阅读说明：本技术 一种制备异硫氰酸酯的新方法 (Novel method for preparing isothiocyanate ) 是由 朱守记 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种制备异硫氰酸酯的新方法,包括以下步骤：将有机伯胺和苯异硫氰酸酯加入到高沸点溶剂中,在氮气保护的条件下进行搅拌,反应温度保持100℃～150℃或加热回流、常压条件下反应1-9h,反应完成后,待反应液冷却,通过真空旋转蒸发除去溶剂,浓缩物经硅胶柱色谱提纯得异硫氰酸酯。本发明优点在于：1)本发明所使用的原料有机伯胺和苯异硫氰酸酯均是常见的化工原料,特别是苯异硫氰酸酯价廉易得；2)本发明反应条件较为温和,安全性高,温度一般在100℃～150℃,常压下反应；3)本发明工艺过程及后处理简单,易于操作,成本低,产品纯度高,工业化应用前景好。(The invention relates to a novel method for preparing isothiocyanate, which comprises the following steps: adding organic primary amine and benzene isothiocyanate into a high-boiling-point solvent, stirring under the protection of nitrogen, keeping the reaction temperature at 100-150 ℃ or heating, refluxing and reacting for 1-9h under normal pressure, cooling the reaction liquid after the reaction is finished, removing the solvent through vacuum rotary evaporation, and purifying the concentrate through silica gel column chromatography to obtain the isothiocyanate. The invention has the advantages that: 1) the raw materials organic primary amine and the raw materials benzeneisothiocyanate used in the invention are common chemical raw materials, and particularly the benzeneisothiocyanate is cheap and easy to obtain; 2) the reaction condition is mild, the safety is high, the temperature is generally 100-150 ℃, and the reaction is carried out under normal pressure; 3) the invention has simple process and post-treatment, easy operation, low cost, high product purity and good industrial application prospect.)

一种制备异硫氰酸酯的新方法

技术领域

本发明涉及异硫氰酸酯的制备方法，具体是指一种有机伯胺和苯异硫氰酸酯在高温条件下通过取代反应生成相应的异硫氰酸酯的方法。

背景技术

异硫氰酸酯是一类极为重要的有机合成中间体，可用于合成具有良好生物活性的含硫、含氮等杂环类化合物，已被广泛应用于农药、医药等领域。目前，发现大量异硫氰酸酯类化合物本身就具有较强的抑菌、抗肿瘤等生物活性。如苄基异硫氰酸酯、苯乙基异硫氰酸酯对蜡样芽胞杆菌(革兰氏阳性菌)具有良好的抑菌活性，而3-丁烯基异硫氰酸酯、4-戊烯基异硫氰酸酯则对嗜水气单胞菌表现出有效的抑菌活性(Jang M,etal.,Journal of FoodScience,2010,75,M412-M416.)。异硫氰酸-4-甲亚硫酰基丁酯既可阻止原癌细胞被激活，又可诱使解毒酶(如醌还原酶、谷胱甘肽硫转移酶)的产生，能有效防止大鼠乳腺肿瘤的形成(Grubb C D etal.,Plant Science(Shannon),2002,162,0-152.)。

目前，异硫氰酸酯的制备方法已有许多。由于有机伯胺类化合物是较为常见的化工原料、易获得。因此以有机伯胺为原料制备异硫氰酸酯的途径具有较好的工业化应用前景，该途径主要涉及三种不同方法。第一种方法是以有机伯胺和硫光气为原料直接合成异硫氰酸酯(李正义等,有机化学,2015,035,1999-2003.)，但该方法所使用的原料硫光气易挥发、毒性大，其产品在运输和储存过程中均存在安全隐患。第二种方法是有机伯胺和二硫化碳在碱作用下形成中间体二硫代氨基盐，并与脱硫试剂进一步反应制备异硫氰酸酯(Rince W,etal.,Journal of Organic Chemistry,2007,72,3969-3971.)，然而该方法反应条件苛刻、后处理繁琐，且二硫化碳易挥发、易***。第三种方法是先由有机伯胺和硫代氯甲酸苯酯反应生成中间体硫代氨基甲酸酯，并在碱性或高温条件下裂解为异硫氰酸酯(Synthesis,2013,44,1667-1674)。尽管硫代氯甲酸苯酯相对于硫光气毒性低，但其价格昂贵，不利于开发。

鉴于异硫氰酸酯及其下游产品具有良好的生物活性，且目前该类化合物的制备方法还存在诸多缺陷，本发明提供了以有机伯胺和苯异硫氰酸酯为原料制备异硫氰酸酯的方法，以期为开发在医药或农药等领域具有潜在应用价值的异硫氰酸酯及其下游高附加值产品奠定良好基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备异硫氰酸酯的新方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种式(Ⅰ)所示的异硫氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：将有机伯胺和苯异硫氰酸酯加入到高沸点溶剂中，在氮气保护的条件下进行搅拌，反应温度保持100℃～150℃或加热回流、常压条件下反应1-9h，反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯得异硫氰酸酯(RN＝C＝S)；

RN＝C＝S(Ⅰ)；

反应式为

式(Ⅰ)中R为下列之一：

CH₃CH₂CH₂CH₂-，式(Ⅰ)为异硫氰酸酯，式(Ⅱ)为有机伯胺。

作为一种优选方案，所用的高沸点溶剂为甲苯、对二甲苯、邻二甲苯中的至少一种。

本发明优点在于：1)本发明所使用的原料有机伯胺和苯异硫氰酸酯均是常见的化工原料，特别是苯异硫氰酸酯价廉易得；2)本发明反应条件较为温和，安全性高，温度一般在100℃～150℃，常压下反应；3)本发明工艺过程及后处理简单，易于操作，成本低，产品纯度高，工业化应用前景好。

附图说明

图1为本发明物质3-对孟烯-1-异硫氰酸酯的红外(FT-IR)分析图谱。

图2为本发明物质3-对孟烯-1-异硫氰酸酯的¹H核磁共振(¹H NMR)分析图谱。

图3为本发明物质3-对孟烯-1-异硫氰酸酯的¹³C核磁共振(¹³C NMR)分析图谱。

图4为本发明物质3-对孟烯-1-异硫氰酸酯的质谱(GC-MS)分析图谱。

图1中横轴为波数(cm^-1)，纵轴为透过率(％)。

具体实施方式

实施例1

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得2.81g油状液体产品，收率为90.0％，GC纯度为99.2％。¹H NMR、¹³C NMR、FT-IR及GC-MS的表征数据如下：

¹H NMR(DMSO-d₆,500MHz),δ_H 5.34(1H,t,3-Ha),2.30-2.35(1H,m,5-Ha),2.17-2.27(3H,m,2-Ha,5-He,8-H),2.05-2.09(1H,m,2-He),1.95-2.00(1H,m,6-Ha),1.69-1.75(1H,m,6-He),1.41(3H,s,7-H),1.04(6H,d,J＝7.5,9-H,10-H).¹³C NMR(DMSO-d₆,125MHz),δ_C 142.78(4-C),130.88(1-N＝C＝S),114.86(3-C),59.93(1-C),38.90(6-C),35.32(2-C),34.79(8-C),27.97(7-C),23.40(5-C),21.79(10-C),21.45(9-C).FT-IR(cm^-1):3060(w,ν_＝C-H)；2961,2931(s,ν_C-H)；2095,2067(s,ν_-N＝C＝S)；1661(w,ν_C＝C)；1381(m,δ_C-H)；813(m,ν_-C＝CH).GC-MS,m/z 195.1,162.1,136.1,107.1,81.1,53.1.

实施例2

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯、1.58g浓度16mmol的环己胺、2.16g(16mmol)苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得1.21g油状液体产品，收率为53.6％，GC纯度为99.1％。¹H NMR、¹³C NMR、FT-IR及GC-MS的表征数据如下：

¹H NMR(DMSO-d₆,500MHz),δ_H 3.58(1H,m,1-H),1.87-1.92(2H,m,2-Ha,6-Ha),1.59-1.64(4H,m,2-He,3-Ha,5-Ha,6-He),1.36-1.48(4H,m,3-He,4-Ha,4-He,5-He).¹³CNMR(DMSO-d₆,125MHz),δ_C 129.11(1-N＝C＝S),55.46(1-C),33.00(2-C,6-C),25.00(3-C,5-C),23.15(4-C).FT-IR(cm^-1):2936,2857(s,ν_C-H)；2178,2102(s,ν_-N＝C＝S)；1361(m,δ_C-H).GC-MS,m/z 141.1,113.0,98.0,83.1,55.1.

实施例3

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯、1.71g浓度16mmol的对甲基苯胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得1.09g油状液体产品，收率为45.6％，GC纯度为99.1％。¹H-NMR、¹³C-NMR、FT-IR及GC-MS的表征数据如下：

¹H NMR(DMSO-d₆,500MHz),δ_H 7.28(2H,d,J＝8.5Hz,3-H,5-H),7.24(2H,d,J＝8.4Hz,2-H,6-H),2.33(3H,s,4-CH ₃).¹³C NMR(DMSO-d₆,125MHz),δ_C 138.19(4-C),133.57(1-N＝C＝S),130.72(3-C,5-C),127.77(1-C),126.07(2-C,6-C),21.16(4-CH₃).FT-IR(cm^-1):3032(w,ν_＝C-H)；2922,2854(m,ν_C-H)；2175,2092(s,ν_-N＝C＝S)；1607,1578(w,ν_C＝C)；1503(s,ν_C＝C)；813(m,ν_-C＝CH).GC-MS,m/z 149.0,121.0,91.1,65.0.

实施例4

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯、1.17g浓度16mmol的正丁胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得1.38g油状液体产品，收率为75.0％，GC纯度为99.0％。¹H-NMR、FT-IR表征数据如下：

¹H NMR(DMSO-d₆,500MHz),δ_H 3.72(2H,t,1-H),1.29-1.32(4H,m,2-H,3-H),0.90(3H,t,4-H).FT-IR(cm^-1):2931,2866(m,ν_C-H)；2173,2101(s,ν_-N＝C＝S)；1358(m,δ_C-H).

实施例5

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL甲苯、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得1.93g油状液体产品，收率为62.0％，GC纯度为99.3％。

实施例6

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL邻二甲苯度、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得2.79g油状液体产品，收率为89.5％，GC纯度为99.2％。

实施例7

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯度、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，100℃反应5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得1.60g油状液体产品，收率为51.3％，GC纯度为99.0％。

实施例8

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯度、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，120℃反应5h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得2.55g油状液体产品，收率为81.6％，GC纯度为99.5％。

实施例9

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流1h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得1.41g油状液体产品，收率为45.3％，GC纯度为99.1％。

实施例10

往装有冷凝管、温度计的100mL三口烧瓶中加入30mL对二甲苯、2.45g浓度16mmol的3-对孟烯-1-胺、2.16g浓度16mmol的苯异硫氰酸酯，通入氮气，搅拌，加热回流9h。反应完成后，待反应液冷却，通过真空旋转蒸发除去溶剂，浓缩物经硅胶柱色谱提纯经真空干燥得2.78g油状液体产品，收率为89.1％，GC纯度为99.1％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。