噻酮綠色合成研究

霍二福 ， 成蘭興 ， 趙增兵 ， 程偉琴 ， 王延花

(1.河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052 ; 2.河南省精細(xì)化工中間體工程技術(shù)研究中心 ， 河南 鄭州 450052 ; 3.河南省科學(xué)院質(zhì)量檢驗(yàn)與分析測試研究中心 ， 河南 鄭州 450008)

噻酮綠色合成研究

霍二福1, 2, 3， 成蘭興1, 2， 趙增兵1,2， 程偉琴1,2， 王延花1,2

(1.河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052 ; 2.河南省精細(xì)化工中間體工程技術(shù)研究中心 ， 河南 鄭州 450052 ; 3.河南省科學(xué)院質(zhì)量檢驗(yàn)與分析測試研究中心 ， 河南 鄭州 450008)

以二水合糖精鈉和溴代正丁烷為原料，以水為溶劑，首次采用三正丁胺為催化劑，86 ℃反應(yīng)6 h后，冷卻、析出產(chǎn)物抽濾、干燥即可得到高純度的白色晶體噻酮。通過紅外光譜、氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用和核磁共振對產(chǎn)品進(jìn)行表征、確證。此合成方法具有反應(yīng)、結(jié)晶和提純同時(shí)進(jìn)行，省去蒸餾去除反應(yīng)溶劑和未反應(yīng)的原料步驟，不需要用乙醇兩次重結(jié)晶，從而簡化了合成工藝，反應(yīng)產(chǎn)生的溴化鈉回收率90 %以上，大大降低了生產(chǎn)成本，又避免了使用大量的有機(jī)溶劑對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了綠色合成。

噻酮 ； 三正丁胺催化劑 ； 綠色合成

0 前言

20世紀(jì)70年代使用的促滲劑主要是二甲基亞砜，但其有效使用濃度大，藥物本身刺激性強(qiáng)，且有較強(qiáng)的異味等不可避免的缺點(diǎn)。隨后美國研究者合成了促滲劑氮酮(1-十二烷基氮雜環(huán)庚烷-2-酮)，由于其具有有效使用濃度低、無異味、刺激性小的優(yōu)點(diǎn)而引起了世界各國的關(guān)注，并且逐漸取代了二甲基亞砜。20世紀(jì)90年代，北京師范大學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所科技人員成功研制了新型促滲劑——噻酮，噻酮[1,2-苯并異噻唑-3(2H)酮-2-丁基-1,1-二氧化物]是一種新型促滲劑，不溶于水，易溶于乙醇、丙二醇、氯仿、丙酮等有機(jī)溶劑[1]。噻酮與氮酮促滲的機(jī)理相似，但其對皮膚無刺激性和過敏性反應(yīng)，毒性極小，促滲效果明顯優(yōu)于氮酮。因此，噻酮是氮酮的理想換代產(chǎn)品，是一種新的、高效、無毒促滲劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。噻酮作為促滲劑應(yīng)用于外敷藥和內(nèi)服藥，經(jīng)皮給藥系統(tǒng)。與傳統(tǒng)給藥方法相比, 可以在較長的時(shí)間內(nèi)維持血藥濃度的相對恒定，避免胃腸及肝臟的首過作用，減少由于代謝不同所造成的個(gè)體差異，提高藥效的同時(shí)減少毒副作用，必要時(shí)可中斷治療，便于病人使用[2]。現(xiàn)有藥物的2/3有可能作為透皮吸收型的研究對象，因此，必須使用安全有效的促滲劑來促進(jìn)藥物的吸收, 同時(shí)降低藥物用量[3-4]。噻酮高效無毒的優(yōu)點(diǎn)使得其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。不僅如此，噻酮還廣泛應(yīng)用于化妝品、保健品、紡織、印染業(yè)、制革工業(yè)和農(nóng)林業(yè)[5]?，F(xiàn)有的合成方法存在能耗高、成本高、非綠色合成等問題，因此開發(fā)出一種成本低、收率高、產(chǎn)品純度高、工藝簡單的綠色合成方法是當(dāng)務(wù)之急。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料與儀器

三正丁胺(分析純)；二水合糖精鈉，溴代正丁烷，乙醇(無水)，均為工業(yè)品。 島津公司IR Affinity-1型傅里葉變換紅外光譜儀，KBr壓片；島津公司GCMS- QP 2010Ultra氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀；安捷倫核磁共振波譜儀，Agilent Technologies 400 MR。

1.2 噻酮的合成

將120.5 g(0.5 mol)的二水合糖精鈉、80.84 g(0.59 mol)的溴代正丁烷、24 g(1.33 mol)的水和7.41 g(0.04 mol)的三正丁胺加入到250 mL的圓底燒瓶中，86 ℃反應(yīng)6 h，分液，自然冷卻到室溫后，冰箱冷凍30 min，抽濾，32 ℃真空干燥8 h，得白色的針狀晶體1,2-苯并異噻唑-3(2H)酮-2-丁基-1,1-二氧化物117.61 g其含量為99.66 %，收率為98.3 %；熔點(diǎn)：38.0～39.5 ℃；IR (KBr 壓片，cm-1)：3 093.8、2 962.7、2 931.8、2 864.3、1 728.2、1 593.2、1 458.2、1 438.9、1 375.3、1 334.7、1 300、1 265.3、1 184.3、1 060.9、750.3；1H NMR (400 MHz，CDCl3)；δ(×10-6)：8.05(m，1H)，7.93(m，1H)，7.86(m，2H)，3.78(t，2H)，1.84(m，2H)，1.45(m，2H)，0.98(t，3H)；MS(EI) m/z 239(M+)。

1.3 溴化鈉的回收

將噻酮合成實(shí)驗(yàn)中分液得到的水相，自然冷卻到室溫后，用冰水冷卻至5 ℃保持30 min，抽濾，由于105 ℃干燥5 h，即得白色的粉末溴化鈉48.2 g，含量：97.78 %，收率為93.68%。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑使用量對反應(yīng)的影響

在三正丁胺催化劑的作用下，將120.5 g(0.5 mol)的二水合糖精鈉、80.84 g(0.59 mol)的溴代正丁烷、24 g(1.33 mol)的水加入到250 mL的圓底燒瓶中86 ℃反應(yīng)6 h，分液，冷卻析出產(chǎn)物抽濾，干燥。三正丁胺的使用量對反應(yīng)的影響見表1。

表1 三正丁胺的使用量對反應(yīng)的影響表

由表1可知，其他反應(yīng)條件一樣的情況下，隨著催化劑用量的增加，收率增加，所得產(chǎn)品的狀態(tài)越好、純度越高(見表1)。綜合考慮產(chǎn)品的收率和純度以及催化劑的成本，催化劑的最佳使用量為0.04 mol。

2.2 反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化

在0.04 mol三正丁胺催化劑的作用下，將120.5 g(0.5 mol)二水合糖精鈉、80.84 g(0.59 mol)的溴代正丁烷、24 g(1.33 mol)的水加入到250 mL的圓底燒瓶中86 ℃反應(yīng)，分液，冷卻析出產(chǎn)物，抽濾，干燥。不同反應(yīng)時(shí)間結(jié)果對比見表2。

表2 不同反應(yīng)時(shí)間結(jié)果對比表

由表2可知，以三正丁胺為催化劑，其他條件一樣的情況下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，產(chǎn)品含量增加、當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過6 h，產(chǎn)品純度均在99 %以上，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，產(chǎn)品的純度和收率提高不顯著，最佳反應(yīng)時(shí)間確定為6 h。

2.3 反應(yīng)溫度的優(yōu)化

在0.04 mol三正丁胺催化劑的作用下，將120.5 g(0.5 mol)的二水合糖精鈉、80.84 g(0.59 mol)的溴代正丁烷、24 g(1.33 mol)的水加入到250 mL的圓底燒瓶中加熱反應(yīng)，分液，冷卻析出產(chǎn)物抽濾，干燥。不同反應(yīng)溫度的結(jié)果對比見表3。

表3 不同的反應(yīng)溫度結(jié)果對比表

由表3可知，以三正丁胺為催化劑，其他條件一樣的情況下，隨著反應(yīng)溫度升高，所得產(chǎn)品狀態(tài)越來越好，收率逐漸增加，特別是溫度高于80 ℃，收率有較大的提高，因此，綜合考慮反應(yīng)收率和能耗，最佳反應(yīng)溫度在86 ℃。

3 結(jié)論

以二水合糖精鈉和溴代正丁烷為原料，首次采用以三正丁胺為催化劑合成噻酮，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對比表明：催化劑最佳使用量為0.04 mol，最佳反應(yīng)溫度為86 ℃，最佳反應(yīng)時(shí)間為6 h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻、析出產(chǎn)物抽濾、干燥即可得到高純度的白色結(jié)晶成品。此合成方法具有反應(yīng)、結(jié)晶和提純同時(shí)進(jìn)行，省去蒸餾去除反應(yīng)溶劑和未反應(yīng)的原料步驟，不需要用乙醇兩次重結(jié)晶，從而簡化了合成工藝，反應(yīng)產(chǎn)生的溴化鈉回收率在90 %以上。比現(xiàn)有的合成方法降低反應(yīng)溫度14 ℃，反應(yīng)時(shí)間縮短4 h，大大降低了合成噻酮的能耗和生產(chǎn)成本，又避免了使用大量的有機(jī)溶劑對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了綠色合成。

[1] 熊麗曾.新型促滲劑噻酮[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2004,12(21):9-11.

[2] 王振綱,李明霞,張志榮.藥物新劑型及發(fā)展前景[J].中華內(nèi)科雜志,1986,25(3):186-189.

[3] 金燕.透皮吸收增強(qiáng)劑[J].藥學(xué)進(jìn)展,1990,14(1):22-25.

[4] Agis P K.Transdermal delivery of drugs[J].Boca Roton Florida:CRC press,1987(3):17- 20.

[5] 姜國華,劉忠敏.N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺促滲效果的研究[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1998,34(4):538-541.

Study on the Green Synthesis of Thiazone

HUO Erfu1,2,3, CHENG Lanxing1,2, ZHAO Zengbing1,2, CHENG Weiqin1,2, WANG Yanhua1,2

(1.Henan Chemical Industry Research Institute Co.Ltd , Zhengzhou 450052 , China ; 2.Fine Chemical Intermediate Engineering Technology Research Center of Henan Province , Zhengzhou 450052 , China 3.Quality Inspection and Analytical Test Research Center , Henan Academy of Sciences , Zhengzhou 450008 , China)

Using sodium saccharin andn-butyl bromide as raw materials,water as solvent,first using tri-n-butylamine as catalyst,in temperature 86 ℃,reaction time for 6 h,after the organic layer is separated,cooled to room temperature,precipitation is separated and dried,high purity white crystal thiazone is obtained.The structure of thiazone is confirmed by IR,GC-MS and1H NMR.This new green synthesis has many advantages,such as crystallization and purification is carried out at the same time,eliminating distilled solvent and unreacted material steps,without the use of anhydrous alcohol recrystallization, which simplifies the synthesis process,the reaction of sodium bromide recovery rate is above 90%,greatly reduces the production cost, and avoids the environmental pollution of a large number of organic solvents, the novel synthesis process of thiazone is green and environment- friendly.

thiazone ; tributylamine catalyst ; green synthesis

2016-09-28

鄭州市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(141PPTGG256)

霍二福(1981-)，男，博士，助理研究員，從事精細(xì)化工中間體的綠色合成研究工作，E-mail：hef330@aliyun.com。

TQ423.91

A

1003-3467(2016)12-0018-03