前言
在許多天然化合物中都含有噻唑環,而其中一種較簡單易得的2-氨基噻唑,是一個很有用的醫藥、染料、化工原料。噻唑環是一類重要的結構單元,含有噻唑環結構的氨基噻唑化合物在抗菌、消炎、抗過敏、降血壓,治療精神分裂癥等方面應用廣泛,近年來在某些多巴胺受體激動劑、血管緊張素受體拮抗劑等藥物分子中也含有氨基噻唑環。由于氨基噻唑衍生物具有一定的生物活性,一直受到藥物化學家的關注。
2-氨基噻唑的合成
1、乙烯基乙酸酯和硫脲為原料合成
以乙烯基乙酸酯和硫脲為原料,合成2-氨基噻唑的反應式如下:
其操作步驟是:在裝有機械攪拌、溫度計和回流冷凝管的三口瓶中,加入硫脲和乙烯基乙酸酯(等當量), 再攪拌加入10% HCl,使Cl-在30℃下達到飽和。控制溫度70-80℃,攪拌2h;然后用40% Na0H中和,直到pH=9,可得到95% 2-氨基噻唑。產品可用乙醇重結晶提純。
反應在酸性介質中進行,也可用SO2Cl2作溶劑。例如,在1當量的硫脈和1當量的AcOCH=CH:溶液中,加入SO2Cl2,控制溫度在80℃左右,可得到88%的2-氨基噻唑。
2、二鹵代乙基醚和硫脲為原料合成
以二鹵代乙基醚和硫脲反應,制2-氨基噻唑的反應如下:
其操作步驟是:在裝有機械攪拌、溫度計和回流冷凝管的三口瓶中,加入37.5mL水和11.49g硫脲,攪拌升溫至溶解(45-50℃),加入20.5 CH2ClCHClOMe,回流3.5h。反應完畢后,在6h內攪拌滴入12 mL40% NaOH(控制溫度30℃-45℃)。使pH為8。然后用Et2O萃取,蒸餾可得到8.2g 2-氨基噻唑,bp:115-118℃,mp:90℃。
3、以氯代乙醛和硫脲為原料合成
以氯乙醛和硫脲為原料,制備2一氨基噻唑的反應如下:
在裝有機械攪拌、溫度計和回流冷凝管的300mL三口瓶中,加入55 g 40%的一氯乙醛水溶液和100g含20.6g硫脈的水溶液。加熱至60℃。回流5h。反應完畢后,lh內用滴液漏斗滴加100g 20% Na0H(控制溫度在30℃)。然后用200mL乙醚分5次萃取,萃取液用MgSO4干燥。然后蒸去乙醚,即得2-氨基噻唑結晶。結晶用己烷洗滌,干燥可得產品15.8g,其純度為96.5%,產率55.6%。在低于40℃下放置30天后,用氣相色譜檢驗純度為93.2%。
在操作中。可用NaHCO3、NaHSO3、KOH、NH4OH等代替NaOH中和。如用NaHCO3時,則上述操作為:加25g NaHC03于反應液中。60℃下反應3h,過濾除去NaHCO3和生成的NaCl,減壓蒸餾除去水和溶劑,所得結晶用少量水洗滌,然后反復用己烷洗、干燥,可得14.7g產物,純度為95.8%,產率為51.9%。
也可用乙醇和氯氣代替一氯乙醛。如乙醇加人氯化罐中,溫度控制在15-25C。通入氯氣,反應液比重達到1.05-1.06(25℃)停通氯氣。加入水和硫脈,升溫到75-80℃,回流反應2h。回收乙醇至干,殘留物為2-氨基噻唑。每噸產品消耗硫脈(96%)800kg,一氯乙醛(15%)800kg。這也可用HAc、MeOH和CI2HAC用量為MeOH的1.05-2.5倍。
4、以三聚鹵乙醛和硫脲為原料合成
此法的化學反應式為:
在裝有機械攪拌、溫度計和回流冷凝管的三口瓶(500mL)中,加250g三聚氯乙醛,并加入對甲苯磺酸,在130℃下蒸餾,可得23.85 g氯乙醛,用氣相色譜進行純度分析,可知純度達99.9%。
在300mL三口瓶中,加入22.0 g上面制得的氯乙醛,攪拌加入20.6 g硫脲和200 mL 2-丙醇(水含量<0.3%),作為溶劑。在60℃下攪拌2h,反應完畢后,用25g NaHCO3中和(控制溫度在60℃左右,約需3h)。中和完畢后,過濾除去多余的NaHCO3和生成的NaCl,減壓蒸餾,粗結晶先用少量水洗,再用己烷洗滌數次,干燥,得26.2 g 2-氨基噻唑,純度為99.9%,產率96.3%。在低于40℃下放置30天后。氣相色譜檢驗純度仍為99.9%。
5、鹵代酮和硫脲為原料合成
取鹵代酮(1mmol)、硫脲或取代硫脲(1mmol)于5ml干燥圓底燒瓶中,安裝回流冷凝管,置于100℃油浴中加熱攪拌反應,TLC跟蹤反應至原料消失,將混合物冷卻至室溫,用少量乙醇轉入10ml冷水中,用少量的NH4HCO3水溶液中和,析出固體,過濾,用體積分數為40%的乙醇水溶液洗滌,干燥,粗產物用體積分數為70%的乙醇溶液進行重結晶。
結論
合成2-氨基噻唑還有其他方法,在此就不一一介紹,但是它們都有特點:合成方法1產率較高,但其原料價格昂貴,產物中含副產物及雜質多,難以除去;方法2原料價格昂貴,不穩定、易分解,反應副產物較難除去,反應裝置需密封良好;方法3至今為廣大廠家所采用,但由于氯乙醛難于提純,造成產物純度下降,副產物多;且氮乙醛易揮發,給工藝操作帶來一定的困難;方法4產物中副產品多,分離提純困難,產率不高;而且商品氯乙醛水溶液常含大量雜質,難于提純,致使產品2一氨基噻唑純度低,易分解,產率低;方法5反應條件溫和、反應速度快、產物收率高、操作簡便等特點,是合成2-氨基噻唑的有效方法。在應用中,可以通過設備條件,反應大小等來確定使用的方案,以達到最好的效果。