一种氮杂环硫化物的制备方法及其净化提纯方法技术

本发明专利技术公开了一种合成氮杂环硫化物的制备方法及净化提纯方法，其步骤包括：以N‑吡啶基吡咯或N‑吡啶基吲哚及二硫醚为底物，以二甲基亚砜为溶剂，在过渡金属铜盐催化及配体作用下，在空气环境中，经加热反应制得粗产品，然后，对粗产品进行过滤、除溶剂，获得剩余物；对剩余物采用硅胶柱层析，经洗脱液淋洗，收集流出液；合并含有产物的流出液，对合并后的流出液进行浓缩去溶剂，最后经真空干燥得到目标产物。本发明专利技术具有工艺流程简单、成本低、产率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种氮杂环硫化物的制备方法及其净化提纯方法
本专利技术属于有机合成
，尤其是一种含氮杂环硫化物的制备方法及其净化提纯方法。
技术介绍
氮杂环硫化物是一类重要的有机化合物，具有良好的生物活性，例如杀虫、杀菌、除草、抗肿瘤和抗高血压等，在医药和农药等领域发挥了越来越重要的作用，并显示出良好的发展前景。文献托拜厄斯等人(Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,11287-11291.)公开的通过钴催化N-嘧啶基吲哚与苯硫醇及二苯二硫醚反应合成氮杂环硫化物，其方法包括制备过程和净化提成过程。一、制备过程如下：以N-嘧啶基吲哚为底物(0.5mmol)，加入苯硫醇或二苯二硫醚(1.0mmol)，催化剂五甲基环戊二烯基羰基二碘化钴(4mol％)、氧化剂醋酸铜(1.5eq)和苯醌(1.25eq)、添加剂三氟甲碳酸铟(25mol％)，以1,4-二氧六环(1.25mL)为溶剂，在空气环境中，60℃反应5h，得到83％收率的氮杂环硫化物粗产品。二、净化提纯过程如下：将粗产品冷却，真空抽滤，浓缩，通过柱层色谱得到纯净的氮杂环硫化物。上述合成方法具有合成效率高的优点，然而该方法需要一种昂贵的结构复杂的钴络合物，还需要当量的氧化剂及添加剂，故使用上述合成方法成本高，不利于工业化普及。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种氮杂环硫化物的制备方法及其净化提纯方法，该制备方法具有工艺过程简单、成本低、产率高、适宜工业化生产的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种氮杂环硫化物的制备方法，其特征在于：以下述式(I)和式(II)为底物，以二甲基亚砜为溶剂，在过渡金属铜盐催化及配体作用下，在空气环境中，经加热反应24h后制得粗产品，其化学反应式如下：其中，式(I)和式(II)的摩尔比为1:2，所述配体为2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯，所述底物式(I)N-吡啶基吡咯、N-吡啶基吲哚、3-甲基-N-吡啶基吲哚、5-甲基-N-吡啶基吲哚、5-氯-N-吡啶基吲哚、6-氟-N-吡啶基吲哚中任意一种，所述底物式(II)为二苯二硫醚、4,4'-二甲基二苯二硫醚、4,4'-二甲氧基二苯二硫醚、4,4'-二氯二苯二硫醚、2,2'-二氯二苯二硫醚、3,3'-二氯二苯二硫醚、4,4'-二硝基二苯二硫醚中任意一种。进一步的，所述催化剂为CuCl、CuBr、CuI中的任意一种。进一步的，所述式(II)的量为2～3当量。进一步的，所述过渡金属铜盐与底物式(I)的摩尔百分比为10～20％。进一步的，所述配体的摩尔量为底物式(I)的10～20％。专利技术目的二：本专利技术提供了一种针对由氮杂环硫化物的制备方法制得的粗产品的净化提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：①对粗产品进行过滤、除溶剂及固体残留物，获得粗产物，②对粗产物采用硅胶柱层析，经洗脱液淋洗，收集流出液，③合并含有产物的流出液，④对合并后的流出液进行浓缩去溶剂，最后经真空干燥得到目标产物。采用上述方案，本专利技术采用的底物为N-吡啶基吡咯或N-吡啶基吲哚，采用的催化剂为碘化亚铜，比起价格昂贵结构复杂的钴络合物，本专利技术具有成本低的优点。在反应过程中，首先，CuI与配体络合，同时与反应底物配位形成络合物中间体；再与反应中原位生成的芳硫自由基发生络合，构成反应底物、铜、配体的五元环配合物中间体，该中间体发生一个单电子转移过程得到单硫芳基化的中间产物；中间产物发生C-N键旋转并重复上一反应历程得到双硫芳基化的最终产物。本专利技术的反应过程不需要氧化剂和添加剂，具有工艺流程简单、成本低的优点。此外，本专利技术的底物适用范围广，相似结构的氮杂环都能在该条件下反应得到相应的氮杂环硫化产物，原子经济利用率高，合成体系廉价且不需要氧化剂添加剂，本专利技术适宜工业化普及。具体实施方式本专利技术的具体实施例如下所示。氮杂环硫化物的制备方法，包括以下步骤：以式(I)、式(II)为底物，在底物中加入二苯二硫醚，底物与二苯二硫醚的摩尔比为1:2；二苯二硫醚的量为2～3当量；然后以二甲基亚砜为溶剂溶解，并在过渡金属铜盐如CuCl、CuBr、CuI等铜催化剂的催化下(具体实施例中以CuI为例说明)，优选的碘化亚铜与式(I)的摩尔百分比为10％～20％；以及在配体2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯的作用下,优选的2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯的摩尔百分比为10％～20％；同时于空气气氛中，经120℃加热反应24小时制得粗产品，其化学反应式如下：其中，底物式(I)N-吡啶基吡咯、N-吡啶基吲哚、3-甲基-N-吡啶基吲哚、5-甲基-N-吡啶基吲哚、5-氯-N-吡啶基吲哚、6-氟-N-吡啶基吲哚中任意一种，底物式(II)为二苯二硫醚、4,4'-二甲基二苯二硫醚、4,4'-二甲氧基二苯二硫醚、4,4'-二氯二苯二硫醚、2,2'-二氯二苯二硫醚、3,3'-二氯二苯二硫醚、4,4'-二硝基二苯二硫醚中任意一种。反应结束冷却后，对由上述方法制得的粗产品进行净化提纯，包括以下步骤：对粗产品进行过滤获得滤液，用饱和食盐水洗脱溶剂，对滤液旋转蒸发除溶剂，获得剩余物；对剩余物采用硅胶柱层析，用乙酸乙酯和石油醚配置的混合洗脱液淋洗，按实际梯度收集流出液；经TLC检测后，合并含有产物的流出液；对合并后的流出液通过旋转蒸发仪蒸馏浓缩去除溶剂，最后经真空干燥得到目标产物。第一组实施例：底物为N-吡啶基吡咯和二苯二硫醚。具体实施例1：底物为N-吡啶基吡咯和二苯二硫醚摩尔比为1:2，碘化亚铜与N-吡啶基吡咯的摩尔百分比为10％，配体为2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯，配体与N-吡啶基吡咯的摩尔百分比为10％，反应温度120℃；将28.8毫克(0.2mmol)N-吡啶基吡咯，87.3毫克(0.4mmol)二苯二硫醚，3.8毫克(0.02mmol)碘化亚铜,9.6毫克(0.02mmol)2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯加入反应试管中，再加入2mL二甲基亚砜，120℃下反应24小时，反应结束后冷却，过滤，滤液旋蒸，除去溶剂，剩余物用硅胶柱层析，石油醚淋洗，TLC检测，合并含有产物的流出液，旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂，真空干燥得到淡黄色油状液体N-吡啶基-2,5-二苯硫基吡咯，产率81％。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm)8.44(d,J＝4.5Hz,1H),7.52(t,J＝7.5Hz,1H),7.20-7.14(m,5H),7.08(t,J＝7.5Hz,2H),6.99(d,J＝7.5Hz,4H),6.89(d,J＝7.5Hz,1H),6.75(s,2H)；13CNMR(125MHz,CDCl3)δ(ppm)150.4,148.7,137.8,137.0,128.7,127.1,125.7,124.1,123.4,123.2,120.1。具体实施例2：变量是碘化亚铜与底物I的摩尔百分比为20mol％；将28.8毫克(0.2mmol)N-吡啶基吡咯，87.3毫克(0.4mmol)二苯二硫醚，7.6毫克(0.04mmol)碘化亚铜,9.6毫克(0.02mmol)2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯加入反应试管中，再加入2mL二甲基亚砜，120℃下反应24小时，反应结束后冷却，过滤，滤液旋蒸，除去溶剂，剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮杂环硫化物的制备方法，其特征在于：以下述式(I)和式(II)为底物，以二甲基亚砜为溶剂，在过渡金属铜盐催化及配体作用下，在空气环境中，经加热反应24h后制得粗产品，其化学反应式如下：

【技术特征摘要】
1.一种氮杂环硫化物的制备方法，其特征在于：以下述式(I)和式(II)为底物，以二甲基亚砜为溶剂，在过渡金属铜盐催化及配体作用下，在空气环境中，经加热反应24h后制得粗产品，其化学反应式如下：其中，式(I)和式(II)的摩尔比为1:2，所述配体为2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯，所述底物式(I)N-吡啶基吡咯、N-吡啶基吲哚、3-甲基-N-吡啶基吲哚、5-甲基-N-吡啶基吲哚、5-氯-N-吡啶基吲哚、6-氟-N-吡啶基吲哚中任意一种，所述底物式(II)为二苯二硫醚、4,4'-二甲基二苯二硫醚、4,4'-二甲氧基二苯二硫醚、4,4'-二氯二苯二硫醚、2,2'-二氯二苯二硫醚、3,3'-二氯二苯二硫醚、4,4'-二硝基二苯二硫醚中任意一种。2.根据权利要求1所述的氮杂环硫化物的制备方法，其特征在于：所述催化剂为CuCl、CuBr、CuI中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的氮杂环硫化物的制备方法，其特征在于：所述式(II)的量为2～3当量。4.根据权利要求1或2所述的氮杂环硫化物的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓辰亮，张兴国，张小红，徐薇，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33