一種由1,4?二鹵（異二鹵）丁烷和甲硫醇鈉合成4?甲硫丁基硫氰酸酯的方法技術(shù)

4?甲硫丁基硫氰酸酯在植物防御系統(tǒng)中的作用確切，具有潛在的綠色農(nóng)藥應(yīng)用前景。本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種4?甲硫丁基硫氰酸酯的化學(xué)合成方法，該方法以1,4?二鹵（異二鹵）丁烷、含水甲硫醇鈉為初始原料合成鹵代硫醚，然后與硫氰酸鹽反應(yīng)，形成4?甲硫丁基硫氰酸酯。本發(fā)明專利技術(shù)合成步驟簡(jiǎn)單，首步無(wú)需對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行分離純化，使用試劑價(jià)格低廉，特別是使用了含水甲硫醇鈉，使成本得到極大降低。

A two 1,4 (ISO two by halogen halogen) method for synthesis of 4 butane and sodium methyl mercaptide isothiocyanic ester butyl methyl sulfide

4 methylthio butyl isothiocyanate in plant defense system exactly, has a potential application prospect of green pesticide. The invention relates to a method of chemical synthesis of methylthio 4 butyl isothiocyanate, this method is based on the 1,4 two halogen (ISO two halogen) butane and water for the synthesis of starting materials for generation of halogen ch3sna sulfide, and then reaction with thiocyanate, 4 thiocyanate butyl methyl sulfide. The invention has the advantages of simple synthetic steps, the first step no intermediate products were isolated and purified using inexpensive reagents, especially the use of water to ch3sna, greatly reduced the cost.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種由1,4-二鹵（異二鹵）丁烷和甲硫醇鈉合成4-甲硫丁基硫氰酸酯的方法
本專利技術(shù)涉及一種4-甲硫丁基硫氰酸酯的化學(xué)合成方法，尤其是涉及一種以1,4-二鹵(異二鹵)丁烷、含水甲硫醇鈉為初始原料的4-甲硫丁基硫氰酸酯的合成方法。
技術(shù)介紹
4-甲硫丁基硫氰酸酯，其分子式為C6H11NS2，相對(duì)分子質(zhì)量為161.28，淡黃色液體，其結(jié)構(gòu)式如下：4-甲硫丁基硫氰酸酯由以甲硫氨酸為主要前體生成的芥子油苷水解而成，這類芥子油苷占已知芥子油苷的近1/3，絕大多數(shù)分布在十字花科植物中，極少量分布在山柑科，其中4-甲硫丁基硫芥子油苷是其重要的一類，它可通過(guò)黑芥子酶的作用水解為腈、異硫氰酸酯和硫氰酸酯。芥子油苷-黑芥子酶系統(tǒng)是植物重要的防御系統(tǒng)，研究表明，芥子油苷及其代謝產(chǎn)物對(duì)潛在的敵害(括昆蟲和草食動(dòng)物乃至人類的傷害、病原體的侵染、植物之間的相互競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)同進(jìn)化等等)能產(chǎn)生一系列的防御作用，如產(chǎn)生直接的毒性、抑制生長(zhǎng)或者使適口性差、降低食物效率、引起甲狀腺腫和肝損傷或壞死、減少病原體侵染后造成的傷害甚至直接殺死病原體、通過(guò)化感作用抑制競(jìng)爭(zhēng)植物生長(zhǎng)等。水解產(chǎn)物中的硫氰酸酯對(duì)谷蠢的毒性較大，對(duì)幾種鱗翅目幼蟲有毒害作用，作為硫氰酸酯中重要成員的4-甲硫丁基硫氰酸酯在植物防御系統(tǒng)中的作用確切，具有潛在的綠色農(nóng)藥應(yīng)用前景。M.Schlüter最早于1972年從芝麻菜種子中分離到4-甲硫丁基硫氰酸酯，ColeRA于1976年從庭薺中也分離出這種化合物，由于其在植物中的含量極微，分離純化也較困難，全化學(xué)合成能為其后續(xù)研究與應(yīng)用的提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。1986年，Benn以氟代硫酸的锍鹽和硫氰酸鉀首次全化學(xué)合成了4-甲硫丁基硫氰酸酯，但是氟代硫酸的锍鹽本身制備較復(fù)雜，另外環(huán)狀锍鹽生成脂肪硫氰酸酯產(chǎn)率極低。我們發(fā)展了一種以1,4-二鹵(異二鹵)丁烷、甲硫醇鈉為原料首先合成1-鹵-4甲硫基丁烷，然后與硫氰酸鈉反應(yīng)生成目標(biāo)化合物的兩步反應(yīng)法，結(jié)果滿意。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種合成操作簡(jiǎn)單、兼顧成本與產(chǎn)率、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的新合成方法。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種4-甲硫丁基硫氰酸酯的合成方法，具體是由1,4-二鹵(異二鹵)丁烷和含水甲硫醇鈉為初始原料制備4-甲硫丁基硫氰酸酯，反應(yīng)路線如下：(1)1-鹵-4-氯丁烷與含水甲硫醇鈉在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，得中間體I；(2)中間體Ⅰ溶于有機(jī)溶劑加入硫氰酸鹽反應(yīng)得產(chǎn)物4-甲硫丁基硫氰酸酯II；具體地，本專利技術(shù)的合成方法如下：(1)將一定量的1,4-二鹵(異二鹵)丁烷、含水甲硫醇鈉溶于有機(jī)溶劑，置0℃冰浴中攪拌，自然升溫至室溫，總反應(yīng)時(shí)8～32h。停止攪拌，真空低溫旋蒸去除有機(jī)溶劑，以萃取劑連續(xù)萃取3次，經(jīng)水洗、干燥萃取液，濾除不溶物。真空低溫旋蒸去除有萃取劑，得具有強(qiáng)烈芥末氣味的無(wú)色油狀物，為中間體Ⅰ，結(jié)構(gòu)如下：(2)將中間體Ⅰ、硫氰酸鹽加入圓底燒瓶，以有機(jī)溶劑為溶媒，攪拌反應(yīng)，2～10h內(nèi)升溫至20～60℃，此后維持在45～80℃。總反應(yīng)時(shí)間不小于16～32h，反應(yīng)液出現(xiàn)大量白色渾濁，反應(yīng)停止后濾除不溶物，真空旋蒸去除有機(jī)溶劑，出現(xiàn)大量肉紅色固體，以強(qiáng)極性和弱極性溶劑共同作用于殘留物，分取弱極性溶劑層，無(wú)水硫酸鈉干燥，真空旋蒸去除弱極性溶劑，得淡黃色油狀物，硅膠柱層析(洗脫劑為三種溶劑混合物)純化產(chǎn)物，得淡黃色、具有強(qiáng)烈不愉快氣味的目標(biāo)產(chǎn)物II，經(jīng)GC-MS、1H-NMR、13C-NMR確認(rèn)，產(chǎn)物為4-甲硫丁基硫氰酸酯，結(jié)構(gòu)如下：上述步驟(1)中1,4-二鹵(異二鹵)丁烷中的鹵素原子為氯、溴、碘中的任何一種。上述步驟(1)中含水甲硫醇鈉的純度為35～75％。上述步驟(1)中1,4-二鹵(異二鹵)丁烷、甲硫醇鈉固體的物質(zhì)的量比值為1:0.7～1.4。上述步驟(1)中總反應(yīng)時(shí)間為8～32h，優(yōu)選14～26h。上述步驟(1)中有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、無(wú)水乙醇、二甲基甲酰胺中的任何一種。上述步驟(1)中萃取劑和步驟(3)中的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、正己烷、石油醚、乙醚中的任何一種。上述步驟(1)中水洗干燥步驟為：用飽和碳酸氫鈉和飽和氯化鈉水洗3次、無(wú)水硫酸鈉干燥。上述步驟(2)中，硫氰酸鹽為硫氰酸鈉、硫氰酸鉀或硫氰酸銨中的任何一種。上述步驟(2)中，有機(jī)溶劑為無(wú)水乙腈或二甲基甲酰胺中的任何一種。上述步驟(2)中初始升溫時(shí)間為2～10h，維持溫度為45～80℃，總反應(yīng)時(shí)間不小于16～32h。上述步驟(2)中強(qiáng)極性溶劑為飽和食鹽水或飽和氯化鉀中的任何一種，弱極性溶劑為二氯甲烷或乙酸乙酯中的任何一種。上述步驟(2)中柱層析洗脫劑為石油醚：乙酸乙酯：丙酮＝(16～32):1:1。本專利技術(shù)合成步驟簡(jiǎn)單，首步無(wú)需對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行分離純化，使用試劑價(jià)格低廉，特別是使用了含水甲硫醇鈉，使成本得到極大降低。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1(1)將4.75g1,4-二溴丁烷(22.0mmol)溶于50ml無(wú)水乙醇，加入500ml圓底燒瓶，置0℃冰浴中攪拌，用恒壓滴液漏斗緩慢滴入含3.33g50％的甲硫醇鈉(23.8mmol)無(wú)水乙醇液，自然升溫至室溫，過(guò)夜，總反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)不低于25h。停止攪拌，真空低溫旋蒸去除乙醇，以正己烷連續(xù)萃取3次，以無(wú)水硫酸鈉干燥萃取液，濾除不溶物。真空低溫旋蒸去除正己烷，得具有強(qiáng)烈芥末氣味的無(wú)色油狀物3.86g，GC-MS測(cè)定中間體含量約為85％，中間體產(chǎn)率約為81.4％。質(zhì)譜數(shù)據(jù)(GC-MS，EI)：182.1，135.1，103.1，75.1，61.1，55.2；氫譜數(shù)據(jù)：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ3.48(t,J＝6.5Hz,2H),2.53(t,J＝7.1Hz,2H),2.10(s,3H),1.96–1.90(m,2H),1.80–1.67(m,2H)；碳譜數(shù)據(jù)：13CNMR(600MHz,CDCl3)δ33.62(s),33.16(s),27.43(s),25.69(s),15.33(s)。(2)將第一步中間體3.86g(含1-溴-4-甲硫基丁烷17.91mmol)、硫氰酸鈉2.18g(26.9mmol)加入500ml圓底燒瓶，以150ml無(wú)水乙腈為溶媒，攪拌反應(yīng)，4h內(nèi)升溫至50℃，此后維持在57-62℃。總反應(yīng)時(shí)間不小于25h，反應(yīng)液出現(xiàn)大量白色渾濁，反應(yīng)停止后濾除不溶物，真空旋蒸去除乙腈，出現(xiàn)大量肉紅色固體，以二氯甲烷和飽和食鹽水共同作用于殘留物，分取二氯甲烷層，無(wú)水硫酸鈉干燥，真空旋蒸去除二氯甲烷，得淡黃色油狀物，硅膠柱層析(洗脫劑為石油醚：乙酸乙酯：丙酮＝23:1:1)純化產(chǎn)物，得淡黃色、具有強(qiáng)烈不愉快氣味的目標(biāo)產(chǎn)物1.39g(8.10mmol)，GC-MS測(cè)定終產(chǎn)物含量約為93.8％，產(chǎn)率約為45.2％。質(zhì)譜數(shù)據(jù)(GC-MS，EI)：161.1，115.1，103.1，87.1，74.1，61.1，55.2；氫譜數(shù)據(jù)：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ2.99(t,J＝7.2Hz,2H),2.55(t,J＝7.1Hz,2H),2.11(s,3H),2.00–1.92(m,2H),1.83–1.71(m,2H)；碳譜數(shù)據(jù)：13CNMR(400MHz,CDCl3)δ112.15(s),33本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種由1,4?二鹵(異二鹵)丁烷和甲硫醇鈉合成4?甲硫丁基硫氰酸酯的方法，其特征是，包括如下步驟：(1)1,4?二鹵(異二鹵)丁烷與含水甲硫醇鈉在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，得中間體I；

【技術(shù)特征摘要】
1.一種由1,4-二鹵(異二鹵)丁烷和甲硫醇鈉合成4-甲硫丁基硫氰酸酯的方法，其特征是，包括如下步驟：(1)1,4-二鹵(異二鹵)丁烷與含水甲硫醇鈉在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，得中間體I；(2)中間體Ⅰ溶于有機(jī)溶劑加入硫氰酸鹽反應(yīng)得產(chǎn)物4-甲硫丁基硫氰酸酯II；2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將一定量的1,4-二鹵(異二鹵)丁烷、含水甲硫醇鈉溶于有機(jī)溶劑，置0℃冰浴中攪拌，自然升溫至室溫，總反應(yīng)時(shí)8～32h。停止攪拌，真空低溫旋蒸去除有機(jī)溶劑，以萃取劑連續(xù)萃取3次，經(jīng)水洗、干燥萃取液，濾除不溶物。真空低溫旋蒸去除有萃取劑，得具有強(qiáng)烈芥末氣味的無(wú)色油狀物，為中間體Ⅰ。(2)將中間體Ⅰ、硫氰酸鹽加入圓底燒瓶，以有機(jī)溶劑為溶媒，攪拌反應(yīng)，2～10h內(nèi)升溫至20～60℃，此后維持在45～80℃。總反應(yīng)時(shí)間不小于16～32h，反應(yīng)液出現(xiàn)大量白色渾濁，反應(yīng)停止后濾除不溶物，真空旋蒸去除有機(jī)溶劑，出現(xiàn)大量肉紅色固體，以強(qiáng)極性和弱極性溶劑共同作用于殘留物，分取弱極性溶劑層，無(wú)水硫酸鈉干燥，真空旋蒸去除弱極性溶劑，得淡黃色油狀物，硅膠柱層析(洗脫劑為三種溶劑混合物)純化產(chǎn)物，得淡黃色、具有強(qiáng)烈不愉快氣味的目標(biāo)產(chǎn)物II，即4-甲硫丁基硫氰酸酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，步驟(1)中，所述1,4-二鹵(異二鹵)丁烷中的鹵素原子為氯、溴、碘...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李炳龍，劉常麗，趙世振，齊永秀，夏成才，李福榮，李珂，郝立勇，管西棟，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：泰山醫(yī)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東,37