陳 君 麗（河南化工職業(yè)學(xué)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(yè)學(xué)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(fā)生Biginelli縮合反應(yīng)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(yīng)時(shí)間、微波功率、反應(yīng)溫度及反應(yīng)原料物質(zhì)的量對二氫嘧啶（硫）酮類化合物收率的影響，最佳反應(yīng)條件為：以對甲基苯磺酸（TSOH）為催化劑，反應(yīng)時(shí)間為30 min，微波功率為500 W，反應(yīng)溫度60 ℃。該工藝符合綠色化學(xué)有機(jī)合成要求。

關(guān)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(jià)值，如抗病毒、抗腫瘤、抗菌和消炎作用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)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(jié)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(lǐng)域［1］。因此，二氫嘧啶（硫）酮類化合物引起人們廣泛的關(guān)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(yīng)儀（能精確地控溫控壓）中進(jìn)行 Biginelli雜環(huán)縮合反應(yīng)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(tǒng)方法中采用有毒、易燃、易爆等有機(jī)溶劑的問題，具有產(chǎn)率高、安全及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在綠色有機(jī)合成中具有廣泛的前景。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)儀器：紅外光譜儀（NICOLET IS5型）、核磁共振儀測定（LW-MQC）、熔點(diǎn)測定儀（WI85078）、質(zhì)譜儀（HR-5988 型）、聚焦微波反應(yīng)儀（Discover ）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)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(huán)縮合反應(yīng)合成 C（5）-?；〈?3，4-二氫嘧啶酮類化合物，該反應(yīng)是三種反應(yīng)物反應(yīng)形成含有每種原料結(jié)構(gòu)特征的新產(chǎn)物的多組分反應(yīng)，充分將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，符合綠色有機(jī)合成。具體化學(xué)反應(yīng)式如下：

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

1.2.2實(shí)驗(yàn)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(shè)置好功率（400～600 W）及溫度（40～80 ℃）的聚焦微波反應(yīng)儀中進(jìn)行反應(yīng)，待反應(yīng)一段時(shí)間（10～60 min）；反應(yīng)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(jié)晶，得到高純的C（5）-對甲基苯甲酰基取代 3，4-二氫嘧啶（硫）酮類產(chǎn)品。

1.3樣品檢測

實(shí)驗(yàn)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(chǎn)品組成進(jìn)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(jìn)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(nèi)標(biāo)［3］；采用顯微熔點(diǎn)測定儀測定產(chǎn)物的熔點(diǎn)；采用質(zhì)譜儀對其進(jìn)行分析，APCI電離源。

2　反應(yīng)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)以二氫嘧啶（硫）酮產(chǎn)物的收率為目標(biāo)參數(shù)，主要研究了不同催化劑、反應(yīng)時(shí)間、微波功率、反應(yīng)溫度及反應(yīng)物的摩爾比等工藝條件對產(chǎn)物收率的影響，以優(yōu)化反應(yīng)條件。

2.1催化劑的種類對產(chǎn)物收率的影響

實(shí)驗(yàn)反應(yīng)在微波無溶劑條件下使用各種廉價(jià)、無毒及無污染的高效催化劑，可以提高反應(yīng)的選擇性，有效地避免重排、聚合等副反應(yīng)的發(fā)生；可以提高反應(yīng)速率等［4］。實(shí)驗(yàn)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(yīng)時(shí)間20 min，微波功率500 W，反應(yīng)溫度 50 ℃，依次探索了無催化劑、鹽酸催化、硫酸催化、碘單質(zhì)催化及對甲基苯磺酸催化對的產(chǎn)物收率的影響。

催化劑的使用可以促進(jìn) Biginelli雜環(huán)縮合反應(yīng)的進(jìn)行，上述催化劑單因素實(shí)驗(yàn)中，以對甲基苯磺酸為催化劑時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物的收率最高，高達(dá)88.9%，因此實(shí)驗(yàn)過程選用對甲基苯磺酸為催化劑進(jìn)行反應(yīng)。

2.2反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物收率的影響

根據(jù)催化劑種類單因素實(shí)驗(yàn)，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(yīng)時(shí)間，探討反應(yīng)時(shí)間為10、20、30、40、50、60 min對產(chǎn)物收率的影響，反應(yīng)結(jié)果如圖1所示。

圖1　反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物收率的影響Fig.1 The influence of reaction time on the product yield

從圖1實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知微波無溶劑催化反應(yīng)迅速，在30 mim之前，反應(yīng)很快，其產(chǎn)物的收率迅速增加，在較短時(shí)間（10 min）內(nèi)，就有大量的產(chǎn)物生成，產(chǎn)物收率就接近80.0%，20 min之后產(chǎn)物收率達(dá)到90%以上，30 min之后產(chǎn)物收率變化不大，因此該實(shí)驗(yàn)微波無溶劑對甲基苯磺酸催化條件下的 Biginelli雜環(huán)縮合反應(yīng)最佳反應(yīng)時(shí)間可為20～30 min。

2.3微波功率對產(chǎn)物收率的影響

根據(jù)反應(yīng)時(shí)間單因素實(shí)驗(yàn)，選最佳反應(yīng)時(shí)間為30 min，在該時(shí)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(chǎn)物收率的影響。

C（5）-對甲基苯甲酰基取代 3，4-二氫嘧啶（硫）酮類產(chǎn)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(chǎn)物收率及節(jié)省能源兩方面，選500 W為最佳微波功率。

2.4反應(yīng)溫度對產(chǎn)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(yīng)合成二氫嘧啶（硫）酮類產(chǎn)物的收率，分別選取反應(yīng)溫度為40、50、60、70、80 ℃。

微波無溶劑催化反應(yīng)產(chǎn)物的收率隨著反應(yīng)溫度增加先增大后減小，在 60 ℃之前，反應(yīng)物還未充分反應(yīng)；在60 ℃之后有副反應(yīng)發(fā)生；在60 ℃時(shí)，產(chǎn)物收率最大，高達(dá) 93.8%。故選 60 ℃為最佳反應(yīng)溫度。

4　結(jié) 論

本研究了在微波照射及無溶劑介質(zhì)條件下合成目標(biāo)產(chǎn)物，通過單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化合成反應(yīng)條件得到較佳工藝條件為催化劑為對甲基苯磺酸（TSOH），反應(yīng)時(shí)間為30 min，微波功率為500 W，反應(yīng)溫度60 ℃，反應(yīng)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(chǎn)物收率高達(dá)96.1%。

參考文獻(xiàn)：

［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(jī)化學(xué)，2014，34 ∶ 1669-1672.

［2］路軍.3，4-二氫嘧啶-2-酮衍生物合成研究進(jìn)展［J］.有機(jī)化學(xué)，2001，21∶640-647.

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

［4］權(quán)正軍.Biginelli3，4-二氫嘧啶-2-酮衍生物的合成研究新進(jìn)展［J］.有機(jī)化學(xué)，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(xiàn)標(biāo)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(jī)分析、有機(jī)合成。