專利名稱：可生物降解的離子液體催化3,4-二氫嘧啶-2-酮的合成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可生物降解的酸性功能離子液體在水相中催化合成3，4- 二氫 嘧啶-2-酮類化合物的新方法，屬于化學(xué)材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本方法適用于以芳香醛、 1，3-二羰基化合物、脲素為原料，合成3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物的場合。
二
背景技術(shù)：
近年來的研究發(fā)現(xiàn)3，4- 二氫嘧啶-2-酮(硫酮)類化合物(DHPMs)具有廣泛 的生理活性，許多3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物具有抗病毒、抗菌、抗腫瘤、Cila-腎上 腺素拮抗、Y(NPY)拮抗等生理活性，是重要的藥物中間體。一些含有二氫嘧啶母體核 的海洋生物堿具有令人感興趣的生理活性，如生物堿batzelladine對殺滅HIVgp-120_CD4 病毒有效果。部分結(jié)構(gòu)簡單的DHPMs如Monastrol和(R) -SQ 32，926被認(rèn)為是極具前 景的抗癌藥物之一?；贒HPMs獨特的生理活性，有關(guān)此類化合物的研究近年來又掀起了新的熱 潮。研究人員不斷努力嘗試了很多方法來改進(jìn)這個合成路線，目前文獻(xiàn)所報道的較新的 技術(shù)包括催化合成法、固相合成法、外加能場等方法。這些方法存在下列1項或1項以 上的缺點催化劑的制備過程復(fù)雜；設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；操作工藝復(fù)雜；只能適于實驗室或 小規(guī)模操作，不具備大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用等。離子液體是指在室溫范圍內(nèi)(一般為100°C下)呈現(xiàn)液態(tài)的完全由離子構(gòu)成的物 質(zhì)體系。一般由有機陽離子和無機陰離子、有機陰離子組成，其性能主要由組成的陽離 子和陰離子共同決定，可以采用分子設(shè)計，對其進(jìn)行調(diào)整。離子液體的Lewis酸堿性和 Bransted酸性可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，離子液體也被成為“可以設(shè)計的溶劑”。 近年來，離子液體在有機合成中的應(yīng)用十分活躍，其中作為催化劑在DHPMs中的應(yīng)用也 有報道，如Zheng等(Zheng R W, Wang X X, Xu H, Du J X. Bronsted acidic ionic liquid An efficient and reusable catalyst for the synthesis of 3, 4-dihydropyrimidin-2 (IH) -one[J], Synth Commun.2006, 36(11) 1503-1513)報道了 3-羧甲基-1-甲基咪唑硫酸氫鹽催化 合成 DHPMs 的方法。 Shaabani 等(Shaabani A, Rahmati A.Ionic liquid promoted efficient synthesis of 3，4-dihydropyrimidine-2-(IH) -ones[J],Catal Lett.2005, 100(3-4) 177-179) 以四甲基胍三氟乙酸鹽離子液體為催化劑合成DHPMs，在100°C下反應(yīng)5 50min，產(chǎn) 率為 80 95%。 Peng 等(Peng J, Deng Y.Ionic liquids catalyzed Biginelli reaction under solvent-free conditionslJ].Tetrahedron Lett.2001，42(34) 5917-5919)則使用中性的 1_ 丁 基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽或六氟磷酸鹽作為反應(yīng)的催化劑，反應(yīng)在30min左右完成，產(chǎn) 率77 99%。由于咪唑型離子液體成本昂貴，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。此外，一系列的研究 表明(Garcia M T, Gathergood N，Scammells P J.Biodegradable ionic liquids Part II.Effect of the anion and toxicology[J].Green Chem.2005, 7 9-14)，常規(guī)的如咪唑、吡啶類的離子液
體可降解性很差，不易通過目前使用最廣泛的生物處理工藝或生物自凈作用降解。
3三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以水作反應(yīng)介質(zhì)替代有機溶劑、催化劑與產(chǎn)品易分 離、產(chǎn)品純度高、作催化劑的離子液體可生物降解的合成3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物 的方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為可生物降解的離子液體催化3，4- 二氫嘧 啶-2-酮的合成方法，即以芳香醛、1，3-二羰基化合物、脲素為原料，離子液體為催化 劑，水為反應(yīng)介質(zhì)，在常壓下加熱回流實現(xiàn)DHPMs合成反應(yīng)。本發(fā)明所用的離子液體催化劑結(jié)構(gòu)如下
CH3
I Θ
C12H25-N^^^/SOaH HSO4
CH3活性污泥法實驗結(jié)果表明，含有該離子液體催化劑的廢水容易進(jìn)行生化反應(yīng)， 說明該離子液體可以生物降解。本發(fā)明所用物料的摩爾比為芳香醛1，3-二羰基化合物脲素=1 1 1 2，催化劑用量為芳香醛摩爾數(shù)的1 10%，水的用量為物料總質(zhì)量的50 80%，所述 的物料、離子液體與水按照比例一次性投料混合攪拌。本發(fā)明所述反應(yīng)的溫度為80 100°C。本發(fā)明所述反應(yīng)的時間為10 60分鐘。本發(fā)明所述DHPMs合成反應(yīng)完畢后形成固-液兩相體系，過濾得到固體粗產(chǎn) 物，將粗產(chǎn)物用水洗滌后用乙醇重結(jié)晶得到純DHPMs產(chǎn)品。過濾的水相中含有離子液體 催化劑及過量的尿素，可不經(jīng)處理重復(fù)使用，按芳香醛1，3-二羰基化合物脲素= 1:1:1的比例投料進(jìn)行下一批合成反應(yīng)。本發(fā)明所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理如下
0 0O
Il IlIl離子液體
R1CHO + XA + 人-^
R2 ^^ R3 H2N NH2其中R1為芳香基團(tuán)；R2為甲基、苯基；R3為甲基、甲氧基、乙氧基。依據(jù)本發(fā)明提供的合成檸檬酸三丁酯的方法，其技術(shù)關(guān)鍵是采用可生物降解的 季銨陽離子結(jié)構(gòu)的離子液體催化原料芳香醛、1，3-二羰基化合物、脲素進(jìn)行反應(yīng)得到 3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為(1)采用季銨陽離 子結(jié)構(gòu)的離子液體，原料來源廣泛，制備方便；活性高、用量少；對水穩(wěn)定，催化劑不 失活，可循環(huán)使用；(2)離子液體可以生物降解，環(huán)境友好；(3)采用水相反應(yīng)方法，避 免了使用有機溶劑對環(huán)境造成污染，且后處理方便；(4)反應(yīng)條件較溫和、反應(yīng)時間較 短，產(chǎn)品收率82 94%。是一種高效、環(huán)境友好的合成3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物的方法，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
四
具體實施例方式實施例1在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol(5.3g)苯甲醛，50mmol(6.5g)乙酰乙 酸乙酯，60mmol(3.6g)尿素、lmmol (0.43g)的催化劑、30mL水，于90°C下混合攪拌30 分鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-苯基-5-乙氧基羰基-6-甲基-3， 4- 二氫嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率94%。實施例2在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol(5.3g)苯甲醛，50mmol(5.8g)乙酰乙 酸甲酯，60mmol(3.6g)尿素、lmmol (0.43g)的催化劑、25mL水，于90°C下混合攪拌30 分鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-苯基-5-甲氧基羰基-6-甲基-3， 4-二氫嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率91%。實施例3在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol(5.3g)苯甲醛，50mmol(5.0g)乙酰丙 酮，90mmol(5.4g)尿素、lmmol (0.43g)的催化劑、50mL水，于100°C下混合攪拌20分 鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-苯基-5-乙?；?6-甲基-3，4-二氫 嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率87 %。實施例4在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol(6.76g)茴香醛，50mmol(6.5g)乙酰 乙酸乙酯，60mmol(3.6g)尿素、lmmol(0.43g)的催化劑、30mL水，于90°C下混合攪 拌30分鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-對甲氧基苯基-5-乙氧基羰 基-6-甲基-3，4-二氫嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率90%。實施例5在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol(7.56g)對硝基苯甲醛，50mmol(6.5g) 乙酰乙酸乙酯，75mmol(4.5g)尿素、2mmol(0.86g)的催化劑、40mL水，于100°C下混 合攪拌60分鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-對硝基苯基-5-乙氧基羰 基-6-甲基-3，4-二氫嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率85%。實施例6在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol (8.31g) 3，4_ 二甲氧基苯甲醛， 50mmol(6.5g)乙酰乙酸乙酯，75mmol(4.5g)尿素、5mmol(2.16g)的催化劑、40mL 水， 于100°C下混合攪拌60分鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-(3，4-二甲 氧基)苯基-5-乙氧基羰基-6-甲基-3，4-二氫嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率82%。實施例7在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol (5.3g)苯甲醛，50mmol (8.1g)苯甲酰丙 酮，70mmol(4.2g)尿素、4mmol(1.72g)的催化劑、30mL水，于100°C下混合攪拌50分 鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-苯基-5-乙酰基-6-苯基-3，4-二氫 嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率84 %。實施例8
在IOOmL圓底燒瓶中，依次加入50mmol(5.3g)水楊醛，50mmol(5.0g)乙酰丙 酮，70mmol(4.2g)尿素、4mmol(1.72g)的催化劑、40mL水，于100°C下混合攪拌50分 鐘，冷卻后過濾并用冷水洗滌，乙醇重結(jié)晶得到4-鄰羥苯基-5-乙?；?6-甲基-3， 4- 二氫嘧啶-2-酮的純品，產(chǎn)率86%。附圖
是可生物降解的離子液體催化3，4- 二氫嘧啶-2-酮的合成工藝流程圖。
權(quán)利要求
1.一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的合成方法，其特征在于 以可生物降解的離子液體為催化劑，芳香醛、1，3-二羰基化合物、脲素為原料，水為反 應(yīng)介質(zhì)，在常壓下加熱回流實現(xiàn)3，4-二氫嘧啶-2-酮合成反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的合成方法，其特征在于作為催化劑的離子液體具有如下結(jié)構(gòu)CH3I ΘC12H25-N^^^^SOsH HSO4CH3
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的 合成方法，其特征在于所用物料的摩爾比為芳香醛1，3-二羰基化合物脲素= 1 1 1 2，催化劑用量為芳香醛摩爾數(shù)的1 10%，水的用量為物料總質(zhì)量的50 80%,所述的物料、離子液體與水按照比例一次性投料混合攪拌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的合 成方法，其特征在于反應(yīng)的溫度為80 100°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的合 成方法，其特征在于反應(yīng)的時間為10 60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的合 成方法，其特征在于反應(yīng)完畢后形成固-液兩相體系，過濾得到固體粗產(chǎn)物，將粗產(chǎn) 物用水洗滌后用乙醇重結(jié)晶得到純DHPMs產(chǎn)品。過濾的水相中含有離子液體催化劑及 過量的尿素，可不經(jīng)處理重復(fù)使用，按芳香醛1，3-二羰基化合物脲素=1 1 1 的比例投料進(jìn)行下一批合成反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可生物降解的離子液體催化3，4-二氫嘧啶-2-酮的合成方法。所用催化劑是可生物降解的季銨陽離子結(jié)構(gòu)的離子液體，原料為芳香醛、1，3-二羰基化合物、脲素，水為反應(yīng)介質(zhì)，在催化劑作用下進(jìn)行合成反應(yīng)得到3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為(1)采用季銨陽離子結(jié)構(gòu)的離子液體，原料來源廣泛，制備方便；活性高、用量少；對水穩(wěn)定，催化劑不失活，可循環(huán)使用；(2)離子液體可以生物降解，環(huán)境友好；(3)采用水相反應(yīng)方法，避免了使用有機溶劑對環(huán)境造成污染，且后處理方便；(4)反應(yīng)條件較溫和、反應(yīng)時間較短，產(chǎn)品收率82～94％。是一種高效、環(huán)境友好的合成3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物的方法，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07D239/22GK102010374SQ20091003472
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者吳林, 唐伯平, 季寶華, 張代臻, 張華彬, 方東, 楊波, 焦昌梅 申請人:鹽城師范學(xué)院