制备4-甲基-5-乙烯基噻唑是一个具有挑战性的过程,本文将探讨4-甲基-5-乙烯基噻唑的合成策略,旨在为4-甲基-5-乙烯基噻唑的合成提供系参考。
背景:自上个世纪末,噻唑及其衍生物就已为有机化学家所熟知。1967年,Stoll等在可可提取物中分离出有强烈坚果样气味的4-甲基-5-乙烯基噻唑,该类化合物在食品中的存在及作为香料的重要性才为人们所认识。大量文献报导了噻唑类化合物广泛存在于咖啡、炸鸡、啤酒、煮肝、熟牛肉、炒芝麻、热牛奶、炒花生、马铃薯、茶、威士忌酒等食品及Mail lard反应产物中。如Stoll等发现可可中存在2-乙酸基-4-甲基噻唑;Flament等在可可中发现苯并噻唑;Butter在熟牛肉中发现噻唑、2,4-二甲基-5-乙烯基噻唑等。其中4 -甲基-5-乙烯基噻唑因其具有强烈的坚果香、焦香,从发现至今40余年一直备受调香师的喜爱。
1. 应用:
4-甲基-5-乙烯基噻唑在药物合成、食用香料、驱虫剂和润滑油添加剂中广泛使用,比如噻唑甲醛的使用(合成广谱抗生素头孢托仑的重要起始原料)。由于其具备强烈坚果样气味,被很多的调香师所喜爱,我们会发现自然界的很多农作物中都会含有该类物质,比如深受人们喜爱的咖啡、牛肉、西红柿中都含有微量的4-甲基-5-乙烯基噻唑。通过美拉德反应,也经常通过现代仪器检测到4-甲基-5-乙烯基噻唑。
2. 合成:
在非溶剂状态液液相转移催化(LL-PTC)条件下,利用廉价无机碱高效地完成磺酸酯的 β消去反应。从而制得乙烯基杂环化合物,尤其是得到高产率的4-甲基-5-乙烯基噻唑。具体步骤如下:
(1)4-甲基-5-噻唑乙醇-O-甲磺酸酯的合成
方法A:4-甲基-5-噻唑乙醇(25.1 g 0.18 mol)溶解 在70 mLCH2Cl 2 中,水浴或冰浴中冷却至5~10℃。加入三乙胺(20.24 g 0.2 mol),在同一温度下逐滴加入甲磺酰氯 (22.9 g 0.2 mol),滴加时间在15min以上,在室温下搅拌 4h,用饱和NaHCO3稀释反应液,静置后分出有机相。水相用15 mLCH2Cl2 萃取,并合并到有机相中,将合并后的萃取物用水洗,然后用Na2SO4干燥。最后减压去除溶剂,得到纯度99%的物质(38.3 g),其为一种无色油状物,0℃时凝固。
方法B:4-甲基-5-噻唑乙醇(25.1 g,0.18 mol)冷却到0℃,逐滴加入加三乙胺(20.24 g,0.2 mol),滴加时间在 15min以上,在同一温度下逐滴加入甲磺酰氯(22.9 g,0.2 mol),滴加时间在60min以上,在室温下搅拌4 h,用饱和 NaHCO3稀释反应液,反应的两个滴加阶段是分开的。有机相用20 mL盐水洗涤,然后用Na2SO4干燥,得到淡黄色油状物(35.6 g)纯度为92%。
(2)4-甲基-5-乙烯基噻唑的合成
向甲磺酸盐(37.62 g 0.17 mol)和Et3Bn N+Cl-(1.94 g 0.085 mol)的混合液中加入50%的Na OH 45 mL在低于40℃ 下不断搅拌。2.6 h后,反应混合液冷却到0~5℃,然后逐滴加入80 mL水,滴加时间超过15min,并且保持温度低于 15℃。再用50 mL水稀释后有机溶剂得到分离,用20 mLCH2Cl 2 萃取,再用饱和NH4Cl洗涤,并分出有机相,加入阻聚剂硫代二苯胺,在真空状态下(沸点65℃,20 mm Hg;燃点78~80℃,25 mm Hg)蒸馏混合物得到纯度为90%的无色油状物质(19.15 g)。
参考文献:
[1]毛浙徽. 4-甲基-5-乙烯基噻唑合成新工艺[D]. 齐鲁工业大学, 2015.
[2]毛浙徽,李磊磊,自妍妍等. 4-甲基-5-乙烯基噻唑合成新工艺 [J]. 山东化工, 2015, 44 (19): 31-33+38. DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x.2015.19.013.