对甲氧基苯基硫脲的合成工艺



对甲氧基苯基硫脲的合成工艺

陶红玲，张新慧，钱阳，丁浩，陈天云

（合肥工业大学化学与化工学院，安徽合肥230009）

摘要：以对氨基苯甲醚、硫氰酸铵为原料在酸催化下制备了对甲氧基苯基硫脲，通过单因素实验方法研究了反应原料的配比、反应时间及反应温度等工艺参数对合成对甲氧基苯基硫脲收率的影响，获得的较佳合成工艺条件为：对氨基苯甲醚5.7g，硫氰酸铵3.1g，盐酸3.3mL，水量8mL，反应温度90℃，反应时间为9h。平行放大实验结果表明，产品的收率大于95%，产品的纯度为99.4%，红外光谱和核磁共振谱测试的结果表明所合成的化合物为对甲氧基苯基硫脲。该合成技术工艺过程简单，生产安全，环境友好，产品收率高，易于生产。

关键词：对甲氧基苯硫脲；对氨基苯甲醚；硫氰酸铵

第一作者：陶红玲（1989—），女，硕士研究生。联系人：陈天云，教授，博士生导师，主要从事有机化学品合成与工程化研究。E-mail t-y99 @163.com。

硫脲衍生物[1]具有—HN—CS—NH—的结构，硫羰基的化学活性较高，因而硫脲衍生物及其配合物在农药、超分子化学、手性合成药物化学、环境监测、生物代谢等多方面都有广泛的应用，如除草、抑菌、抗菌、调节植物生长[2]和抗结核[3]、HIV病毒[4]、肿瘤[5]、螯合金属阳离子[6]、苯酚氧化酶抑制剂、用作手性合成催化剂、选择性识别分子和阴离子等。硫脲及其衍生物是许多金属在酸性介质的有效腐蚀剂[7]，这类化合物由于含有氮原子和硫原子的基团或不饱和键，能相互作用而吸附在金属表面，形成表面层阻止或减缓金属的腐蚀。

由苯基硫脲合成的苯并噻唑类化合物具有独特的生物活性，在农药[8]、医药等领域有着广泛的应用，是制作荧光增白剂和荧光染料的重要原料[9]，也是制备多种染料的重要中间体，在高灵敏度显色剂的合成中也具有重要的地位。

文献报道的苯基硫脲合成方法主要包括以下几种。①以苯胺衍生物为原料，在酸的作用下与硫氰酸钠在有机溶剂（如氯仿）中需要经过几十小时回流反应制得[10]。该合成方法需要在有机溶剂中和较高的压力下进行，反应时间很长。②将硫氰酸盐溶于丙酮并加入苯甲酰氯，回流反应后加入苯胺衍生物和丙酮混合液。反应结束后溶于氢氧化钠中，再用稀盐酸调节pH值制得苯基硫脲[11]。该合成方法也需要在有机溶剂中和较高的压力下进行，反应过程及处理复杂环境污染严重，难以工业化生产。③先将苯胺衍生物与二硫化碳在氢氧化钠中反应制得而二苯基硫脲，二苯基硫脲再经稀酸化、氨化后可得到苯基硫脲。改进后的合成方法中需要高压，酸化和氨化环境污染严重，产品收率低。

甲氧基苯基硫脲是制备2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑和3-甲基-6-甲氧基苯并噻唑等化合物重要的中间体，但文献报道的合成方法很少。本工作开发出一条以应用对氨基苯甲醚和硫氰酸铵为原料，水作为溶剂，酸为催化剂，在常压下合成对甲氧基苯基硫脲的新技术。该合成技术具有工艺过程简单、易于控制、环境友好、产品收率高、生产的铵盐易于处理等优点，为取代苯基硫脲的工业化生产提供一条有效的途径。

1　实验部分

1.1试剂与仪器

（1）试剂对氨基苯甲醚、盐酸、硫氰酸铵，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

（2）仪器精密定时电动搅拌器，常州国华仪器厂；微机熔点仪，上海精密科学仪器有限公司；傅里叶变换红外光谱仪，美国PE股份有限公司；液相色谱仪，美国Waters公司；超导核磁共振波谱仪，美国安捷伦科技公司。

1.2对甲氧基苯基硫脲合成方法

在装有磁力搅拌、回流冷凝器和加料装置的三口烧瓶中，分别加入水和盐酸，搅拌条件下慢慢加入对氨基苯甲醚，搅拌一定时间后慢慢加入硫氰酸铵并升温反应。反应结束后，冷却反应液至室温，析出大量白色固体，过滤、洗涤、干燥后称重，即得对甲氧基苯硫脲产品。

2　结果与讨论

2.1反应温度对产品收率的影响

反应条件如下：对氨基苯甲醚5.7g、盐酸3.5mL、硫氰酸铵3.1g（摩尔比为1︰1.1︰1.3），反应时间为8h，水8mL。改变反应温度进行实验，实验结果如表1所示。

表1　反应温度对产品收率的影响

表1中数据表明，反应温度较低时，原料的反应活性不高，反应速率低，反应不完全，产品收率较低。随着反应温度的升高，反应活性增加，反应速率提高，产品收率也提高，初产品的熔点接近纯品的熔点。但如果反应温度过高时会导致硫氰酸铵发生异构化而增加了副产物的产生，使得产品的收率反而降低。因此，反应温度以90℃为宜。

2.2反应时间对产品收率的影响

反应条件如下：对氨基苯甲醚5.7g、盐酸3.5mL、硫氰酸铵3.1g，反应温度为90℃，水8mL。改变反应时间进行实验，实验结果如表2所示。

表2数据表明，反应时间较短时，反应物料没有完全反应，产品收率低；延长反应时间有利于原料反应完全，增高产品收率。但反应时间超过9h后，反应已基本趋于完成，继续增加反应时间，产品收率变化不大。因此，从降低能耗的角度考虑，反应时间以9h为宜。

表2反应时间对产品收率的影响

2.3物料配比对产品收率的影响

2.3.1硫氰酸铵用量对产品收率的影响

反应条件如下：对氨基苯甲醚5.7g、盐酸3.5mL，反应温度为90℃，反应时间为9h，水8mL。改变对氨基苯甲醚与硫氰酸铵的摩尔配比进行实验，实验结果如表3所示。

表3数据表明，对氨基苯甲醚与硫氰酸铵摩尔比较小时，由于反应在酸性条件下进行，盐酸与硫氰酸铵反应生成硫氰酸，而硫氰酸会有部分挥发，导致产品收率低；随着硫氰酸铵用量增加，对氨基苯甲醚反应越完全，产品的收率提高；当硫氰酸铵的量增加到一定量时，继续增加硫氰酸铵量，反应体系变稠而不利于反应物的搅拌混合，导致产品收率降低。因此，对氨基苯甲醚与硫氰酸铵摩尔比以1︰1.3为宜。

表3对氨基苯甲醚与硫氰酸铵摩尔比对产品收率的影响

2.3.2盐酸用量对产品收率的影响

反应条件如下：对氨基苯甲醚5.7g、硫氰酸铵3.1g，反应温度为90℃，反应时间为9h，水8mL。改变对氨基苯甲醚与盐酸的摩尔配比进行实验，实验结果如表4所示。

表4对氨基苯甲醚与盐酸摩尔比对产品收率的影响

表4数据表明，盐酸在反应体系中起催化作用，当盐酸量较小时，盐酸会与对氨基苯甲醚中的氨基生产了铵盐，使盐酸的催化作用减弱，反应速率降低；随着盐酸量的增加，催化作用增强，反应加快，产品收率增加；当盐酸增加到一定量后，催化作用将不再继续增加，产品收率基本不变。因此，对氨基苯甲醚与盐酸的摩尔比以1∶1.05（即对氨基苯甲醚5.7g，盐酸3.3mL）为宜。

2.4溶剂水量对产品收率的影响

反应条件如下：对氨基苯甲醚5.7g、盐酸3.3mL、硫氰酸铵3.1g，反应温度为90℃，反应时间为9h。改变溶剂水量进行实验，实验结果如表5所示。

表5的数据表明，当水量较少时，反应体系较黏稠，不利于搅拌也不利于反应的进行；当水量较多时，反应物的浓度会降低，使得反应速率也降低。因此，水的用量以8mL为宜。

表5水量对产品收率的影响

2.5放大实验

在实验室得到的各项较佳工艺参数的基础上，进行了放大实验研究。放大实验所用的对氨基苯甲醚量放大10倍，在此相对应条件下进行了对甲氧基苯基硫脲较佳合成参数的验证，平行放大实验结果如表6所示。

表6较佳工艺条件下放大试验结果

表6的实验数据表明，在平行放大试验条件下，产品的收率稳定并均超过了95%左右。因此，由实验室研究获得的合成对甲氧基苯硫脲较佳工艺条件是稳定可靠的。

3　产品表征

（1）液相色谱测试产品的纯度为99.4%。

（2）熔点测定：用微机熔点仪测得产品的熔点为211～212℃，与文献值212℃一致[4-5]。

（3）红外光谱表征：采用KBr压片法，用傅里叶红外光谱仪测定产品的IR光谱图，分析得出在特征峰如下：1650～1590cm−1处强峰为伯胺N—H弯曲振动峰，1600～1450cm−1处峰为芳香骨架振动特征峰，1400～1130cm−1处尖峰为硫脲类C=S伸缩振动峰，1360～1020cm−1处两个峰为仲胺C—N的伸缩振动峰。

（4）核磁共振测定的结构如下：1H NMR(600MHz，dmso)δ 9.43(s，1H)，7.20(d，J=8.4 Hz，2H)，6.87(d，J=8.8 Hz，2H)，3.71(s，3H)，3.29(s，2H)。

4　结论

（1）以对氨基苯甲醚与硫氰酸铵为原料，在盐酸催化条件下合成对甲氧基苯硫脲的较佳合成工艺条件为：对氨基苯甲醚5.7g，盐酸3.3mL，硫氰酸铵3.1g，水量8mL，反应温度90℃，反应时间为9h。在该工艺条件下进行实验室放大实验得到产品的收率大于95%。

（2）通过对产品熔点的测定，红外光谱特征峰和核磁共振谱的测试结果与分析表明所合成的化合物为对甲氧基苯基硫脲。

参考文献

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研究开发

Synthetic process of 1-(4-methoxyphenyl)thiourea

TAO Hongling，ZHANG Xinhui，QIAN Yang，DING Hao，CHEN Tianyun

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，Anhui，China）

Abstract：1-(4-methoxyphenyl)thiourea was effectively prepared from p-anisidine and ammonium thiocyanate with acidic catalyst.The effects of technical parameters on the yield of 1-(4-methoxyphenyl)thiourea were studied through single-factor experimental method，such as raw materials ratio，reaction time and reaction temperature，etc.The optimal condition was p-anisidine 5.7g，ammonium thiocyanat 3.1g，hydrochloric acid 3.3mL，water 8mL，reaction temperature 90℃，and reaction time 9h.The results of larger scale experiments proved that the average yield was 95% and the pureness was 99.4%.The FTIR and NMR spectrum suggest that the synthetic compounds was 1-(4-methoxyphenyl)thiourea.The process of this synthesis technology was facile，safe，environment friendly with high product yield and easy production.

Key words：1-(4-methoxyphenyl)thiourea；p-anisidine；ammonium thiocyanate

收稿日期：2014-12-22；修改稿日期：2015-03-31。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.08.032

文章编号：1000–6613（2015）08–3110–04

文献标志码：A

中图分类号：TQ 224.7