2-氨基-5-硝基噻唑的应用与合成

介绍

2-氨基-5-硝基噻唑含有硫、氮、氧三种活性元素的环状结构，外表呈现出黄色的晶体状，是重要的合成中间体，在染料和医药合成等领域有较广泛的应用。2-氨基-5-硝基噻唑在合成过程中，通常由原料出发先得到中间体2-氨基噻唑（重要的医药中间体），再通过硝化得到目标产物。据报道，合成2-氨基噻唑主要由氯乙醛、三聚氯乙醛、醋酸乙烯酯或乙烯基乙醚作为起始原料[1]。

图一 2-氨基-5-硝基噻唑

应用

2‑氨基‑5‑硝基噻唑是染料、医药和农药中重要的合成中间体，由于它的杀菌作用，还可以用作家禽养殖的杀菌、消毒剂。

毒性

2‑氨基‑5‑硝基噻唑含有硝基这一基因毒性杂质警示结构，具有潜在的基因毒性[2]。

合成

目前，2‑氨基‑5‑硝基噻唑在合成过程中，通常由原料出发先合成得到中间体2‑氨基噻唑，再通过硝化得到目标产物。其中，合成2‑氨基噻唑的起始原料主要有氯乙醛、三聚氯乙醛、醋酸乙烯酯或乙烯基乙醚。硝化步骤可以大致分为两大类，一类为混酸直接硝化法；另一类为硝胺重排法。但是上述方法收率均不高，且所用原料不易得，原料成本较高。

2-氨基-5-硝基噻唑的合成分为3个工艺，前二个工艺为2-氨基-5-硝基噻唑合成单体的制备，第三个则为2-氨基-5-硝基噻唑的合成。个步骤即为生成主要单体2-氨基噻唑的步骤，由醋酸乙烯酯、氯气和硫脲反应制得；第二步为第二个重要单体硝胺的合成；第三步则为前两步的生成物合成目标产物2-氨基-5-硝基噻唑[3]。合成具体路线如图二所示。

图二 2-氨基-5-硝基噻唑的合成路线

2-氨基噻唑合成工艺

在装有通氯管的250 mL四颈瓶中加入0.5 mol C4H6O2，105 g 去离子水，控制温度在15～20℃通入氯气。反应1.5～2 h后，氯化完毕，在室温下加入0.5 mol CS(NH2)2后，缓慢升温至50℃，保持温度在50～55℃搅拌反应2 h。然后减压（651.7kPa，温度<80℃）蒸去低沸点物质，即得到2-氨基噻唑盐酸盐浓缩液。取少量浓缩液，用碱液中和，处理得到的游离胺固体。

硝胺合成工艺

将上述浓缩产物溶于100 g水中，在<20℃滴加75%硝酸46.2 g。滴加完毕后冷却至10℃以下结晶，60 min后于<10℃下过滤，用少许冰水洗涤滤饼2次，即得78.5 g硝胺湿滤饼，水含量5.3%，备用。滤饼干燥后，得到类白色细晶状固体，m.p.146～147℃。

硝化工艺

控制温度<30℃，将上述78.5 g硝胺滤饼分批投入浓硫酸中，加完后，在30℃左右反应4 h。将反应液滴加到400 g冰水中，滴加过程中反应液温度<35℃，加入活性炭少许，35℃搅拌1 h后过滤，少量水洗涤滤饼。滤液于30℃下用30%氢氧化钠溶液调至pH为3.0，再用20%工业氨水调到中和点，过滤，用适量水洗涤2次，干燥后得62.6 g黄色粉末状2-氨基-5-硝基噻唑固体产物，环合、硝化2步连乘总收率84.1%（以醋酸乙烯酯计）。HPLC条件：Waters uBondpak C18柱，（3.9×300 mm,10μm），流动相为甲醇。产物纯度97.5%，水分<0.5%，硫酸盐<1.0%。产品在氯仿溶液中溶解度相当小，因此出峰相当弱。

用醋酸乙烯酯为起始原料，通过氯化、水解、环合及硝化工业得到目标产物2-氨基-5-硝基噻唑，收率由74%提高至84%，该法工艺简单，收率高，成本低，具有工业化前景。

参考文献

[1]姜冉,吴晓进,潘鸿. 一种合成2-氨基-5-硝基噻唑的方法[P]. 江苏省：CN111454231B,2022-02-15.

[2]苗得足,胡清文,赵征,尹诗,杨书华,刘德杰,王向华. 检测硝唑尼特中2-氨基-5-硝基噻唑基因毒性杂质的方法[P]. 山东省：CN112986449A,2021-06-18.

[3]吕星鑫,吕耀宏.2-氨基-5-硝基噻唑的高收率合成工艺[J].精细化工中间体,2012,42(05):29-31.