超声辐射下2-硫代羰基-2<i>H</i>-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的高效合成

引用本文: 林伟, 郑永祥, 黄志斌, 史达清. 超声辐射下2-硫代羰基-2H-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的高效合成[J]. 有机化学, 2017, 37(2): 508-513. doi: 10.6023/cjoc201608017 shu

Citation: Lin Wei, Zheng Yongxiang, Huang Zhibin, Shi Daqing. Rapid and Efficient Ultrasound-Assisted Method for the Synthesis of 2-Thioxo-2H-thiopyran and 2-Amino-6-thioxodihydropyridine Derivatives[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2017, 37(2): 508-513. doi: 10.6023/cjoc201608017 shu

超声辐射下2-硫代羰基-2H-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的高效合成

林伟 ^a, ,
郑永祥 ^b, ,
黄志斌 ^b, ,
史达清 ^{b,*,
,}

a.
江苏理工学院化学与环境工程学院常州 213001
b.
苏州大学材料与化学化工学部苏州 215123

通讯作者: 史达清, dqshi@suda.edu.cn

基金项目:
江苏省高校自然科学重大研究 15KJA150006

国家自然科学基金 21502074

摘要: 探索了一种超声辐射下氢氧化钠催化的芳亚乙基丙二腈与二硫化碳或异硫氰酸酯的反应，方便、快速地合成了2-硫代羰基-2H-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物.本方法具有操作简单、反应时间短、产率高、环境友好等优点.产物的结构经过核磁共振氢谱和碳谱、红外及质谱进行确定.本报道的方法为合成2-硫代羰基-2H-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物提供了一条有效途径.

关键词:

English

Rapid and Efficient Ultrasound-Assisted Method for the Synthesis of 2-Thioxo-2H-thiopyran and 2-Amino-6-thioxodihydropyridine Derivatives

a.
School of Chemistry and Environmental Engineering, Jiangsu Technology of University, Changzhou 213001
b.
College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123

Corresponding author: Shi Daqing, E-mail: dqshi@suda.edu.cn

Received Date: 22 August 2016
Revised Date: 02 November 2016
Fund Project:
the Major Basic Research Project of the Natural Science Foundation of the Jiangsu Higher Education Institutions

the National Natural Science Foundation of China

Abstract: A rapid and efficient ultrasound-assisted method for the synthesis of 2-thioxo-2H-thiopyran and 2-amino-6-thioxodihydropyridine derivatives by the reaction of 2-(1-phenylethylidene) malononitrile and carbon disulfide or isothiocy-anatobenzene catalyzed by NaOH has been developed. This protocol has the advantages of simple operation, short reaction times, high yields, and environmental friendliness. The structures of all the products were characterized by ¹H NMR, ¹³C NMR, IR and MS techniques. The reported method is the efficient approach for the synthesis of 2-thioxo-2H-thiopyran and 2-amino-6-thi-oxodihydropyridine derivatives.

Key words:

含硫杂环化合物广泛存在于天然产物和药物分子中, 具有重要的生物和药理活性, 在医药卫生领域有着广泛的应用^[1].噻喃作为重要的含硫化合物已被证实具有很好的生物活性.例如苯并噻喃化合物广泛应用于抗真菌药、抗增生药和抗癌药^[2].另外, 一些螺噻喃也是有机光致变色的主要母体组成部分^[3].吡啶类化合物是具有良好生物活性, 在医药和农药工业有着广泛的应用.一些吡啶类衍生物可以用来治疗与糖尿病及衰老相关的心血管并发症^[4].这类化合物也展现出一定的软体动物杀灭活性, 可以被当作一种屏蔽剂用于抗Chk1激酶抑制剂^[5].由于含硫杂环化合物的重要生物活性, 引起了学者对该类杂环化合物的兴趣, 一些具有噻喃结构和含硫吡啶衍生物被合成出来^[6].但是这些方法存在反应条件比较苛刻、产率低、反应时间长等缺点, 因此急需寻找简单、有效的快速合成方法.

20世纪80年代以来, 随着声化学的发展, 超声波技术在有机合成中的应用研究呈现蓬勃发展之势, 已经成为有机合成的主要技术之一^[7].许多有机反应, 例如:氧化反应^[8]、还原反应^[9]、取代反应^[10]、加成反应^[11]、缩合反应^[12]、偶联反应^[13]、多组分反应^[14]等都可以在超声波促进下进行.与传统的有机合成方法相比, 超声辐射可以缩短反应时间、提高反应产率, 甚至还可以使某些在传统条件下难以发生或不能发生的反应得以进行.最近我们利用超声波促进的多组分反应合成了一系列新型杂环化合物^[15], 作为该工作的延续, 本论文将报道超声波促进下2-硫代羰基-2H-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的快速合成法.

1 结果与讨论

我们以2-[1-(对甲苯基) 亚乙基]丙二腈 (1a) 与二硫化碳 (2) 反应生成化合物3a (Eq. 1) 为例, 探讨了溶剂、催化剂对反应的影响.结果见表 1.

表 1 反应条件的筛选^a Table 1. Optimization of reaction conditions

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Entry	Solvent	Catalyst (10 mol%)	Time/min	Yield^b/%
1	EtOH	No	60	87
2	MeOH	No	60	72
3	THF	No	60	62
4	CH₃CN	No	60	65
5	Dioxane	No	60	58
6	Toluene	No	60	54
7	DMF	No	60	82
8	H₂O	No	60	Trace
9	EtOH	NaOH	60	92
10	EtOH	EtONa	60	89
11	EtOH	NaHCO₃	60	80
12	EtOH	K₂CO₃	60	72
13	EtOH	Cs₂CO₃	60	76
14	EtOH	Piperidine	60	69
15	EtOH	Et₃N	60	65
16	EtOH	NaOH	20	80
17	EtOH	NaOH	30	92
18	EtOH	NaOH	40	91
19	EtOH	NaOH	50	92
^aReaction conditions: 2-(1-(p-tolyl) ethylidene) malononitrile (1 mmol), carbon disulfide (1 mmol), solvent (10 mL) and the ultrasonic power 250 W, irradiation frequency 40 kHz. ^bYield was determined by HPLC-MS.

表 1 反应条件的筛选^a
Table 1. Optimization of reaction conditions

我们首先考察了溶剂对反应的影响, 由表 1的数据 (表 1, Entries 1~8) 可以看出, 除了用水作溶剂不能得到产物外, 其它有机溶剂 (包括乙醇、甲醇、四氢呋喃、乙腈、1, 4-二氧六环、甲苯和N, N-二甲基甲酰胺) 都能得到目标产物, 但是, 用乙醇作溶剂时得到的收率最高 (87%).乙醇中反应的产率比甲醇中高的原因可能是二硫化碳在乙醇中的溶解度较大, 所以选择乙醇作为该反应的溶剂.随后考察了催化剂对该反应的影响 (表 1, Entries 9~15), 发现当用10 mol%的氢氧化钠为催化剂时, 产率可以高达92%.而用其它碱作为催化剂时, 无论是强碱 (例如:乙醇钠) 还是弱碱 (例如:碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸铯) 甚至有机碱 (例如:哌啶、三乙胺), 得到的产率都没有氢氧化钠的高.所以, 最终确定该反应的催化剂为氢氧化钠.还考察了反应时间对反应的影响, 结果表明, 反应在30 min即可完成.

鉴于以上对反应条件的筛选, 我们选择的反应条件为:芳亚乙基丙二腈 (1 mmol)、二硫化碳 (1 mmol)、氢氧化钠 (0.1 mmol)、乙醇 (10 mL)、超声辐射的功率为250 W、频率为40 kHz、室温反应.

在最优反应条件下, 我们利用取代芳亚乙基丙二腈 (1) 与二硫化碳 (2) 的反应 (Eq. 2) 合成了一系列2-硫代羰基-2H-噻喃衍生物 (3), 其结果见表 2.从表 2可以看出, 取代芳亚乙基丙二腈的芳环上无论是吸电子的取代基还是供电子的取代基, 都能得到满意的结果.所有反应都可以在30 min内完成, 反应的收率都在88%以上.与仅有搅拌无超声辐射条件下的反应相比, 反应时间明显缩短, 收率也有所提高.如3a的合成, 在超声辐射下仅反应30 min产率可达到90%, 若仅用搅拌, 反应120 min产率才达到78%.显然, 超声辐射能够加速此类反应, 缩短反应时间, 使收率进一步提高.

表 2 在超声辐射和常规条件下3a~3h的合成 Table 2. Synthesis of 3a~3h under both ultrasonic irradiation and conventional method

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Entry	Product	R	Ultrasonic irradiation		Conventional
Entry	Product	R	t/min	Yield/%	t/min	Yield/%
1	3a	4-CH₃C₆H₄	30	90	30	90
2	3b	C₆H₅	30	88	30	88
3	3c	4-CH₃OC₆H₄	30	92	30	92
4	3d	3-BrC₆H₄	30	90	30	90
5	3e	4-FC₆H₄	40	91	40	91
6	3f	4-BrC₆H₅	30	95	30	95
7	3g	4-ClC₆H₄	30	90	30	90
8	3h	Naphthalen-2-yl	45	89	45	89

表 2 在超声辐射和常规条件下3a~3h的合成
Table 2. Synthesis of 3a~3h under both ultrasonic irradiation and conventional method

为了进一步拓展该类反应的适应范围, 我们以异硫氰酸酯 (4) 代替二硫化碳与芳亚乙基丙二腈进行反应, 得到了预期的产物2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物 (5) (Eq. 3).实验结果见表 3.从表 3可以看出, 该反应能够在超声波促进下进行, 而且在较短的反应时间内得到满意的产率.

表 3 在超声辐射和常规条件下5a~5f的合成 Table 3. Synthesis of 5a~5f under both ultrasonic irradiation and conventional method

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Entry	Product	R¹	R²	Ultrasonic irradiation		Conventional
Entry	Product	R¹	R²	Time/min	Yield/%	Time/min	Yield/%
1	5a	4-BrC₆H₄	4-ClC₆H₄	25	91	120	80
2	5b	Naphthalen-2-yl	C₆H₅	30	85	120	61
3	5c	3-BrC₆H₄	C₆H₅	30	88	120	65
4	5d	C₆H₅	C₆H₅	30	92	120	65
5	5e	4-MeC₆H₄	C₆H₅	30	89	120	70
6	5f	Naphthalen-2-yl	4-ClC₆H₄	30	93	120	71

表 3 在超声辐射和常规条件下5a~5f的合成
Table 3. Synthesis of 5a~5f under both ultrasonic irradiation and conventional method

我们推测该反应的可能机理为 (Scheme 1):芳亚甲基丙二腈在碱作用下形成亚甲基碳负离子, 然后与二硫化碳或异硫氰酸酯发生亲核加成, 再经过环化、互变异构化成目标产物.

图图式1 可能的反应机理 Figure 图式1. Proposed mechaism

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2 结论

在超声辐射和氢氧化钠催化下, 芳亚乙基丙二腈与二硫化碳或异硫氰酸酯的串联反应可以快速进行, 为2-硫代羰基-2H-噻喃和2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的合成提供了一种简便有效的方法.该方法具有操作简单、反应时间短、产率高、后处理简单、环境友好等优点.

3 实验部分

3.1 试剂与仪器

熔点使用北京科仪电光仪器厂生厂的TX5显微熔点仪测定 (温度未校正); 红外光谱采用Varian F-1000型红外光谱仪测定 (KBr压片); 核磁共振氢谱和核磁共振碳谱在Agilent Inova-400 MHz或Agilent Vnmrs-300 MHz型核磁共振仪测定, DMSO-d₆为溶剂, TMS为内标; 质谱在Agilent 6410三重串联四级杆质谱器测定, 采用电喷雾离子源 (ESI) 形式, 选择正离子模式, 扫描范围m/z 100~700;超声实验在昆山KQ-250E型医用超声波清洗器中进行, 超声波频率40 kHz, 功率250 W.所用试剂均为分析纯或化学纯, 使用前未经纯化.

3.2 2-硫代羰基-2H-噻喃衍生物3的合成

在100 mL干燥的锥形瓶中加入芳亚乙基丙二腈 (1) (1 mmol)、二硫化碳 (2)(1 mmol)、氢氧化钠 (0.1 mmol) 及10 mL乙醇, 将锥形瓶置于超声波清洗器中, 使反应瓶中液面略低于超声波清洗器中水面, 用薄层色谱 (TLC) 跟踪反应, 反应完毕后抽滤, 得到沉淀, 用乙醇重结晶得到纯净的产物3.

6-氨基-2-硫代羰基-4-对甲苯基-2H-噻喃-5-甲腈 (3a):黄色固体, 产率90%. m.p. 227~229 ℃ (Lit.^[6a]m.p. 226 ℃); ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.20 (s, 2H, NH₂), 7.44 (d, J＝8.0 Hz, 2H, ArH), 7.31 (d, J＝8.4 Hz, 2H, ArH), 6.72 (s, 1H, CH), 2.37 (s, 3H, CH₃); ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ: 198.6, 177.2, 158.8, 145.7, 140.8, 134.9, 133.5, 131.4, 121.5, 89.9, 26.6; IR (KBr) v: 3100, 2949, 2189, 1605, 1521, 1461, 1107, 837 cm^-1; LC-MS m/z (%): 259.0 [M+H]⁺.

6-氨基-4-苯基-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3b):黄色固体, 产率88%. m.p. 271~273 ℃ (Lit.^[6a] m.p. 268 ℃); ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.24 (s, 2H, NH₂), 7.52 (s, 5H, ArH), 6.71 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ: 198.9, 177.2, 158.8, 143.6, 135.8, 134.4, 133.5, 131.5, 121.5, 89.9; IR (KBr) v: 3289, 3101, 2210, 1643, 1541, 1428, 1293, 1007, 909 cm^-1; LC-MS m/z (%): 245.0 [M+H]⁺.

6-氨基-4-对甲氧基苯基-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3c):黄色固体, 产率92%. m.p. 254~256 ℃ (Lit.^[6a] m.p. 272 ℃); ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.16 (s, 2H, NH₂), 7.51 (d, J＝8.8 Hz, 2H, ArH), 7.03 (d, J＝8.8 Hz, 2H, ArH), 6.73 (s, 1H, CH), 3.81 (s, 3H, CH₃O); ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ: 198.1, 177.3, 166.5, 158.4, 135.6, 135.4, 131.4, 121.7, 119.7, 89.8, 61.0; IR (KBr) v: 3300, 3116, 2216, 1718, 1647, 1451, 1225, 1023, 825 cm^-1; LC-MS m/z (%): 275.0 [M+H]⁺.

6-氨基-4-间溴苯基-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3d):黄色固体, 产率90%. m.p. 238~240 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.27 (s, 2H, NH₂), 7.75~7.70 (m, 2H, ArH), 7.54 (d, J＝7.2 Hz, 1H, ArH), 7.47~7.44 (m, 1H, ArH), 6.71 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ: 194.3, 172.1, 151.9, 140.8, 133.4, 131.0, 127.7, 126.3, 122.3, 116.2, 84.7; IR (KBr) v: 3245, 3104, 2203, 1615, 1541, 1460, 1285, 1001, 917, 862, 692 cm^-1; LC-MS m/z (%): 322.9 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₂H₇BrN₂S₂: C 44.59, H 2.18, N 8.67; found C 44.76, H 2.12, N 8.76.

6-氨基-4-对氟苯基-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3e):黄色固体, 产率91%. m.p. 273~275 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.25 (s, 2H, NH₂), 7.63~7.60 (m, 2H, ArH), 7.36~7.32 (m, 2H, ArH), 6.72 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ: 194.0, 172.1, 163.6 (J_CF＝246.4 Hz), 152.6, 135.0, 131.1, 131.0, 126.5, 11 6.3 (d, J_CF＝21.7 Hz), 84.9; IR (KBr) v: 3350, 3200, 2178, 1640, 1528, 1446, 1270, 1200, 1135, 837 cm^-1; LC-MS m/z (%): 263.0 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₂H₇FN₂S₂: C 54.94, H 2.69, N 10.68; found C 54.71, H 2.76, N 10.51.

6-氨基-4-对溴苯基-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3f):黄色固体, 产率95%. m.p. 278~280 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.29 (s, 2H, NH₂), 7.70 (d, J＝8.8 Hz, 2H, ArH), 7.50 (d, J＝8.4 Hz, 2H, ArH), 6.71 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 193.9, 171.9, 152.2, 137.6, 132.0, 130.5, 126.0, 124.0, 116.0, 84.4; IR (KBr) v: 3384, 3120, 2198, 1629, 1539, 1284, 1137, 824 cm^-1; LC-MS m/z (%): 322.9 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₂H₇BrN₂S₂: C 44.59, H 2.18, N 8.67; found C 44.73, H 2.24, N 8.59.

6-氨基-4-对氯苯基-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3g):黄色固体, 产率90%. m.p. 262~264 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.29 (s, 2H, NH₂), 7.58 (s, 4H, ArH), 6.72 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 193.9, 171.9, 152.2, 137.2, 135.3, 130.3, 129.1, 126.0, 116.0, 84.4; IR (KBr) v: 3285, 3008, 2214, 1689, 1540, 1441, 1189, 836 cm^-1; LC-MS m/z (%): 278.1 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₂H₇ClN₂S₂: C 51.70, H 2.53, N 10.05; found C 51.91, H 2.48, N 9.97.

6-氨基-4-(2-萘基)-2-硫代羰基-2H-噻喃-5-甲腈 (3h):黄色固体, 产率89%. m.p. 264~266 ℃ (Lit.^[6a] m.p. 276 ℃); ; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.24 (s, 2H, NH₂), 8.15 (s, 1H, ArH), 8.03~8.00 (m, 3H, ArH), 7.62~7.60 (m, 3H, ArH), 6.80 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 194.4, 172.8, 154.4, 136.7, 134.5, 133.6, 129.8, 129.4, 128.9, 128.8, 128.2, 127.3, 126.4, 117.0, 85.7; IR (KBr) v: 3249, 2982, 2204, 1616, 1542, 1505, 1458, 1431, 1323, 1293, 951, 917, 857, 739 cm^-1; LC-MS m/z (%): 295.01 [M+H]⁺.

3.3 2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物5的合成

在100 mL干燥的锥形瓶中加入芳亚乙基丙二腈 (1) (1 mmol)、异硫氰酸酯 (4) (1 mmol)、氢氧化钠 (0.1 mmol) 及10 mL乙醇, 将锥形瓶置于超声波清洗器中, 使反应瓶中液面略低于超声波清洗器中水面, 用TLC跟踪反应, 反应完毕后抽滤, 得到沉淀, 用乙醇重结晶得到纯净的产物5.

2-氨基-4-对溴苯基-1-对氯苯基-6-硫代羰基-1, 6-二氢化吡啶-3-甲腈 (5a):黄色固体, 产率91%. m.p. 238~240 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 8.33 (s, 2H, NH₂), 7.66 (d, J＝8.4 Hz, 2H, ArH), 7.43~7.40 (m, 4H, ArH), 6.91 (d, J＝8.4 Hz, 2H ArH), 5.98 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 163.6, 153.1, 149.0, 148.5, 138.6, 131.9, 130.4, 130.3, 128.8, 123.0, 122.1, 122.5, 75.7; IR (KBr) v: 3441, 3284, 2193, 1624, 1597, 1568, 1486, 1141, 1009, 821 cm^-1; LC-MS m/z (%): [M+H]⁺415.9. Anal. calcd for C₁₈H₁₁BrClN₃S: C 51.88, H 2.66, N 10.08; found C 51.76, H 2.62, N 10.15.

2-氨基-4-(2-萘基)-1-苯基-6-硫代羰基-1, 6-二氢化吡啶-3-甲腈 (5b):黄色固体, 产率85%. m.p. 228~230 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.69~7.51 (m, 5H, ArH), 7.39~7.35 (m, 3H, ArH), 7.27 (d, J＝7.6 Hz, 2H, ArH), 7.14 (s, 2H, NH₂), 6.84 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 182.5, 165.0, 161.8, 156.9, 147.5, 138.8, 132.9, 131.0, 130.8, 130.7, 130.1, 128.7, 128.0, 121.1, 117.2, 116.4, 116.1, 78.2; IR (KBr) v: 3458, 3212, 2209, 1611, 1583, 1526, 1481, 1286, 1234, 1020, 935, 821, 692 cm^-1; LC-MS m/z (%): 354.1 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₂₂H₁₅N₃S: C 74.76, H 4.28, N 11.89; found C 74.91, H 4.23, N 11.82.

2-氨基-4-间溴苯基-1-苯基-6-硫代羰基-1, 6-二氢化吡啶-3-甲腈 (5c):黄色固体, 产率88%. m.p.＞300 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.78~7.73 (m, 2H, ArH), 7.62~7.58 (m, 3H, ArH), 7.53~7.49 (m, 2H, ArH), 7.27 (d, J＝7.6 Hz, 2H, ArH), 7.18 (s, 2H, NH₂), 6.85 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 182.7, 156.9, 146.8, 138.7, 133.0, 131.4, 131.1, 130.8, 128.6, 127.5, 122.3, 121.1, 117.0, 78.0; IR (KBr) v: 3448, 3366, 2212, 1653, 1617, 1544, 1485, 1313, 1181, 1009, 825, 695 cm^-1; LC-MS m/z (%): 382.0 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₈H₁₂-Br₂N₃S: C 56.55, H 3.16, N 10.99; found C 56.63, H 3.20, N 11.04.

2-氨基-1, 4-二苯基-6-硫代羰基-1, 6-二氢化吡啶-3-甲腈 (5d):黄色固体, 产率92%. m.p.＞300 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.61~7.53 (m, 8H, ArH), 7.29 (d, J＝7.2 Hz, 2H ArH), 7.12 (s, 2H, NH₂), 6.85 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 182.5, 157.0, 148.6, 138.8, 136.5, 131.0, 130.3, 130.0, 129.2, 128.7, 128.2, 121.1, 117.2, 78.2; IR (KBr) v: 3469, 3315, 2214, 1656, 1558, 1479, 1230, 1149, 1063, 836, 699 cm^-1; LC-MS m/z (%): 304.1 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₈H₁₃-N₃S: C 71.26, H 4.32, N 13.85; found C 71.18, H 4.27, N 13.79.

2-氨基-1-苯基-4-对甲苯基-6-硫代羰基-1, 6-二氢化吡啶-3-甲腈 (5e):黄色固体, 产率89%. m.p. 215~217 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.61~7.49 (m, 5H, ArH), 7.35~7.28 (m, 4H, ArH), 7.07 (s, 2H, NH₂), 6.84 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 182.4, 157.0, 148.5, 140.2, 138.8, 133.6, 131.0, 130.0, 129.8, 128.7, 128.5, 128.2, 120.9, 117.3, 78.2; IR (KBr) v: 3429, 3265, 2218, 1689, 1598, 1429, 1290, 1099, 1043, 826 cm^-1; LC-MS m/z (%): 318.1 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₁₉H₁₅N₃S: C 71.90, H 4.76, N 13.24; found C 72.04, H 4.81, N 13.16.

2-氨基-1-对氯苯基-4-(2-萘基)-6-硫代羰基-1, 6-二氢化吡啶-3-甲腈 (5f):黄色固体, 产率93%. m.p.＞300 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 8.20 (s, 1H, ArH), 8.07~8.00 (m, 3H ArH), 7.71~7.64 (m, 5H, ArH), 7.42~7.35 (m, 4H, ArH+NH₂), 6.98 (s, 1H, CH); ¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ: 182.3, 157.1, 148.9, 137.8, 134.7, 133.7, 132.9, 131.1, 130.9, 129.0, 128.8, 128.1, 127.8, 127.3, 125.6, 121.1, 117.3, 78.5; IR (KBr) v: 3468, 3275, 2208, 1639, 1568, 1479, 1256, 1020, 945, 820, 743 cm^-1; LC-MS m/z (%): 388.1 [M+H]⁺. Anal. calcd for C₂₂H₁₄-ClN₃S: C 68.12, H 3.64, N 10.83; found C 68.25, H 3.59, N 10.76.

辅助材料 (Supporting Information)产物的核磁共振氢谱和碳谱.这些材料可以免费从本刊网站 (http://sioc-journal.cn/) 上下载.

1. [1]
  Krauze, A.; Germane, S.; Eberlins, O. Eur. J. Med. Chem. 1999, 34, 301. doi: 10.1016/S0223-5234(99)80081-6
2. [2]
  (a) Brown, M. J.; Carter, P. S.; Fenwick, A. E.; Fosberry, A. P.; Hamprecht, D. W.; Hibbs, M. J.; Jarvest, R. L.; Mensah, L.; Milner, P. H.; O'Hanlon, P. J.; Pope, A. J.; Richardson, C. M.; West, A.; Witty, D. R. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 3171.
  (b) Quaglia, W.; Pigini, M.; Piergentili, A.; Giannella, M.; Gentili, F.; Marucci, G.; Carrieri, A.; Carotti, A.; Poggesi, E.; Leonardi, A.; Melchiorre, C. J. Med. Chem. 2002, 45, 1633.
  (c) Sugita, Y.; Hosoya, H.; Terasawa, K.; Yokoe, I.; Fujisawa, S.; Sakagami, H. Anticancer Res. 2001, 21, 2629.
3. [3]
  Freifeld, L.; Shojael, H.; Langer, P. J. Org. Chem. 2006, 71, 4965. doi: 10.1021/jo060593h
4. [4]
  Eynde, J. J.; Defosse, F.; Mayence, A.; Haverbeke, Y. V. Tetrahedron 1995, 51, 6511. doi: 10.1016/0040-4020(95)00318-3
5. [5]
  Sabitha, G.; Reddy, G. S. K. K.; Reddy, C. S.; Yadav, J. S. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 4129. doi: 10.1016/S0040-4039(03)00813-X
6. [6]
  (a) Abbas, A. E.; Rahele, H. Phosphorus, Sulfur Silicon Relat. Elem. 2011, 186, 2267.
  (b) Wang, W.; Li, H.; Wang, J.; Zu, L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10354.
  (c) Jagodziński, T. S.; Sośnicki, J. G.; Wesolowska, A. Tetrahedron 2003, 59, 4183.
  (d) Rios, R.; Sundén, H.; Ibrahem, L.; Zhao, G. L.; Eriksson, L.; Córdova, A. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 8547.
  (e) Krystyna, B. S.; Malgorzata, K. Monatsh. Chem. 2006, 137, 347.
7. [7]
  (a) Luche, J. L. Synthetic Organic Sonochemistry, Plenum Press, New York, 1998.
  (b) Ji, S. J.; Shi, D. Q. New Technology of Modern Organic Synthesis, Chemical Industry Press, Bejing, 2009 (in Chinese).(纪顺俊, 史达清, 现代有机合成新技术, 化学工业出版社, 北京, 2009.)
  (c) Li, J. T.; Wang, S. X.; Chen, G. F.; Li, T. S. Curr. Org. Synth. 2005, 2, 425.
8. [8]
  (a) Wolfe, S.; Ingold, C. F. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 7755.
  (b) Peng, K.; Chen, F. X.; She, X. G.; Yang, C. H.; Cui, Y. X.; Pan, X. F. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 1217.
9. [9]
  (a) Suslick, K. S.; Casadonate, D. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3459.
  (b) Pasha, M. A.; Jayashankara, V. P. Ultrason. Sonochem. 2005, 12, 433.
10. [10]
  (a) Hofmann, J.; Freier, U.; Weeks, M. Ultrason. Sonochem. 2003, 10, 271.
  (b) Meciarova, M.; Kiripolsky, M.; Toma, S. Ultrason. Sonochem. 2005, 12, 401.
  (c) Martins, M. A. P.; Rossatto, M.; Prola, L. D. T.; Pizzuti, L.; Moreira, D. N.; Campos, P. T.; Frizzo, C. P.; Zanatta, N.; Bonacorso, H. G. Ultrason. Sonochem. 2012, 19, 227.
11. [11]
  Li, J. T.; Chen, G. F.; Xu, W. Z.; Li, T. S. Ultrason. Sonochem. 2003, 10, 115. doi: 10.1016/S1350-4177(02)00134-7
12. [12]
  (a) Li, J. T.; Yang, W. Z.; Wang, S. X.; Li, S. H.; Li, T. S. Ultrason. Sonochem. 2001, 4, 55.
  (b) Zhang, Z. H.; Li, J. T.; Li, T. S. Ultrason. Sonochem. 2008, 15, 673.
13. [13]
  (a) Zhang, J.; Yang, F.; Ren, G.; Mark, T. C. W.; Song, M.; Wu, Y. Ultrason. Sonochem. 2008, 15, 115.
  (b) Polackova, V.; Hutka, M.; Toma, S. Ultrason. Sonochem. 2005, 12, 99.
14. [14]
  (a) Tu, S. J.; Cao, L. J.; Zhang, Y.; Shao, Q. Q.; Zhou, D. X.; Li, C. M. Ultrason. Sonochem. 2008, 15, 217.
  (b) Kumar, H.; Parmar, A. Ultrason. Sonochem. 2008, 15, 129.
  (c) Zhou, G.; Liang, G. C.; Zhong, Y. F.; Han, X. Y.; Chen, G. F.; Song, Y. L. Chin. J. Org. Chem. 2016, 36, 143 (in Chinese).(周冠, 梁国超, 钟一凡, 韩晓燕, 陈国锋, 宋亚丽, 有机化学, 2016, 36, 143.)
15. [15]
  (a) Zou, Y.; Wu, H.; Hu, Y.; Liu, H.; Zhao, X.; Ji, H. L.; Shi, D. Q. Ultrason. Sonochem. 2011, 18, 708.
  (b) Zou, Y.; Hu, Y.; Liu, H.; Shi, D. Q. ACS Comb. Sci. 2012, 14, 38.
  (c) Hu, Y.; Zou, Y.; Wu, H.; Shi, D. Q. Ultrason. Sonochem. 2012, 19, 264.
  (d) Yang, J. M.; Li, Q.; Zhang, J. J.; Lin, W.; Wang, J. X.; Wang, Y. C.; Huang, Z. B.; Shi, D. Q. Molecules 2013, 18, 14519.
  (e) Liu, H.; Zou, Y.; Hu, Y.; Shi, D. Q. J. Heterocycl. Chem. 2011, 48, 877.
  (f) Shi, D. Q.; Zou, Y.; Hu, Y.; Wu, H. J. Heterocycl. Chem. 2011, 48, 896.

图式1 可能的反应机理

Scheme 1 Proposed mechaism

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表 1 反应条件的筛选^a

Table 1. Optimization of reaction conditions

Entry	Solvent	Catalyst (10 mol%)	Time/min	Yield^b/%
1	EtOH	No	60	87
2	MeOH	No	60	72
3	THF	No	60	62
4	CH₃CN	No	60	65
5	Dioxane	No	60	58
6	Toluene	No	60	54
7	DMF	No	60	82
8	H₂O	No	60	Trace
9	EtOH	NaOH	60	92
10	EtOH	EtONa	60	89
11	EtOH	NaHCO₃	60	80
12	EtOH	K₂CO₃	60	72
13	EtOH	Cs₂CO₃	60	76
14	EtOH	Piperidine	60	69
15	EtOH	Et₃N	60	65
16	EtOH	NaOH	20	80
17	EtOH	NaOH	30	92
18	EtOH	NaOH	40	91
19	EtOH	NaOH	50	92
^aReaction conditions: 2-(1-(p-tolyl) ethylidene) malononitrile (1 mmol), carbon disulfide (1 mmol), solvent (10 mL) and the ultrasonic power 250 W, irradiation frequency 40 kHz. ^bYield was determined by HPLC-MS.

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表 2 在超声辐射和常规条件下3a~3h的合成

Table 2. Synthesis of 3a~3h under both ultrasonic irradiation and conventional method

Entry	Product	R	Ultrasonic irradiation		Conventional
Entry	Product	R	t/min	Yield/%	t/min	Yield/%
1	3a	4-CH₃C₆H₄	30	90	30	90
2	3b	C₆H₅	30	88	30	88
3	3c	4-CH₃OC₆H₄	30	92	30	92
4	3d	3-BrC₆H₄	30	90	30	90
5	3e	4-FC₆H₄	40	91	40	91
6	3f	4-BrC₆H₅	30	95	30	95
7	3g	4-ClC₆H₄	30	90	30	90
8	3h	Naphthalen-2-yl	45	89	45	89

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表 3 在超声辐射和常规条件下5a~5f的合成

Table 3. Synthesis of 5a~5f under both ultrasonic irradiation and conventional method

Entry	Product	R¹	R²	Ultrasonic irradiation		Conventional
Entry	Product	R¹	R²	Time/min	Yield/%	Time/min	Yield/%
1	5a	4-BrC₆H₄	4-ClC₆H₄	25	91	120	80
2	5b	Naphthalen-2-yl	C₆H₅	30	85	120	61
3	5c	3-BrC₆H₄	C₆H₅	30	88	120	65
4	5d	C₆H₅	C₆H₅	30	92	120	65
5	5e	4-MeC₆H₄	C₆H₅	30	89	120	70
6	5f	Naphthalen-2-yl	4-ClC₆H₄	30	93	120	71

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142