一种利用碱性沸石分子筛催化合成二硫醚类化合物的方法与流程

1.本发明属于绿色有机精细催化合成领域，具体涉及一种以ets-10沸石分子筛催化硫醇类化合物合成二硫醚类化合物的方法。


背景技术：

2.在天然化合物，生物试剂和药物中，硫硫键作为一种十分具有价值且含量丰富的官能团，展示出了优异的生物活性和反应活性。由于二硫醚化合物具有生物相容性，药物研究人员将它们作为合成新药物的重要中间体，以及运载药物的前驱体。并且，二硫醚化合物在生物材料，生物化学传感器，充电电池，橡胶硫化促进剂等功能材料中发挥了重要的作用。
3.二硫醚化合物一般合成方法有硫解法，硫氢酸盐的还原二聚法，硫磺或者多硫化物取代烷基卤代烃，磺酰氯化物的还原偶联法等，在上述合成二硫醚化合物的方法中，使用强氧化剂氧化硫醇形成相应的自由基，然后形成二硫醚化合物。在工业中，生产二硫醚化合物一般只使用当量的氧化剂，如naclo或nano2进行氧化偶联反应(j.chem.technol.biotechnol.,2012,87,341
–
345)。但是在反应过程中，会产生有害的液体废物，其中包含了大量的盐和氮氧化物，因此处理成本增加，并且对环境不友好。因此，其它使用氧气作为氧化剂的催化剂也相应产生，例如金属盐k3po4(tetrahedron lett.2005,46,3583)、csf(tetrahedron lett.2003,44,6789)、金属氧化物ceo2(chem.sci.2012,3,398)、过渡金属(green chem.,2017,19,2491
–
2495)、有机配体催化剂(asian j.org.chem.,2017,6,265
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268)、酶(green chem.,2013,15,1490
–
1495)等，但是通过这些催化剂催化硫醇进行不对称偶联反应时，不仅收率较低，并且不容易分离，容易对后续工艺造成影响。
4.钛硅酸盐分子筛ets-10是由sio4四面体和tio6八面体通过共享氧原子桥连形成，并同时具有三元环，五元环，七元环以及十二元环的三维孔道结构。其骨架中的sio4四面体呈电中性，且由于ti位于tio6八面体中心，使得整个八面体带有2个负电荷。这使得ets-10具有较强的路易斯碱。因此，ets-10可用于碱催化的反应。我们经过研究发现，ets-10表面的碱性位点能够吸附并活化硫醇化合物，并将其转变为相应的自由基，通过自由基偶联反应生成二硫醚化合物。
5.因此，本发明提供了一种以碱性的ets-10为催化剂，在没有使用传统的金属催化剂以及强氧化剂的情况下，硫醇化合物一步法转变成二硫醚化合物，且该方法高效清洁，并且没有副产物生成，原子经济性高，且容易将催化剂分离回收。


技术实现要素：

6.本发明使用商业购买的碱性ets-10沸石为催化剂，在不使用强氧化剂或金属盐的条件下，在氮气气氛中，实现了硫醇化合物直接变为二硫醚化合物。
7.具体合成方法如下：
8.以硫醇类化合物为反应原料，在反应管中加入设定量的ets-10沸石作为催化剂，并加入溶剂，氮气氛围下反应，然后离心分离得到反应液，旋转蒸发后对得到的液体产品进行柱层析分离，得到所述的二硫醚类化合物。
9.其中，所述的硫醇类化合物为芳香族硫醇，杂环类硫醇，脂肪族类硫醇，结构式分别如式i，式ii，式iii所示：
[0010][0011]
进一步，本发明所用催化剂为纳米级ets-10沸石催化剂。
[0012]
进一步，反应所选用的有机溶剂从二氯甲烷，二甲基亚砜，环己烷中选一种。
[0013]
进一步，硫醇类有机物加入量相对于催化剂的量为0.005～0.02:1(mol/g)。
[0014]
进一步，反应温度为80～120℃，反应时间为3～10h。
[0015]
本发明与现有技术相比取得了如下技术优势
[0016]
(1)本发明与文献中报道的金属盐(k3po4，csf)及金属氧化物(ceo2)催化反应体系中相比，在本催化体系中，是在氮气气氛下就能够实现反应，并不需要添加额外的强氧化剂或是氧气。
[0017]
(2)本发明官能团容忍度高，底物范围广，二硫醚类化合物的选择性达到100％，低毒且对环境友好，合成方法简单并且后续的分离步骤也简单。
附图说明
[0018]
图1.为实施例1二苄基二硫醚1h nmr谱图
[0019]
图2.为实施例2双(2-氨基苯基)二硫1h nmr谱图
[0020]
图3.为实施例3对甲苯二硫醚1h nmr谱图
[0021]
图4.为实施例4对甲氧基二硫醚1h nmr谱图
[0022]
图5.为实施例5对溴苯硫醚1h nmr谱图
[0023]
图6.为实施例6二环己基二硫化物1h nmr谱图
[0024]
图7.为实施例7双(2-噻吩基)二硫醚1h nmr谱图
[0025]
图8.为实施例8 3,3
’‑
二硫代二丙酸二甲酯1h nmr谱图
[0026]
图9.为实施例9对氯苄硫醚的1h nmr谱图
[0027]
图10.为实施例10双(2-吡啶基)二硫醚1h nmr谱图
具体实施方式
[0028]
为了进一步理解本发明的目的、内容和优点，现对本发明的具体的实施方案进行如下的详细的叙述，但却不能仅局限于以下所说的实例，要根据实际情况改变反应条件。
[0029]
实施例1：
[0030][0031]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发后对得到的液相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为10:1)分离，得到黄色油状物体。产物收率可达95％，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ7.25
–
7.12(m,10h),3.50(s,4h)。
[0032]
实施例2：
[0033][0034]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的邻氨基苯硫酚和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的固相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为4:1)分离，得到黄色固体。产物收率可达90％，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ7.09(ddd,j＝7.6,6.1,1.8hz,4h),6.66
–
6.62(m,2h),6.54
–
6.49(m,2h),4.26(s,4h)。
[0035]
实施例3：
[0036][0037]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的对甲基苯硫酚和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的固相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为50:1)分离，得到白色固体。产物收率可达84％，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ7.30(d,j＝8.2hz,5h),7.02(d,j＝7.9hz,5h),2.23(s,6h)。
[0038]
实施例4：
[0039][0040]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的对甲氧基苯硫酚和1ml
环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的固相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为10:1)，得到淡黄色液体。产物收率可达89％，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ7.32(d,j＝8.9hz,4h),6.76(d,j＝8.8hz,4h),3.72(s,6h)。
[0041]
实施例5：
[0042][0043]
称量30 mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.22mmol的对溴基苯硫酚和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的固相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂为纯环己烷)分离，得到白色固体。产物收率可达89％，产物的表征数据如下：1h nmr(500 mhz,chloroform-d)δ7.38
–
7.32(m,4h),7.25(d,j＝8.6hz,4h)。
[0044]
实施例6：
[0045][0046]
称量30 mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2 mmol的环己硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的液相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为2:1)分离，得到无色液体。产物收率可达89％，产物的表征数据如下：1h nmr(500 mhz,chloroform-d)δ2.65
–
2.58(m,2h),2.02
–
1.95(m,4h),1.71(dd,j＝9.4,4.6 hz,4h),1.55(dt,j＝10.3,3.4 hz,2h),1.27
–
1.18(m,10h)。
[0047]
实施例7：
[0048][0049]
称量30 mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2 mmol的2-噻吩硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的液相产物，加入乙酸乙酯直接旋蒸得到产物，为黄色固体。产物收率可达98％，产物的表征数据如下：1h nmr(500 mhz,chloroform-d)δ7.41(dd,j＝5.3,1.3 hz,2h),7.07(dd,j＝3.6,1.3 hz,2h),6.93(dd,j＝5.3,3.6 hz,2h)。
[0050]
实施例8：
[0051][0052]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的3-巯基丙酸甲酯和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到
的液相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为50:1)分离。产物收率可达82％，得到的产物为无色油状液体，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ3.63(s,6h),2.85(s,4h),2.67(s,4h)。
[0053]
实施例9：
[0054][0055]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的4-氯苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的液相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为20:1)分离。产物收率可达90％，并且为淡黄色油状液体，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ7.23
–
7.20(m,4h),7.09
–
7.06(m,4h),3.49(s,4h)。
[0056]
实施例10：
[0057][0058]
称量30mg ets-10催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的2-巯基吡啶和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。旋转蒸发对得到的液相产物，进行快速柱层析(洗脱试剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为20:1)分离。产物收率可达92％，并且为淡黄色油状液体，产物的表征数据如下：1h nmr(500mhz,chloroform-d)δ8.47(dd,j＝4.9,2.0hz,2h),7.55(td,j＝7.7,2.0hz,2h),7.39
–
7.36(m,2h),7.09(ddd,j＝7.6,4.9,1.1hz,2h).
[0059]
对比实施例1：
[0060]
称量30mg氟化钾催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0061]
对比实施例2：
[0062]
称量30mg溴化钾催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0063]
对比实施例3：
[0064]
称量30mg碳酸钾催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0065]
对比实施例4：
[0066]
称量30mg碳酸钠催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0067]
对比实施例5：
[0068]
称量30mg硝酸钠催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0069]
对比实施例6：
[0070]
称量30mg硝酸钾催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0071]
对比实施例7：
[0072]
称量30mg硝酸铷催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0073]
对比实施例8：
[0074]
称量30mg碳酸铯催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0075]
对比实施例9：
[0076]
称量30mg nax催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0077]
对比实施例10：
[0078]
称量30mg nay催化剂于反应管中，然后加入0.2mmol的苄硫醇和1ml环己烷。在氮气氛围下，于120℃加热器中反应5h，实验结束后，离心分离。对得到的液相在安捷伦气相色谱中分析，计算苄硫醇的转化率和目的产物选择性。
[0079]
(1)本发明与传统的金属盐(k3po4，csf)及金属氧化物(ceco2，al2o3)催化反应体催化反应体系中相比，在本催化体系中，是在氮气气氛下就能够实现反应，并不需要添加额外的强氧化剂
[0080] 催化剂转化率％选择性％实施例1ets-1095100对比实施例1kf3100对比实施例2kbr5100对比实施例3k2co3trace(《1％)100对比实施例4na2co3‑‑
对比实施例5nano3‑‑
对比实施例6kno3‑‑
对比实施例7rbno3‑‑
对比实施例8cs2co3trace(《1％)100对比实施例9nax3065对比实施例10naytrace100