚及其衍生物為原料的巰基化過程比較常見。
作為最簡單的原料,苯酚的巰基化已有研究。ONOUE A等[7]報(bào)道了以苯酚為底物,無機(jī)溴或碘做催化劑,在極性溶劑(如二乙醚、二氧六環(huán))中與一氯化硫反應(yīng),得到聚硫雙酚化合物,再以此為底物反應(yīng)可得到對羥基苯硫酚(Scheme 1)。
Scheme 1
此外,張英菊等[8]在苯并呋喃噻吩(吲哚)二酮染料的合成中以苯酚為起始原料合成對羥基苯硫酚。他們先使用硫氰酸銨官能團(tuán)化苯環(huán),再用氫氧化鈉水解得到對羥基苯硫酚,具體過程如下:(1)在250 mL三口瓶中,將9.4 g苯酚和15.2 g硫氰酸銨溶于50 mL二甲基亞砜中,攪拌加熱下,在lh內(nèi)滴加19.6 g濃硫酸,并繼續(xù)反應(yīng)1h,然后乙醚萃取得到對硫氰基苯酚;(2)在100 mL三口瓶中加入6 g對硫氰基苯酚,氮?dú)獗Wo(hù)下加入定量的NaOH溶液,加熱回流反應(yīng)6h,冷卻,鹽酸酸化后,用10 mL甲苯萃取后處理得對羥基硫酚3.4 g,兩步反應(yīng)總收率約51%。由于對羥基苯硫酚在空氣中極易氧化,因此制備后需要立刻使用或用隋性氣體保護(hù)(Scheme 2)。
Scheme 2
柳慶先[5]介紹了系列以苯酚為原料制備對巰基苯酚的方法:(1)苯酚-硫氰酸胺法:以苯酚和硫氰酸胺為原料,先在甲醇環(huán)境中硫氰化,隨后在堿性條件下水解得到對羥基苯硫酚,總收率高達(dá)82%。(2)苯酚-硫磺法:苯酚和硫磺在極性溶劑中經(jīng)催化劑催化,形成二(羥基苯基)二硫和三硫聚合物,后續(xù)再經(jīng)鋅還原成對巰基苯酚,總收率小于25%。(3)苯酚-二氯化二硫法:該法原理與苯酚-硫磺法相似,不過以二氯化二硫代替硫磺后大大提高了反應(yīng)收率,總收率可以達(dá)到94%(Scheme 3)。
Scheme 3
苯酚對位被官能團(tuán)化的原料也有研究。1933年MILLER E等[8]利用對羥基苯胺進(jìn)行硫醇化,成功制得了對羥基苯硫酚,具體過程為:混合NaNO2、鹽酸和水后,在70~75℃下加入黃原酸鉀,再升溫至90℃反應(yīng)0.5 h,最后加入NaOH回流幾小時(shí),可得到對羥基苯硫酚,收率為48%(Scheme 4)。
Scheme 4
作為常見的芳環(huán)取代反應(yīng),氯代苯酚的直接巰基化研究也有報(bào)道。SHAGUN L G等[9]研究了取代基的性質(zhì)對H2S和氯代芳香化合物及噻吩化合物反應(yīng)的影響,其中,以對氯苯酚和H2S為底物時(shí),高溫下得到對羥基苯硫酚,收率達(dá)到60%。VORONKOV M G[10]和KOBAYASHI K[11]等也報(bào)道了此類反應(yīng),KOBAYASHI K將鹵代酚在活性碳參與下與H2S反應(yīng),取代鹵素原子得到硫醇化合物,以對氯苯酚為底物,450℃下反應(yīng)收率26%(Scheme 5)。
Scheme 5
同樣,柳慶先[5]也介紹了以對氯苯酚為原料制備對巰基苯酚的方法:以對氯苯酚和硫化氫為原料,經(jīng)高溫流動(dòng)裝置合成對巰基苯酚,收率達(dá)到78%(Scheme 6)。
Scheme 6
另外,也可以使用一些含硫取代基的酚類衍生物作為底物。比如:LUBENETS V I等[12]報(bào)道了對羥基苯硫基乙氧基二硫代碳酸鹽首先在NaOH溶液中反應(yīng)得到4,4-二羥基二苯二硫醚化合物,然后在CuSO4催化下加入Zn、鹽酸試劑,在水和丁醇溶劑中反應(yīng)得到對羥基苯硫酚(Scheme 7)。
Scheme 7
陳新志等[13]報(bào)道了苯基磺酰胺化合物的還原。他們以苯基磺酰胺化合物為底物,使用甲酸作為還原劑和溶劑,在Pd/C、三苯基磷和碘混合催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)。其中,Pd/C中Pd的質(zhì)量含量為4.5%~5.5%;底物與Pd/C中的Pd、三苯基磷、碘的摩爾比為1∶0.01~0.05∶0.1~0.3∶0.05~0.15,反應(yīng)時(shí)間為3~10h。待反應(yīng)結(jié)束后,先過濾反應(yīng)液,對濾液減壓蒸餾,得到硫酚化合物。本工作中,對羥基苯磺酰胺的轉(zhuǎn)化率為75.5%,對羥基苯硫酚的收率為74.1%(Scheme 8)。
NGUYEN S H[14]和MATSUO J I[15]等分別報(bào)道了以對三苯基甲硫基苯酚為底物,在DMF中加入NaH,室溫下反應(yīng)19 h后,以二氯甲烷做溶劑加入三氟乙酸、三乙基硅烷在室溫中繼續(xù)反應(yīng)1 h,得到對羥基苯硫酚,產(chǎn)率為69%(Scheme 9)。
Scheme 8
Scheme 9
苯硫醚、酚醚和酚酯是有機(jī)合成過程中普適的活性基團(tuán)前體,它們的水解過程也非常重要。
CABIDDU S等[16]報(bào)道了以對甲硫基甲氧基苯為原料反應(yīng),得到對羥基苯硫酚(Scheme 10)。
Scheme 10
KOBAYASHI H等[17]在甲苯磺酸、硫酸、鹽酸等酸或氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水等堿條件下水解4-乙酸苯基乙酸甲酯基硫醚得到4-甲硫基苯酚,再脫甲基得到對羥基苯硫酚(Scheme 11)。這種梯度水解方法在活性基團(tuán)脫保護(hù)中非常有用,為復(fù)雜結(jié)構(gòu)分子的合成提供基礎(chǔ)。
Scheme 11
苯環(huán)上沒有酚、酚醚、酚酯時(shí),對羥基苯硫酚的合成則需要通過其它方法構(gòu)建活性基團(tuán)。柳慶先[5]介紹了以對氯硝基苯為原料制備對羥基苯硫酚的方法:(1)對氯硝基苯與硫化鈉反應(yīng)生成對氨基硫酚鈉;(2)對氨基硫酚鈉發(fā)生重氮化,再經(jīng)水解制得對羥基苯硫酚,總收率為63%(Scheme 12)。
Scheme 12
合成對羥基苯硫酚的原料非常豐富,主要包括了兩大類:(1)苯酚及其衍生物;(2)酚醚和酚酯,并以前者最為常見,產(chǎn)率也較高。反應(yīng)條件中,沒有使用近年常見的金屬催化劑,溫度從室溫到560℃,條件由酸性到堿性,產(chǎn)率差距較大。其中,以苯酚為原料時(shí),使用二氯化二硫法的收率高達(dá)94%;以酚醚和酚酯的巰基化研究還比較少,一定程度上限制了保護(hù)下對羥基苯硫酚骨架結(jié)構(gòu)的合成,有待進(jìn)一步研究。