聚乙二醇200相轉移催化合成6－甲基尿嘧啶*

邢曉軻，李建輝，衛世乾

(1許昌職業技術學院園林園藝系，河南許昌461000;2平頂山教育學院，河南平頂山467000;3許昌學院學報編輯部，河南許昌461000)

脲嘧啶類化合物是一類很重要的具有較高生物活性的化合物，在醫藥和農藥領域有著廣泛的應用，如抗病毒藥物司他夫定［1］和齊多夫定［2］、抗腫瘤藥物去氧氟尿苷［3］、除草劑特草定和除草定［4］，許多脲嘧啶類化合物具有優異除草活性［5－7］。6－甲基尿嘧啶是合成醫藥和農藥的重要中間體，可用于合成心血管藥物潘生丁、乳清酸以及農藥鼠立死等［8］。6－甲基尿嘧啶最重要的合成方法是:以乙酰乙酸乙酯與尿素為原料，采用不同催化劑、相轉移催化劑和帶水劑進行反應，然后蒸出溶劑，得到中間體，再經環化得產品［9－12］。本文設計的合成方案:n(尿素)∶n(乙酰乙酸乙酯)=0.167mol∶0.157mol=1.06 ∶1，對甲苯磺酸用量為1.2g，帶水劑石油醚用量為150mL，相轉移催化劑PEG200用量為0.3g，脫水縮合時間為8h，反應溫度在72℃左右，產率可達到78%。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

DZTW調溫電熱套(北京市永光明醫療儀器廠)，循環水式多用真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)，FT-IR2100型紅外光譜儀(美國 Bio-Rad公司)，YFB-XZ－02旋轉蒸發儀(上海申順生物科技有限公司)，ZF－1型三用紫外分析儀(海門市其林貝爾儀器制造有限公司)，XT－4A顯微熔點測定儀(北京市科儀電光儀器廠)。試劑均為市售分析純。

1.2 6－甲基尿嘧啶的合成

在裝有分水器、回流冷凝管、溫度計和攪拌器的250mL的四頸瓶中加入19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素、1.2g對甲苯磺酸、0.3g相轉移催化劑、150mL石油醚，開始攪拌，加熱回流8h。蒸出溶劑，待冷卻后，向四頸瓶中加入90mL NaOH(10%)溶液，95℃左右反應半小時，然后冷卻至65℃，再用濃鹽酸酸化至pH=2～3，抽濾得白色固體，分別用蒸餾水和乙醚洗滌，干燥，得白色固體。

1.3 產品的分析與檢測

用熔點儀測定產品熔點，300℃以上分解。產品(KBr壓片法)用紅外吸收光譜儀檢測得到譜圖如圖1。

圖1 6－甲基尿嘧啶的紅外譜圖Fig.1 Infrared spectrogram of 6-methyl uracil

IR譜圖分析:3125cm－1為N-H伸縮振動吸收峰，2988cm－1為-CH3伸縮振動吸收峰，1354cm－1為-CH3彎曲振動吸收峰，1719cm－1與 1677cm－1為兩個-C=O的伸縮振動吸收峰。經比較，產物的紅外譜圖與文獻［10］譜圖相吻合，因此可初步確定所得產品即是6－甲基尿嘧啶。

2 結果與討論

2.1 不同相轉移催化劑的影響

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g對甲苯磺酸作催化劑，150mL石油醚做帶水劑，脫水縮合8h，研究不同相轉移催化劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、十二烷基三甲基溴化銨(LTMAB)、芐基三乙基溴化銨(BTEAB)和聚乙二醇200(PEG200)對其產率的影響，催化劑用量為0.3g。結果如表1。

表1 相轉移催化劑對其產率的影響Table 1 The effects of phase transfer catalyst on the yield

表1表明:本實驗若不用相轉移催化劑，反應效果很不理想，其原因是尿素既不溶于乙酰乙酸乙酯，也不溶于石油醚，這是個非均相反應。當加入相轉移催化劑時，效果明顯轉好，因相轉移催化劑可以使反應物從一相遷移到另一相，從而使反應快速有效地進行。另外，從表1中還可以看出非離子表面活性劑聚乙二醇200的相轉移催化效果比陽離子表面活性劑的催化效果好，因此本實驗主要采用PEG200作相轉移催化劑。

2.2 不同種類帶水劑的影響

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g對甲苯磺酸作催化劑，0.3g PEG200做相轉移催化劑，脫水縮合8h，研究甲苯、環己烷、石油醚(用量都為150mL)的帶水效果，結果如表2。

表2 帶水劑對產率的影響Table 2 The effects of dehydrant on the yield

表2表明:同樣條件下，用石油醚作帶水劑時6－甲基尿嘧啶的產率最高，這是由于環己烷與甲苯的沸點都比石油醚要高，而尿素在較高溫度下發生二聚的可能性較大，從而影響尿素與乙酰乙酸乙酯的有效縮合。

2.3 相轉移催化劑用量的影響

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g對甲苯磺酸作催化劑，150mL石油醚做帶水劑，脫水縮合8h，改變不同相轉移催化劑的用量，研究相轉移催化劑用量對產物產率的影響，結果如表3。

表3 相轉移催化劑用量對產率的影響Table 3 The effects of phase transfer catalyst amount on the yield

表3表明:不論是季銨鹽做相轉移催化劑，還是PEG做相轉移催化劑，用量并不是越多越好，否則會因為產品結晶過細而造成產品損失，研究發現，相轉移催化劑的用量最好控制在投入原料總量的1% ～1.5%之間。

2.4 反應時間的影響

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g對甲苯磺酸作催化劑，150mL石油醚做帶水劑，用PEG200做相轉移催化劑，研究脫水縮合反應的時間對其產率的影響，結果如表4。

表4 反應時間對產率的影響Table 4 The effects of reaction time on the yield

表4表明:脫水縮合反應時間適當延長，有利于中間產物的生成，從而可以提高6－甲基尿嘧啶的產率，但是當多于8h時，提高幅度不大，因此反應時間為8h為宜。

2.5 最佳反應條件的平行實驗

從以上的實驗數據總結出最佳反應條件為:n(尿素)∶n(乙酰乙酸乙酯)=0.167mol(19.8mL)∶0.157mol(10g)=1.06 ∶1，對甲苯磺酸用量為1.2g，帶水劑石油醚用量為150mL，相轉移催化劑PEG200用量為0.3g，脫水縮合時間為8h，回流溫度為72℃，按照最佳條件做三次平行實驗，結果如表5。

表5 最佳反應條件的平行實驗Table 5 Parallel experiments of optimum reaction conditions

3 結論

以乙酰乙酸乙酯和尿素為原料，用對甲苯磺酸作催化劑，PEG200為相轉移催化劑，石油醚為帶水劑合成6－甲基尿嘧啶，回流時間為8h，可以很好地合成6－甲基尿嘧啶，產率78%。

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