无溶剂条件下嘧啶-6-酮衍生物的简便合成

王苏惠, 查云赟, 荣良策

(江苏师范大学 化学化工学院,江苏 徐州 221116)

无溶剂反应是指反应过程中不使用溶剂,可大大减少溶剂对环境的危害,逐渐成为绿色有机合成的重要途径之一[1-2].在无溶剂反应体系中,反应物分子之间可以直接接触,造成局部高浓度,从而使反应的选择性和转化率提高,加快了反应的周期.这类反应操作简单,实施起来较为方便,通常经过固相研磨、加热或微波辅助以及振荡等合成方法来实现,因此已被广泛应用于各类化合物的合成中,成为开发制备绿色材料和产品的重要手段．嘧啶酮衍生物是一类重要的含氮杂环化合物,具有良好的生物活性和广阔的应用前景,如用做抗病毒、抗高血压、抗肿瘤、抗菌和抗HIV等药物[3-5].此外,还具有调节钙离子通道、降血压的作用,在除草剂、染料、杀虫剂方面也有着悠久的应用历史[6-7].因此,合成嘧啶酮衍生物成为人们研究的热点之一．很多文献报道了嘧啶酮衍生物的合成[8-10],但多数反应在有机溶剂中进行,如Hamper等[8]报道了在DMF，CH2Cl2，TFA中合成1,2,4-三取代嘧啶-6-酮-5-羧酸衍生物,使用了复杂的催化剂硝酸铈铵(CAN),Wu等[10]报道合成此类化合物需要5步．所以选择更简单、容易操作的途径合成此类化合物是十分必要的．本文报道在无溶剂条件下,以芳醛(1),氰乙酸乙酯(2)和氰基胍(3)为底物,一步法合成嘧啶-6-酮衍生物(4).在反应过程中使用实验室常见的低值试剂,因此具有环境友好、成本低廉、操作简单等优点.反应方程式如下:

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1 实验部分

1.1 仪器和试剂

仪器:玛瑙研钵;熔点在TX5型显微熔点仪上测定(温度未经校正);红外光谱使用FT/IR-8101型红外光谱仪测定(KBr压片);核磁共振氢谱在Bruker-400 MHZ型核磁共振仪上测定,DMSO-d6为溶剂,TMS为内标;高分辨率质谱数据在Bruker-micrOTOF-Q-II高分辨质谱仪上测定.

试剂:所用试剂均为分析纯或化学纯,使用前未经纯化.

表1 产物的合成结果

1.2 标题化合物的合成

1，2，3各1 mmol，NaOH 0.05 g置于玛瑙研钵中混合均匀,转至50 ml圆底烧瓶中,在70 ℃条件下加热30 min,得到淡黄色固体,用水充分洗至中性,抽滤,固体产物用95%乙醇重结晶,得目标化合物4.反应结果见表1.产物的结构表征如下：

4a mp:262～264 ℃.IRν: 3229,3135,3030,2936,2220,1707,1605,1501,1384,1341,1258,1247,1165,854,835,805,775,760,647,584 cm-1.1HNMRδ:7.40(2H,m,ArH),7.85(2H,m,ArH),11.57(1H,s,NH).HRMSm/z：C12H6FN5O[M+H]+，计算值,256.0635;实测值,256.0636.

4b mp：244～246 ℃.IRν：2934,2802,2204,1518,1494,1344,1275,1250,1221,1135,1112,1092,1012,842,774,729,718,686,667,628,561 cm-1.1HNMRδ：7.65(2H,d,J=8.4 Hz,ArH),7.73(2H,d,J=8.8 Hz,ArH),11.65(1H,s,NH).HRMSm/z:C12H6ClN5O[M+H]+,计算值,272.0339;实测值,272.0339.

4c mp:>280 ℃; IRν：3087,2952,2806,2203,1552,1473,1353,1268,1221,1142,1032,919,891,843,772,744,720,633,573,547 cm-1.1HNMRδ：7.54(1H,d,J=8.4 Hz,ArH),7.60(1H,d,J=8.4 Hz,ArH),7.82(1H,d,J=1.6 Hz,ArH),11.77(1H,s,NH).HRMSm/z:C12H5Cl2N5O[M+H]+,计算值,305.9949;实测值,305.9954.

4d mp:246～247 ℃.IRν：3087,2952,2806,2203,1654,1552,1473,1353,1268,1221,1142,1032,919,891,843,772,744,720,633,573,547 cm-1.1HNMRδ：7.74(1H,d,J=8.0 Hz,ArH),7.86(1H,t,J=6.4 Hz,ArH),7.98(1H,d,J=2.0 Hz,ArH),11.59(1H,s,NH).HRMSm/z:C12H5Cl2N5O[M+H]+,计算值,305.9949;实测值,305.9954.

4e mp：274～276 ℃.IRν：3142,3086,2960,2806,2205,1512,1489,1466,1431,1352,1274,1252,1222,1072,1024,1010,837,774,727,627,564 cm-1.1HNMRδ：7.66(2H,d,J=8.4 Hz,ArH),7.78(2H,d,J=8.8 Hz,ArH),11.68(1H,s,NH).HRMSm/z:C12H6BrN5O[M+H]+,计算值,315.9834;实测值,315.9836.

4f mp：275～277 ℃.IRν:3240,3135,2933,2194,1709,1494,1380,1337,1292,1190,1118,1032,1019,828,807,698,627,583,546 cm-1.1HNMRδ：2.40(3H,s,CH3),7.39(2H,d,J=8.0 Hz,ArH),7.60(2H,d,J=8.0 Hz,ArH),11.75(1H,s,NH).HRMSm/z:C13H9N5O[M+H]+,计算值,252.0885;实测值,252.0876.

4g mp：252～254 ℃.IRν：2804,2199,1647,1465,1357,1287,1234,1122,1036,999,840，774,724 cm-1.1HNMRδ：2.32(3H,s,CH3),2.30(3H,s,CH3),7.33(1H,d,J=4.8 Hz,ArH),7.45(2H,t,J=8.0 Hz,ArH),11.67(1H,s,NH).HRMSm/z:C14H11N5O[M+H]+,计算值,266.1042;实测值,266.1037.

4h mp：266～268 ℃.IRν：3171,3092,3043,2957,2804,2212,1717,1670,1584,1502,1449,1342,1284,1223,1183,1131,1015,841,765,747,582 cm-1.1HNMRδ：3.85(3H,s,OCH3),7.11(2H,d,J=8.8 Hz,ArH),7.72(2H,d,J=8.8 Hz,ArH),11.64(1H,s,NH).HRMSm/z:C13H9N5O2[M+H]+,计算值,268.0834;实测值,268.0839.

4i mp：234～236 ℃.IRν：2978,2813,2209,1714,1663,1597,1568,1524,1462,1352,1330,1275,1213,1177,1154,1103,1016,945,866,813,764,646,556 cm-1.1HNMRδ：3.82(3H,s,OCH3),3.85(3H,s,OCH3),7.15(1H,d,J=8.4 Hz,ArH),7.35(1H,d,J=2.0 Hz,ArH),7.38(1H,d,J=8.0 Hz,ArH),11.82(1H,s,NH).HRMSm/z:C14H11N5O3[M+H]+,计算值,298.0940;实测值,298.0944.

4j mp：272～274 ℃.IRν：3233,2921,2795,2220,1705,1578,1491,1445,1331,1271,1215,1125,1097,1041,922,872,808,773,763,734,700,670,643,581,569,552 cm-1.1HNMRδ：6.16(2H,s,OCH2O),7.11(1H,d,J=8.0 Hz,ArH),7.27(2H,d,J=5.6 Hz,ArH),11.79(1H,s,NH).HRMSm/z:C13H7N5O3[M+H]+,计算值,282.0627;实测值,282.0626.

2 结果与讨论

从表1中可以看到,不同取代基的芳醛在反应中都具有较好的反应结果,虽然芳环上的取代基的化学性质不同,但无论是带有吸电子基(如卤原子),还是带有给电子基(如甲基和甲氧基),反应都没有受到明显的影响,说明本反应对不同电子性质的芳醛都具有良好的适应性．

本文报道了一种高效合成嘧啶-6-酮衍生物的方法,与传统的合成法相比,具有环境友好、操作简单、产物的收率较高的优点,是合成此类结构化合物的一条绿色途径．

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