為避免使用有毒性的光氣或三光氣,研究人員也有通過碳酸酯或硫代碳酸酯來制備脲。通常這種方法條件比較溫和,收率比較高,對環境無毒或低毒。例如用胺與Boc2O在DMAP催化下合稱脲或者通過氨基碳酸酯合成脲。另外,也有不少文獻報道由硅試劑或金屬試劑催化碳酸酯或N-烷基碳酸酯與胺反應合成脲,收率非常高。
通過DMAP催化與Boc2O合成脲

將(Boc)2O(683 mg,3.13 mmol)在DCM(10 mL)中的溶液添加到DM8(36 mg,30,30 mmol)在DCm3中的溶液中,室溫攪拌20分鐘后,在DCM中加入對茴香胺(385mg,3.13mmol)。混合物在40℃下加熱14小時。混合物在真空中濃縮,殘渣在硅膠上用快速色譜法進一步純化(825mg,收率99%)。[一]
碳酸二甲酯與胺反應合成脲

將2-羥基吡啶(HYP)(9.5 mg,0.10 mmol)、4-苯氧基苯胺(102 mg,1.10 mmol)和碳酸二甲酯(126 L,3.00 mmol)加入火焰干燥的10 mL CEM微波反應器中。將Zr(Ot-Bu)4(20 M L,0.10 mmol)加入該混合物中,在80℃下攪拌反應12 h,在真空中蒸發揮發物,依次加入4-甲基-2-羥基喹啉(MeHYQ)(32 mg,0.20 mmol)、N-甲基戊胺(68.6 L,1.00 mmol)、氯苯(0.25 mL,2.0 M)和Zr(Ot-Bu)4(20 L,0.10 mmol)。反應在CEM單模微波反應器(Explorer/Debug模型)中與動態冷卻系統(POWMAX?)在120℃下孵育15分鐘(最大斜坡時間:10分鐘,最大功率:300 W)。加入甲醇(2ml)和氯化氫(2ml)使反應猝滅,在真空中濃縮,用硅膠(正己烷:乙醇酸乙酯=3:1)快速層析法純化,得到淡黃色固體尿素(149mg,95%產率)。[二]
由氨基碳酸酯合成脲示例二

將1(7.7 g,24.2 mmol)于無水THF(50 mL)中之溶液于0℃逐滴添加至NaH(60%分散于礦物油中,0.7 g,48.4 mmol)于THF(50 mL)中之懸浮液中。將反應混合物于回流下加熱3 h。冷卻至室溫后,將混合物倒入冰H2O(50 mL)中,用乙酸乙酯提取,用水和鹽水洗滌,干燥,過濾,濃縮得到所需產品(5.3g,90%產率),熔點212-213 oC。[3]
另外通過硫代碳酸甲酯合成脲也是一種非常好的方法。 DMDTC作為一種光氣的替代品,所有生成脲的兩步反應都可以在水溶液中進行,對環境友好且低毒。對稱的脲直接加兩當量的胺與一當量的DMDTC在60度條件下得到,當然反應最好是用氮氣保護。如果是不對稱的脲,可以在室溫條件下先選擇性N-烷基硫代碳酸甲酯中間體,然后在下一步再同伯胺或仲胺加熱完成。此方法收率和純度都非常高。是一種非常好的制備脲的方法。不過該方法的缺點是會生成兩當量的甲硫醇,味道較大。

由硫代碳酸甲酯合成脲

在劇烈凝視期間,將己胺(2.02 g,20 mmol)逐滴添加到S,S-二甲基二硫代碳酸酯(1;1.22 g,10 mmol)在H2O(5 mL)中的懸浮液中10 min。反應是溫和放熱的,在添加過程中,用冰水浴將混合物的溫度保持在20-25度。通過GC和GC-MS分析,對反應過程進行了監測。在與乳狀液反應過程中形成。在r.t.(20-25-oC)下攪拌,直到消失1(2小時)。然后用冷的CH2Cl2/aq5%HCl(2:1100 mL)處理混合物。用CH2Cl2(30ml)分離和萃取水溶液。將組合的有機提取物用H2O(30 mL)洗滌、干燥(Na2SO4)并減壓蒸發,得到粗化合物2;(1.75 g,約100%);純度99.9%(GC分析);mp 56.5至57.5.C(戊烷)。
如上所述,在第一步中獲得的粗S-甲基N-己基硫代氨基甲酸酯(2;1.75 g,10 mmol)懸浮液在H2O(5 mL)中在劇烈攪拌下在油浴中加熱至60℃。逐滴加入40%芐胺(1.07 g,10 mmol)在水(2.7 mL)中的Anaq溶液,然后用氮氣沖洗混合物。5d立刻變成了在反應介質中乳化的油。用GC和GC-MS分析法對反應進行了監測。1小時后,從混合物中分離出一種無色固體。為了使攪拌更容易,加入另一份水(5毫升)。5d消失,10e為唯一產物,2小時后反應完成。用CH2Cl2(2×80ml)提取混合物;收集有機層并用aq洗滌。5%HCl(50 mL),然后用H2O(50 mL),干燥(Na2SO4),減壓蒸發。粗殘渣為標題化合物3;兩步的總收率,基于起始DMDTC(1):(2.32 g,99%產率);99.5%純度(GC分析);mp 77.2–78.7°C;mp 79.2–79.6°C(從CHCl3–戊烷重結晶)(Lit)。mp 77–78攝氏度)。[四]
【參考文獻】
[1] Hans-Joachim Knolker etc Synlett, (6), 502-504; 1996
[2]Chong Han and John A. Porco, JrOrganic Letters, 2007, 9(8), 1517-1520
[3]Yanyun Zhu etc European Journal of Medicinal Chemistry, 2010, 4953-4962
[4]Emma Artuso etc Synthesis 2007, No. 22, 3497–3506
接:
【脲與硫脲】通過氯甲酸酯與胺反應生成脲
【脲與硫脲】通過羰基二咪唑合成脲
【脲與硫脲】通過三光氣合成脲







