甲基苯基硫醚的绿色合成

发布日期:2024/3/5 8:53:09

简述

甲基苯基硫醚又名茴香硫醚，苯甲硫醚，可用缩写MPS表示，分子式为C₇H₈S，分子量则是124.20，表现为无色液体，不溶于水，溶于酒精和油，最早在咖啡中发现。甲基苯基硫醚的沸点为188℃，相对密度是1.0580，折光率则是1.5852，稀释后具有烤咖啡的味道香味特征。

甲基苯基硫醚.jpg

有关研究

采用称重法绘制十六烷基三甲基溴化铵，异丁醇，正己烷和过碳酰胺水溶液的拟三元体系相图，电导率法确定微乳液的区域。在水包油区域内，采用HPLC定量检测技术，研究微乳液组分含量变化对甲基苯基硫醚降解反应速率的影响。结果表明：甲基苯基硫醚在微乳液中的反应符合一级反应动力学规律。过碳酰胺质量分数达到3.75%时，甲基苯基硫醚的反应速率不再随体系中过碳酰胺含量的增加而变化。当表面活性剂与助表面活性剂比值一定，水含量恒定时，反应速率随正己烷含量的增加而减小。正己烷含量恒定，反应速率随水含量的增加而增加[1]。

应用

甲基苯基硫醚在实验中可用作高效启动剂，用于酸催化裂解N-Z, O-benzyl 和 O-methyl保护基团。除此之外，甲基苯基硫醚还是重要的药物合成原料。例如新一代的非甾体抗炎药洛非考昔，它在治疗骨关节炎和减轻疼痛方面有很好的疗效。以甲基苯基硫醚和乙酰氯为原料，经傅克一酰化反应，氧化，溴化得2-溴-4'-甲磺酰基苯乙酮，再在二异丙胺催化下与苯乙酸钠环合便可得到洛非考昔，总收率为53%。该制备方法以HBr/H₂O₂的替代溴，既避免了液溴的使用，减少环境污染，符合绿色化学的理念，同时又降低了二溴代物的生成，省去了氮气的通入，节约了物耗，提高了收率，降低成本。该路线简化了中间体各步骤的操作设备和操作过程，原料易得，操作简便，具有较高的工业化生产价值[2]。

合成方法

传统的甲基苯基硫醚的合成工艺存在碱性废水过度排放，成本高，环境污染等问题，所以绿色，经济，高效的茴香硫醚合成工艺的创新与优化刻不容缓。

吴雨辰等人采用苯硫酚和碳酸二甲酯为原料，在均相催化和多相催化下，通过苯硫的S-甲基化反应合成甲基苯基硫醚。碳酸二甲酯是一种廉价易得的绿色甲基化试剂，采用其作为甲基化试剂进行苯硫酚的S-甲基化反应副产物为甲醇和水，对环境没有危害和污染，提供了一种甲基苯基硫醚的绿色合成工艺。从基础研究的角度出发，采用均相催化的实验方法，通过对一系列有机叔胺催化的催化性能考察，发现有机双环脒碱1,5-二氮杂双环[4,3,0]-5-壬烯(DBN)和1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)具有优异的催化活性。由于DBN和DBU的强碱性，易活化苯硫酚产生具有较强亲核进攻能力的苯硫基负离子(PhSˉ)。通过培养苯硫酚与DBN成盐的晶体并对其进行晶体解析，最终确证了PhSˉ的存在形式。对于该反应，只有将苯硫酚充分活化成PhSˉ，反应才能高效的发生。通过碳酸二甲酯与不同取代基的苯硫酚类化合物的S-甲基化反应以及苯硫酚与不同碳酸酯的反应的考察并根据软硬酸碱理论，确定PhSˉ只进攻碳酸二甲酯的甲基而不进攻羰基，最终提出合理的苯硫酚的S-甲基化亲核取代反应机理。通过对DBN和DBU的催化性能进行考察，最终确定均相催化下适宜的反应条件为：采用DBN或DBU为催化剂，在无溶剂，碳酸二甲酯/苯硫酚=2:1(摩尔比)，反应温度为100℃，反应时间为2h的条件下合成甲基苯基硫醚，苯硫酚的转化率为100%，甲基苯基硫醚的选择性为100%。

在充分认识到碳酸二甲酯与苯硫酚的S-甲基化反应机理的基础之上，从工程技术的角度出发，为能够实现连续化生产，保证从物料投加到产品产出的整个过程中在密闭条件下进行，因此采用固定床反应器进行多相催化反应实验。在多相催化的条件下，采用活性氧化铝负载碱金属盐为催化剂，在固定床反应器中，在气-液-固三相的条件下，催化碳酸二甲酯与苯硫酚的S-甲基化反应合成甲基苯基硫醚。通过对多种不同的活性氧化铝负载碱金属盐催化剂的催化性能考察，其中活性氧化铝负载碳酸钾催化剂在催化活性以及经济性上均具有极大的优势。根据均相催化反应机理对多相催化反应机理进行讨论，发现活化氧化铝表面上的Lewis碱性位点对活化苯硫酚起着关键作用。通过对催化剂的催化性能考察，最终确定多相催化下适宜的反应条件为：以活性氧化铝负载碳酸钾(负载碳酸钾组分的质量分数为10%，焙烧温度为500℃)为催化剂，在固定床反应器中，苯硫酚与碳酸二甲酯的混合溶液(摩尔比=1.0)，空速为0.75 h~(-1)，反应温度为120℃，在气-液-固三相条件下，合成甲基苯基硫醚，苯硫酚的转化率为100%，甲基苯基硫醚的选择性为100%。催化剂在连续运转168 h后没有失活。在工艺安全性方面，由于在密闭条件下进行反应，可以有效防止在间歇操作过程中苯硫酚向空气中泄漏,从而有效避免其蒸汽对环境和人体的危害，具有工业化应用前景[3]。