硫脲及其衍生物的合成

趙 斌，劉玉花

（濰坊科技學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，山東 壽光 262700）

硫脲及其衍生物的合成

趙 斌，劉玉花

（濰坊科技學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，山東 壽光 262700）

硫脲具有廣泛的實(shí)用價(jià)值，早在20世紀(jì)60年代，人們就通過?；惲蚯杷狨ヅc芳胺的加成反應(yīng)，首次合成了?；螂宓难苌?。生物活性測(cè)試顯示，此類化合物具有良好的殺蟲性。隨后人們合成了許多硫脲化合物，其良好的生物活性引起了人們的廣泛重視，成為研究開發(fā)的一個(gè)重要領(lǐng)域。

硫脲;硫脲衍生物;合成

1 N，N′-硫代磷?；减０坊螂宓暮铣?/h2>

金桂玉等[1]報(bào)道了通過芳酰肼與硫代磷酰基異硫氰酸酯的加成反應(yīng)，合成了14種化合物即N-硫代磷酰基N′-芳酰胺基硫脲，其具體合成路線見圖1。

圖1 N-硫代磷酰基N′-芳酰胺基硫脲合成路線

N-硫代磷?；鵑′-芳酰胺基硫脲的合成方法是在反應(yīng)瓶中加入0．02mol芳酰肼和40mL乙腈，室溫下滴加0．02mol硫代磷?；惲蚯杷狨ィ瓮旰笊郎刂?0～50℃，在此溫度下反應(yīng)6h，減壓脫溶劑，冷卻析出固體，過濾，干燥得粗品，乙醇重結(jié)晶得純品。 收率可達(dá) 78．2%～92．5%。

2 N-糖基-2-取代-氨基硫脲及N-糖基-N′-取代-聯(lián)二硫脲類化合物的合成

連召斌等[2]報(bào)道了通過糖基異硫氰酸酯分別與 2-肼基-5-芳基-1， 3， 4-惡二唑、2-肼基-4／6-取代-苯并噻唑及N-取代氨基硫脲發(fā)生親核加成反應(yīng)，制得系列新的N-糖基-2-取代-氨基硫脲衍生物及N-糖基-N′-取代-聯(lián)二硫脲類化合物。其具體設(shè)計(jì)路線見圖2。

其具體合成方案是:先合成一系列的中間體糖基異硫氰酸酯、2-肼基-5-芳基-1，3，4-惡二唑、2-肼基-4／6-取代-苯并噻唑及N-取代氨基硫脲，再進(jìn)行 N-糖基-2-取代-氨基硫脲及 N-糖基-N′-取代-聯(lián)二硫脲的合成。

圖2 N-糖基-2-取代-氨基硫脲及N-糖基-N′-取代-聯(lián)二硫脲類化合物的合成路線

（1）N-糖基-2-（5-取代-1，3，4-惡二唑-2-基）氨基硫脲（5）的合成

1 mmol 1，1 mmol 2及10 mL無水氯仿混勻后，回流2～3h，TLC監(jiān)測(cè)至反應(yīng)完全（展開劑為乙酸乙酯∶石油醚＝1．5∶1，V∶V），冷卻，過濾，濾液減壓濃縮至呈糖漿狀，加入少許無水乙醚，析出白色晶體。用乙醇重結(jié)晶，得無色針狀或白色無定形物。

（2）N-糖基-2-（4，6-取代-苯并噻唑-2-基）氨基硫脲（6）的合成

2 mmol 1，2 mmol 3及25 mL無水氯仿混勻后，回流2～3h，TLC監(jiān)測(cè)至反應(yīng)完全（展開劑為乙酸乙酯∶石油醚＝1．5∶1，V∶V），冷卻，固體析出，過濾得粗品;或?qū)⑷芤簻p壓濃縮至呈糖漿狀，用無水乙醚析出晶體，乙醇重結(jié)晶，得無色針狀或白色無定形物。

（3）N-糖基-N′-取代-聯(lián)二硫脲（7）的合成

1 mmol 1，1 mmol 4及10 mL無水氯仿混勻后，回流2～3h，TLC監(jiān)測(cè)至反應(yīng)完全（展開劑為乙酸乙酯∶石油醚＝1∶1，V∶V）。 后處理同上，得無色針狀或白色無定形物。

3 N-取代硫脲的合成

Mitsuo Kodomari等[3]報(bào)道了一種合成硫脲的方法，其具體的設(shè)計(jì)路線見圖3。

圖3 N-取代硫脲的合成路線

其具體的實(shí)驗(yàn)方法是:首先苯甲酰氯與二氧化硅和硫氰酸銨的凝膠混合物反應(yīng)制得苯甲酰基異硫氰酸酯。然后，苯甲酰基異硫氰酸酯再與氨基基團(tuán)反應(yīng)，制得氨基硫脲，最后，氨基硫脲再與水合肼反應(yīng)，便可制得N-取代硫脲。

4 苯基硫脲的合成

吳君臣等[4]報(bào)道了一種合成苯基硫脲的方法，其具體合成路線見圖4。

圖4 苯基硫脲的合成路線

其具體合成方案如下:將硫氰酸鉀（2．1g，21．6mmo1）溶解于熱的無水丙酮（50m L）中，1．5h后滴入苯甲酰氯 （2．1mL，18mmo l）。 反應(yīng) 30min后，冷卻，抽濾。將苯胺（18mmo l）的丙酮溶液滴加到上面的濾液中，回流，然后冷卻至室溫。反應(yīng)液濃縮后，殘留物中加入冰水?dāng)嚢瑁闉V，粗產(chǎn)品用95%乙醇重結(jié)晶，得白色晶體1-苯甲?；?3-苯基硫脲，產(chǎn)率為81%，熔點(diǎn)為146～147℃。

5 縮氨基硫脲的合成

曹克廣等[5]報(bào)道了一種用葡萄糖基異硫氰酸酯合成縮氨基硫脲的新方法，其具體設(shè)計(jì)路線見圖5。

圖5 縮氨基硫脲的合成路線

其具體合成方案如下:

（1）N-氨基-N′-（2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-硫脲的合成

在裝有滴液漏斗的250m L三口燒瓶中依次加入 100mL 乙醇和 0．6m L（5mmol）50%水合肼，冰浴控溫在5℃以下，攪拌下滴加30mL溶有2g（5mmol） 2，3，4，6-四-O-乙?；?β-D-吡喃葡萄糖基異硫氰酸酯的乙醇溶液，滴加完畢，攪拌10min，靜置，抽濾，用乙酸乙酯 ／石油醚（1∶3）重結(jié)晶，得白色晶體 1．8g，產(chǎn)率為 90%，熔點(diǎn)為 78～80℃。

（2）芳香醛縮 N-氨基-N′-（2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-硫脲的合成

在裝有回流冷凝裝置的250mL三口燒瓶中加入 30mL 四氫呋喃 1．6g （4mmol） N-氨基-N′-（2，3，4，6-四-O-乙?；?β-D-吡喃葡萄糖基）-硫脲和4mmol芳香醛，磁力攪拌，油浴加熱至回流，TLC追蹤反應(yīng)，約3h停止反應(yīng)。減壓蒸出溶劑，加20mL石油醚產(chǎn)生白色沉淀，抽濾，所得固體用乙酸乙酯和石油醚重結(jié)晶得白色晶體。

6 β-D-糖基苯胺基硫脲的合成

孫衛(wèi)東等[6]報(bào)道了從糖基異硫氰酸酯出發(fā)，使其與苯胺類化合物在乙腈回流條件下反應(yīng)，得到一類 2，3，4，6-四-乙?；?β-D-吡喃型糖基硫脲化合物，且收率較高。其反應(yīng)方程式見圖6。

圖6 β-D-糖基苯胺基硫脲的合成

其具體合成方法如下:將取代苯胺（6．17 mmol）溶解于30 mL甲苯中加入到配有回流冷凝管、溫度計(jì)和恒壓滴液漏斗的100 mL三頸圓底燒瓶中，將體系緩慢升溫至70℃，滴加葡萄糖基異硫氰酸酯 （5．1 mmol） 的 20 mL甲苯溶液，于0．5h 滴加完畢， 再反應(yīng) 3．5h，TLC 檢測(cè)至反應(yīng)完全。將體系冷卻至室溫，加入50 mL水，攪拌片刻后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，用氯仿20mL萃取，萃取過程重復(fù)3次，合并有機(jī)層，用無水硫酸鎂干燥。濾除硫酸鎂，減壓蒸干溶劑，得糖漿，經(jīng)乙醚和石油醚[V （乙醚）∶V （石油醚） ＝ 1∶5]重結(jié)晶，得產(chǎn)品。

7 相轉(zhuǎn)移催化法合成N-（1-苯基-3-甲基-5-氯-4-吡唑甲?；?N′-酰胺基硫脲

劉晨江[7]報(bào)道了采用亞結(jié)構(gòu)連接法，以PEG-400為相轉(zhuǎn)移催化劑，將吡唑環(huán)引入酰胺基硫脲，即利用1-苯基-3-甲基-5-氯-4-吡唑甲?；惲蚯杷狨ヅc酰肼衍生物的加成反應(yīng)，合成N-（1-苯基-3-甲基-5-氯-4-吡唑甲?；?N′-酰胺基硫脲。 其具體合成方法是:

以1-苯基-3-甲基-5-氯-4-吡唑甲?；樵?，經(jīng)氧化，酰氯化，然后在PEG-400催化下與硫氰酸銨及酰肼進(jìn)行相轉(zhuǎn)移反應(yīng)，合成了一系列新化合物 N-（1-苯基-3-甲基-5-氯-4-吡唑甲?；?N′-酰胺基硫脲，收率大于80%。

8 2，6-二氟苯甲酰基硫脲化合物的合成

劉長(zhǎng)春[8]報(bào)道了用2，6-二氟苯甲酸經(jīng)氯化、?；?，6-二氟苯甲?；惲蚯杷狨ズ?，與2-氨基4，6-二甲氧基嘧啶進(jìn)行加成反應(yīng)，得到了2，6-二氟苯甲?；螂寤衔铩狽-（2，6-二氟苯甲?；?N′-（4，6-二甲氧基嘧啶-2-基）硫脲。 其具體合成路線見圖7。

圖7 2，6-二氟苯甲?；螂寤衔锏暮铣陕肪€

其具體合成方法如下:將 1．95g（0．02mol）硫氰酸鉀溶解在50mL乙腈中，緩慢滴加化合物2，6-二氟苯甲酰氯，回流反應(yīng)1h。抽濾，除去生成的氯化鉀固體，得到淡黃色的化合物2，6-二氟苯甲?；惲蚯杷狨サ囊译嫒芤骸?/p>

取 3．1g（0．02mol） 2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶，加入到化合物2，6-二氟苯甲?；惲蚯杷狨サ囊译嫒芤褐校訜峄亓鞣磻?yīng)一定時(shí)間，放置過夜，抽濾，所得固體用乙醇-水重結(jié)晶，得到5．81g化合物 N-（2，6-二氟苯甲?；?N′-（4，6-二甲氧基嘧啶-2-基）硫脲，為淺黃色片狀晶體，產(chǎn)率為92%，熔點(diǎn)是 186～187℃。

9 芳?；螂宓暮铣?/h2>

王子云等[9]報(bào)道了一種將取代的噻二唑基引入到芳?；螂逯械姆磻?yīng)，并合成出了10種新的芳酰基硫脲，其合成路線具體見圖8。

圖8 芳?；螂宓暮铣陕肪€

其具體合成方案如下:

（1）芳酰基異硫氰酸酯的合成

在圓底燒瓶中加入0．007mol芳酸，新蒸的7mL二氯亞砜，回流約4h，減壓蒸去過量的二氯亞砜，然后加入0．01mol干燥的硫氰酸鉀及10mL乙腈，回流2h，過濾，得芳?；惲蚯杷狨サ囊译嫒芤海瑐溆?。

（2）芳酰基硫脲的合成

將 0．005mol 5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-羧酸溶于10mL DMF中，慢慢滴加到上一步制得的芳?；惲蚯杷狨ブ?，在 65～70℃下反應(yīng) 3～4h，TLC 跟蹤至反應(yīng)完成，減壓蒸去一部分乙腈與DMF，抽濾，用無水丙酮洗滌濾餅，再用DMF重結(jié)晶得純品。

10 尿素制備硫脲

齊欣等[10]用尿素和氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣制備氰氨化鈣，再用硫化氫和氫氧化鈣制備硫氫化鈣，最后用氰氨化鈣與硫氫化鈣反應(yīng)，并采用冷凍結(jié)晶法精制硫脲。涉及的化學(xué)反應(yīng)有:

（1）氰氨化鈣的制備:尿素與鈣的含氧化合物（氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣）反應(yīng)可制得氰酸鈣:

具體合成方法是:首先，用篩子對(duì)粉碎的塊狀氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣進(jìn)行篩選，分別篩選出粒徑小于0.42mm和0.178mm的氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣，將一定量的尿素加入反應(yīng)器加熱，待其融化后，按尿素與鈣的氧化物摩爾比為2．5～3．0的投料比加入氧化鈣、 氫氧化鈣和碳酸鈣，攪拌，在 160～400℃下反應(yīng) 1．0h，冷卻即可制得氰酸鈣，將制得的氰酸鈣研碎后加入管式爐內(nèi)，并用氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，在600～900℃下反應(yīng)1．5h，冷卻即得到氰氨化鈣。將硫化氫通入石灰乳中，攪拌并冷卻至溶液呈灰綠色即得硫氫化鈣溶液。按硫氫化鈣與氰氨化鈣摩爾比為1．0的投料比將硫氫化鈣溶液加入反應(yīng)器內(nèi)，加熱至50～60℃后，將粉碎的氰氨化鈣（0.42mm）40g（1mol） 加入反應(yīng)器內(nèi)，攪拌，在 75～80℃下反應(yīng) 1．0h，冷卻，過濾，將濾液加入冷卻結(jié)晶器，控制溫度冷凍結(jié)晶，結(jié)晶液離心分離，將晶體烘干即得硫脲成品。

關(guān)于對(duì)硫脲合成方法的研究還有很多，在此僅總結(jié)介紹了其中的幾種合成方法，以便大家對(duì)硫脲合成有更深入的了解。

[1] 金桂玉，解敏雨，趙國鋒．N，N′-硫代磷?；减０坊螂錥J]．應(yīng)用化學(xué)，1995，（4）:99-101．

[2] 連召斌，黃艷，曹玲華．N-糖基-2-取代-氨基硫脲及N-糖基-N′-取代-聯(lián)二硫脲類化合物的合成 [J]．有機(jī)化學(xué)，2004，（11）:1396-1402．

[3] Mitsuo K，Masato S，Keiko T．A convenient and efficient method for the synthesis of monoand N，N-dis-ubstituted thioureas[J]．Tetrahedron Letters，2005， （46）:5841-5843．

[4] 吳君臣，安禮濤，穆學(xué)軍，等．1，3-二溴丙酮與苯基硫脲的反應(yīng)研究 [J]．蘇州大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2005，（2）:68-69．

[5] 曹克廣，王忠剛．含葡萄糖基團(tuán)縮氨基硫脲Schiff Base的合成[J]．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002，（2）:1-2．

[6] 孫衛(wèi)東，王小明，張鎖秦，等．β-D-糖基苯胺基硫脲的合成與表征[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2006，（1）:109-112．

[7] 劉晨江．相轉(zhuǎn)移催化法合成N-（1-苯基-3-甲基-5-氯-4-吡唑甲?；?N′-酰胺基硫脲[J]．農(nóng)化新世紀(jì)，2005，（12）:32-38．

[8] 劉長(zhǎng)春．2，6-二氟苯甲酰基硫脲化合物的合成與除草活性研究[J]．化學(xué)試劑，2006，28 （1）:36-38．

[9] 王子云，張正文，陳傳兵，等．N-[ （2-羧基-1， 3， 4-噻二唑）-5-基]-N′-芳?；螂宓暮铣膳c表征 [J]．華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，（1）:52-54．

[10] 齊欣，王茜，李忠波，等．尿素制備硫脲新工藝[M]．化學(xué)工業(yè)與工程，2006，23（5）:407-410．

Synthesis of Thiourea and its Derivatives

ZHAOBin，LIUYu-hua
（Department of Chemical Engineering，Wei fang University of Science and Technology Shouguang ，Shouguang262700，China）

Thiourea had extensive practical value．Through the addition reaction of acyl isothiocyanates and aromatic amine， new thiourea derivatives was first synthesized in early 1960s．Biological activity test showed that these compounds had good insecticidal properties．Then， many thiourea compounds were synthesized．It had attracted widespread attention because of its good biological activity．

thioureas;thiourea derivative;synthesis

TQ 225．27

A

1671-9905（2011）07-0015-04

2011-04-07