N-(4-氯-3-三氟甲基苯基)-N′-(對取代苯基)脲的合成

閆鳳美， 郭彥春， 劉賀欽

(1． 黃淮學院 化學化工系，河南 駐馬店 463000； 2． 鄭州大學 化學系，河南 鄭州 450052)

取代脲類化合物因結構中存在抑制酶活性的基本骨架脲橋鍵(-NHCONH-)，已被廣泛開發(fā)為植物生長調節(jié)劑、除草劑、殺蟲劑及醫(yī)藥中間體[1,2]。近年來,取代脲在分子識別、自組裝等超分子化學領域也顯示良好的應用前景,已引起超分子化學家的廣泛關注[3，4]。因此進行取代脲類化合物的合成研究，對建立此類有效活性農(nóng)藥篩選庫及合成選擇性受體具有十分重要的意義。

本文在文獻[5～8]方法的基礎上，以4-氯-3-三氟甲基苯胺(1)，固體光氣和對取代苯胺為原料，采用一鍋法合成了N-(4-氯-3-三氟甲基苯基)-N′-(對甲基苯基)脲(3a)和N-(4-氯-3-三氟甲基苯基)-N′-(對溴苯基)脲(3b)(Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR， IR和元素分析表征。

Scheme1

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-4型數(shù)字顯微熔點儀(北京泰克儀器有限公司)；DPX-400型超導核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標)；PE-1710型紅外光譜儀(KBr壓片)；PE-2400CHN型元素分析儀。

所用試劑均為市售分析純或化學純。

1．2 合成

(1) 1的合成[9]

在反應瓶中加入2-氯-5-硝基三氟甲苯10.15 g(45 mmol)的乙醇(95%, 120 mL)溶液和Pd/C 0.1 g,攪拌下于室溫反應2.5 h。過濾，濾液蒸除溶劑得無色液體，冷卻，有琥珀色晶體析出，過濾，濾餅干燥得微黃色針狀晶體，用無水乙醇重結晶得白色針狀晶體1，收率82.6%，純度99.87%(HPLC，下同), m.p.36 ℃～38 ℃；1H NMR(CDCl3)δ： 7.26～7.21(d，J=2.0 Hz, 1H, ArH)，6.96～6.95(d，J=4.0 Hz, 1H, ArH), 6.71～6.70(d，J=4.0 Hz, 1H, ArH)， 3.82(s， 2H, NH)； IRν： 3 403(N-H)， 3 030， 1 628, 1 486, 1 175, 1 132, 748, 666, 532, 458, 405 cm-1； Anal．calcd for C7H5ClF3N： C 42.99， H 2.58， N 7.16; found C 42.96， H 2.59， N 7.15。

(2) 3的合成

在三頸燒瓶中加入固體光氣1.48 g(5 mmol)和1，2-二氯乙烷10 mL，冰水浴冷卻，于0 ℃～5 ℃攪拌至固體光氣全部溶解。滴加1 1.95 g(10 mmol)的1，2-二氯乙烷(20 mL)溶液，滴畢，于室溫反應約30 min；回流(約50 ℃)反應約4 h(TLC跟蹤)得含4-氯-3-三氟甲基苯異氰酸酯(2)的微黃油狀物?？販?0 ℃，回流狀態(tài)下通N2(帶出反應生成的氯化氫氣體和過量的光氣)至反應液呈中性。停止通N2，滴加對甲基苯胺1.07 g(10 mmol)的1，2-二氯乙烷(10 mL)溶液，滴畢，繼續(xù)反應1.5 h(TLC跟蹤)。冷卻、靜置、抽濾，濾餅用1，2-二氯乙烷洗滌，干燥得粗品，用混合溶劑[V(乙醇) ∶V(水)=1 ∶1]重結晶得3a。

用對溴苯胺代替對甲基苯胺，同法制得3b。

3a: 白色晶體,收率71.8 %，純度98.9%, m.p.235 ℃～237 ℃；1H NMRδ： 9.07～8.46(s, 2H， NH)， 8.08～7.04(m， 7H, ArH)， 2.23～2.22(s, 3H， CH3)； IRν： 3 288(N-H)， 1 684(C=O)， 1 562， 1 481 cm-1； Anal．calcd for C15H12N2OF3Cl： C 54.80， H 3.68， N 8.52； found C 54.76， H 3.67， N 8.55。

3b: 白色晶體，收率75.3%，純度99.8%， m.p.267 ℃～269 ℃；1H NMRδ： 8.85(s， 2H, NH)， 7.47～7.41(m， 7H， ArH)； IRν： 3 298(N-H)， 1 634(C=O)， 1 590， 1 549 cm-1； Anal．calcd for C14H9N2OF3ClBr： C 42.72， H 2.30， N 7.12； found C 42.68， H 2.30， N 7.14。

2 結果與討論

2．1 表征

在3的IR譜中，3 200 cm-1～3 400 cm-1處有N-H吸收，C=O雙鍵受兩個氮的影響，產(chǎn)生p-π共軛效應，極性增強，雙鍵性降低，向低波數(shù)移動至1 630 cm-1～1 730 cm-1。元素分析結果表明，實測值與理論值基本一致。

2.2 合成

采用二氯甲烷作為溶劑，反應溫度控制在50 ℃左右，可以防止高溫下生成的取代苯異氰酸酯(2)發(fā)生自聚，有效地避免了對稱脲副產(chǎn)物的生成。苯胺與三光氣的摩爾比十分重要。本反應采用固體光氣稍過量的方法，因為1 mol固體光氣可產(chǎn)生3 mol光氣，若苯胺過量，則2仍可繼續(xù)與溶液中未反應的伯胺反應，生成副產(chǎn)物對稱脲。另外,加料次序對反應也有極大的影響，先加入1才能得到目標產(chǎn)物。

另外，取代基對反應溫度產(chǎn)生一定的影響，對位為甲基時需加熱到45 ℃～50 ℃；對位為溴時則需加熱至50 ℃～55 ℃。這可能是由于取代苯胺和2發(fā)生親核加成反應時，對溴苯胺中的溴雖同時具有-I效應和+C效應，但-I>+C效應，溴的-I效應起主要作用，溴的吸電性使氨基N原子上的電子云密度降低，導致親核能力下降，不利于反應的進行；而甲基則同時具有+I效應和+C效應，使N原子上的電子云密度升高，有利于反應的發(fā)生。

3 結論

以稍過量的固體光氣和取代苯胺為起始原料，先得到相應的異氰酸酯，不經(jīng)分離純化，再與其他取代苯胺反應合成了兩種雙芳基取代脲。該法具有操作安全方便，反應條件溫和,反應計量準確，能有效避免對稱脲副產(chǎn)物的生成等優(yōu)點，期待通過進一步的研究合成出具有更為優(yōu)良特性的化合物。

[1] 宋新建，王勝，吳紹艷．N-[5-(1-鄰氯苯氧乙基)-1，3，4-噻二唑-2-基]-N′-芳酰基脲的合成及其生物活性[J]．應用化學，2006，23(4)：444-446．

[2] Wang S， Allan R D， Skerritt J H，etal. Development of a class-specific competitive ELISA for the benzoylphenylurea insecticides[J]．Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46(8)：3330-3338．

[3] Tobe Y, Sasaki S I , Mizuno M,etal. Novel self-assembly ofm-xylylene type dithioureas by head-to-tail hydrogen bonding[J]．J Org Chem,1998,63(21)：7481-7489．

[4] Kyne GM, Light M E, Hursthouse M B,etal. Enantionselective amino acid recognition using acyclic thiourea receptors[J]．J Chem Soc Perkin Trans 1,2001，11：1258-1263．

[5] Piskov V B， Kasperovich V P, Tsvetkov E I，etal． Carbanilides containting amidine and imidazoline groups[J]．Khimiko Farmatsevticheskii Zhurnal，1974，8(6)：17-20．

[6] 聶麗,張強,吳小娟. 2,4-二氯苯氧乙酰氨基(硫)脲類衍生物的合成及生物活性[J].應用化學,2007,24(4):477-479.

[7] 馮桂榮，張相平，張會茹，等． 雙芳基脲衍生物的合成[J]．河北化工，2005，28(5)：34-35．

[8] 付建龍，王喆，?；?N，N′-雙(4-氯苯基)脲合成新工藝的研究[J].化學試劑，2007，29(3)：187-188．

[9] Robert Filler, Herman Novar. 2- and 3-trifluoromethylyltyrosines.Hydrolytic stability of the trifluoromethyl group on the aromatic nucleus[J].Fluorinated Aromatic Amino Acids Ⅱ，1961,8:2707-2710.