网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

【Synlett】最新改良Cook-Heilbron法合成5-氨基噻唑!在乙醇中室温反应2 h即可实现!

0
分享至

噻唑类化合物因其多样的生物活性而备受生物有机和药物化学家的关注,包括抗HIV、抗炎、抗癌、抗氧化、抗高脂血症、抗疟疾、抗菌、抗高血压和抗真菌活性。目前已有多篇综述总结了噻唑的合成方法,其中经典方法包括:(1)Hantzsch合成,涉及α-卤代羰基化合物与硫脲的反应,得到2-氨基噻唑;(2)Cook-Heilbron合成,以涉及α-氨基乙腈与二硫化碳的反应,得到5-氨基噻唑。近年来,Hantzsch合成已经开发出多种方法,但这些方法存在使用昂贵金属催化剂、苛刻反应条件和长反应时间等局限性,而且仅限于形成2-氨基噻唑。Cook-Heilbron方法则以获得5-氨基噻唑而闻名。


Thiel将该方法拓展用于合成2-氨甲酰基-5-氨基噻唑和2-杂芳基-5-氨基噻唑,通过α-氨基乙腈与α-氨甲酰基二硫代酯和杂芳基二硫代酯(而非二硫化碳)反应,经由分离得到的中间体N-氰甲基硫代草酰胺。Scott及其同事用甲基/乙基烷基硫代酸酯(烷基二硫代酯)替代二硫化碳,得到2-烷基-5-氨基噻唑,这是Cook-Heilbron噻唑合成的另一重要拓展工作。最后,Freeman和Kim使用α-氨基丙二腈与异硫氰酸酯合成2,5-二氨基噻唑。Thiel的方法为两步合成,Scott的方法仅限于极少数实例,Freeman的合成使用不稳定的异硫氰酸酯。因此,使用其他含硫羰基前体替代二硫化碳/异硫氰酸酯/杂芳基-/氨甲酰基-/烷基-二硫代酯是一个尚未探索的维度。

近年来,随着α-氧代二硫代酯的在合成中的广泛应用,改良版的Cook-Heilbron噻唑合成方法得以开发。在此背景下,印度迈索尔大学Kempegowda Mantelingu教授和Toreshettahally R. Swaroop博士团队最近报道了一种α-氧代二硫代酯与α-氨基乙腈盐酸盐在无水乙酸钠存在下于乙醇中反应合成2-酰基-5-氨基噻唑的新方法。该策略具有反应条件温和、反应时间短(2-3小时)、底物范围广、使用绿色溶剂乙醇等显著优点。该工作是Cook-Heilbron噻唑合成的重要拓展。

反应条件筛选

以α-氧代二硫代酯3a和α-氨基乙腈盐酸盐4为模型底物,对反应条件进行系统筛选:



研究发现,(1) 当碱为NaOAc(弱碱)时最优,收率高达90%,NaHCO₃(更弱碱)时收率仅56%,更换为NaOH(强碱)和Et₃N(有机碱)时,收率分别为60%、65%,无明显提升。这表明弱酸性介质(NaOAc)比碱性/中性介质更有利于反应,且反应时间更短。(2) 当溶剂为乙醇时最优(90%),甲醇略低(85%),乙腈81%,DMF仅52%,而甲苯仅15%。这证实极性溶剂优于非极性溶剂,反应时间也更短。(3) 而NaOAc或4的当量略微过量(1.1 equiv)时,收率基本不变(88-90%)。

最优条件:3a(1 mmol)、4(1 mmol)、NaOAc(1 mmol)、乙醇(2 mL),室温搅拌2小时,分离收率90%(5a)。

底物适用范围

在最优条件下,作者考察了多种α-氧代二硫代酯的适用范围:


研究发现,当R基团为以下取代基时,得到良好至优秀的收率:

• 给电子基(甲基、甲氧基):收率良好至优秀(82-92%)。

• 吸电子基(氯、溴、硝基):收率良好(84-88%)。

• 大位阻基团(联苯、2-萘基):收率优秀(86-91%)。

• 杂芳基(2-噻吩基、2-呋喃基):收率良好(78-83%)。

研究亮点

首次将α-氧代二硫代酯用于改良的Cook-Heilbron噻唑合成,拓展了该经典反应的适用范围;使用乙醇作为溶剂,符合绿色化学原则;反应比较温和,仅需室温搅拌2-3小时即可完成,且收率高达92%(5e);底物范围广泛,兼容给电子/吸电子基、大位阻基团、杂芳基等多种取代模式;使用廉价易得的无水乙酸钠作为碱,无需金属催化剂;此外,该方法专门用于合成5-氨基噻唑,与Hantzsch法(2-氨基噻唑)形成完美互补。

反应机理

作者推测可能的反应机理如下:


首先,加入的无水乙酸钠中和化合物4中的氯化氢,生成游离的α-氨基乙腈6。然后,该a-氨基乙腈6与α-氧代二硫代酯3发生缩合反应,生成硫酰胺中间体7,后者经环化反应生成中间体8。最后,中间体8通过质子重排得到目标产物2-酰基-5-氨基噻唑5。

局限性:烷基取代的α-氧代二硫代酯无法合成,因此未能引入烷基(R = 烷基);底物范围有限,其中仅研究了13个实例,且R基团仅限于芳基/杂芳基;由于α-取代的α-氨基乙腈盐酸盐商业不可得,无法在噻唑4-位引入取代基;由于中间体硫代酰胺7和二氢噻唑8在低温下也无法分离,导致机理研究受限;缺乏对合成产物进行任何生物活性测试,噻唑的生物活性未得以验证;反应仅在1 mmol规模进行,未验证克级放大可行性。

实验操作:


反应操作也比较简单:将两个底物混溶于乙醇中,再添加无水乙酸钠,室温搅拌反应2~3小时,反应结束后,按正常后处理纯化即可。

底物α-氧代二硫代酯3的合成操作如下:


A solution of methyl ketone 1 (10 mmol) and iodine (10 mmol) in pyridine (5 mL) was heated at reflux for 12 h. The pyridinium iodide salt 2 formed was filtered, Paper washed with hexane, and dried. Salt 2 (10 mmol) and sulfur (2.5 mmol) were stirred in a mixture of DMSO (50 mL) and DMF (20 mL). The reaction mixture was cooled to 0 °C and triethylamine (2.75 mL) was added slowly and stirring was continued for 45 min. Ice-cold water (50 mL) was added and the mixture was washed with diethyl ether (25 mL). Methyl iodide (1.25 mL) was added to the aqueous phase and stirring was continued for 10 min. The product was extracted with diethyl ether/cyclohexane (50 mL/50 mL, twice) and dried over anhydrous sodium sulfate. The solvent was evaporated under reduced pressure and the product was purified by column chromatography (hexane/EtOAc, 19:1).

总结

作者开发了一种α-氧代二硫代酯与α-氨基乙腈盐酸盐环缩合合成2-酰基-5-氨基噻唑的新方法,以最高92%的收率在室温、乙醇溶剂中2-3小时内完成反应。该方法是对经典Cook-Heilbron噻唑合成的重要拓展,首次将α-氧代二硫代酯引入该反应体系。机理研究提出了经由硫代酰胺中间体7和二氢噻唑中间体8的缩合-环化-质子重排路径。该策略具有条件温和、操作简便、底物范围广、绿色溶剂等优点,为5-氨基噻唑类化合物的合成提供了实用新工具。

参考资料:

Cyclocondensation of α-Aminoacetonitrile with α-Oxodithioesters: A Modified Cook-Heilbron Synthesis of Thiazoles ; Mallesha Nayaka Sahana, Kumar Kavya, Ansar Ansar, Toreshettahally R. Swaroop, Kempegowda Mantelingu. Synlett. 2026; 37: 1513–1516 ; DOI: 10.1055/a-2879-1846

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
公众号:韩国队手球为折射,裁判未判点、VAR未介入正确

公众号:韩国队手球为折射,裁判未判点、VAR未介入正确

懂球帝
2026-09-30 19:54:40
下个月开始霉运清空,大钱登门转运暴富,人生豁然开朗的3大生肖

下个月开始霉运清空,大钱登门转运暴富,人生豁然开朗的3大生肖

星缘生肖
2026-09-29 18:25:09
炸穿足坛!巴萨砸 1.3 亿锁定世界最佳中锋!英超豪门彻底慌了

炸穿足坛!巴萨砸 1.3 亿锁定世界最佳中锋!英超豪门彻底慌了

澜归序
2026-10-01 08:22:27
原来,刘欢上奥运会先签保密协议,违约就赔100万,老婆都不能讲

原来,刘欢上奥运会先签保密协议,违约就赔100万,老婆都不能讲

谢葥邮轮摄影
2026-09-29 19:29:04
梅根急哭!查尔斯为夏洛特公主建板球场,她才是真正的公主

梅根急哭!查尔斯为夏洛特公主建板球场,她才是真正的公主

毒舌小红帽
2026-10-01 09:24:52
清晨!美联储,重磅发声!

清晨!美联储,重磅发声!

证券时报
2026-10-01 08:18:02
84岁生日前一天,哈里森福特赤膊骑行,一身肌肉线条不像八旬老人

84岁生日前一天,哈里森福特赤膊骑行,一身肌肉线条不像八旬老人

可乐谈情感
2026-10-01 01:00:48
为什么建议你多做深蹲?坚持深蹲的人,这些好处会找上你

为什么建议你多做深蹲?坚持深蹲的人,这些好处会找上你

增肌减脂
2026-09-30 16:28:19
麻六记佛山新店开业,看清汪小菲当下的状态,有点感慨

麻六记佛山新店开业,看清汪小菲当下的状态,有点感慨

草莓解说体育
2026-09-29 12:01:09
彻底坐不住了?俄罗斯深夜接收法国巨头在俄全部资产,爱丽舍宫急眼要求马上撤销,莫斯科冷笑:名单还长得很?

彻底坐不住了?俄罗斯深夜接收法国巨头在俄全部资产,爱丽舍宫急眼要求马上撤销,莫斯科冷笑:名单还长得很?

林杰论事
2026-09-30 12:33:33
缅甸妙瓦底电诈园区“回魂”,新园区重建且已部分完工,还通过社媒公开招募成员,演员王星曾被骗至此处

缅甸妙瓦底电诈园区“回魂”,新园区重建且已部分完工,还通过社媒公开招募成员,演员王星曾被骗至此处

界面新闻
2026-09-30 15:19:58
日乒夺冠不到一周,令人作呕的事情出现!张本智和频繁搭讪多位女主播被曝光

日乒夺冠不到一周,令人作呕的事情出现!张本智和频繁搭讪多位女主播被曝光

十点街球体育
2026-09-30 21:44:49
克林顿之后,美国再无拥有治国之才的总统。克林顿在任的八年,把美国经济带到了一个巅峰

克林顿之后,美国再无拥有治国之才的总统。克林顿在任的八年,把美国经济带到了一个巅峰

扶苏聊历史
2026-09-29 15:51:40
比亚迪王传福留下的活路,要被吉利李书福堵死了

比亚迪王传福留下的活路,要被吉利李书福堵死了

象视汽车
2026-09-30 07:00:11
朱忠明当选上海市市长

朱忠明当选上海市市长

新京报政事儿
2026-09-30 17:26:06
61%控球35次攻区,印度2比0韩国进决赛将战中国

61%控球35次攻区,印度2比0韩国进决赛将战中国

星河漫山野
2026-09-30 20:53:00
乌克兰全面报复不计代价,现在的俄罗斯,大概率只剩下两条路了

乌克兰全面报复不计代价,现在的俄罗斯,大概率只剩下两条路了

至死不渝的爱情
2026-10-01 09:31:24
中国新规落地,每一架飞机都要单独申请批准,全程都要接受管理…

中国新规落地,每一架飞机都要单独申请批准,全程都要接受管理…

福建睿平
2026-05-25 08:01:59
拿下南昌后他钻进妓馆沉醉享乐,醒来部队没了!蒋介石气得摔碗,却力排众议保全了他的性命

拿下南昌后他钻进妓馆沉醉享乐,醒来部队没了!蒋介石气得摔碗,却力排众议保全了他的性命

磊子讲史
2026-08-28 17:06:29
胖东来只是按标准盖楼,却让整个土木人破防,甚至火到国外

胖东来只是按标准盖楼,却让整个土木人破防,甚至火到国外

社会日日鲜
2026-09-29 06:39:59
2026-10-01 16:19:00
有机合成
有机合成
介绍分享有机合成方面的知识,经验总结,学习资料,奇闻趣事等等
1028文章数 5关注度
往期回顾 全部

科技要闻

5999元起!华为Mate 90系列发布

头条要闻

鲁比奥要求伊朗代表团立即离境 伊外长凌晨登上飞机

头条要闻

鲁比奥要求伊朗代表团立即离境 伊外长凌晨登上飞机

体育要闻

“今天的表现,我们可以昂首离开球场”

娱乐要闻

宋佳二封金鹰视后 内娱奖项史即将改写

财经要闻

智谱发上亿Token 能挽回开发者信任吗?

汽车要闻

2027款极氪001将于明年一季度上市 现款猎装同步推新配色

态度原创

旅游
数码
教育
游戏
军事航空

旅游要闻

国庆来台儿庄古城,一城盛景,献礼伟大祖国!

数码要闻

把键盘做成传送带,谷歌Gboard日本团队一年一度的整活来了

教育要闻

成功入选!十一系这所学校,表现亮了!

电竞选手比赛竖中指被光速开除 刚加盟不到一周

军事要闻

美防长宣布组建“自主作战司令部”

无障碍浏览 进入关怀版