一种2-甲硫基苯并噻唑的电化学合成方法

1.本发明属于2-甲硫基苯并噻唑的制备技术领域，具体涉及一种利用电化学技术以2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵作为主要原料来制备2-甲硫基苯并噻唑的方法。


背景技术：

2.目前国内外以2-巯基苯并噻唑为原料合成2-甲硫基苯并噻唑的传统路线主要包括：（1）以2-巯基苯并噻唑为主要原料，采用碘甲烷i-ch3（european journal of medicinal chemistry，2019年第175卷，20-33页）或溴甲烷br-ch3（molecules，2018年第23卷第8期，1-13页）为甲基化原料，在碳酸钾等强碱催化下，在溶剂中加热回流合成。（2）以2-巯基苯并噻唑为原料为主要原料，采用硫酸二甲酯为甲基化原料（cn 109608416），在三乙胺催化下，在溶剂中加热回流合成。
3.在上述两种主流的合成方法中，采用碘甲烷、溴甲烷等卤代甲烷为甲基化原料的方法，所用的卤代甲烷价格昂贵，而且沸点都接近常温，或者在常温之下，加热回流操作中卤代甲烷极易挥发，反应难以控制；采用硫酸二甲酯为甲基化原料的合成方法，所用的硫酸二甲酯具有较强的毒性，副产物也不易回收循环使用。


技术实现要素：

4.本发明目的在于，提供一种2-甲硫基苯并噻唑的电化学合成方法，该方法采用电化学技术以2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵为主要起始原料，一步制备2-甲硫基苯并噻唑。本发明选用直流电源，使用石墨或铂或其它能耐受硫醇腐蚀的导电材质作为阳极，不与电解液中成分反应且导电的材质为阴极。电解池中通过一定数量的电量后，完成电解，蒸馏回收低级醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
5.本发明所述的一种2-甲硫基苯并噻唑的电化学合成方法，该方法采用电化学技术以2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵作为主要起始原料来合成2-甲硫基苯并噻唑，具体的操作按如下步骤进行：a、将一定比例的2-巯基苯并噻唑和四甲基氯化铵加入到低级醇类溶剂中，搅拌溶解，形成一定浓度的电解液。
6.2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵两者的摩尔比范围为1:1至1:3；所用的低级醇溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇中的一种或几种；所配制的电解液中2-巯基苯并噻唑的浓度范围为0.1摩尔每升至5.0摩尔每升。
7.b、将连接在直流电源上的阴阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在一定数值的电流密度下进行常温电解。
8.阳极材质为石墨或者铂或者耐硫醇腐蚀的导电材质，不与电解液中成分反应且导电的材质为阴极；电解所用的电流密度范围为1.0安培每升至5.0安培每升。
9.c、电解池中通过一定数量的电量后，停止电解，蒸馏回收低级醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
10.电解池中通过的电量为理论电量的2至5倍之后可停止电解。理论电量为与2-巯基苯并噻唑摩尔数相等的电子所带的电量。
11.本发明的有益效果如下：本发明中以石墨或铂或其它能耐受硫醇腐蚀的导电材质作为阳极，将阴阳两电极放置在含有2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵的电解液中，在电场作用下2-巯基苯并噻唑在阳极被氧化成巯基失去氢的自由基2-硫代苯并噻唑，四甲基氯化铵的四甲基铵正离子在阴极被还原为甲基自由基与三甲胺，2-硫代苯并噻唑自由基与甲基自由基结合产生2-甲硫基苯并噻唑。
12.本发明从根本原理上改变了2-甲硫基苯并噻唑的制备方法。本发明核心是利用电解技术，在温和的条件下，在成分简单的电解液中，以一体式反应从2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵两种原料出发直接合成2-甲硫基苯并噻唑。与传统的方法相比具有的优势是：不涉及高温加热条件，所用甲基化原料价廉易得、安全无毒，后续纯化步骤简单，无难处理的副产物。
附图说明
13.图1为本发明的实施例1制备的2-甲硫基苯并噻唑的质谱图；图2为本发明的实施例1制备的2-甲硫基苯并噻唑的核磁-h谱图；图3为本发明制备的2-甲硫基苯并噻唑的结构式。
具体实施方式
14.结合实施例，对本发明做进一步说明。
15.实施例1a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:1的两原料分别加入到甲醇溶剂中，搅拌溶解，形成1.0摩尔每升的电解液。
16.b、将连接在直流电源上石墨阴极和石墨阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为1.0安培每升的条件下进行常温电解。
17.c、电解池中通过理论电量2倍的电量后，停止电解，蒸馏回收甲醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
18.实施例2a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:2的两原料分别加入到甲醇溶剂中，搅拌溶解，形成1.5摩尔每升的电解液。
19.b、将连接在直流电源上石墨阴极和铂阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为1.5安培每升的条件下进行常温电解。
20.c、电解池中通过理论电量3倍的电量后，停止电解，蒸馏回收甲醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
21.实施例3a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:3的两原料分别加入到乙醇溶剂中，搅拌溶解，形成2.0摩尔每升的电解液。
22.b、将连接在直流电源上石墨阴极和石墨阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为2.0安培每升的条件下进行常温电解。
23.c、电解池中通过理论电量2.5倍的电量后，停止电解，蒸馏回收乙醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
24.实施例4a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:2的两原料分别加入到乙醇溶剂中，搅拌溶解，形成3.0摩尔每升的电解液。
25.b、将连接在直流电源上铝阴极和石墨阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为2.5安培每升的条件下进行常温电解。
26.c、电解池中通过理论电量3.5倍的电量后，停止电解，蒸馏回收乙醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
27.实施例5a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:3的两原料分别加入到丙醇溶剂中，搅拌溶解，形成0.3摩尔每升的电解液。
28.b、将连接在直流电源上石墨阴极和石墨阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为1.0安培每升的条件下进行常温电解。
29.c、电解池中通过理论电量3倍的电量后，停止电解，蒸馏回收丙醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
30.实施例6a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:2.5的两原料分别加入到乙醇溶剂中，搅拌溶解，形成0.5摩尔每升的电解液。
31.b、将连接在直流电源上石墨阴极和石墨阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为2.0安培每升的条件下进行常温电解。
32.c、电解池中通过理论电量2倍的电量后，停止电解，蒸馏回收乙醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤
三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
33.实施例7a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:3的两原料分别加入到乙醇溶剂中，搅拌溶解，形成3.5摩尔每升的电解液。
34.b、将连接在直流电源上石墨阴极和铂阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为3.0安培每升的条件下进行常温电解。
35.c、电解池中通过理论电量4倍的电量后，停止电解，蒸馏回收乙醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
36.实施例8a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:3的两原料分别加入到甲醇溶剂中，搅拌溶解，形成4.0摩尔每升的电解液。
37.b、将连接在直流电源上石墨阴极和铂阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为3.5安培每升的条件下进行常温电解。
38.c、电解池中通过理论电量5倍的电量后，停止电解，蒸馏回收甲醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
39.实施例9a、将2-巯基苯并噻唑与四甲基氯化铵摩尔比为1:1的两原料分别加入到甲醇溶剂中，搅拌溶解，形成4.5摩尔每升的电解液。
40.b、将连接在直流电源上镁阴极和铂阳极置入第一步配制的电解液中，开启电源，在电流密度为4.0安培每升的条件下进行常温电解。
41.c、电解池中通过理论电量3倍的电量后，停止电解，蒸馏回收甲醇溶剂，再对蒸馏残余固体进行水洗，然后过滤得到滤饼，同时回收洗涤水溶液；再用足量的稀氢氧化钠水溶液洗涤上步所得滤饼，然后过滤，回收稀氢氧化钠洗涤液，得到滤饼，再用纯水对滤饼洗涤三次以上，之后过滤干燥，即得到2-甲硫基苯并噻唑。
42.取实施例1所得最终产物溶于甲醇，用气相色谱-质谱联用仪直接进样检测，延迟掉甲醇之后，只有一个物质，该物质对应的质谱图如图1所示。
43.本发明中进行色谱-质谱联用分析的色谱分析条件为：30米毛细管柱，进样口温度300℃，载气为氦气流速为1毫升每分钟，柱温采用程序升温，从50℃开始以10℃每分钟的升温速率升至300℃。质谱图与nist质谱图库中的标准物质谱图进行比对，以确定物质结构。
44.取实施例1所得最终产物进行核磁-h谱检测，得到谱图如图2所示。
45.从质谱即氢谱两种检测结果即可断定合成的产物就是具有如图3所示的结构的2-甲硫基苯并噻唑。