3, 4-二氢嘧啶-2-(硫)酮类化合物的合成

2018-11-13李公春侯旭锋刘文静

许昌学院学报 2018年10期

李公春，侯旭锋，刘文静

(许昌学院化学化工学院；化学生物传感与检测重点实验室，河南许昌 461000)

二氢嘧啶酮类化合物具有重要的药理活性，如用作钙拮抗剂、降压剂、抗过敏剂等；还可以作为研制抗癌药物的先导物[1].从海洋生物中分离得到一些具有生物活性的生物碱也含有二氢嘧啶母核.因此，这类化合物的合成引起了人们的极大兴趣.1893年Biginelli利用芳香醛、乙酰乙酸乙酯、尿素在盐酸催化下首次合成了这类化合物，这一合成方法称为Biginelli反应[2].Kappe[3]和路军[4]对3, 4-二氢嘧啶-2-酮类化合物的研究进行了综述.人们对Biginelli反应做了大量研究[5-10]，但一些改进方法，存在如反应时间长、收率较低、后处理困难、操作麻烦等缺点，致使应用受到一定限制.因此，有必要探索3, 4-二氢嘧啶-2-酮类衍生物的合成.本文以无水乙醇作为溶剂，以氨基磺酸为催化剂，利用芳香醛、乙酰乙酸乙酯、硫脲或脲进行一锅煮的三组分反应，合成了10个3, 4-二氢嘧啶-2-(硫)酮类化合物.

1 实验部分

1.1 反应式

采用无水乙醇作溶剂，氨基磺酸作为催化剂，由芳香醛、乙酰乙酸乙酯和脲(硫脲)合成了10个3, 4-二氢嘧啶-2-(硫)酮类化合物，反应式如图1所示.

图1 合成3, 4-二氢嘧啶-2-(硫)酮类化合物的反应式

1.2 仪器和试剂

FTIR-650傅里叶变换红外光谱仪，天津市港东科技发展股份有限公司；LT1021E型电子天平，常熟市天量仪器有限公司；202-3AR型电热恒温干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；CL恒温加热磁力搅拌器，上海豫康科技仪器设备有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵，巩义市予华仪器有限公司.

氨基磺酸，硫脲，脲，乙酰乙酸乙酯，无水乙醇，苯甲醛，对溴苯甲醛，对氯苯甲醛，4-羟基苯甲醛，对二甲氨基苯甲醛，2, 3-二氯苯甲醛均为分析纯.

1.3 实验步骤

向50 mL圆底烧瓶中先后加入10 mmol(取代)芳香醛、12 mmol乙酰乙酸乙酯、15 mmol脲(或硫脲)、0.3 g氨基磺酸和10 mL无水乙醇，在磁力搅拌器下回流反应3 h，停止加热，关闭冷凝水.待冷却至室温，放入冰水中至固体完全析出，抽滤，用少量乙醇洗涤，抽干后固体转移至表面皿中，在干燥箱中干燥，得到3, 4-二氢嘧啶-2-(硫)酮类化合物，分别记作a～j.

2 结果与讨论

2.1 产物性状、产率和红外数据

采用溴化钾压片法，通过傅里叶变换红外光谱仪测定产物红外吸收光谱，产物性状、产率和红外数据结果如图2所示.

图2 5-乙氧酰基-4-(对溴)苯基-6-甲基-3,4-二氢嘧啶-2-硫酮的红外谱图

5-乙氧酰基-4-苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-硫酮(a)：黄色粉末状固体，产率48.73%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 653.20，3 327.87，3 174.26，3 102.90，2 977.55，1 670.28，1 575.56，1 461.78，1 282.43，1 195.65，1 170.58，1 112.73，1 022.09，763.67，688.46 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(4-羟基)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-硫酮(b)：为白色粉末固体，产率为45.34%，化合物的IR图谱主要吸收峰分别为：3 500.17，3 184.21，3 010.34，2 981.41，1 665.70，1 654.10，1 570.29，1 513.85，1 455.99，1 647.84，1 192.80，1 171.90，1 122.37，1 091.25，808.03 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(对溴)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-硫酮(c)：为白色粉末状固体，产率为25.5%，化合物的IR图谱主要吸收峰如下：3 326.91，3 174.59，3 102.90，2 977.55，1 670.32，1 655.17，1 465.17，1 336.43，1 278.57，1 197.64，1 176.55，1 121.67，1 006.66，798.39，748.25，599.75，559.26 cm-1.化合物(c)的IR图谱主要吸收峰的解析如下：3 326.91，3 174.59 cm-1：N-H伸缩振动；3 102.90，2 977.55 cm-1：C-H伸缩振动；1 670.32，1 655.17，1 465.17，1 336.43 cm-1：苯环骨架的伸缩振动；1 278.57，1 197.64，1 176.55 cm-1：C-O-C伸缩振动；1 121.67 cm-1：C-N伸缩振动；1 006.66 cm-1：C=S伸缩振动；798.39 cm-1：苯环上的1, 4二取代；599.75，559.26 cm-1：C-Br伸缩振动.

5-乙氧酰基-4-(对氯)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-硫酮(d)：白色粉末状固体，产率40.89%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 327.63，3 174.41，3 103.81，2 983.57，1 672.10，1 654.98，1 573.43，1 560.30，1 489.05，1 465.77，1 335.01，1 670.32，1 655.17，1 465.17，1 336.43，1 281.85，1 120.60，1 197.83，1 178.16，808.03，742.46 cm-1.

5-乙氧酰基-4-苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-酮(e)：白色粉末状固体，产率60.89%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 245.12，3 116.42， 2 977.55，2 373.94，2 335.37，1 775.20，1 701.98，1 648.10，1 465.63，1 413.57，1 311.36，1 284.36，1 221.57，1 018.23，1 670.32，1 655.17，1 465.17，1 336.43，784.89，700.03 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(2, 3-二氯)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-硫酮(f)：白色粉末状固体，产率30.89%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 377.28，3 276.98，3 188.11，1 716.34，1 658.48，1 590.99，1 465.83，1 319.07，1 193.72，1 097.30，1 002.80，779.10，721.25 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(2, 3-二氯)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-酮(g)：白色粉末状固体，产率39.04%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 313.47，3 245.78，3 112.55，2 992.98，2 925.48，2 832.92，1 717.45，1 702.51，1 653.66，1 637.81，1 560.13，1 446.35，1 413.57，1 284.36，1 220.72，1 193.72，1 089.58，1 037.52，1 037.52，777.17，688.46 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(对二甲氨基)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-硫酮(h)：褐色粉末状固体，产率37.58%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 327.94，3 294.60，3 176.63，2 992.98，2 805.92，2 732.64，1 662.66，1 611.30，1 574.15，1 524.77，1 474.01，1 391.50，1 370.80，1 332.61，1 164.25，1 286.71，1 124.84，1 027.87，815.74，725.10 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(对二甲氨基)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-酮(i)：绿色粉末状固体，产率33.99%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 244.49，3 116.15，1 723.28，1 700.28，1 485.27，1 459.35，1 321.00，1 289.87，1 648.59，1 221.65，1 008.75，780.43， 482.12 cm-1.

5-乙氧酰基-4-(对溴)苯基-6-甲基-3, 4-二氢嘧啶-2-酮(j)：白色粉末状固体，产率50.31%，化合物的IR图谱主要吸收峰：3 243.76，3 116.32，2 987.20，2 937.06，1 733.24，1 708.24，1 485.28，1 459.32，1 419.35，1 367.28，1 648.57，1 221.70，1 088.82，1 168.65，780.41，480.19 cm-1.

2.2 反应条件

以10 mL无水乙醇为溶剂，0.3 g氨基磺酸为催化剂，以10 mmol芳香醛、12 mmol乙酰乙酸乙酯以及15 mmol脲(硫脲)为原料进行三组分反应，回流反应3 h，发生Biginelli缩合反应，冷却后抽滤，得到10个3, 4-二氢嘧啶-2-(硫)酮类化合物.在设计反应的过程中，芳香醛、乙酰乙酸乙酯和脲(硫脲)三种原料的物质的量比为1：1.2：1.5，主要是考虑芳香醛的价格最高，乙酰乙酸乙酯的价格次之，脲(硫脲)的价格便宜，反应都能够得到较好的产率.