毕业设计（论文）-2-(3-4-5-三甲氧基苯基)-1-3-二噻烷的合成.doc

本科毕业论文题 目：2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的合成 学 院： 专 业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 年 月 日262-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的合成 摘 要 探索寻找安全、高效、绿色、具有新颖作用机制及环境友好型的杀虫剂,已经成为当今世界农药研究和开发方面的热点，合成新型的1,3-二噻烷的衍生物有可能开发出新的低毒绿色、新型高效的农药。本文以3,4,5-三甲氧基苯甲醛(TMB)为原料，与1,3-丙二硫醇发生硫缩醛反应，合成了2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷。探讨了溶剂种类，催化剂种类、催化剂用量、反应时间、原料配比、反应温度因素对产物2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷得率的影响，确定较佳的合成工艺条件为：3,4,5-三甲氧基苯甲醛和1,3-丙二硫醇的摩尔比为1:1.2，以无水乙醇为溶剂，以氯化亚锡（SnCl22H2O）为催化剂，催化剂量与原料3,4,5-三甲氧基苯甲醛的摩尔比为0.05:1，35条件下反应0.6h，得率可稳定达到99%以上。产物结构通过FT-IR、GC-MS等进行表征。关键词3,4,5-三甲氧基苯甲醛；1,3-丙二硫醇；硫缩醛；合成；工艺条件 Synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane Abstract The exploration seeking for safe,efficient,green,with a novel mechanism of action and environment-friendly pesticides has become the hotspots of the pesticides research and development all over the world. Synthesising the new 1,3-dithiane derivatives maybe excogitated low toxicity ,green,new and efficient pesticides. In this paper,the raw material 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde was synthesized 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithian by thioacetalization with dimercaptopropane.By exploring of the factors about Solvents type ,catalyst type ,catalyst dosage,reaction time,material ratio, reaction temperature on the synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane,we can determine the optimum conditions: ethanol as solvent and tin chloride dihydrate(SnCl22H2O) as catalyst,molar ratio of catalyst dosage and 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde is 0.05:1,molar ratio of 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde and 1,3-dimercaptopropane is 1:1.2, the reaction temperature is 35 and the reaction time is 0.6 hour, the yield can reach more than 99% stable.The structure of was determined by FT-IR, GC-MS and so on.Key words: 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde; 1,3-dimercaptopropane; synthesis; 2-(3,4,5- trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane; yield；process conditions 目 录1 前言11.1 课题的来源、依据及意义11.2文献综述11.2.1 1,3-丙二硫醇的物化性质及应用21.2.2 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的概述21.2.2.1 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的来源21.2.2.2 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的物化性质51.2.2.3 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的应用51.3 二噻烷类化合物的性质及应用71.3.1 二噻烷类化合物的性质71.3.2 二噻烷类化合物的应用71.4 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的研究现状91.5 本论文的研究内容102 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的合成102.1 实验部分102.1.1 原料、试剂与仪器102.1.2 反应式112.1.3 反应机理112.1.4 实验方法122.1.4.1 实验过程122.1.4.2 实验装置图122.1.4.3 工艺流程示意图132.2 分析方法132.2.1 薄板层析法跟踪监测132.2.2 熔点测定132.2.3 FT-IR分析132.2.4 UV分析132.2.5 GC分析132.2.6 GC-MS分析132.3 实验设备图14 3 结果与讨论153.1 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的合成工艺153.1.1 溶剂种类的影响153.1.2 催化剂种类的影响163.1.3 催化剂用量的影响163.1.4 反应温度的影响173.1.5 反应时间的影响183.1.6 物料配比的影响193.1.7 较佳工艺的稳定性实验203.2 产品分析213.2.1 熔点的测定213.2.2 FT-IR分析213.2.3 UV分析223.2.4 GC-MS分析224 结论23致谢24参考文献251 前言1.1 课题的来源、依据及意义五倍子单宁是多种聚没食子酰葡萄糖酯的混合物，富含于中国五倍子中。五倍子具有敛肺、降火、涩肠、止血等作用。五倍子的主要成分为五倍子单宁。我国五倍子的生产与应用历史悠久，早在2000多年前山海经就有“今蜀中有构木，七八月中吐穗。穗成，可作酢羹”的记载。宋代太平广记、图经本草、以及明代本草纲目中也有五倍子及其用途的记载1。目前，五倍子作为传统中药仍在广泛应用。中国五倍子单宁是最典型的没食子单宁，对没食子酸苯环上的三个酚羟基进行甲基化反应，即生成3,4,5-三甲氧基苯甲酸，可以进一步合成多种没食子酸的甲基化衍生物，如3,4,5-三甲氧基苯甲酸甲酯、3,4,5-三甲氧基苯甲酰肼，3,4,5-三甲氧基苯甲醛、3,4,5-三甲氧基苯甲酰氯、3,4,5-三甲氧基苯甲酰胺等，这些都是合成抗菌、抗心血管病、抗癌、镇静等药物的重要合成中间体2。制备这些中间体以往是以没食子酸为起始原料，国内从70 年代中期以来进行了一系列的工艺改革和试验研究。太原制药厂试验研究了用电解氧化法处理3,4,5-三甲氧基苯甲醛制备过程中“大氧化”母液，再生回收赤血盐的新工艺;中国林科院林化所试验研究了在电解反应釜中同时进行黄血盐电解氧化为赤血盐和赤血盐与3,4,5-三甲氧基苯甲酰肼化学氧化成3,4,5-三甲氧基苯甲醛的复合电解氧化新工艺3。这些新工艺既降低了生产成本，又大大减少生产废水的产生，有利于环境保护。3,4,5-三甲氧基苯甲醛是五倍子单宁的一种重要衍生物。本文进一步研究了3,4,5-三甲氧基苯甲醛的衍生物2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的制备工艺，以备探索其作用。探索寻找安全、高效、绿色、具有新颖作用机制及环境友好型的杀虫剂， 已经成为当今世界农药研究和开发方面的热点4，特别是针对特异性的作用靶标5。-氨基丁酸受体(-aminobutyric acid，GABA)不仅仅是许多农药及活性化合物(例如:1,3-二噻烷衍生物、 苯二氮类药物、大环内酯类农药、巴比妥类药物等)的结合位点， 而且昆虫和哺乳动物的GABA受体在药理学特性上又存在明显的差异。因而，合成新型的1,3-二噻烷的衍生物有可能开发出新的低毒绿色、新型高效的农药68。1,3-二噻烷及其衍生物可方便的由醛类与1,3-丙二硫醇在催化剂作用下脱水（硫缩醛反应）而得，操作简便产率较高。笔者通过以3,4,5-三甲氧基苯甲醛为原料，与1,3-丙二硫醇进行缩合反应，研究合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的制备工艺。1.2 文献综述1.2.1 1,3-丙二硫醇的物化性质及应用 1,3-丙二硫醇化学名为1,3-二巯基丙烷或1,3-丙基二硫醇，分子式：C3H8S2；结构式如图1： 图 1 1,3-丙二硫醇的结构式 Fig.1 The structure of 1,3-dimercaptopropane 分子量：108.22；密度：1.07；熔点：-79；沸点：169；闪点：58；水溶性：在21小于0.1 g/100 mL 。产品为无色或浅黄色或无色透明油状液体，有恶臭，能随水蒸气挥发。能与乙醇、乙醚、苯和氯仿混溶，不溶于水。储存条件：密封阴凉避光保存。 1,3-丙二硫醇的主要用途是用作有机合成，合成日用香精等。1.2.2 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的概述1.2.2.1 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的来源3,4,5-三甲氧基苯甲醛是五倍子单宁、塔拉单宁等没食子单宁的一种重要衍生物， 是一种重要的合成中间体， 在医药上主要用于生产磺胺增效剂甲氧苄氨嘧啶(简称TMP)。近几年伴随着国内对甲苯酚合成TMB技术的开发成功，使我国的TMB和TMP生产业得到了长足的发展。近几年我国的香兰素合成技术以及香兰素合成TMB技术相继开发成功，也促进了我国TMB、TMP以及相关产业的快速发展9。3,4,5-三甲氧基苯甲醛的合成工艺有很多，按照所使用原料不同，以天然产物为原料合成3,4,5-三甲氧基苯甲醛的方法主要分为以下几种： (1)没食子酸法 以没食子酸为原料，在碱性条件下与硫酸二甲酯作用和酸性条件下酯化得3,4,5-三甲氧基苯甲酸甲酯，然后经酰肼化，赤铁盐(铁氰化钾)氧化而得产品。反应式如图2：图2 没食子酸法的合成路线Fig.2 The synthesis routes of gallic acid method(2)单宁酸法 以单宁酸为原料，经氨水氨解后与硫酸二甲酯进行甲基化，再在三氯氧磷中脱水、在铝-镍催化下还原而得，反应式如图3：图3 单宁酸法的合成路线Fig.3 The synthesis routes of tannic acid method (3)三甲氧基甲酸酯法以3,4,5-三甲氧基苯甲酸酯为原料，先制成酰氯，再在钯碳催化剂存在下加氢还原而得。反应式如图4：图4 三甲氧基甲酸酯法的合成路线Fig.4 The synthesis routes of trimethoxy ester method(4)塔拉酚直接合成法 由塔拉粉通过甲基化、水解、酯化、肼化、氧化而得产品，首先合成3,4,5-三甲氧基苯甲酸、再经肼化、氧化制得TMP，反应式同没食子酸法10。 该工艺收率为80，原料便宜，产品成本比没食子酸为原料每吨可降低万元左右，是一条较为理想的工艺路线，如图5：图5 塔拉酚直接合成法的工艺路线Fig.5 The synthesis routes of tara phenol method(5) 香兰素法以香兰素为原料，经溴化、甲氧基化、甲基化三步合成TMP，反应式如图6：图6 香兰素法的合成路线Fig.6 The synthesis routes of vanillin method工艺过程：香兰素在48氢溴酸中以溴素溴化得到5-溴香兰素，收率99.4。此溴化物在氢氧化钠溶液中水解，以铜粉为催化剂得到5-羟基香兰素，收率83.3。水解产物在丙酮中与碳酸钠、硫酸二甲酯进行甲基化反应得到TMB，收率90。溴化一步，可以用碘，也可以用硫酸铜作催化剂。 此法是国内近期才开发出的工艺路线，由于国内香兰素技术的进步，使得这条路线成为可能，具有现实的意义。溴化采用氢溴酸与过氧化氢作为溴化试剂，甲氧基化以氯化亚铜、二氯化碳协助催化，丁香醛酚钠盐不需酸化直接进行了甲基化反应，总收率为75，此法的优点有节约能源、减少污染，降低生产成本，改善了操作条件，更贴近工业化生产的实际需要等。(6) 5-羟基香草醛法以5-羟基香草醛为原料，在碱性条件下与丙酮、硫酸二甲酯反应制得，反应式如图7：图7 5-羟基香草醛法的合成路线Fig.7 The synthesis routes of 5-hydroxy-vanillin method在反应釜中投入5-羟基香草醛、丙酮、硫酸二甲酯、粉状碳酸钠和水，使非均相物质在激烈回流下反应24h，100下蒸除溶剂后，加水析出TMB晶体，收率90，此法反应步骤少，但不易控制，目前不常采用。1.2.2.2 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的物化性质3,4,5-三甲氧基苯甲醛，简称TMB，分子式为C10H12O4，分子量是196.20，结构式如图8： 图8 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的结构式Fig.8 The structure of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl) -1,3-dithiane沸点163165（1.33kPa），熔点7475 。产品为白色至微黄色针状晶体。可溶于甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯等有机溶剂。3,4,5-三甲氧基苯甲醛可进行氧化、还原、亲核加成、歧化等一系列化学反应。储存条件：存放于阴凉干燥密闭容器中。1.2.2.3 3,4,5-三甲氧基苯甲醛的应用 3,4,5-三甲氧基苯甲醛主要用于药物的合成，主要分为以下几种应用： (1).三甲氧基苄氨嘧啶(TMP)的合成 三甲氧基苄氨嘧啶为广谱抗菌药， 与磺胺类药物联合使用可增强抗菌作用， 与四环素和庆大霉素等抗生素合用， 也有明显的增效作用。适用于呼吸道感染、老年慢性支气管炎、菌痢、泌尿道感染、肾盂肾炎和肠炎等11，与磺胺甲氧吡嗪或长效磺胺合用可以治疗疟疾等。它的合成方法是将3,4,5-三甲氧基苯甲醛与丙烯腈的甲醇加成物甲氧丙烯腈发生缩合反应，形成三甲氧基苯基甲氧基异丁烯腈(俗称“单甲醚”) ，再与胍等反应得到三甲氧基苄氨嘧啶12。 (2).三甲氧基肉桂酰胺类化合物的合成 三甲氧基肉桂酰胺类化合物具有抗惊活性，可以作为抗癫痫药13。它的合成方法是将3,4,5-三甲氧基苯甲醛在吡啶中与丙二酸反应，得到三甲氧基苯丙烯酸(即三甲氧基肉桂酸)，再经二氯亚砜等的氯化处理，得对应的“酰氯”，与各种胺类化合物(如异丙胺) 反应得到三甲氧基肉桂酰胺类化合物。 (3).鬼臼毒素及其类似物的合成 鬼臼毒素及其类似物均具有破坏肿瘤的活性，是理想的抗肿瘤药物，近来有关这类化合物的合成及活性的研究报道较多1416。鬼臼毒素本身毒副作用大，经化学修饰后可得到活性高、毒性低的药物。鬼臼毒素虽然可以由天然植物(如美洲鬼臼、桃儿七等) 中分离提取， 但要得到较大量的产物或有特殊的化学修饰要求，还是以人工合成为主，3,4,5-三甲氧基苯甲醛可以作为合成用原料。鬼臼毒素的合成方法一般是将胡椒醛(3,4-亚甲二氧基苯甲醛)及-丁烯内酯与3,4,5-三甲氧基苯甲醛反应制得17。鬼臼毒素类似物的合成，则是使用类似的合成方法或以鬼臼毒素为起始物。 (4).其它药物的合成3,4,5-三甲氧基苯甲醛还可以合成氨基吡啶并吡啶结构的、丙二烯结构的、和芪型结构的抗肿瘤药，2，4-二芳基-1,3-二硫杂环戊烷结构的血小板活化因子(PAF)受体拮抗药和5-脂肪氧合酶抑制剂，具有抗溃疡功能的呋喃酮衍生物，抗变形虫化合物1820，血管紧张肽原酶及高血压抑制剂，亚苄基吡咯烷酮类抗凝血剂，抗糖尿病的芳胺醇衍生物，溴化苯基吡啶基乙烯型酪氨酸激酶抑制剂，-肾上腺素拮抗药，查耳酮及异口恶唑型抗菌药，芳基二氢吡啶型消炎止痛药，磷酸二酯酶抑制剂等等21。 (5).其它领域的应用 3,4,5-三甲氧基苯甲醛还可用于照相领域合成可快速消色的染料、滤光材料、电荷迁移剂等，还可以用于合成具有亚苄基奎宁环酮结构的防晒剂22，作为头发染色用的N-苄基-4-氨基苯酚衍生物，非线性光学材料，苯乙基胺型致幻剂23，电镀上光剂及农药中间体，可发蓝光的电致发光聚合物，光敏材料，抗氧剂2425等等。1.3 二噻烷类化合物的性质及应用近四十年来1,3-二噻烷参与的有机合成反应日益增多，引起了众多合成化学家的极大兴趣，它在构建碳碳键及关键中间体方面得到了广泛的应用。1,3-二噻烷在天然产物全合成中的应用也有相关综述的报道。1.3.1 二噻烷类化合物的性质如图9所示，1,3-二噻烷化合物是通过1,3-丙二硫醇与羰基化合物在路易斯酸的作用下缩合而成。 图9 二噻烷类化合物缩合反应图Fig.9 Dithiane compounds condensation reaction graph 硫原子具有的3d空轨道26，能够稳定碳负离子，所以1,3-二噻烷六元环结构中的两个硫原子间的亚甲基具有一定的酸性(Pka=32)，在强碱的作用下，很容易失去质子，转变为碳负离子，它能与多种亲核试剂发生反应。1.3.2 二噻烷类化合物的应用最初，噻烷的用途主要用于醛，酮的合成及在有机合成中做为羰基的保护基。现在由于硫原子强电负性的影响，使1,3-二噻烷在烷基锂、氢化钠或异丙基胺锂作用下，很容易转变为碳负离子如图10：图10 碳负离子形成图Fig.10 Carbanion formation map 碳负离子化合物是非常活泼的中间体，能夺取质子或作为亲核试剂进攻带有正性的碳原子，形成新的碳碳键，故碳负离子可以进行烷基化、酰基化等反应，如果进攻双键则发生加成反应，因此通过碳负离子可以合成许多有机化合物： (1)二噻烷类化合物的烃基化反应二噻烷类化合物在催化剂作用下形成的活泼碳负离子可与卤代物发生烃基化加成反应，如图11：图11 碳负离子可与卤代物的烃基化反应Fig.11 The addition reaction of halides with Carbanion(2)二噻烷类化合物与醛类化合物的加成反应二噻烷类化合物在催化剂作用下形成的活泼碳负离子可与醛类化合物发生加成反应形成醇羟基，如图12：图12 碳负离子可与醛类化合物的加成反应Fig.12 The addition reaction of aldehydes with carbanion(3)二噻烷类化合物与酮类化合物的加成反应由二噻烷类化合物经催化剂最用形成的活泼碳负离子亦可与酮类化合物发生加成反应，如13：图13 碳负离子亦可与酮类化合物的加成反应Fig.13 The addition reaction of ketones with carbanion (4)二噻烷类化合物与环氧化合物的加成反应由二噻烷类化合物经催化剂最用形成的活泼碳负离子还能与环氧化合物发生加成反应，如图14：图14 碳负离子还能与环氧化合物的加成反应Fig.14 The addition reaction of epoxy compounds with Carbanion(5)二噻烷类化合物的酰基化反应活泼的碳负离子能与酰基类化合物发生取代反应，如图15：图15 碳负离子能与酰基类化合物的取代反应Fig.15 The addition reaction of acyl combounds with Carbanion (6)二噻烷类化合物与碳碳双键的加成反应活泼的碳负离子能与碳碳双键发生加成反应，如图16:图16 碳负离子能与碳碳双键的加成反应Fig.16 The addition reaction of carbon-carbon double bonds and Carbanion1.4 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的研究现状 合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的研究在国内尚未见有相关文献报道，国外有类似化合物合成的相关报道，但还未有相对成熟的学术报道，可见研究还未普及深入。 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷可方便的由3,4,5-三甲氧基苯甲醛与1,3-丙二硫醇在无机酸或路易斯酸作用下脱水而得，操作简便，产率较高，即硫缩醛反应。 目前国内外关于硫缩醛反应催化剂的研究较多，例如：卤代酸水溶液作为催化剂可催化羰基的硫代缩醛反应和缩醛、缩酮、肟、腙的缩醛交换反应；微波辐射下使用五氧化二磷或者三氧化氯作催化剂催化羰基的硫代缩醛反应；使用三氟氧钒作催化剂催化羰基的硫代缩醛反应；H2SO4-SiO2作催化剂催化羰基的硫代缩醛反应27；酮的四氟硼酸盐作催化剂催化羰基的硫代缩醛反应。1.5 本论文的研究内容本论文以3,4,5-三甲氧基苯甲醛为原料，与1,3-丙二硫醇发生硫代缩醛反应脱水生成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷。实验路线图如图17：图17 实验路线图 Fig.17 The synthetic routes2 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的合成2.1 实验部分2.1.1 原料、试剂与仪器 原料:3,4,5-三甲氧基苯甲醛，纯度88%，由中国林科院林产化学工业研究所提供。 试剂：1,3-丙二硫醇，纯度98%，分析纯，阿拉丁公司；氯化亚锡，纯度98%，分析纯,上海化学试剂四厂；氢溴酸，纯度，48%阿拉丁公司；无水乙醇（南京化学试剂有限公司）、乙醚（上海中试化工总公司）、乙酸乙酯（南京化学试剂有限公司）、丙酮（南京化学试剂有限公司）等均为分析纯。 仪器：显微熔点测定仪，X-6，北京泰克仪器有限公司；紫外/可见分光光度计，UV-2450，日本岛津公司；红外光谱仪，NICOLET 380 FT-IR，美国Thermo Electron公司；气相色谱仪，GC-14B，日本岛津公司；GC-MS联用仪，7890A/5975C，安捷伦科技有限公司；磁力搅拌器，KEMS-28，美国 Fisher Scientific 公司；多头磁力加热搅拌器，HJ-4，常州国华电器有限公司；冷冻干燥机，ALPHA 1-2 LD，德国 Christ plus冷冻干燥机；真空旋转浓缩仪，RE-52CS，苏州江东精密仪器有限公司。 2.1.2 反应方程式 合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的反应式如图18：图18 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的反应式Fig.18 The reaction equation of synthesising 2- (3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane2.1.3 硫缩醛反应机理 原理如图19，当有活泼氢离子存在条件下，氢离子与氧原子结合，形成氧鎓盐，然后原本与氧双键连接的碳原子就显正电，被硫醇的带负电荷的硫原子进攻，硫醇上的氢原子自动脱离成为氢离子小基团，形成了半缩醛（相当于现在在一个碳原子上有了一个硫醚键和一个羟基）。接下来，半缩醛上的羟基与脱离下来的氢离子再次结合形成氧鎓盐，使碳原子又带正电，被硫硫醇的带负电荷的硫原子进攻。硫醇上的氢离去，氧鎓盐的水和氢离子也脱去，这样就形成硫缩醛了。图19 硫缩醛反应机理图Fig.19 The reaction mechanism of sulfur acetals2.1.4 实验方法2.1.4.1实验过程 在配有搅拌器、温度计、冷凝回流管的50mL三口烧瓶加入0.2231g(1mmol)3,4,5-三甲氧基苯甲醛、0.0115g（0.05mmol）SnCl2.H2O和6ml无水乙醇，室温下搅拌，使原料完全溶解，缓慢滴加0.1325g（1.2mmol）1,3-丙二硫醇，滴加完毕后，在35条件下反应0.6h。反应结束后，待反应液冷却至室温后将反应液转至圆底烧瓶中减压浓缩除去乙醇，然后用适量乙醚溶解浓缩后的产物，转至分液漏斗用饱和碳酸氢钠溶液（1ml）及饱和食盐水（15ml）洗至中性，收集有机层（上层），并用无水硫酸钠除去水分，过滤至50ml圆底烧瓶中经减压浓缩除溶剂乙醚得粗产品白色固体，白色固体用95%乙醇重结晶得高纯度白色粉末状晶体，冷冻干燥后，得到2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷，m.p.:85.686.9，经GC分析纯度为99%以上。2.1.4.2 实验装置图 试验装置图如图20:图20 合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的反应装置图Fig.20 The Figure reactor of synthesis 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane2.1.4.3 工艺流程示意图合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的工艺流程如下图21所示：图21 工艺流程示意图Fig.21 The schematic diagram of process flows2.2 分析方法2.2.1 薄板层析法跟踪监测 用薄板层析法(简称TLC)对反应的跟踪监测。2.2.2 熔点测定 将干燥的结晶体在显微熔点测定仪上测定熔点。2.2.3 FT-IR分析 采用KBr压片法进行分析。2.2.4 UV分析 采用紫外分光光度计对产品（95%乙醇为溶剂）进行200400纳米的全波长扫描分析。2.2.5 GC分析 气相色谱分析采用日本岛津公司生产的GC-14B气相色谱仪，使用DB-1石英毛细管柱（300mm0.32mm0.25m）；以氮气为载气；FID氢火焰离子化检测器；柱前压为100kPa;分流比50:1；汽化室温度为280；程序升温：起始柱温为100，按10min升至280；定量分析采用面积归一化法。2.2.6 GC-MS分析 GC-MS分析条件:使用DB-5石英毛细管柱(30 mm0.25 mm0.25 m)；以氮气为载气；FID氢火焰离子化检测器；汽化室温度为280 ；程序升温：起始柱温为100，按10min升至280 ；柱前压为100 kPa ；分流比：50:1；EI源电子能量70eV，进样量0.4L。2.3 实验设备图 本实验的主要的分析设备如图2225所示，分别为GC-MS设备图、GC设备图、IR分析设备图、UC分析设备图： 图22 GC-MS设备图 图23 UV设备图 Fig.22 The equipment picture of GC-MS Fig.23 The equipment picture of UV 图24 GC设备图 图25 FT-IR设备图 Fig.24 The equipment picture of GC Fig.25 The equipment picture of FT-IR3 结果与讨论3.1 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的合成工艺确定3.1.1 溶剂种类的影响3,4,5-三甲氧基苯甲醛、1,3-丙二硫醇和催化剂物质的量比为1：1：0.05，在22 下加料，22下反应2h的实验条件下考察了不同溶剂对产品得率的影响，实验结果见表1： 表1 各类溶剂条件对产品合成的影响Tabie1 Effects of different solvents on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane影 响 因 素factors 得 率（%） yield（%） 溶 剂 solvents 乙醚 ether 6.87无水乙醇 ethanol 94.85 氯仿 chloroform 78.91丙酮 acetone 25.96 乙酸乙酯 ethyl acetate 91.52图26 各类溶剂条件下的产品得率Fig.26 Yield under different solvents factors由图26可知：用无水乙醇做溶剂时得率达94.85%，无水乙醇为弱极性溶剂，极性与原料相似，所以溶解性最好，应的效果也最好，因此选用无水乙醇作反应溶剂。3.1.2 催化剂种类的影响 3,4,5-三甲氧基苯甲醛、1,3-丙二硫醇和催化剂物质的量比为1：1：0.05，以催化剂种类为变量（其中有一组为空白试验，不加任何催化剂），无水乙醇作溶剂，均在室温（25）下加料，室温反应1h的实验条件下考察了不同催化剂对得率的影响，实验结果见表2：表2 不同催化剂条件下的产物得率Tabie1 Effects of different catalysts on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane 影响因素factors 得 率（%） yield(%)催化剂种类sorts of catalyst无催化剂 no catalyst44.5448%HBr 48%hydroiodic acid94.84SnCl22H2Otin chloride dihydrate96.97图27 不同催化剂条件下的产物得率Fig.27 Effects of different catalysts on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane由图27可知：SnCl22H2O作催化剂时得率最高，达到96.97%，虽然48%HBr的催化效果也不错，但是氢溴酸易引起副反应，使1,3-丙二硫醇发生自身缩合反应生成环状化合物，因此催化剂选用SnCl22H2O最佳。3.1.3 催化剂用量的影响在3,4,5-三甲氧基苯甲醛和1,3-丙二硫醇物质的量比为1：1.2，SnCl22H2O为催化剂，无水乙醇作溶剂，室温（24）下加料，室温反应1h的实验条件下考察了催化剂用量对得率的影响，实验结果见表3：表3 不同催化剂量条件下的产物得率Table3 Effects of catalyst amount on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane影 响 因 素factors 得 率（%） yield(%) 催化剂用量（mmol）amount of catalyst（mmol）0.0188.810.0395.510.0599.79 0.0799.590.0999.560.1198.19图28 不同催化剂量条件下的产物得率Fig.28 Effects of catalyst amount on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane由图28可知：催化剂用量为0.05mmol时得率最大，之后随着催化剂用量的增加，产品得率变化不大，略有下降，可能是因为催化剂溶于溶剂，随着催化剂用量的增加使得产品百分率有所下降，也可能是当催化剂用量过多时，催化剂反而容易发生聚集而沉降，从而降低了催化剂的总比表面积，导致催化效率下降。所以较佳催化剂用量为原料3,4,5-三甲氧基苯甲醛用量的5%。3.1.4 反应温度的影响在3,4,5-三甲氧基苯甲醛、1,3-丙二硫醇和SnCl22H2O物质的量比为1：1：0.05，无水乙醇作溶剂，室温(25)下加料，在不同温度反应1h的实验条件下考察了反应温度对得率的影响，实验结果见表4：表4 不同温度条件下产物的得率Table4 Effects of temperature on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane 影响因素factors 得 率（%） yield(%) 反应温度（） reaction temperature（）2594.853596.004590.965589.846587.437582.87图29 不同温度条件下产物的得率 Fig.29 Effects of temperature on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane由图29可知：当反应温度为35时得率最高，因为3,4,5-三甲氧基苯甲醛和1,3-丙二硫醇的加成反应为放热反应，随着温度的升高，会使反应向负方向进行，所以随着反应温度的升高产物得率逐渐下降，因此最佳反应温度在35。3.1.5 反应时间的影响 在3,4,5-三甲氧基苯甲醛、1,3-丙二硫醇和SnCl22H2O物质的量比为1：1.2：0.05，无水乙醇作溶剂，室温（25）下加料，室温反应条件下考察了反应时间对得率的影响，实验结果见表5：表5 不同反应时间条件下的产物得率Table5 Effects of reaction time on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane影响因素factors 得 率（%） yield(%)反应时间（h）reaction time(h)0.285.620.495.490.699.450.899.551.099.601.299.59图30 不同反应时间条件下的产物得率Fig.30 Effects of reaction time on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane由图30可知：当反应时间过0.6h后，产物得率基本不再发生大的变化，因此可以确定最佳反应时间为0.6h左右。3.1.6 物料配比的影响 在以无水乙醇为溶剂，改变3,4,5-三甲氧基苯甲醛和1,3-丙二硫醇的物料配比，SnCl22H2O物质的量为原料3,4,5-三甲氧基苯甲醛用量的5%，室温（25）下加料，反应1h，实验条件下考察了反应原料配比对得率的影响，实验结果见表6：表6 不同物料比条件下的产物得率Table6 Effects of material ratio on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane影响因素factors 得 率（%） yield(%)物料配比material ratio1:1.094.821:1.195.991:1.299.221:1.399.211:1.499.191:1.598.89图31 不同物料比条件下的产物得率Fig.31 Effects of material ratio on synthesis of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane由图31可知：当3,4,5-三甲氧基苯甲醛、1,3-丙二硫醇的物料比为1:1.2时反应得率最高为99.22%，原料配比的比率继续加大时会使1,3-丙二硫醇的用量增大而使产品得率下降，一方面浪费了原料，另一方面还增加了后处理中除去1,3-丙二硫醇的难度，因此最佳反应原料配比为1:1.2。3.1.7 较佳工艺的稳定性实验 综合以上单因素试验结果得出较佳的实验工艺条件：3,4,5-三甲氧基苯甲醛、1,3-丙二硫醇和SnCl22H2O的物料比（mol）为1：1.2：0.05，35 条件下加料，反应0.6h，并在该反应条件下做了3次实验考察其稳定性，其结果见表7。由表7可知：在该工艺条件下三次实验结果反应得率均达到99 %以上，因此该工艺为合成2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的较佳工艺。表7 较佳工艺的稳定性实验结果Table7 Stability of experimental results实验次数test NO. 得 率（%）yield(%)稳定性实验stability experiment 199.68299.64399.663.2 产品分析3.2.1 熔点的测定 对产品2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷进行熔点的测定，测定结果m.p.：85.686.5 。3.2.2 FT-IR分析 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的IR 图谱见图32，图32显示出2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的特征吸收峰，如3000cm-1、1590cm-1、1506cm-1为苯环的特征吸收峰，2935cm-1、2896cm-1处为为甲基和亚甲基的伸缩振动峰，2830cm-1、1455cm-1分别为甲氧基的伸缩振动峰和变形振动峰，2578cm-1、1415cm-1分别为S-CH2的伸缩振动峰和变形振动峰，1121cm-1处为硫缩醛（S-C-S）的特征吸收峰，1001cm-1处为硫缩醛中与硫连接的C-H弯曲振动吸收峰，1740cm-1、849cm-1、813cm-1处为1,2,3,5-取代苯特征吸收峰。图32 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的IR分析图谱Fig.32 IR spectrum of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane3.2.3 UV分析UV分析用95 %乙醇做溶剂对产品进行UV扫描，UV图谱见图33：图33 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的UV分析图谱Fig.33 UV spectrum of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane3.2.4 GC-MS分析 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的GC-MS图谱见图34。相对分子质量为286，由图可知 m/z 286.1为分子离子峰且强度大，可初步推断为芳香化合物。主要碎片离子峰 m/z 212.1M+-74(SC3H6)，m/z 253.1M+-33(SH)，m/z 212.1M+-74(SC3H6)-31(OCH3)，结合IR图谱可确定该化合物为为2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷。图34 2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷的GC-MS分析图谱Fig.34 GC-MS spectrum of 2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,3-dithiane4 结论本文以3,4,5-三甲氧基苯甲醛为原料，经硫缩醛反应与1,3-丙二硫醇反应，合成了2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷。探讨了溶剂种类，催化剂种类、催化剂用量、反应时间、原料配比、反应温度因素对产物2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,3-二噻烷得率的影响，确定较佳的合成工艺条件为：3,4,5-三甲氧基苯甲醛和1,3-丙二硫醇的物料配比（mol）为1:1.2,以无水乙醇