超声辐射下一锅法合成硫脲嘧啶衍生物

李晓慧 崔朋雷 孟许峰 何红岩 张冬暖 刘卉闵（河北农业大学理学院， 河北 保定 071001）

超声辐射下一锅法合成硫脲嘧啶衍生物

李晓慧 崔朋雷 孟许峰 何红岩 张冬暖 刘卉闵（河北农业大学理学院， 河北 保定 071001）

在超声辐射下，以哌啶为碱性催化剂，由芳香醛、硫脲与氰基乙酸乙酯一锅法反应合成了一系列不同结构的硫脲嘧啶类衍生物，所合成的产物结构经红外光谱、核磁共振、质谱等方法确证，该合成方法时间短，操作简便，后处理方便、收率较高，为合成硫脲嘧啶类有机化合物提供了一种简便而有效的方法。

超声辐射；硫脲嘧啶；一锅法；催化剂

硫脲嘧啶是一类含氮原子、硫原子与氧原子的杂环化合物，该结构在生物体中可以与靶点蛋白以氢键、疏水作用等作用结合表现出多种生物活性，含硫脲嘧啶的化合物具有抗细菌与真菌等多种作用［1-3］。近些年，含硫脲嘧啶化合物的研究越来越受到人们的重视。最近我们课题组在微波辐射作用下以哌啶为催化剂，用芳香醛、硫脲及氰基乙酸乙酯进行反应合成了多种5-氰基-6-芳基硫脲嘧啶类有机化合物，这种方法反应时间短，操作简便，收率较高［4］。

超声辐射作为一种有效的技术手段在有机合成中得到广泛应用，超声辐射可以改善某些反应的反应条件、提高反应产率等，目前人们已将超声辐射应用于Cannizzaro反应、Paterno-Buchi反应等。

目前我们课题组在超声辐射下，以哌啶为碱性催化剂，由芳香醛、硫脲与氰基乙酸乙酯一锅法反应合成了一系列硫脲嘧啶类衍生物（反应式见图1）。

图1 硫脲嘧啶衍生物的合成路线

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

超声波清洗器SK5200H型（频率59kHz，上海科导超声仪器有限公司）， X-4型精密显微熔点测定仪（北京市长风仪器仪表公司， 温度计未校正），所有试剂和催化剂均为分析纯。

1.2 6-芳基-5-氰基硫脲嘧啶的合成

取干净烧瓶，加入一定量的芳香醛、氰基乙酸乙酯、硫脲，加适量有机溶剂溶解，再加入适量催化剂，超声辐射下进行反应（TLC跟踪监测），反应结束后用旋转蒸发蒸除溶剂得到硫脲嘧啶衍生物粗产品，将该粗产品溶解在一定量的NaOH水溶液中，再用一定量的乙酸乙酯洗涤三次，用HCl水溶液调节pH值为3左右，产生大量的沉淀，抽滤，烘干得到硫脲嘧啶衍生物纯品。

2 结果与讨论

2.1 反应条件的选择

超声辐射下，碱催化下，由以不同结构苯甲醛、硫脲、氰基乙酸乙酯一锅法反应合成硫脲嘧啶衍生物未见报道。实验证明，超声辐射可以提高该反应的速率。

我们以2a为例，分别探讨了各种反应条件对该反应的影响。

（1）溶剂对反应的影响

在额定超声频率下，溶剂用量为10mL，催化剂（哌啶）用量为150微升，反应时间30min， 考察不同溶剂对反应产率的影响， 见表1。

表1 溶剂对产物产率的影响

由表1可以看出选乙醇作为溶剂较为合适。

（2）催化剂对反应的影响

在额定超声频率下，溶剂乙醇用量为10mL，反应时间为30min，催化剂用量为150微升，考察不同碱性催化剂对产率的影响，见表2。

表2 催化剂对产物产率的影响

（3） 催化剂（哌啶）的用量对反应的影响

在额定超声频率下，溶剂乙醇用量为10 mL，反应时间为30min，考察催化剂哌啶用量对产率的影响，见表3。

表3 催化剂用量对产物产率的影响

由表3可以看出催化剂（哌啶）用量为150微升较为合适。（4）反应时间对反应的影响（文章题目：超声辐射下一锅法合成硫脲嘧啶衍生物）

以合成2a为例，反应物用量均为1mmol，催化剂（哌啶）用量为150微升，超声辐射频率为额定频率，溶剂为乙醇（用量为10mL）改变反应时间为10min，20min，30min，40min，50min，所得产物产率分别为50.5%，75.5%，84.5%，86.6%，87.4%。由此可见，选择最佳反应时间为30min。

该反应最优的条件是：在额定辐射频率下，各反应物为1mmol时，催化剂（哌啶）用量为150微升，溶剂为乙醇，反应时间为30min。

2.2 部分产物结构表征

2a：白 色 固 体，产 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：淡黄色固体，产率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 黄 色 固 体，产 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： 淡黄色固体，产率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： 淡黄色固体，产率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 结语

在超声辐射下，以哌啶为碱性催化剂，在无水乙醇做溶剂条件下，由芳香醛、硫脲、氰基乙酸乙酯一锅法合成了一系列硫脲嘧啶类化合物，该方法操作简单、产率较高、后处理方便，是一种简单高效的合成硫脲嘧啶类化合物的新方法。

［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］井庆平， 孙爱东.Graves病的药物治疗［J］.山东医药， 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，李晓慧，张冬暖，刘卉敏，张英群. 微波辐射下一锅法合成5-氰基-6-芳基硫脲嘧啶［J］.西南大学学报（自然科学版）， 2014，36（7）：79-83.