煙草秸稈基固體堿催化合成喹唑啉類衍生物

周健齊，張順鵬，潘紅虎，張中華，唐芹，趙昆紅，柏松

（貴州理工學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003）

0 引言

貴州作為中國重要的烤煙及煙葉的生產(chǎn)基地[1]，每年都會產(chǎn)生數(shù)量龐大的農(nóng)業(yè)廢棄物——煙草秸稈，這些廢棄的秸稈通常的處置方法基本上是燒掉或者隨意丟棄，這樣做造成了嚴(yán)重的大氣污染[2]，另一方面也讓煙草秸稈沒有得到充分的利用。由于農(nóng)業(yè)廢棄物是一種可再生能源和低成本材料，所以被認(rèn)為是一種非常重要的制備活性炭的原材料[3]，采用煙草秸稈制備的改性活性炭固體催化劑，具有來源廣泛、價格便宜等優(yōu)勢。所以本課題提出綜合利用煙草秸稈資源來制備催化性能較高、需求量大、應(yīng)用廣泛的改性活性炭固體催化劑[4-7]。喹唑啉衍生物具有廣泛的生物活性，如抗腫瘤、殺蟲、除草、抗病毒等[8-11]，近二十年來，國外一些公司開發(fā)大量含喹唑啉結(jié)構(gòu)的藥物。為考察煙草秸稈基固體堿的催化效果，本課題組以煙草秸稈基固體堿為催化劑，催化合成了系列6，8-二氯-4-巰基-喹唑啉類化合物。與之前報道過的方法相比，本方法具有產(chǎn)率較高，催化劑可回收重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

SHA-C恒溫振蕩器；GZXGF-9023A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；SHZ-III循環(huán)水真空泵；管式電阻爐；JEOL-ECX500型500 MHz核磁共振儀（TMS為內(nèi)標(biāo)，日本電子）；標(biāo)準(zhǔn)篩；RE-2 000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；ZF-I型三用紫外分析儀；X-4型數(shù)字顯微熔點(diǎn)測定儀（溫度未校正）；HZT-A200電子天平；煙草秸稈基固體堿由廢棄煙草秸稈制備；目標(biāo)化合物合成方法根據(jù)文獻(xiàn)[12]所述方法合成；其余所使用試劑均為市售分析純。

1.2 煙草秸稈基固體堿的制備

把煙草秸稈用蒸餾水洗凈、用烘箱烘干之后再用粉碎機(jī)將其粉碎，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于一定的溫度條件下碳化2 h，靜置冷卻到室溫后，再經(jīng)過研磨、篩選，留下粒徑為50目范圍以下的顆粒，然后放置于氫氧化鈉飽和溶液中常溫條件下浸泡活化48 h后，過濾、干燥到恒重。隨后將經(jīng)過活化劑浸泡并干燥過的炭化料放入燃燒舟中，放置在管式電阻爐內(nèi)。在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，用10°C/min的速度升溫到活性化溫度活化4 h，活化完成后冷卻至室溫取出，即得煙草秸稈基固體堿，備用。

1.3 合成方法[2]

6，8-二氯-4-巰基喹唑啉（Ta～k）的合成在50 mL 三口瓶中加入0.241g （1 mmol）6，8-二氯-4-巰基-喹唑啉、1.0g煙草秸稈基固體堿、鹵代烴1 mmol、乙腈5 mL加熱至回流。用TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，至原料點(diǎn)消失，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去乙腈，殘渣過濾水洗，最后得到的固體用無水乙醇重結(jié)晶。得到8個硫醚類喹唑啉。所有化合物均為已知化合物，其熔點(diǎn)、1H NMR、13C NMR數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[12]報道一致。

Ta： 產(chǎn)率93.5%；淡 黃 色 固 體；m.p.97-99 °C[12]； IR，-V/cm-1：3067.5 （ArH）， 1 544.6，1 532.7， 1 507.2， 1 455.4；1H NMR （CDCL3）， δ：9.12（s，1H，2-quinazoline-H），7.98（d，J=2.3 Hz，1H，7-quinazoline-H），7.93（d，J=1.7 HZ，1H， 5-quinazoline-H）， 7.46 （d，J=8.45 HZ，1H，benzene-H），7.38-7.28（m，4H，benzene-H）， 4.67 （s， 2H， CH2）13C NMR （CDCL3），δ：171.2，154.3，143.9，136.3，134.3，132.7，129.5，128.6， 127.9， 124.5， 122.2， 33.5，

Tb：收率93%；黃色固體；m.p.116-118°C[12]；IR，-V/cm-1：3 042.5 （ArH）， 2 922.3（CH3）， 1 545.7， 1 528.2， 1 455.4；1H NMR（CDCL3），δ：9.09（s，1H，2-quinazoline-H），7.94（d，J=1.7 Hz， 1H， 7-quinazoline-H）， 7.86（d，J=2.3 HZ，1H，5-quinazoline-H）， 7.35 （d，J=8.45 HZ， 1H， benzene-H）， 7.15 （d，J=7.4 HZ，1H， benzene-H）， 4.57 （s， 2H， C2）13C NMR （CDCL3）， δ： 171.0， 154.3， 143.2， 137.0，134.7， 134.5， 133.1， 132.7， 129.4， 129.2，124.8，122.3，33.6，21.8.

Tc：收率91.5%；淡黃色固體；m.p.118-119 °C[12]； IR，-V/cm-1：3 063.5 （ArH）， 1 534.5，1 457.9， 1 408.4；1H NMR （CDCL3）， δ： 9.13（s，1H，2-quinazoline-H），7.99（d，J=2.25 Hz，1H，7-quinazoline-H），7.93（d，J=2.3 HZ，1H，5-quinazoline-H），7.45（d，J=7.4 HZ，1H，benzene-H），7.12（d，J=8.6 HZ，1H，benzene-H），4.63 （s， 2H， CH2）13C NMR （CDCL3）， 170.8，163.2，161.5，153.8，143.5，134.7，134.2，132.9，132.2， 130.8， 130.4， 124.7， 121.6，115.7， 115.3，33.2；19F NMR （CDCL3， 125 MZ） δ： -114.1（1F）.

Td：收率89.5%；黃色固體；m.p.119-121°C[12]； IR，-V/cm-1：3 067.5 （ArH）， 1 544.8， 1 530.1， 1 505.9， 1 457.31H NMR （CDCL3）， δ： 9.10（s，1H，2-quinazoline-H），7.97（d，J=2.25 Hz，1H，7-quinazoline-H）， 7.91 （d，J=2.3 HZ，1H，5-quinazoline-H），7.55-7.50（m，1H，benzene-H），7.28-7.20（m，1H，benzene-H），7.11-7.05（m，2H，benzene-H），4.65（s，2H，CH2）13C NMR （CDCL3）， δ：170.7，162.6，160.5，153.2， 143.3， 134.7， 132.9， 131.5， 131.5， 129.8，129.7， 124.2， 124.2，121.4， 115.8，115.7， 115.4，33.8；19F NMR（CDCL3）， δ：-116.3 （1F）.

Te：收率94.5%；淡黃色固體； m.p.112-114 °C[12]； IR，-V/cm-1：3 065.1 （ArH）， 2 978.3（CH3）， 1 530.9， 1 457.4；1H NMR （CDCL3），δ：9.15（s，1H，2-quinazoline-H），7.94（d，J=2.25 Hz，1H，7-quinazoline-H），7.90 （d，J=1.75 HZ，1H，5-quinazoline-H），7.27-7.24（m，1H，benzene-H），7.05-7.01（m，2H，benzene-H），6.86-6.82 （m，1H，benzene-H），4.61 （s，2H，CH2）， 3.83 （s， 3H， OCH3），13C NMR（CDCL3）， δ： 171.9， 159.1， 154.5， 143.1， 137.9，134.5， 132.8， 129.0，124.5， 122.6，121.3， 114.5，113.2， 55.6， 34.7.

Tf：收率95.5%；黃色固體；m.p.170-172°C[12]； IR，-V/cm-1： 3 013.5ArH）， 2 947.1（CH3）， 1 544.1， 1 528.3， 1 455.9；1H NMR（CDCL3），δ：9.04（s，1H，2-quinazoline-H），7.97（d，J=1.75 Hz，1H，7-quinazoline-H），7.91（d，J=2.3 Hz， 1H， 5-quinazoline-H）， 2.73 （s，3H， SCH3）13C NMR （CDCL3）， δ： 172.2， 154.5，154.1， 143.7， 134.7，134.5， 134.5，132.9， 125.8，121.8，13.3；

Tg：收率93.5%；黃色固體；m.p.83-85°C[12]； IR，-V/cm-1：3 059.1ArH）， 1 532.9， 1 459.7；1H NMR （CDCL3）， δ： 9.07（s， 1H， 2-quinazoline-H）， 7.97 （d，J=1.85 Hz， 1H， 7-quinazoline-H）， 7.92 （d，J=1.85 Hz，1H， 5-quinazoline-H）， 3.39 （q，J=7.45HZ， 2H，SCH2）， 1.47 （t，J=7.45 HZ， 3H，CH3）13C NMR（CDCL3）， δ： 171.0， 154.5， 143.1， 134.6， 134.2，132.6， 125.1， 122.4， 24.6， 14.7

Th：收率93.5%；黃色固體；m.p.69-71°C[12]； IR，-V/cm-1：3 057.3（ArH），1 532.7， 1 457.21H NMR （CDCL3）， δ： 9.06 （s， 1H， 2-quinazoline-H）， 7.99 （d，J=2.3 Hz， 1H， 7-quinazoline-H）， 7.98 （d，J=2.3 Hz， 1H， 5-quinazoline-H），5.98-5.95（M，1H，-CH=），5.43（d，J=10.1 HZ，2H，SCH2-C=），5.20 （d，J=12.8HZ， 2H， C=CH2）13C NMR （CDCL3）， δ：171.7，153.7， 143.8， 137.1， 134.2， 134.0， 132.6，132.1， 125.7， 121.7， 119.6， 32.8.

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種催化劑對合成化合物Ta產(chǎn)率的影響

以化合物Ta的合成為模板反應(yīng)，考查碳酸鉀和煙草秸稈基改性活性炭為催化劑的催化效果。由表1的對照試驗(yàn)結(jié)果可以看出，煙草秸稈基所發(fā)揮的催化能力明顯超過K2CO3，這說明煙草秸稈基擁有良好的催化能力。

表1 兩種催化劑對合成Ta產(chǎn)率的影響

2.2 煙草秸稈基固體堿的重復(fù)利用

以合成化合物Ta為例，研究了煙草秸稈基固體堿的重復(fù)使用率。合成目標(biāo)化合物后用二氯甲烷溶解體系，過濾，回收的催化劑直接用于下一次反應(yīng)，重復(fù)3次，從表2中可以看出到煙草秸稈基固體堿重復(fù)使用三次，仍具有較好催化效果。

表2 煙草秸稈基固體堿的重復(fù)利用性

3 結(jié)論

本文以廢棄的煙草秸稈為原料，制備了煙草秸稈基固體堿。并將煙草秸稈基固體堿用于催化劑合成了8個6，8-二氯-4-巰基-喹唑啉類化合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法具有催化效果好，催化劑可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，為廢棄煙草秸稈的利用以及該類化合物的合成提供了一條便捷、高效的方法。