吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物的绿色合成

房平磊，王立艳，李海艳

(烟台九目化学股份有限公司 山东 烟台 264006)

绿色化学也可称之为清洁化学、原子经济学及环境友好化学。立足于环境角度，绿色化学指在源头上消除污染；立足于经济角度，绿色化学指借助化学转换得到新物质时对每个原子加以有效利用，不仅可以对资源和能源进行恰当利用，减少成本，还可以有效降低污染，满足当下社会经济可持续发展的需求。同时，绿色合成中应在极大程度上提高合成收率，尽量减少衍生物的生存，通过可再生原料来对新型的催化剂进行开发。由于吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物所具备的特有结构及呈现出的诸多生物活性，使其受到人们的广泛关注。

1 吡喃并[2,3-d]嘧啶的绿色合成

针对吡喃并[2,3-d]嘧啶的合成，以往大多选择分步法合成法，也就是借助芳醛与丙二腈合成芳亚甲基二腈，再把这一合成物质与巴比妥酸在加热条件下进行反应，以此来制得而制得吡喃并[2,3-d]嘧啶，然而这一合成方法存在诸多不足，如：反应时间较长、产率低、污染环境等。针对这一情况，各种绿色合成法逐渐应用到吡喃并[2,3-d]嘧啶合成中，具体内容如下：

1.1 水溶剂下多组分一锅法

多组分一锅法反应的优势在于：一是，条件温和，二是，产率高，三是，操作简便等。现如今，水介质中的多组分一锅法合成得以进一步发展，该方法在诸多生物活性物质中得到广泛应用。针对水溶剂中的有机反应，其主要优势在于：产率较高、较好地选择性、分离简便、无毒性、污染比较低、便宜等，人们开始注重将水作为溶剂来完成有活性杂环化合物的合成的研究，在绿色合成中该方法得到普及。在水中有机物具备良好的疏水效应，可以使得多类有机反应的速率大大提升。大量相关研究报道中均有提到绿色合成有机反应；但是一些有机物难以溶于水，使将水当作溶剂无法得到良好的发挥作用。基于此，在以水为溶剂的反应中相转移催化剂得以普及，让有机物能够乳化在水溶剂之中，获得均匀的有机物分散体，具体如下：(1)借助三乙基苄基氯化铵催化作用，可使水介质中吡喃并[2,3-d]嘧啶的一步合成；(2)借助十六烷基三甲基溴化铵这一相转移催化剂，可使水介质中吡喃并[2,3-d]嘧啶的一步合成[1]。

1.2 乙醇溶剂一步合成

一方面，相较于其它催化剂，KF-Al2O3的反应条件更加温和、选择性更强且催化活性更高等，借助KF-Al2O3的催化作用，在乙醇溶剂中芳醛、丙二腈和4,6-二羟基嘧啶放，经80摄氏度反应7～10h，具有较高的产率。另一方面，磷酸氢二铵因具备环境友好、没有毒及便宜的优势，使之在大规模化生产中得到广发应用，相关研究中表明：借助百分之十浓度的磷酸氢二铵催化剂，且在乙醇溶液中多组分一锅水，于室温下反应2小时，可得到较高的收率。

1.3 离子液体溶剂

当前，离子液体已成为绿色化学中的重点研究方向。经过长期的研究，离子液体已拥有数百种，其优势在于：(1)无色，无味，蒸气压为零；(2)良好的化学稳定性与热稳定性；(3)没有可燃性和着火点，比较低的粘度，且具备较大的热容量；(4)相较于一般溶液，离子液体的离子的电导率更高，通常高出很多倍，且能够对一些有机物、无机物及金属配合物等进行溶解；(5)相较于一般有机溶剂，离子液体挥发更加困难，因此将其应用到实验室之中时，不仅没有污染和毒性，还更加容易制备。相关研究中显示：在离子溶[bimim]{BF4}和[emim]{BF4} 中的吡喃并[2,3-d]嘧啶，经90℃下3h，可得到72%至82%的合成产率，且对[bimim]{BF4}进行3次回收利用后，依然具备较好地活性[2]。

1.4 水介质无催化剂

关于水介质无催化剂，主要包括两个方面：(1)微波辐射，微波的穿透力非常地强，可在反应物内外实现均匀快速的加热，还具备对物质均匀和高效的加热效果，其并不是反应容器传热，主要是直接加热溶剂与反应物，能够在极大程度上提高化学反应速率；同时，微波辐射能够做到于分子水平上进行加热，且具备比较小的温度梯度，属于一种更为科学合理的能量利用方式，能够选择性的加热混合组合，相较于传统加热，其加热速度更快。尤其是微波加热并没有滞后的不良效果，在无溶剂条件下诸多的化学反应都可以实现，可能够具备较好的控制反应，副反应比较少，产率比较广，相较于传统方法，这种方法的反应速率增加了几十倍，大大缩短了反应时间，这样就能够在极大程度上减少资源和能源的使用。(2)超声辐射，现如今，在有机合成的应用中超声辐射得到十分迅速的进步，相较于以往的有机合成方法，其操作更加简便，控制更加容易，在超声辐射下的一些有机反应，可获得比较高的产率，且能够减少反应时间等；相关研究报道中表明：借助超声波技术，在水溶剂介质中没有催化剂条件的情况下，经室温反应，即可合成一系列吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物。

2 无溶剂反应

在有机合成中大多选择有机溶剂，然后这类溶剂会散失到环境之中，从而引发环境污染，所以这类溶剂逐渐被绿色溶剂所取代，但是最为彻底的方式是不选用溶剂来实现有机合成。针对无溶剂反应的反应机理，方法可选择物理方法，包括：(1)对固体反应原料进行研磨；(2)选择微波和超声波进行加热。由于没有使用溶剂，所以无溶剂有机反应能够在极大程度上降低挥发与排放，并能节省资源和能源，降低生产成本，同时其反应选择性更优，可提供新的分子环境，大大提高反应转化率。

针对矿物研磨成细小颗粒，大多选择球磨这样机械技术，相关研究中证明：在没有溶剂和催化剂的条件下，选择简单的球磨法，能够实现多组分一锅合成吡喃并[2，3-d〗嘧啶衍生物[3]。

3 结束语

综上所述，本文主要分析吡喃并[2，3-d]嘧啶衍生物的各种合成方法具体应用，及这些合成方法的优势，希望为今后吡喃并[2，3-d]嘧啶衍生物的绿色合成研究提供一定的支撑。