噻唑(thiazole) 学名 “1,3-硫氨杂茂”,是一种含硫、氮的五元 杂环化合物 。其 分子式 C 3 H 3 NS,分子量85.12;无色或淡黄色液体,具有 吡啶 相似气味;易挥发、吸湿;比重1.1998(17/4°C), 沸点 116.8°C;与水互溶,溶于多种有机 溶剂 ,呈弱碱性(pK b =11.5)。
噻唑的 衍生物 广泛存在于自然界中(如 维生素 B)。它的 苦味酸盐 熔点 159~160°C(分解), 化学性质 较为稳定,不易被还原及与热 硝酸 反应,能与溴、 发烟硫酸 、 乙酸 等发生 亲电取代反应 ,能与金、汞、铂的 氯化物 形成化合物。噻唑可由2- 氨基 噻唑盐酸盐 乙醇 溶液与 亚硝酸钠 经重氮化、 置换反应 制得。其本身无直接用途,但其衍生物广泛用以制药品( 磺胺噻唑 )、橡胶制品(橡胶 硫化 促进剂 M及促进剂Z)、耐高温 合成高分子 材料( 聚苯 并噻唑)。
基本介绍
中文名称:噻唑(sāi zuò)
中文别名:硫氮(杂)茂
英文别名:Thiazole;1,3-thiazole
EINECS号:206-021-3
分子量: 85.13
理化特性
主要成分:纯品
沸点 (℃): 116.8~118℃
相对密度(水=1): 1.20
闪点(℃): 26 ℃
折射率 :1.5969
健康危害:吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害,对眼睛和皮肤有刺激作用。
燃爆危险:本品易燃,有毒,具刺激性。
危险特性:易燃,遇明火、高热或与 氧化剂 接触,有引起燃烧爆炸的危险。
噻唑含有一个硫和一个氮杂 原子 的五元 杂环化合物 , 分子式 CHNS。唑字由外文字尾azole译音而来,意为含氮的五元 杂环 ,除 吡咯 外都称为某唑。硫和氮占1,3两位的称为噻唑;硫和氮占1,2两位的,称为 异噻唑 。噻唑和异噻唑在自然界不存在。
噻唑为淡黄色具有腐败臭味的液体, 沸点 116.8℃,相对密度1.998(17/4℃)。噻唑与 吡啶 类似,具有弱碱性;可与 三硝基苯酚 和 盐酸 等形成盐,与许多金属 氯化物 (如 氯化金 等)形成 配位化合物 ,并具有一定的 熔点 。噻唑的环系具有一定的稳定性,也表现出一定的 芳香性 。它与 吡 在 化学性质 上相似,例如,2位上的氢具有活性;也可以与 氨基钠 作用,生成2-氨基噻唑;其 氨基 也可重氮化(见 重氮化反应 )。噻唑一般不能还原为二氢和四氢化合物。
合成
传统的噻唑合成方法主要是采用多步合成法,通过 官能团 之间的转化实现合成;后来,随着 绿色化学 的发展,科研工作者们开始采用一步法合成噻唑类化合物。代表性的例子有铜盐 催化 的氧化反应以及 二氧化锰 作为 催化剂 和 氧化剂 的氧化反应。该类方法虽然能够较好地合成噻唑类化合物,但是需要使用 金属催化剂 。
如果药物合成中采用金属催化剂,往往难以避免金属在药物中的残留,因此需要采用较复杂的后续步骤来除去金属药物残留。因此,发展一种无金属催化的合成 方法学 ,通过 协同反应 构建噻唑类化合物具有较重要的研究意义。
噻唑类化合物的合成步骤:
将 苯甲醛 (0.5mmol,53mg), 半胱氨酸 乙酸乙 半胱胺 (2mmol, 185.7mg), 碳酸钾 (2mmol, 272mg),碘(0.1mmol, 25.4mg)与 叔丁基 过氧化物 (2mmol, 180mg)分别加入到10 mL 反应管中,然后加入1mL N,N-二 甲基 甲 胺。将上述反应液加热到80 C反应12h。反应完毕后,用乙酸乙酯 萃取 三次,合并有机相,干燥,旋干 溶剂 。然后柱层析可以得到纯的目标产物,为白色固体。
反应条件对反应产率的影响:
为了获得较好的反应产率,我们以 苯甲醛 1a和 半胱氨酸 乙酸乙酯 半胱胺 2a的反应作为模型反应,研究 氧化剂 和碱的种类对反应产率的影响。首先,在碘作为 催化剂 ,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)作为反应溶剂, 叔丁基 过氧化物 (TBHP)作为氧化剂条件下,我们研究了碱的种类对反应产率的影响。研究发现,当使用 碳酸钾 作为碱时,反应的产率能够达到74%(entry 5);而当使用其它常见的碱,如 氢氧化钠 、 氢氧化钾 、 碳酸钠 、 碳酸氢钾 时,反应的产率得到不同程度的降低;当使用 有机碱 ,如 三乙胺 、 吡啶 时,反应无法得到所要的目标产物。在获得反应最优的碱后,我们继续研究 氧化剂 的种类对反应产率的影响。研究发现,叔丁基过氧化物(TBHP)为反应最优的氧化剂。当使用 过硫酸钾 、 过氧化氢 以及 二叔丁基过氧化物 (DTBP)作为反应的氧化剂时,反应的产率降低到30%以下。因此,该反应的最优反应条件是碘作为 催化剂 , 叔丁基 过氧化物 作为氧化剂, 碳酸钾 作为碱,DMF作为反应 溶剂 ,反应温度为80度。
噻唑及其 衍生物 可通过多种方法合成,常用 α -卤代醛或 与 硫代酰胺 反应制备:噻唑的多种衍生物是重要的药物或生理活性的物质。 苄青霉素 分子中含有一个 四氢噻唑 的环系。 维生素 B1分子中的噻唑部分是一个四级 铵盐 的衍生物。现用的许多 硫化 加速剂 ,如2- 乙酰 噻唑是 噻唑衍生物 。重要的抑菌剂 磺胺噻唑 是 2- 氨基 噻唑与 对乙酰胺基苯磺酰氯 缩合(见 缩合反应 )后,再经 水解 反应得到的产物。许多噻唑衍生物是合成氨基酸、 嘌呤 等的试剂。
主要用途
用作 有机合成 试剂,用于合成药物、 染料 、橡胶 促进剂 、胶片成色、 杀菌剂 和染料等。噻唑类化合物已被证实具有较优的 药理学 和生物活性,在抗肿瘤、杀菌以及抗病毒等领域得到了广泛的应用。比如,作为除藻剂的Bacillamide 以及具有较好生理活性的 天然产物 Neobacillamide A即具有噻唑 骨架 。