一鍋法合成5，6－二苯基－4－對甲苯基－3，4－二氫嘧啶－2－酮工藝研究

閆杏麗， 陳天云

（合肥工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

0 引 言

嘧啶化合物是一類含氮的六元環(huán)化合物，由于嘧啶結(jié)構(gòu)化合物具有很高的生物活性［1－2］，因而具有廣泛的應(yīng)用，是制備抗菌藥物、驅(qū)蟲藥物、降壓降糖等藥物的重要原料之一［3－4］。1893年，意大利化學(xué)家P Biginelli，首次報道了合成3，4－二氫嘧啶－2－酮衍生物，20世紀90年代以來，隨著新的嘧啶化合物不斷被發(fā)現(xiàn)和使用，制備新的嘧啶母體化合物以及尋找其在醫(yī)藥上的應(yīng)用倍受人們的關(guān)注。

嘧啶化合物除了少量來自自然界外，化學(xué)合成是獲得嘧啶類化合物的重要來源。一些新的合成技術(shù)也被應(yīng)用到嘧啶化合物的合成技術(shù)中，如無溶劑合成法［5］、微波合成法［6］及離子液體合成法［7］等，這些方法均處于研究探索階段。本文以二苯乙酮、對甲基苯甲醛和尿素為主要原料，采用“一鍋合成法”新技術(shù)研究合成嘧啶類衍生物的工藝條件，獲得了很好的效果，為簡化嘧啶類衍生物的合成工藝和降低合成成本提供了一定的參考。

1 實驗部分

實驗原料：二苯乙酮、對甲基苯甲醛、尿素、碳酸鈉、氫氧化鈉、乙醇鈉，以上試劑均為分析純。

實驗儀器：WRS－2A型數(shù)字顯微熔點測定儀；Nicolet 67傅里葉紅外光譜儀，KBr壓片；VNMRS600超導(dǎo)核磁共振波譜儀。

由二苯乙酮、對甲基苯甲醛和尿素為原料，一鍋法合成生成5，6－二苯基－4－對甲苯基－3，4－二氫嘧啶－2－酮的反應(yīng)方程式為：

實驗步驟：在帶有冷凝裝置的三口燒瓶中，在攪拌條件下分別加入一定量的二苯乙酮、對甲基苯甲醛、尿素和催化劑，加熱至一定溫度后反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻，加入一定量的水，過濾、洗滌、重結(jié)晶得到白色產(chǎn)物，稱重計算收率，測定并表征最佳工藝條件下制得的產(chǎn)品。

2 工藝條件分析

2.1 原料加入量對產(chǎn)物收率的影響

實驗條件如下：二苯乙酮0.1mol，反應(yīng)溫度60℃，催化劑碳酸鈉0.001mol，反應(yīng)時間1h。改變對甲基苯甲醛和尿素的加入量，研究了不同加入量對反應(yīng)結(jié)果的影響，實驗結(jié)果見表1所列。

表1 不同原料加入量對產(chǎn)物收率的影響

由表1中數(shù)據(jù)可以得出：隨著對甲基苯甲醛和尿素的量增加，產(chǎn)品的收率也會增加，這是因為在此過程中二苯乙酮反應(yīng)較完全；但當二苯乙酮與對甲基苯甲醛的摩爾比大于1∶1.15以及二苯乙酮尿素的摩爾比大于1∶1.1后，再增加對甲基苯甲醛和尿素的量，產(chǎn)物的收率增加不明顯，這是因為在此反應(yīng)條件下，反應(yīng)已經(jīng)達到平衡。因此，從降低生產(chǎn)成本等因素考慮，在上述實驗條件下，二苯乙酮、對甲基苯甲醛和尿素的摩爾比以1∶1.15∶1.1為宜。

2.2 反應(yīng)溫度對產(chǎn)物收率的影響

實驗條件如下：二苯乙酮0.1mol，對甲基苯甲醛0.115mol，尿素0.11mol，催化劑 Na2CO30.001mol，反應(yīng)時間為1h。改變反應(yīng)溫度，研究反應(yīng)溫度對產(chǎn)物收率的影響，實驗結(jié)果見表2所列。

表2 反應(yīng)溫度對產(chǎn)物收率的影響

由表2中數(shù)據(jù)可以得出，隨著反應(yīng)溫度的上升，產(chǎn)品的收率有較大幅度的提高，反應(yīng)溫度為80℃時，產(chǎn)物的收率達到了69%，繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，產(chǎn)品的收率變化很小，趨于穩(wěn)定。這是因為反應(yīng)溫度較低時，化學(xué)反應(yīng)速率較低，提高反應(yīng)溫度，能有效地提高化學(xué)反應(yīng)速率，產(chǎn)物的收率將增加。當反應(yīng)溫度達到一定時，化學(xué)反應(yīng)速率不再提高，所以產(chǎn)物收率趨于穩(wěn)定。因此，反應(yīng)溫度以80℃為宜。

2.3 反應(yīng)時間對產(chǎn)物收率的影響

實驗條件如下：二苯乙酮0.1mol，對甲基苯甲醛0.115mol，尿素0.11mol，催化劑 Na2CO30.001mol，反應(yīng)溫度80℃。改變反應(yīng)時間，研究反應(yīng)時間對產(chǎn)物收率的影響，實驗結(jié)果見表3所列。

表3 反應(yīng)時間對產(chǎn)物收率的影響

由表3中數(shù)據(jù)可以得出，隨著反應(yīng)時間的延長，產(chǎn)物的收率也增加，當反應(yīng)時間為4h時，產(chǎn)物的收率最大，當進一步延長反應(yīng)時間，則產(chǎn)物收率增加很小。這是因為反應(yīng)時間太短，反應(yīng)不完全，產(chǎn)物的收率低；延長反應(yīng)時間，有利于反應(yīng)的進行，產(chǎn)物的收率也增加。因此，反應(yīng)時間以2h為宜。

2.4 催化劑對產(chǎn)物收率的影響

實驗條件如下：二苯乙酮0.1mol，對甲基苯甲醛0.115mol，尿素0.11mol，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時間2h，催化劑用量0.001mol。采用不同的催化劑進行反應(yīng)，研究不同催化劑對產(chǎn)物收率的影響，實驗結(jié)果見表4所列。

表4 不同催化劑對產(chǎn)物收率的影響

由表4中數(shù)據(jù)可以得出，催化劑的堿性對產(chǎn)品收率影響很大。這是因為用堿作催化劑有利于該反應(yīng)的進行，且堿性越強，越有利于反應(yīng)進行，隨著催化劑堿性的增強，產(chǎn)物的收率也提高。因此，催化劑以NaOC2H5為宜。

3 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的表征

熔點測定：應(yīng)用WRS－2A型數(shù)字顯微熔點測定儀測定所合成的產(chǎn)物熔點為252～253℃，與其熔點文獻值253～254℃一致。

產(chǎn)物紅外光譜圖中吸收峰結(jié)果如下：σ＝3200cm－1為N—H伸縮振動峰；σ＝3080cm－1為苯環(huán)C—H伸縮振動峰；σ＝1680cm－1為C＝C伸縮振動峰；σ＝1650cm－1為C＝O伸縮振動峰；σ＝1600cm－1，1510cm－1，1475cm－1為苯環(huán)C＝C伸縮振動峰；σ＝1275cm－1為C—N伸縮振動峰；σ＝840cm－1為苯環(huán)1，4二取代C—H彎曲振動峰；σ＝765cm－1，696cm－1為苯環(huán)單取代C—H彎曲振動峰；σ＝645cm－1為O＝C—N彎曲振動峰。因此，紅外光譜圖證明了所合成的目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)上存在著主要官能團。

核磁共振結(jié)果如下：2.23（3H，s，CH3），5.18（1H，d，J＝2.8Hz，ArCH），6.78（2H，t，J＝6.4Hz，ArH），7.01（3H，t，J＝7.6Hz，ArH），7.18（2H，d，J＝8.8Hz，ArH），7.21～7.25（5H，m，ArH），7.40（2H，dd，J＝3.6Hz，J＝8.4Hz，ArH），7.55（1H，s，NH），8.69（1H，s，NH）。核磁共振證明了所合成的目標化合物結(jié)構(gòu)的正確性。

由以上表征結(jié)果可推斷出所得產(chǎn)物為5，6－二苯基－4－對甲苯基－3，4－二氫嘧啶－2－酮。

4 結(jié) 論

本文通過對反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑等工藝參數(shù)進行實驗，得出以二苯乙酮、對甲基苯甲醛和尿素為原料，一鍋法合成5，6－二苯基－4－對甲苯基－3，4－二氫嘧啶－2－酮的最佳工藝條件如下：n（二苯乙酮）＝0.1mol，n（對甲基苯甲醛）＝0.115mol，n（尿素）＝0.11mol，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為2h，催化劑選用NaOC2H5，其用量為0.001mol。在該工藝條件下，產(chǎn)品的收率達到96%。

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