一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的合成

王春杰， 苗瀟瀟，王運生，張 輝

（周口師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 周口 466001）

一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的合成

王春杰， 苗瀟瀟，王運生，張 輝

（周口師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 周口 466001）

摘 要：嘧啶及其衍生物具有良好生物活性，而芳氧乙酸類化合物對于植物的生長發(fā)育也具有較強的生物活性。以乙酰丙酮及尿素為主要原料合成4,6-二甲基-2-羥基嘧啶中間體，再與氯乙酸反應(yīng)合成4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。中間體和目標(biāo)產(chǎn)物。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)熔點（m.p.）、紅外光譜（IR）、元素分析等手段得以確認(rèn)。

關(guān)鍵詞：植物生長調(diào)節(jié)劑；苯氧乙酸；嘧啶；氯乙酸

嘧啶及其衍生物這類雜環(huán)化合物，具有良好生物活性，被廣泛用于合成新型且安全高效的除草劑、抗生素以及鎮(zhèn)靜催眠藥。嘧啶類除草劑具有比較高的生物活性［1-2］，如三唑并嘧啶磺酰胺類除草劑，是一種植物根莖與葉都吸收的藥劑，在植物體內(nèi)全身傳導(dǎo)，從而抑制植物的細(xì)胞分裂，最終除掉雜草［3］。另外，還有些嘧啶水楊酸類除草劑，如2-氯-4,6-二甲氧基嘧啶，可防治闊葉雜草，特別是稻田稗草。嘧啶衍生物通過紅外檢測及元素分析進行測定之后，還可以再進行生物活性的測定，以測定這些嘧啶衍生物在不同條件下（如不同濃度、溫度）的除草效果，從而能夠精確地篩選出可為農(nóng)作物提供良好生長環(huán)境的除草劑［4-5］。苯氧乙酸類化合物對于植物的生長發(fā)育具有較強的生物活性［6-7］，在醫(yī)藥領(lǐng)域也多作為降血脂類的藥物使用［8］。筆者依據(jù)生物等排原理和亞結(jié)構(gòu)連接法，將活性基團嘧啶和苯氧乙酸的有效結(jié)構(gòu)拼接到同一個分子結(jié)構(gòu)中，使其活性疊加，設(shè)計并合成了目標(biāo)化合物4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

1.2 儀器和試劑

Vario EL-Ⅲ元素分析儀，WQF-510傅立葉變換紅外光譜儀，精密顯微熔點測定儀，F(xiàn)A1104N電子分析天平，CL-4集熱恒溫加熱磁力攪拌器，半微量有機合成制備儀等。

乙酰丙酮、氯乙酸、尿素、鹽酸、氫氧化鈉及其他試劑（均為分析純）。

1.3 實驗方法

在裝有攪拌子、溫度計和球形冷凝管的250mL的三口燒瓶中，向里面加入乙醇10mL，再加入尿素15g，加熱溶解后，再加入乙酰丙酮25mL，升溫到40～50℃，在1h內(nèi)，緩慢地加入濃鹽酸30mL，反應(yīng)過程中，控制溫度使其不超過60℃。濃鹽酸滴加完之后，保溫反應(yīng)2h。之后，將三口瓶取出進行冷卻，真空抽濾，洗滌，分離出4,6-二甲基-2-羥基嘧啶鹽酸鹽，80℃恒溫干燥6h，得到棕黃色固體粉末，中間還會有少量黃色晶體，為實驗過程中的少量雜質(zhì)。

將反應(yīng)得到的嘧啶鹽，放入100mL的三口燒瓶中，加入30mL水，用濃度30%的氫氧化鈉水溶液中和pH為7～8，在冰柜中冷卻大約12h，過濾沉淀，在烘箱中干燥10h后，得到較為純凈的4,6-二甲基-2-羥基嘧啶黃色粉末，質(zhì)量為21.6g。測其熔點為201℃，理論熔點為201～205℃。元素分析：C 57.98%，N 22.50%，H 6.47%。理論元素分析：C 58.05%，N 22.57%，H 6.50%，O 12.89%。產(chǎn)率61.4% 。

在250mL的三口燒瓶中，將 4,6-二甲基-2-羥基嘧啶5.6g溶于含有3.2g氫氧化鈉的100mL乙醇溶液中（乙醇與水體積比為4∶1）。然后，緩緩加入氯乙酸4.3g，溫度控制在80℃，加熱回流4h后，再將乙醇與水的混合溶液蒸去大部分，在這個蒸發(fā)的過程中，液體會由無色慢慢變紅。蒸發(fā)后，再向溶液里緩緩滴加濃鹽酸，調(diào)節(jié)pH至2～3，會出現(xiàn)大量棕黃色沉淀。接著開始進行抽濾，會出現(xiàn)棕黃色濕的固體粉末，由于仍混有少量溶液，所以固體仍有顏色。再將該固體用加熱的乙醇與水的混合溶液（其中乙醇占絕大部分）重結(jié)晶數(shù)次。再抽濾，在干燥器中烘干后稱量其質(zhì)量為4.4g，熔點為249.3℃。元素分析：C 52.23%，H 5.63%，N 15.28 %；理論C 52.74%，H 5.53%，N 15.38%，O 26.35%。產(chǎn)率為64.7%。

2 結(jié)果與討論

2.1 4,6-二甲基-2-羥基嘧啶的結(jié)構(gòu)表征

由上述方法合成的4,6-二甲基-2-羥基嘧啶測得的熔點為201℃，與理論值201～205℃相符。

經(jīng)CHNS模式分析元素，得到各元素含量為：C 57.98%，N 22.50%，H 6.47%；理論元素分析：C 58.05%，N 22.57%，H 6.50%，O 12.89%，基本相符。

產(chǎn)物的紅外光譜圖見圖1。如紅外光譜所示，該化合物在3500cm-1、1494cm-1、1508cm-1附近有中強吸收峰，且有分裂峰，可初步判斷含有嘧啶環(huán)；在1466cm-1、1250cm-1有吸收峰，可判斷有甲基；在1107cm-1附近有很強的吸收峰，可判斷有羥基。

分析結(jié)果表明產(chǎn)物是目標(biāo)化合物4,6-二甲基-2-羥基嘧啶。

圖1 4,6-二甲基-2-羥基嘧啶的紅外光譜圖

2.2 4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的結(jié)構(gòu)表征

圖2是4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的紅外光譜圖。由圖2可知，在3461cm-1、1502cm-1附近出現(xiàn)中強峰，可以判斷是嘧啶環(huán)；在1444cm-1附近出現(xiàn)強峰，可初步判斷是甲基；在1853cm-1附近可以初步判斷含有羰基；在1203cm-1附近出現(xiàn)強峰，可初步判斷含有醚鍵。在乙醇為溶劑的條件下，4,6-二甲基-2-羥基嘧啶與氯乙酸反應(yīng)可以生成4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。分析結(jié)果表明是目標(biāo)化合物4,6-二甲基-2-羥基嘧啶。

圖2 4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的紅外光譜圖

3 結(jié)論

1）在40～50℃條件下，乙酰丙酮與尿素反應(yīng)生成中間體4,6-二甲基-2-羥基嘧啶，根據(jù)Williamson醚合成法，在80℃下以4,6-二甲基-2-羥基嘧啶、氯乙酸等為原料合成了4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。

2）通過熔點（m.p.）、紅外光譜（IR）、元素分析等手段對4,6-二甲基-2-羥基嘧啶和4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的結(jié)構(gòu)進行了表征。

3）通過實驗摸索了合成4,6-二甲基-2-羥基嘧啶和4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的反應(yīng)條件。

參考文獻：

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［4]Matteson D S, Biernbaum M S, Bechtold R A, et al.Synthesis of boron substituted pyrimidines and borazaroquinazolines ［J］.J. Org. Chem., 1978, 43（5）： 950-954.

［5]張進，肖國民，楊為華.2-氯嘧啶的合成工藝研究［J］.化工時刊，2004，18（10）：22-24.

［6]趙善倉，朱愛國，王建.2-甲基-4-氯苯氧乙酸在玉米植株、籽粒和土壤中的殘留［J］.農(nóng)藥，2009，48（11）：83-86.

［7]戴立言，陳英奇，胡正良.4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶的合成工藝改進［J］.化學(xué)反應(yīng)與工程，1998，14（3）：334-336.

［8]謝建剛，權(quán)靜，吳承堯.4,6-二甲氧基-2-甲磺?；奏さ暮铣桑跩］.化學(xué)通報，2010，173（8）：742-745.

中圖分類號：TQ 452

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9905（2016）01-0001-02

基金項目：河南省教育廳自然科學(xué)研究項目（13B150274）；周口師范學(xué)院博士啟動基金（zksybscx201105）

作者簡介：王春杰（1981-），女，河南商水人，碩士研究生，講師，主要從事有機化合物的合成與性質(zhì)研究。Tel：13608419949，E-mail：wangcjzz@163.com

收稿日期：2015-11-09

Synthesis of 4，6-Dimethyl-2-carboxymethoxy Pyrimidine

WANG Chun-jie， MIAO Xiao-xiao， WANG Yun-sheng， ZHANG Hui
（Department of Chemistry， Zhoukou Normal University， Zhoukou 466001， China）

Abstract：Applied acetyl acetone and urea as the main raw material， 4，6-dimethyl-2-hydroxy pyrimidine intermediates was synthesized. Then the intermediates reacted with chloroacetic acid to synthesize 4，6-dimethyl-2-carboxy methoxy pyrimidine. The structures of intermediates and target product were characterized by melting point （m.p.）， infrared spectra （IR） and element analysis.

Key words：plant growth regulator； phenoxyacetic acid； pyrimidine； chloroacetic acid