手機掃碼訪問本站
微信咨詢
本文報道了一種由脂肪胺、芳香胺制備異硫氰酸酯的簡便、實用的方法。該制備方法的反應通式如圖一所示。該方法先是在CS2/Et3N條件下將胺轉變成二硫代氨基甲酸鹽，接著通過TsCl對二硫代氨基甲酸鹽的分解制備得到相應的異硫氰酸酯。運用這種方法，作者制備了共計19個烷基與芳基異硫氰酸酯，其收率都比較理想。
異硫氰酸酯不僅是許多天然產物的重要結構片段，同時也是合成化學中常用的活性官能團。目前已有大量報道將胺轉變成相應異硫氰酸酯的方法（Scheme 1），而硫光氣則是經常被選用的試劑。硫光氣不僅毒性高，還可能與結構中的其他官能團反應，因而限制了其應用；而許多硫光氣的替代物要么是可得性差，要么是反應活性不夠。另一類制備方法則是通過二硫代氨基甲酸鹽的分解得到異硫氰酸酯；二硫代氨基甲酸鹽可以在Et3N條件下由胺與CS2的反應得到。目前所報道的分解二硫代氨基甲酸鹽的試劑與條件都比較強（光氣、POCl3、NaClO、H2O2、氯氰等等），或者是生成的副產物（化學當量的金屬鹽、碳二酰亞胺、磷鹽等）難以除去。
作者在研究中發(fā)現(xiàn)，酰肼與異硫氰酸酯反應生成的氨基硫脲可以在TsCl的作用下，高效的轉化成2-氨基-1,3,4-氧雜惡唑。他們推測，既然TsCl能有效的將氨基硫脲脫去H2S，那么它也應該能夠有效的將二硫代氨基甲酸鹽分解成異硫氰酸酯。此外，TsCl、Et3N以及CS2都是廉價易得的化學試劑，會使這條路線更有成本優(yōu)勢。
烷基二硫代氨基甲酸鹽的制備，可以通過將1 equiv的CS2緩慢滴加到伯胺與3.3 equiv Et3N的THF溶液中實現(xiàn)。生成的二硫代氨基甲酸鹽不需要提純；當往其中加入TsCl后，室溫條件下30 min內就可以檢測到它完全分解，轉化成相應的異硫氰酸酯。
例如，用這種方法制備芐基異硫氰酸酯（Table 1, entries 1-4）的收率為78-97%；直鏈與支鏈烷基異硫氰酸酯（Table 1, entries 5-8）的收率為75-96%；具有位阻效應的脂肪胺（Table 1, entries 9-11）的轉化率也高達71-99%。但是對于三苯基甲胺（Table 1, entries 12），即使反應18小時也沒有觀察到二硫代氨基甲酸鹽的生成（文獻報道，該化合物需要從trityl halides制備得到的）。
對于芳胺而言，完全轉變成二硫代氨基甲酸鹽需要更長的反應時間、過量的CS2以及Et3N。反應所需時間與各試劑的用量見Table 2。一般而言，富電子芳胺更容易轉變成相應的二硫代氨基甲酸鹽以及異硫氰酸酯。比如，鄰對位有供電子官能團的芳胺（Table 2, entries 1, 2, 6, 7, and 8）生成對應異硫氰酸酯的收率為54-97%。當對位或間位有鹵原子時（entries 3-5 and 9），生成二硫代氨基甲酸鹽所需時間更長；然而最終轉化成異硫氰酸酯的收率依然不錯，在34%到84%之間。但是，當有強吸電子官能團（如CF3、NO2、CN、CO2Me）取代在對位或間位時，即使延長反應時間，也沒有觀察到二硫代氨基甲酸鹽的生成。作者研究還發(fā)現(xiàn)，如果鄰位有鹵原子取代時，也無法生成相應的二硫代氨基甲酸鹽。這樣，就無法通過現(xiàn)有條件制備得到相應的異硫氰酸酯。
為了提高缺電子芳胺的反應活性，作者研究對比了不同溶劑/更高溫度條件下的反應結果。以p-trifluoromethylaniline為例，作者發(fā)現(xiàn)即使在THF、dioxane或是DMF中回流20小時也沒有二硫代氨基甲酸鹽的生成；加入5 mol%的DMAP對反應也沒有幫助。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，當用NaH將胺轉變成親核性更強的氨基負離子，然后在加CS2，經過20小時的回流可以實現(xiàn)二硫代氨基甲酸鹽的完全轉化；反應也冷卻至室溫后加TsCl處理可得相應異硫氰酸酯。同樣條件下，也能以合理收率制備得到含有強吸電子官能團如CO2Me、CF3的芳基異硫氰酸酯（Table 3, entries 1, 2, and 7, 41-89% yield）。這一方法對于鄰位有鹵原子取代的芳胺同樣有效（entries 5 and 6, 53-55% yield）。不幸的是，即使在這種條件下，NO2-與CN-取代芳胺依然無法很好的轉化成相應的二硫代氨基甲酸鹽；用TsCl處理后也沒有得到相應的異硫氰酸酯（entries 3 and 4：到目前為止，都沒有關于化合物1-isothiocyanato-4-nitrobenzene的合成報道；1-Isothiocyanato-4-cyanobenzene則需要通過芳胺與硫光氣反應來制備）。
本文報道了一種利用TsCl分解二硫代氨基甲酸鹽來制備各種烷基與芳基異硫氰酸酯的實用、經濟、簡單方法。與之前的制備方法相比，這種方法條件溫和，產率更高。研究發(fā)現(xiàn)，當芳胺轉化成二硫代氨基甲酸鹽較為困難時，可以加入過量試劑同時延長反應時間得到相應化合物。對于缺電子芳胺，可以在更高溫度下用NaH做堿，實現(xiàn)二硫代氨基甲酸鹽的制備。在所有例子中，只要能夠生成二硫代氨基甲酸鹽，都可以通過TsCl有效的將其分解并得到所需的異硫氰酸酯。
J. Org. Chem. 2007, 72, 3969-3971