技术领域
本发明属于二硫代氨基甲酸酯化合物的合成领域，具体涉及一种杂环二硫代氨基甲酸酯化合物及其制备方法。
背景技术
二硫代氨基甲酸酯是一类具有多种用途的重要化合物。由于其具有重要的生物活性及生理活性(如抗菌活性、抗病毒性、酶抑制活性等)，二硫代氨基甲酸酯在农药(如杀虫剂、除草)和医药(如杀菌剂、抗病毒剂)中具有重要的用途。二硫代氨基甲酸酯还能用作橡胶合成中的硫化促进剂。另外，二硫代氨基甲酸酯还是重要的合成中间体及化工原料，在有机合成中具有多种应用。正是由于其重要性，相关化合物的合成研究一直受到人们的广泛关注。
公布号为CN104844491A的专利申请公开了一种二硫代氨基甲酸酯的合成方法，其是在有机溶剂中，以苯硼酸、胺和二硫化碳为原料，铜盐和碱为促进剂，在60-120℃搅拌反应10-24h，再经后处理得到二硫代氨基甲酸酯。该方法所适用的底物为苯环结构，所得二硫代氨基甲酸酯的类型和应用范围均有待完善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种杂环二硫代氨基甲酸酯化合物。本发明还提供了上述杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，具有如式(1)或式(2)所示的结构：
式(1)、式(2)中，R1选自H、烷基、烷氧基，R2选自烷基。
所述烷基、烷氧基优选为C1-C5烷基、C1-C5烷氧基。
本发明提供的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，以苯并噻唑或呋喃为母环，得到相应的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，进一步丰富了二硫代氨基甲酸酯化合物的类型，相关产物在抗菌剂、杀虫剂、药物中间体和香料前体化合物等领域具有广泛的应用前景。
上述杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，包括将杂环化合物、秋兰姆二硫化物在溶剂中于碱存在的条件下进行偶联反应的步骤；
杂环化合物具有如式(3)或式(4)所示的结构：
秋兰姆二硫化物具有如式(5)所示的结构：
式(3)、式(4)、式(5)中，R1选自H、烷基、烷氧基，R2选自烷基，X选自卤素。
本发明提供的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，采用一锅煮的方法，以经济易得的杂环化合物和秋兰姆二硫化物为原料，以碱为催化剂，在空气中直接发生偶联反应生成相应产物。该制备方法的适用范围广、工艺简单、操作方便、反应条件温和，具有较高的产率，非常适于工业化推广应用。
为了获得较高的收率，优选的，杂环化合物和秋兰姆二硫化物的摩尔比不小于1:1，进一步优选为(1-2):1，更优选为1:1。所述碱和秋兰姆二硫化物的摩尔比大于1:1，进一步优选为(1.5-3):1，更优选为2:1。
碱为二硫代氨基甲酸酯合成时的催化剂，从成本、催化效果方面考虑，优选的，所述碱为碱金属碳酸盐、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钾、磷酸钠、醋酸钠、醋酸钾、醇钠、醇钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。碱金属碳酸盐优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯中的至少一种。醇钠优选为乙醇钠和/或正丁醇钠。
为提高偶联反应的效率，减少副反应的发生，优选的，所述偶联反应的温度为70-120℃，时间为36-72h。
溶剂的选择没有特殊限制，其不影响偶联反应的正常进行即可，从溶剂的成本、反应收率方面考虑，优选的，所述溶剂为二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯(toluene)、乙腈(CH3CN)中的至少一种。
偶联反应后，可利用常规的分离纯化手段，如柱层析、薄层色谱等手段来实现目标产物的分离。这里本发明提供一种采用薄层色谱进行后处理的手段。优选的，偶联反应后得到反应液，将反应液浓缩后制成浓缩液，将浓缩液进行薄层色谱分离，即得目标产物。
从分离效果方面考虑，优选的，薄层色谱分离所使用的展开剂为乙酸乙酯和石油醚组成的混合溶剂，乙酸乙酯和石油醚的体积比为(1-10):(1-10)。或者展开剂为二氯甲烷和乙酸乙酯组成的混合溶剂，二氯甲烷和乙酸乙酯的体积比为(5-20):1。
具体实施方式
本发明主要是通过反应原料的优选，利用一锅法实现杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的方便、高效合成，以苯并噻唑类杂环化合物为例，反应路线如下所示：
R1、R2的选择可参见说明书内容。
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例1
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，采用以下步骤：
1)取2-溴-1,3苯并噻唑0.2mmol、二硫化四甲基秋兰姆0.2mmol和碳酸铯0.4mmol，加入1.0mL的二甲基亚砜(DMSO)制成混合物，将该混合物置于5ml的Schlenk管内，在110℃的油浴中加热反应48h，冷却至室温，得到反应液；
2)将反应液直接进行浓缩制得浓缩物，将浓缩物以乙酸乙酯/石油醚＝1/5(v/v)为展开剂，进行薄层色谱分离，即得目标产物，分离收率为68％。
目标产物苯并噻唑-2-二甲基氨基二硫代甲酸酯(5a)为无色固体，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:8.12(d,J＝7.9Hz,1H),7.91(d,J＝7.7Hz,1H),7.54-7.50(m,1H),7.48-7.44(m,1H),3.54(s,3H),3.52(s,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):191.5,159.0,152.8,138.4,126.4,126.1,124.0,121.5,45.4,42.5；
IR(KBr):3426,2922,1511,1454,1408,1380,1313,1246,1156,1079,1001,958,761,728cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C10H11N2S3:[M+H]+:255.0084,found:255.0082.
实施例2-14
实施例2-14的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，与实施例1相同，具体反应条件与实施例1的差异以及相应收率列于表1中。
表1实施例2-14的反应条件及收率
实施例15-17
实施例15-17的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，与实施例1相同，具体反应条件的差异仅在于，反应温度分别为100℃、120℃、80℃，分离收率分别为84％、63％、70％。
实施例18
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，原料为2-溴-1,3苯并噻唑、二硫化四乙基秋兰姆，其他反应条件与实施例15相同。
目标产物苯并噻唑-2-二乙基氨基二硫代甲酸酯(5b)为黄色液体，分离收率为71％，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:8.12(d,J＝7.9Hz,1H),7.90(d,J＝7.5Hz,1H),7.51(td,J＝7.3,1.2Hz,1H),7.44(td,J＝8.1,1.2Hz,1H),4.01(q,J＝7.0Hz,2H),3.84(q,J＝7.0Hz,2H),1.42(t,J＝7.0Hz,3H),1.30(t,J＝7.0Hz,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):189.8,159.1,152.9,138.5,126.3,126.1,124.0,121.5,49.7,48.0,13.0,11.4；
IR(KBr):3443,2978,2929,1697,1494,1271,1202,1146,1076,994,965,915,824,725cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C12H15N2S3:[M+H]+:283.0397,found:283.0396.
实施例19
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，原料为2-溴-1,3苯并噻唑、二硫化四丁基秋兰姆，其他反应条件与实施例15相同。
目标产物苯并噻唑-2-二丁基氨基二硫代甲酸酯(5c)为黄色液体，分离收率为53％，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:8.11(d,J＝7.9Hz,1H),7.90(d,J＝7.6Hz,1H),7.50(td,J＝7.4,1.2Hz,1H),7.44(td,J＝8.1,1.2Hz,1H),3.93(t,J＝7.7Hz,2H),3.75(t,J＝7.8Hz,2H),1.84-1.78(m,2H),1.76-1.70(m,2H),1.46-1.41(m,2H),1.39-1.31(m,2H),1.01(t,J＝7.3Hz,3H),0.95(t,J＝7.3Hz,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):190.0,159.5,152.8,138.3,126.3,126.0,123.9,121.4,55.1,53.8,29.9,28.2,20.1,13.8,13.7；
IR(KBr):2958,2871,1670,1412,1367,1220,1092,976,939,759cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C16H23N2S3:[M+H]+:339.1023,found:339.1021.
实施例20
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，原料为2-溴-6-甲氧基-1,3苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆，其他反应条件与实施例15相同。
目标产物6-甲氧基-苯并噻唑-2-二甲基氨基二硫代甲酸酯(5d)为白色固体，分离收率为53％，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:8.00(d,J＝9.0Hz,1H),7.34(d,J＝2.5Hz,1H),7.11(dd,J＝9.0,2.5Hz,1H),3.89(s,3H),3.54(s,3H),3.52(s,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):192.3,158.5,155.2,147.7,140.3,124.7,116.4,103.4,55.8,42.4；
IR(KBr):3442,2922,2851,1601,1504,1475,1378,1256,1224,1023,965,838cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C11H13N2OS3:[M+H]+:285.0190,found:285.0192.
实施例21
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，原料为2-溴-6-甲氧基-1,3苯并噻唑、二硫化四乙基秋兰姆，其他反应条件与实施例15相同。
目标产物6-甲氧基-苯并噻唑-2-二乙基氨基二硫代甲酸酯(5e)为黄色液体，分离收率为69％，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:8.01(d,J＝9.0Hz,1H),7.33(d,J＝2.4Hz,1H),7.51(dd,J＝9.0,2.5Hz,1H),4.00(q,J＝6.9Hz,2H),3.88(s,3H),3.83(q,J＝7.2Hz,2H),1.42(t,J＝7.0Hz,3H),1.30(t,J＝7.0Hz,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):190.7,158.5,155.3,147.8,140.4,124.7,116.4,103.4,55.9,49.8,47.9,13.0,11.5；
IR(KBr):3424,3059,2928,1601,1550,1487,1421,1353,1277,1198,1142,1024,910,672cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C13H17N2OS3:[M+H]+:313.0503,found:313.0504.
实施例22
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，原料为2-溴-6-甲氧基-1,3苯并噻唑、二硫化四丁基秋兰姆，其他反应条件与实施例15相同。
目标产物6-甲氧基-苯并噻唑-2-二丁基氨基二硫代甲酸酯(5f)为黄色液体，分离收率为63％，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:8.00(d,J＝9.0Hz,1H),7.33(d,J＝2.4Hz,1H),7.10(dd,J＝9.0,2.5Hz,1H),3.92(t,J＝7.8Hz,2H),3.88(s,3H),3.74(t,J＝7.8Hz,2H),1.84-1.78(m,2H),1.77-1.71(m,2H),1.43(q,J＝7.4Hz,2H),1.35(q,J＝7.5Hz,2H),1.01(t,J＝7.3Hz,3H),0.94(t,J＝7.3Hz,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):190.8,158.4,155.6,147.7,140.4,124.6,116.3,103.4,55.8,55.2,53.7,29.8,28.2,20.1,13.8,13.7；
IR(KBr):3423,2958,2871,1602,1477,1416,1367,1259,1181,1027,819cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C17H25N2OS3:[M+H]+:369.1129,found:369.1130.
实施例23
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物，结构式为：
本实施例的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的制备方法，原料为5-溴-2-呋喃甲醛、二硫化四甲基秋兰姆，其他反应条件与实施例15相同。
目标产物5-甲酰基-呋喃-2-二甲基氨基二硫代甲酸酯(5g)为黄色固体，分离收率为88％，核磁表征如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)ppm:9.73(s,1H),7.32(d,J＝3.6Hz,1H),6.95(d,J＝3.6Hz,1H),3.52(s,3H),3.48(s,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):192.3,178.2,156.0,147.6,124.8,120.5,45.6,42.4；
IR(KBr):3135,2925,1673,1518,1463,1385,1248,1022,966,936,829,762cm-1；
HRMS(ESI)calcd.for C8H10NO2S2:[M+H]+:216.0153,found:216.0150.
对比例1
对比例1在制备实施例1的目标产物时，还加入了0.02mmol的Cu2O，其他条件与实施例1相同，最终没有得到预期的产物。
对比例2
对比例2在制备实施例1的目标产物时，不加入碳酸铯，仅加入0.02mmol的Cu2O，其他条件与实施例1相同，最终没有得到预期的产物。
本发明的杂环二硫代氨基甲酸酯化合物的其他实施例中，R1为C1-C5烷基时，可以参考实施例15的方法，使用相应的原料，合成以苯并噻唑或呋喃为母环，取代基为C1-C5烷基的二硫代氨基甲酸酯化合物。根据二硫代氨基甲酸酯化合物的前期研究(可参考CN104844491A的相关内容)，含二硫代氨基甲酸酯结构的化合物在杀虫剂、抗病毒剂等医药领域，硫化促进剂领域，以及合成中间体及化工原料领域具有多种应用，以苯并噻唑或呋喃为母环的二硫代氨基甲酸酯化合物的成功合成可以为相关领域的原料选择或性能优化提供更多可能。