微波輻射合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的研究

張 寧，劉 爽，馮桂榮，董玉環

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

微波輻射合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的研究

張 寧，劉 爽，馮桂榮，董玉環

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

研究了以異硫氰酸苯酯、疊氮化鈉、對二氯芐為主要原料，在微波輻射條件下合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯，并對影響反應因素進行了研究。結果表明：n（對二氯芐）：n（1-苯基-5-巰基四氮唑）物質的量比為1:3，微波輻射時間為8 min，微波輻射功率為500 W，水用量50 mL時，反應條件最優化，產率可達90.5%。

微波輻射；四氮唑衍生物；合成

四氮唑及其衍生物是一類重要的有機合成體，可用于含能材料、感光材料、功能配位材料及工業發泡劑等產品的開發[1-3]。同時，四氮唑是羧基的生物電子等排體[4]（相似的理化性質和生物活性）具有廣泛的生物活性，在新藥物、新農藥的研制中有著重要的作用，如抗菌、消炎、殺蟲和調節植物生長等[5-8]。分子的生物活性與其化學結構有著密切的聯系，一個分子中同時含有多個活性基團，使不同活性基團聚集，可以實現生物活性疊加，達到增強其生物活性的目地[9]。但是，用傳統方法（腈類與疊氮化鈉反應）合成的帶有多個活性基團的芳香基四氮唑類衍生物，往往存在反應時間長（十幾個小時），易產生有毒易爆的HN3和NH4N3，目標產物難以完全分離，產率低等缺點。本文利用微波輻射快速合成了1,4-二(1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基)苯，操作方便，反應時間僅為8 min，產率較高，具有一定的實用價值。

1 實驗部分

1.1 主要的儀器和試劑

NJL07-3型實驗專用微波爐（帶回流裝置）；FT-IR800紅外光譜儀（KBr壓片）；Mercury-Plus 400核磁共振譜儀（CDCl3為溶劑，TMS為內標）；WRS-2微機熔點儀（溫度計未校正）；SHB-D型微型循環水真空泵。

氫氧化鈉、濃鹽酸、疊氮化鈉、對二氯芐、乙酸乙酯、石油醚、丙酮均為分析純試劑，異硫氰酸苯酯為化學純試劑，使用前未做進一步提純。

1.2 實驗合成路線

1.3 1-苯基-5-巰基-1,2,3,4-四氮唑（A）的合成[10]

在500 mL反應瓶中加入13.50 g (0.1 mol）異硫氰酸苯酯，9.75 g（0.15 mol）疊氮化鈉和200 mL水攪拌混合，得黃綠色溶液，控制油浴溫度為130-140 ℃加熱回流反應4 h至澄清為止，冷卻至80 ℃左右，抽濾得1-苯基四氮唑-5-硫醇鈉鹽。在鈉鹽（濾液）中加入濃鹽酸酸化至pH值約為3時，析出大量白色沉淀，過濾，濾餅用純水洗至pH為4-5，過濾，烘干得粗產品。粗產品用甲醇重結晶，得到白色晶體，稱重為13.72 g，產率為82.7%，熔點為150-153 ℃。

1.4 1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的合成

在100 mL反應瓶中加入1.42 g（12 mmol）A，0.52 g （13 mmol）氫氧化鈉和50 mL水，攪拌，待固體全部溶解、反應液澄清后，慢慢滴加0.716 g（4 mmol）對二氯芐和5 mL丙酮混合液，將反應瓶放入帶有回流裝置的微波爐中，在500 W功率下反應8 min，靜置后得到大量白色絮狀固體，抽濾，濾餅用水洗滌，干燥，用丙酮和石油醚重結晶，得白色晶體，收率90.5%。

2 結果與討論

2.1 反應物料配比對反應結果的影響

在微波輻射時間為8 min、微波輻射功率為500 W不變，水用量為50 mL的情況下，改變反應物料物質的量配比，反應結果見表1。

該反應是一類典型的親核取代反應，由于苯環聯四唑環的空間位阻效應較大，因此該類反應須在A大大過量（＞50%）和加熱的情況下才能進行。實驗結果（表1）表明微波輻射條件下，隨著反應物原料配比的增加，產率也逐步提高。該反應為可逆反應，適量增加反應物的用量有助于平衡向生成產物的方向移動。但是，物料配比從1:3增加到1:3.5時，產率提高并不明顯，為了節約原料，確定反應物物料最佳配比為1:3。

2.2 微波輻射時間對反應收率的影響

在以反應物料配比n(對二氯芐)：n(A)=1:3，水用量為50 mL微波輻射功率為500 W的條件下，改變微波輻射時間，實驗結果見表2。

由表2可見，反應時間為6 min時，反應不充分，產率偏低。隨著反應時間的增加，8 min時反應產率最高，再增加反應時間，產率反而下降，可能是有副反應產生。

2.3 微波輻射功率對反應結果的影響

在以反應物料配比n(對二氯芐)：n(A)= 1:3，水用量為50 mL，微波輻射時間為8 min時，改變微波輻射功率，結果見表3。

由表3可知：隨著微波輻射功率的增加，目標物產率增幅較大，當功率為500 W時，產率最高達到90.5%，之后，盡管微波輻射功率繼續上升，但是產率卻呈下降趨勢。從實驗現象推測原因為：當功率較低時，受熱不足，回流速度較慢，造成反應物反應不充分，導致產率下降；當功率為500 W時，回流速度適中，反應充分，從實驗結果來看，產率也確實最高；當功率大于500 W時反應過劇烈，回流速度過快，難于控制，副反應增多，產率下降。

2.4 水的用量對反應結果的影響

當微波輻射功率為500 W，微波輻射時間為8 min時，反應物料配比n(對二氯芐)：n(A)=1:3，改變水的用量，實驗結果見表4。

由表4可見，水用量較小時，因微波輻射導致反應體系升溫過快，回流不平穩，使部分原料分解而損失；溶劑水用量較大時，反應濃度低，導致產率降低，溶劑水用量以50 mL為佳。

2.5 重現性實驗

用以上優化條件：微波輻射功率為500 W，微波輻射時間為8 min時，反應物料配比n(對二氯芐)：n(A)=1：3，水用量為50 mL，進行5次重現性實驗見圖1。

結果表明，1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的平均產率都在90%以上，重現性好。

3 產品檢驗

產品熔點為192.5-195.4 ℃，與文獻值（193-195 ℃）[9]基本相符。

產品的IR分析（KBr壓片）：1 273 cm-1為C-N伸縮振動；1 092 cm-1，1 049 cm-1為C-S伸縮振動；2 891 cm-1為-CH2的C-H伸縮振動；1 592 cm-1，1 492 cm-1，1 464 cm-1為苯環C＝C伸縮振動；806 cm-1，750 cm-1為苯環上C-H彎曲伸縮振動，說明苯環上是單取代。

4 結論

微波輻射條件下合成1,4-二（1-苯基-1,2,3,4-四氮唑-5-硫代甲基）苯的最佳條件為：微波輻射功率為500 W，反應時間為8 min，物料配比n（對二氯芐）：n（A）=1：3，水用量為50 mL，產率最高為90.5%。該方法具有操作簡單、便利，對環境友好等特點。同時，微波催化極大地縮短了反應時間，比文獻[9]報道的時間減少了將近10小時，產率提高了5.2%。

[1] 王立中,戴小波,卞小琴.微波輻射催化合成5-取代四唑的研究[J].浙江化工,2009,40(8):4-5.

[2] Wittenberger S J. Recent Development in Tetrazole Chemistry[J].Org. Prep. Proced. Int, 1994, 26(5): 499- 531.

[3] 邢曉坤.四氮唑化合物在鹵化銀照相材料中的作用[J].感光材料,1994,(3):23-27.

[4] 姜鳳超,王靜.微波輻射法合成5-取代四氮唑衍生物[J].精細化工中間體,2006,36(6):22-25.

[5] Kyu Y Y, Sung eun Y. Synthesis of 5-aryl and vinyl tetrazoles by the palladium catalyzed cross coupling reaction[J]. Trtrahedron Letter, 1995, 36(10): 1679- 1682.

[6] Zachary P D, Sharpless K B. Preparation of 5-substituted 1-H tetrazoles from nitriles in water[J]. J. Org. Chem., 2001, 66: 7945-7950.

[7] 張自義,楊虎.酰氨基硫脲及其相關雜環衍生物的研究[J].有機化學,1986,6(3):184-187.

[8] 汪焱鋼,龔香銀,趙新筠,等.N-5-四唑基-N/-芳甲酰基脲的合成及其生物活性[J].有機化學,2003,23(2):195- 197.

[9] 龍德清,楊德志.新型雙四氮唑硫醚類化合物的合成與結構表征[J].化學試劑,2007,29(2):91-93.

[10] 龍德清,宋秀坤.固體超強酸SO42-/TiO2催化合成肉桂酸乙酯的研究[J].化學世界,2003,44(5):250-251.

（責任編輯、校對：琚行松）

Study on Synthesis of 1,4-Bis (1-Phenyl-1,2,3,4-Tetrazole-5-Thio) Benzene under Microwave Irradiation

ZHANG Ning, LIU Shuang, FENG Gui-rong, DONG Yu-huan

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

The 1, 4-bis(1-phenyl-1, 2, 3, 4-tetrazole-5-thio) Benzene was synthesized by isothiocyanatobenzene, sodium azide and 1, 4-Bis(chloromethyl)benzene by the microwave irradiation. The influential factors on the reaction were investigated. The experimental results indicated the optimum conditions were as fllows: molar ratio of 1-phenyl-5-thio-tetrazole and 1, 4-Bis(chloromethyl)benzene was 1:3, microwave power was 500 W, the time of radiation was 8 min and the dosage of the water was 50 mL. Under above conditons, the yield reached 90. 5%.

microwave irradiation; tetrazole derivatives; synthesis

O626.44

A

1009-9115(2012)02-0019-03

唐山師范學院科學研究基金項目（07C20）

2011-09-23

張寧（1979-），女，河北石家莊人，碩士，講師，研究方向為有機合成及功能配位材料。