超聲輻射下一鍋法合成硫脲嘧啶衍生物

李曉慧 崔朋雷 孟許峰 何紅巖 張冬暖 劉卉閔（河北農業大學理學院， 河北 保定 071001）

超聲輻射下一鍋法合成硫脲嘧啶衍生物

李曉慧 崔朋雷 孟許峰 何紅巖 張冬暖 劉卉閔（河北農業大學理學院， 河北 保定 071001）

在超聲輻射下，以哌啶為堿性催化劑，由芳香醛、硫脲與氰基乙酸乙酯一鍋法反應合成了一系列不同結構的硫脲嘧啶類衍生物，所合成的產物結構經紅外光譜、核磁共振、質譜等方法確證，該合成方法時間短，操作簡便，后處理方便、收率較高，為合成硫脲嘧啶類有機化合物提供了一種簡便而有效的方法。

超聲輻射；硫脲嘧啶；一鍋法；催化劑

硫脲嘧啶是一類含氮原子、硫原子與氧原子的雜環化合物，該結構在生物體中可以與靶點蛋白以氫鍵、疏水作用等作用結合表現出多種生物活性，含硫脲嘧啶的化合物具有抗細菌與真菌等多種作用［1-3］。近些年，含硫脲嘧啶化合物的研究越來越受到人們的重視。最近我們課題組在微波輻射作用下以哌啶為催化劑，用芳香醛、硫脲及氰基乙酸乙酯進行反應合成了多種5-氰基-6-芳基硫脲嘧啶類有機化合物，這種方法反應時間短，操作簡便，收率較高［4］。

超聲輻射作為一種有效的技術手段在有機合成中得到廣泛應用，超聲輻射可以改善某些反應的反應條件、提高反應產率等，目前人們已將超聲輻射應用于Cannizzaro反應、Paterno-Buchi反應等。

目前我們課題組在超聲輻射下，以哌啶為堿性催化劑，由芳香醛、硫脲與氰基乙酸乙酯一鍋法反應合成了一系列硫脲嘧啶類衍生物（反應式見圖1）。

圖1 硫脲嘧啶衍生物的合成路線

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

超聲波清洗器SK5200H型（頻率59kHz，上海科導超聲儀器有限公司）， X-4型精密顯微熔點測定儀（北京市長風儀器儀表公司， 溫度計未校正），所有試劑和催化劑均為分析純。

1.2 6-芳基-5-氰基硫脲嘧啶的合成

取干凈燒瓶，加入一定量的芳香醛、氰基乙酸乙酯、硫脲，加適量有機溶劑溶解，再加入適量催化劑，超聲輻射下進行反應（TLC跟蹤監測），反應結束后用旋轉蒸發蒸除溶劑得到硫脲嘧啶衍生物粗產品，將該粗產品溶解在一定量的NaOH水溶液中，再用一定量的乙酸乙酯洗滌三次，用HCl水溶液調節pH值為3左右，產生大量的沉淀，抽濾，烘干得到硫脲嘧啶衍生物純品。

2 結果與討論

2.1 反應條件的選擇

超聲輻射下，堿催化下，由以不同結構苯甲醛、硫脲、氰基乙酸乙酯一鍋法反應合成硫脲嘧啶衍生物未見報道。實驗證明，超聲輻射可以提高該反應的速率。

我們以2a為例，分別探討了各種反應條件對該反應的影響。

（1）溶劑對反應的影響

在額定超聲頻率下，溶劑用量為10mL，催化劑（哌啶）用量為150微升，反應時間30min， 考察不同溶劑對反應產率的影響， 見表1。

表1 溶劑對產物產率的影響

由表1可以看出選乙醇作為溶劑較為合適。

（2）催化劑對反應的影響

在額定超聲頻率下，溶劑乙醇用量為10mL，反應時間為30min，催化劑用量為150微升，考察不同堿性催化劑對產率的影響，見表2。

表2 催化劑對產物產率的影響

（3） 催化劑（哌啶）的用量對反應的影響

在額定超聲頻率下，溶劑乙醇用量為10 mL，反應時間為30min，考察催化劑哌啶用量對產率的影響，見表3。

表3 催化劑用量對產物產率的影響

由表3可以看出催化劑（哌啶）用量為150微升較為合適。（4）反應時間對反應的影響（文章題目：超聲輻射下一鍋法合成硫脲嘧啶衍生物）

以合成2a為例，反應物用量均為1mmol，催化劑（哌啶）用量為150微升，超聲輻射頻率為額定頻率，溶劑為乙醇（用量為10mL）改變反應時間為10min，20min，30min，40min，50min，所得產物產率分別為50.5%，75.5%，84.5%，86.6%，87.4%。由此可見，選擇最佳反應時間為30min。

該反應最優的條件是：在額定輻射頻率下，各反應物為1mmol時，催化劑（哌啶）用量為150微升，溶劑為乙醇，反應時間為30min。

2.2 部分產物結構表征

2a：白 色 固 體，產 率84.5%，IR （KBr， cm-1）：3385 （N-H）， 1661 （C O）；1H NMR （600MHz，CDCl3）， δ：7.65 （m， 5H）， 13.19 （s，1H）， 13.32 （br s，1H）； MS-ESI （+）： 252.0 ［M+Na］+.

2b：淡黃色固體，產率80.5%，IR （KBr， cm-1）： 3375（N-H）， 1665 （C O）；1H NMR （600 MHz，CDCl3），δ：7.20-7.44 （m，4H）， 13.39 （s， 1H）， 13.06 （br s，

1H）； MS-ESI （-）： 262.0 ［M-H］-.

2c： 淡 黃 色 固 體，產 率83.5%，IR （KBr， cm-1）：3398 （N-H）， 1660 （C O）；1H NMR （600 MHz，CDCl3）， δ：7.32-7.44 （m，4H）， 13.66 （s， 1H），

13.04 （br s， 1H）； MS-ESI（-）： 262.0 ［M-H］-.

2d： 淡黃色固體，產率79%，IR （KBr， cm-1）： 3395（N-H）， 1666 （C O）； 1H NMR （600 MHz，CDCl3），δ：7.26-7.48 （m，3H）， 13.76 （s，1H）， 13.06 （brs，1H）；MS-ESI（-）： 297.0 ［M-H］-.

2e： 淡黃色固體，產率77%，IR （KBr， cm-1）： 3395（N-H）， 1660 （C O）；1H NMR （600 MHz，CDCl3），δ：7.32-7.56 （m，3H）， 13.72 （s，1H）， 13.12 （brs，

1H）； MS-ESI （-）： 297.0 ［M-H］-.

3 結語

在超聲輻射下，以哌啶為堿性催化劑，在無水乙醇做溶劑條件下，由芳香醛、硫脲、氰基乙酸乙酯一鍋法合成了一系列硫脲嘧啶類化合物，該方法操作簡單、產率較高、后處理方便，是一種簡單高效的合成硫脲嘧啶類化合物的新方法。

［1］ Palumbo A， D'Ischia M. Thiouracil Antithyroid Drugs as a New Class of Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors ［J］. Biochemical and Biophysical Research Communications， 2001， 282: 793-797.

［2］井慶平， 孫愛東.Graves病的藥物治療［J］.山東醫藥， 2009，49（17）:105-106.

［3］Fathalla O A， Zaghary W A， Radwan H H， et al. Synthesis of New 2-Thiouracil-5-Sulfonamide Derivatives with Biological Activity ［J］. Archives of Pharmacal Research， 2002， 25（3）: 258-269.

［4］ 崔朋雷，李曉慧，張冬暖，劉卉敏，張英群. 微波輻射下一鍋法合成5-氰基-6-芳基硫脲嘧啶［J］.西南大學學報（自然科學版）， 2014，36（7）：79-83.