叔丁基异硫酸酯的制备方法

背景技术

在农药领域,噻嗪酮作为一种重要的杀虫剂,对农作物的病虫害防治起到了关键作用。而叔丁基异硫酸酯作为噻嗪酮的关键中间体,其合成工艺的优化显得尤为重要。此外,在医药领域,叔丁基异硫酸酯的独特化学性质为新型药物的研发提供了可能。研究人员可以通过对其进行结构修饰,开发出具有更高活性和选择性的药物分子。在材料科学领域,它也可能作为一种功能性单体,参与到新型材料的合成中,为材料的性能提升带来新的机遇。

目前,有文献报道的叔丁基异硫酸酯的制备方法主要有氯代叔丁烷-硫氰酸盐法,也是一种常见的合成叔丁基异硫酸酯的传统路线。在该方法中,首先将氯代叔丁烷与金属硫氤酸盐,加入到反应体系中,生成的叔丁基异硫酸酯。叔丁基异硫酸酯需要通过加热或使用催化剂进行异构化从而转化为叔丁基异硫酸酯。

该合成方法中,亲核取代反应需要强极性溶剂,金属硫氰酸盐如硫氰酸锌，这些试剂可能成本高,且金属盐的处理会产生废水,环保压力大。此外,叔丁基异硫酸酯向异硫氰酸酯的异构化需在120-150℃高温下进行,且需催化量的路易斯酸(如AlCl₃),高温下易发生分子内重排生成叔丁基氰基硫化物(稳定副产物,占比5%-8%)，导致目标产物纯度难以突破95%。

制备方法

(1)亲核取代反应：把二硫化碳(35g,0.479mo1,1.0eq)、碳酸钾粉末(48.33g,0.503mo1,1.05eq)加到10倍重量的二氯甲烷中(350 g,10w/w)中,冰水浴冷却至5-10℃,滴加叔丁胺(35.36g,0.503 mo1,1.05eq),滴加过程少量放热,滴完保温反应2h,有大量固体析出。TLC (DCM:Me0H=1:1)监控叔丁胺反应完全后,反应液过滤,滤饼用少量二氯甲烷(15g)洗涤,洗涤得到的洗涤液和滤液合并后减压浓缩干,得到叔丁基硫代氨基甲酸硫酯(65.0g),收率91.0%。

(2)脱除反应：把叔丁基硫代氨基甲酸硫酯(65.0g,0.436mo1,1.0eq)加到二氯甲烷(70g,2w/w)中,冰水浴降温至5℃,滴加正丁基磷酸酐(50%乙酸乙酯溶液) (92.6g,0.480mol,1.1eq),控制温度在5-10℃,滴完保温反应3h。反应结束后,将反应液滴加到70mL、3mo1/L氯化铵水溶液中淬灭、分层,有机相再用水洗一遍、饱和食盐水洗一遍,有机相用无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩得到叔丁基异硫酸酯粗品。叔丁基异硫酸酯粗品用减压蒸馏纯化,40℃下除去溶剂;油泵(200~400pa),油温40℃,馏分温度35℃,蒸出产品，得到提纯的叔丁基异硫酸酯(43.8g),收率87.1%,气相纯度99.1[1]。

参考文献

[1]杭州福斯特药业有限公司. 叔丁基异硫氰酸酯的制备方法:CN202511803486.7[P]. 2026-03-06.