S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺化合物的合成.pdf
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1、 第5 9卷2 0 2 3年第5期 西 北 师 范 大 学 学 报(自然科学版)V o l.5 9 2 0 2 3 N o.5 J o u r n a l o f N o r t h w e s t N o r m a l U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)D O I:1 0.1 6 7 8 3/j.c n k i.n w n u z.2 0 2 3.0 5.0 1 4收稿日期:2 0 2 3 0 1 1 0;修改稿收到日期:2 0 2 3 0 3 2 0基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助(0 1 J B 2 0 2 3
2、0 0 6 0)作者简介:马丁(1 9 9 3),男,甘肃兰州人,讲师,博士.主要研究方向为金属有机化学、碳氢键活化、光催化等.E m a i l:d i n g.m a c u p.e d u.c nS-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺化合物的合成马 丁,于笑笑,李 凯(中国石油大学(北京)理学院,北京 1 0 2 2 4 9)摘要:针对目前N-甲酰基亚砜亚胺的合成需要复杂的步骤以及昂贵的反应试剂,文中以S-苯基-S-甲基-NH亚砜亚胺与(溴二氟甲基)三甲基硅烷(TM S C F2B r)为原料,通过改变反应条件,成功地将亚砜亚胺的氮氢键转化为氮碳键,进而简单、高效地合成了S-苯基-S-甲
3、基-N-甲酰基亚砜亚胺.用柱色谱法对反应产物进行分离,并用核磁共振氢谱(1HNMR)、碳谱(1 3C NMR)、高分辨质谱(HRM S)等对产物进行表征.结果表明,最佳的反应条件为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂、不需要碱源、2 5 下反应3 0 m i n,S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺的产率可达5 5%.该法具有原料易得、步骤简单、条件温和、绿色环保等优点.关键词:(溴二氟甲基)三甲基硅烷(TM S C F2B r);亚砜亚胺;N,N-二甲基甲酰胺(DMF);合成中图分类号:O 6 2 5 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-9 8 8(2 0 2 3)0 5-0 0 8
4、 3-0 5S y n t h e s i s o f S-p h e n y l-S-m e t h y l-N-f o r m y l s u l f o x i m i n eMA D i n g,YU X i a o-x i a o,L I K a i(C o l l e g e o f S c i e n c e,C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m,B e i j i n g 1 0 2 2 4 9,C h i n a)A b s t r a c t:T h e p r e v i o u s p a t h w a
5、 y f o r t h e s y n t h e s i s o f N-f o r m y l s u l f o x i m i n e s r e q u i r e s c o m p l e x s t e p s a n d e x p e n s i v e r e a g e n t s.A d d i n g S-p h e n y l-S-m e t h y l-NH s u l f o x i m i n e a n d TM S C F2B r b y o p t i m i z i n g d i f f e r e n t r e a c t i o n c o
6、 n d i t i o n s,s u l f o x i m i n e NH b o n d i s s u c c e s s f u l l y c o n v e r t e d i n t o NC b o n d,t h e n S-p h e n y l-S-m e t h y l-N-f o r m y l s u l f o x i d e i s o b t a n i n e d a f t e r c o l u m n c h r o m a t o g r a p h y a n d c h a r a c t e r i z e d b y 1HNMR a n
7、 d 1 3C NMR s p e c t r o s c o p y a n d h i g h r e s o l u t i o n m a s s s p e c t r o m e t r y(HRM S)b y u s i n g DMF a s s o l v e n t w i t h o u t b a s e s a t 2 5 f o r 3 0 m i n w i t h 5 5%y i e l d.A s i m p l e,m i l d a n d e n v i r o n m e n t a l m e t h o d i s e s t a b l i s
8、h e d f o r t h e s y n t h e s i s o f S-p h e n y l-S-m e t h y l-N-f o r m y l s u l f o x i m i n e.K e y w o r d s:(b r o m o d i f l u o r o m e t h y l)t r i m e t h y l s i l a n e(TM S C F2B r);s u l f o x i m i n e;N,N-d i m e t h y l f o r m a m i d e(DMF);s y n t h e s i s 亚砜亚胺是一类特殊的化合物,
9、分子中硫原子上同时包含硫氧键和硫氮键.1 9 4 6年,M e l l a n b y首次发现了这一化合物1,此后该类化合物开始引起全世界的广泛关注.许多生物活性分子都包含了亚砜亚胺结构(图1),如口服药物RU 3 1 1 5 6通过抑制肥大细胞组织胺上过敏物质的释放,用于临床治疗过敏性哮喘2;非甾体类抗炎药R o f e c o x i b不仅能够选择性抑制C O X-2,还可大大降低心血管系统的副作用3;B AY 1 0 0 0 3 9 4是一种纳米水平的抗增殖泛C D K抑制剂4,而G 4 9 6 2是一种高效的抗焦虑和抗惊厥药物5.此外,由于亚砜亚胺具有六价硫原子,呈四面体结构,在不对
10、称合成中经常被用作手性添加剂6-1 0和手性配体1 1-1 3,在其他 有 机 合 成、农 业 和 医 学 领 域 中 也 有 许 多 应用1 4-1 5.N-酰基亚砜亚胺是一类重要的亚砜亚胺类衍38西 北 师 范 大 学 学 报(自然科学版)第5 9卷 J o u r n a l o f N o r t h w e s t N o r m a l U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)V o l.5 9 图1 一些含有亚砜亚胺结构的药物分子F i g 1 P h a r m a c e u t i c a l m o l e c u
11、l e s c o n t a i n i n gs u l f o x i m i n e c o r e s t r u c t u r e s生物化合物.近年来,人们对这类分子的合成方法备受关注,因为这类结构可以用于碳氢键活化的导向基团1 6-2 0.最近,利用N-酰基亚砜亚胺导向的碳氢键活化以及环化反应构筑了一系列有价值的化合物,如具有-共轭结构的多环酰胺2 1、螺环异喹啉酮2 2、吡喃异喹啉酮2 3、氧杂卓并吡啶2 4等.此外,N-酰基亚砜亚胺还经常作为基本结构单元引入到生物活性假肽分子中2 5-2 6.目前科学家已经报导了许多NH亚砜亚胺的直接羰基化反应制备N-酰基亚砜亚胺2 7-
12、2 8,但是还未见将NH亚砜亚胺直接羰基化得到N-甲酰基亚砜亚胺的反应报导.文中选取S-苯基-S-甲基-NH亚砜亚胺作为反应 物,在(溴 二 氟 甲 基)三 甲 基 硅 烷(TM S C F2B r)试剂的作用下,成功将NH亚砜亚胺转化为N-甲酰基亚砜亚胺,进而合成了一种新的化合物S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺.考察了不同条件对反应产率的影响,发展了一种快速合成N-甲酰基亚砜亚胺的新方法.1 材料与方法1.1 实验材料苯甲硫醚、醋酸碘苯(P h I(OA c)2)、碳酸铵(NH4)2C O3)、甲 醇(M e OH)、硫 酸 钠(N a2S O4)、石 油 醚(P E)、乙 酸 乙 酯
13、(E A)、TM S C F2B r、二 氯 甲 烷(CH2C l2)、四 氢 呋 喃(TH F)、DMF、乙 腈(M e C N)、甲 苯(t o l u e n e)、1,4-二氧六环(1,4-d i o x a n e)、叔丁醇钾(tB u OK)、碳 酸 钾(K2C O3)、醋 酸 钾(KOA c)、碳 酸 钠(N a2C O3)、三乙胺(E t3N)、氘代氯仿(C D C l3)等均为分析纯,由T C I试剂公司提供.1.2 S-苯基-S-甲基-N H亚砜亚胺的制备S-苯基-S-甲基-NH亚砜亚胺的制备参考文献2 9.在装有磁力搅拌子的2 5 0 m L圆底烧瓶中依次加 入1.2 4
14、 g(1 0 mm o l)苯 甲 硫 醚、1 0 0 m L M e OH、2.8 8 g(3 0 mm o l)(NH4)2C O3和9.6 6 g(3 0 mm o l)P h I(OA c)2,在室温下搅拌1 2 h.反应结束后,用5 0 m L CH2C l2萃取3次,合并有机相,再用无水N a2S O4干燥、过滤、旋干,柱色谱分离(洗脱剂P E E A=1 1),得到产率为8 5%的无色晶体S-苯基-S-甲基-NH亚砜亚胺1.3 2 g.1.3 S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺的制备在装有搅拌子的1 5 m L反应管中加入1.0 m L DMF,然后加入3 1.1 m g(0
15、.2 mm o l)S-苯基-S-甲基-NH亚 砜 亚 胺,之 后 在 室 温 搅 拌 下 逐 滴 加 入TM S C F2B r,在一 定 温 度 下 继 续 搅 拌 并 反 应3 0 m i n.待反应结束后,加入1 5 m L E A萃取,1 0 m L饱和食盐水洗涤3次,无水N a2S O4干燥、过滤、旋干.柱色谱分离产物(洗脱剂P E E A=2 1),可得油状产物S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺2 0.1 m g(图2).图2 S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺的合成F i g 2 P r e p a r t i o n o f N-S-p h e n y l-S-m e
16、 t h y l-N-f o r m y l s u l f o x i m i n e1.4 表征仪器核 磁 共 振 氢 谱1H和 碳 谱1 3C使 用A g i l e n t VNMR S 6 0 0型核磁共振波谱仪测定,C D C l3为溶剂,其中氢谱C D C l3校准峰为7.2 6,单峰用s表示(s i n g l e),双重峰用d表示(d o u b l e),三重峰用t表示(t r i p l e t),多重峰用m表示(m u l t i p l e t);碳谱C D C l3校准峰为7 7.0.用T h e r m o S c i e n t i f i c L T Q O
17、r b i t r a p X L高分辨质谱仪进行测定,E S I为电喷雾离子源,m/z为质荷比.2 结果与讨论2.1 溶剂对反应的影响首先对溶剂的种类进行筛选,每种溶剂的用量均为1.0 m L,反应底物S-苯基-S-甲基-NH亚砜亚48 2 0 2 3年第5期 马 丁等:S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺化合物的合成 2 0 2 3 N o.5S y n t h e s i s o f S-p h e n y l-S-m e t h y l-N-f o r m y l s u l f o x i m i n e胺用量为3 1.1 m g(0.2 mm o l),TM S C F2B r
18、的用量为4 0.6 m g(0.4 mm o l),有机碱添加剂tB u OK的用量为4 4.8 m g(0.4 mm o l),反应在室温下进行1 2 h,结果见图3.可以看出,极性较低的溶剂如CH2C l2和t o l u e n e收 率 很 低,高 极 性 溶 剂 如TH F,M e C N,1,4-d i o x a n e,DMF收 率 明 显 提 高.其中DMF作溶剂时产率最高,可以得到3 5%的产率.这是因为DMF是一种高沸点非质子溶剂,极性较高,反应原料以及产物都是高极性化合物,因此以DMF作溶剂可以加速反应进程,提高产率.图3 溶剂对反应产率的影响F i g 3 E f f
19、 e c t o f s o l v e n t s o n y i e l d2.2 碱源对反应的影响对碱源进行筛选,每种碱性无机盐或有机碱的用量 均 为0.4 mm o l,溶 剂DMF的 用 量 为0.1 m L,其他反应条件同前,结果见图4.可以看出在不加入碱源的情况下,反应产率反而最高,可以达到5 5%.虽然有了这些碱性的添加剂可以加速与亚砜亚胺氮氢键上氢原子的反应,但是这些添加剂也会与TM S C F2B r反应,使得收率降低.图4 碱源对反应产率的影响F i g 4 E f f e c t o f d i f f e r e n t b a s e s o n y i e l d
20、2.3 T M S C F2B r用量对反应的影响TM S C F2B r自身非常活泼,在一定条件下自身容 易 分 解,也 会 与 溶 剂 发 生 作 用,因 此TM S C F2B r的用量一般超过理论值.为了找到合适的TM S C F2B r用量,进行了一系列实验,在无需碱源的条件下合成S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺,结果见图5.可以看出当TM S C F2B r的用量低于0.3 mm o l时产率大幅下降.TM S C F2B r的量提高到0.6,0.8甚至1.0 mm o l时反应产率并未明显提高,在误差范围内变化不大.故可以确定TM S C F2B r与反应底物S-苯基-S-
21、甲基-N-甲酰基亚砜亚胺 的 最 佳 摩 尔 比 为2 1,此 时 物 质 的 量 为0.4 mm o l,产率为5 5%.图5 TM S C F2B r的用量对反应产率影响F i g 5 E f f e c t o f d i f f e r e n t a m o u n t s o f TM S C F2B r o n y i e l d2.4 反应时间对产率的影响反应时间对产率的影响见图6.可以看出,反应只需进行3 0 m i n就可使产率达到5 5%,再延长反应时间产率并没有显著提高,在误差范围内可以忽略不计.说明本实验方法是一种快速的合成方法.图6 反应时间对产率的影响F i g
22、6 E f f e c t o f t i m e o n y i e l d2.6 S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺的表征化合物S-苯基-S-甲基-N-甲酰基 亚砜亚胺的1HNMR和1 3C NMR谱分别见图7和图8.1HNMR(6 0 0 MH z,C D C l3):8.5 5(s,1 H),8.0 0(d,J=7.6 H z,2 H),7.7 1(t,J=7.4 H z,1 H),7.6 2(t,J=7.8 H z,2 H),3.3 7(s,3 H).1 3C NMR(1 5 1 MH z,C D C l3):1 6 9.1,1 3 8.3,1 3 4.2,1 2 9.8,1 2
23、 7.1,4 5.0.H R M S(E S I)m/z:M+N a+根据C8H9NO2S N a分子式计算得到理论分子量为2 0 6.0 2 4 6;实际测得的分子量为2 0 6.0 2 4 8,理论值和实测值基本一致.58西 北 师 范 大 学 学 报(自然科学版)第5 9卷 J o u r n a l o f N o r t h w e s t N o r m a l U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)V o l.5 9 图7 S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺氢谱F i g 7 1HNMR o f S-p h e n y
24、 l-S-m e t h y l-N-f o r m y l s u l f o x m i n e图8 S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺碳谱F i g 8 1 3C NMR o f S-p h e n y l-S-m e t h y l-N-f o r m y l s u l f o x m i n e3 结 论1)TM S C F2B r试剂可以将NH亚砜亚胺转化为N-甲酰基亚砜亚胺,成功合成了一种新的化合物S-苯基-S-甲基-N-甲酰基亚砜亚胺.2)TM S C F2B r试剂太过活泼,容易自身分解并且与溶剂发生作用,因此必须过量才有利于本反应的进行.3)本 实 验 适 宜 的 反
25、 应 条 件 为:反 应 温 度2 5,反应时间3 0 m i n,TM S C F2B r与反应底物S-苯基-S-甲基-NH亚砜亚胺的摩尔比为2 1,反应溶剂为DMF.在此条件下,产率可达5 5%.参考文献:1 ME L L AN B Y E.D i s t a n d c a n i n e h y s t e r i a;e x p e r i m e n t a l p r o d u c t i o n b y t r e a t e d f l o u rJ.B r i t i s h M e d i c a l J o u r n a l,1 9 4 6,2(4 4 8 4):8
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