C（5）-對甲基苯甲酰取代的3，4-二氫嘧啶（硫）酮類化合物微波無溶劑合成

陳 君 麗（河南化工職業學院，河南 鄭州 450042）

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C（5）-對甲基苯甲酰取代的3，4-二氫嘧啶（硫）酮類化合物微波無溶劑合成

陳 君 麗
（河南化工職業學院，河南 鄭州 450042）

摘要：采用微波輻射無溶劑法，以苯甲醛、尿素（硫脲）和對甲基苯甲酰苯酮為原料發生Biginelli縮合反應合成 C（5）-對甲基苯甲酰取代的 3，4-二氫嘧啶（硫）酮類化合物。探討了不同催化劑、反應時間、微波功率、反應溫度及反應原料物質的量對二氫嘧啶（硫）酮類化合物收率的影響，最佳反應條件為：以對甲基苯磺酸（TSOH）為催化劑，反應時間為30 min，微波功率為500 W，反應溫度60 ℃。該工藝符合綠色化學有機合成要求。

關鍵詞：3，4-二氫嘧啶（硫）酮；微波輻射；無溶劑；收率

二氫嘧啶（硫）酮類化合物具有顯著的生理和藥理活性，具有多種藥用價值，如抗病毒、抗腫瘤、抗菌和消炎作用，現已廣泛應用在抗高血壓藥、鉀通道拮抗劑、抗絲蟲藥物、抗HIV藥物、抗腫瘤活性、抗瘧疾、抗結核活性、α-1A腎上腺素受體拮抗劑、抗氧化活性、抗乙型肝炎病毒等領域［1］。因此，二氫嘧啶（硫）酮類化合物引起人們廣泛的關注。

本研究采用微波無溶劑法，將苯甲醛、尿素（硫脲）和對甲基苯甲酰苯酮在聚焦微波反應儀（能精確地控溫控壓）中進行 Biginelli雜環縮合反應合成C（5）-對甲基苯?；〈?3，4-二氫嘧啶酮類化合物，該方法有效的解決了傳統方法中采用有毒、易燃、易爆等有機溶劑的問題，具有產率高、安全及環保等優點，在綠色有機合成中具有廣泛的前景。

1　實驗部分

1.1實驗試劑及儀器

實驗試劑：苯甲醛（AR，重蒸）、尿素（CP）、硫脲（CP）、鹽酸（AR）、碘（AR）、硫酸（AR）、甲酸（AR）、乙酸（AR）、三氧化二鋁（AR）、對甲基苯磺酸（AR）、對甲基苯甲酰丙酮（CP）。

實驗儀器：紅外光譜儀（NICOLET IS5型）、核磁共振儀測定（LW-MQC）、熔點測定儀（WI85078）、質譜儀（HR-5988 型）、聚焦微波反應儀（Discover ）。

1.2實驗方法

1.2.1實驗原理

以苯甲醛、尿素（硫脲）和對甲基苯甲酰苯酮為原料，在微波無溶劑及催化劑條件下，通過Biginelli雜環縮合反應合成 C（5）-?；〈?3，4-二氫嘧啶酮類化合物，該反應是三種反應物反應形成含有每種原料結構特征的新產物的多組分反應，充分將原料轉化為產物，符合綠色有機合成。具體化學反應式如下：

（其中X可為O或S，Ar可為C6H5、4-H3CC6H4、4-H3COC6H4等，本實驗X為O，Ar為C6H5）

1.2.2實驗步驟

將一定量的尿素或硫脲（4.5～6.5 mmol）、苯甲醛（4.0～6.0 mmol）及對甲基苯甲酰苯酮（5.0 mmol）置于20 mL的單口瓶中，再加入適量的催化劑，混合均勻后，用隔膜封住單口瓶；將其放入已設置好功率（400～600 W）及溫度（40～80 ℃）的聚焦微波反應儀中進行反應，待反應一段時間（10～60 min）；反應后的混合物冷卻至室溫，先用蒸餾水洗滌 2～3 次，得粗品，再用乙醇重結晶，得到高純的C（5）-對甲基苯甲?；〈?3，4-二氫嘧啶（硫）酮類產品。

1.3樣品檢測

實驗過程采用紅外光譜儀對高純的 C（5）-對甲基苯甲?；〈?3，4-二氫嘧啶（硫）酮類產品組成進行測定分析，其中固體樣品KBr 壓片法，液體樣品采用液膜法［2］；采用核磁共振儀對樣品進行測定分析，測定條件為300 MHz（13C譜），75 MHz （1H譜），二甲基亞砜-d6（DMSO-d6）為溶劑，四甲硅烷（TMS）為內標［3］；采用顯微熔點測定儀測定產物的熔點；采用質譜儀對其進行分析，APCI電離源。

2　反應條件優化實驗

實驗以二氫嘧啶（硫）酮產物的收率為目標參數，主要研究了不同催化劑、反應時間、微波功率、反應溫度及反應物的摩爾比等工藝條件對產物收率的影響，以優化反應條件。

2.1催化劑的種類對產物收率的影響

實驗反應在微波無溶劑條件下使用各種廉價、無毒及無污染的高效催化劑，可以提高反應的選擇性，有效地避免重排、聚合等副反應的發生；可以提高反應速率等［4］。實驗固定原料尿素或硫脲用量5.0 mmol、苯甲醛5.0 mmol、對甲基苯甲酰苯酮5.0 mmol，反應時間20 min，微波功率500 W，反應溫度 50 ℃，依次探索了無催化劑、鹽酸催化、硫酸催化、碘單質催化及對甲基苯磺酸催化對的產物收率的影響。

催化劑的使用可以促進 Biginelli雜環縮合反應的進行，上述催化劑單因素實驗中，以對甲基苯磺酸為催化劑時，反應產物的收率最高，高達88.9%，因此實驗過程選用對甲基苯磺酸為催化劑進行反應。

2.2反應時間對產物收率的影響

根據催化劑種類單因素實驗，得到較佳的催化劑為對甲基苯磺酸，在該催化劑條件下，其他工藝條件同上，改變反應時間，探討反應時間為10、20、30、40、50、60 min對產物收率的影響，反應結果如圖1所示。

圖1　反應時間對產物收率的影響Fig.1 The influence of reaction time on the product yield

從圖1實驗結果，可知微波無溶劑催化反應迅速，在30 mim之前，反應很快，其產物的收率迅速增加，在較短時間（10 min）內，就有大量的產物生成，產物收率就接近80.0%，20 min之后產物收率達到90%以上，30 min之后產物收率變化不大，因此該實驗微波無溶劑對甲基苯磺酸催化條件下的 Biginelli雜環縮合反應最佳反應時間可為20～30 min。

2.3微波功率對產物收率的影響

根據反應時間單因素實驗，選最佳反應時間為30 min，在該時間條件下，其他工藝條件同上，改變微波功率，分別探討微波功率為400、450、500、550、600 W對產物收率的影響。

C（5）-對甲基苯甲?；〈?3，4-二氫嘧啶（硫）酮類產物的收率隨著微波功率增加而增大最后變化不大，綜合考慮產物收率及節省能源兩方面，選500 W為最佳微波功率。

2.4反應溫度對產物收率的影響

在微波功率為500 W條件下，其他工藝條件同上，探討不同溫度下 Biginelli 反應合成二氫嘧啶（硫）酮類產物的收率，分別選取反應溫度為40、50、60、70、80 ℃。

微波無溶劑催化反應產物的收率隨著反應溫度增加先增大后減小，在 60 ℃之前，反應物還未充分反應；在60 ℃之后有副反應發生；在60 ℃時，產物收率最大，高達 93.8%。故選 60 ℃為最佳反應溫度。

4　結 論

本研究了在微波照射及無溶劑介質條件下合成目標產物，通過單因素實驗優化合成反應條件得到較佳工藝條件為催化劑為對甲基苯磺酸（TSOH），反應時間為30 min，微波功率為500 W，反應溫度60 ℃，反應物的摩爾比 n（尿素或硫脲）∶n（苯甲醛）∶n（對甲基苯甲酰苯酮）為1.2∶1.0∶1.0，在該條件下產物收率高達96.1%。

參考文獻：

［1］李麗.C（5）-對甲基苯甲酰取代的3，4-二氫嘧啶（硫）酮類化合物微波無溶劑合成［J］.有機化學，2014，34 ∶ 1669-1672.

［2］路軍.3，4-二氫嘧啶-2-酮衍生物合成研究進展［J］.有機化學，2001，21∶640-647.

［3］景崤壁.3，4-二氫嘧啶-2-酮衍生物合成研究進展［J］.江蘇化工，2007，35∶ 1-6.

［4］權正軍.Biginelli3，4-二氫嘧啶-2-酮衍生物的合成研究新進展［J］.有機化學，2009，29∶ 876-883.

Synthesis of C（5）-（p-Toluoyl）-3，4-dihydropyrimi-dinones（or -thiones） Under Microwave Irradiation and Solvent-Free Conditions

CHEN Jun-li
（Henan Vocational College of Chemical Technology，Henan Zhengzhou 450042，China）

Abstract：The product of C（5）-（p-Toluoyl）-3，4-dihydropyrimi-dinones（or -thiones） was prepared with Bigilleili condensation reaction of romatic aldehyde，urea （thiourea） and methyl benzoyl phenyl ketone as the raw materials under microwave irradiation and solvent-free conditions.The influence of various factors on the product yield was investigated，such as catalyst，reaction time，microwave power，reaction temperature，and the mole ratio.The optimum conditions were determined as follows：the catalyst p-toluene sulfonic acid （TSOH），the reaction temperature 60 ℃，the reaction time 30 min，the microwave power 500 W.

Key words：3，4-dihydropyrimi-dinones （or -thiones）；Microwave irradiation；Solvent-free ；Yield

中圖分類號：TQ 028

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0025-02

收稿日期：2015-10-14

作者簡介：陳君麗（1967-），女，河南鄭州人，副教授，研究方向：有機分析、有機合成。