一種磺酸功能化殼聚糖催化合成4,6?二芳基嘧啶?2(1H)?酮衍生物的方法與流程

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本發(fā)明屬于綠色有機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然高分子修飾的磺酸功能化殼聚糖催化合成4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮類化合物的方法。

背景技術(shù)：

嘧啶酮衍生物是一類重要的含氮雜環(huán)化合物，具有重要的生理活性和藥理活性，在抗病毒、抗腫瘤、抗菌和消炎等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，也可作為研制抗癌藥物的先導(dǎo)物。因此，嘧啶酮系列化合物的合成具有重要的研究意義。作為嘧啶酮類化合物的典型代表，4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮的傳統(tǒng)制備方法是由芳香醛、芳香酮、尿素在酸性催化劑作用下制得。近年來，一些新型催化劑相繼被應(yīng)用于該類雜環(huán)化合物的合成，如氨基磺酸(majidm.heravi,leilaranjbar,fatemehderikvand,behnoushalimadadi.three-componentone-potsynthesisof4,6-diarylpyrimidin-2(1h)-onesundersolvent-freeconditionsinthepresenceofsulfamicacidasagreenandreusablecatalyst[j].moleculardiversity,2008,12:191-196)、雜多酸(zeinabpourghobadi,fatemehderikvand.h3pmo12o40catalyzedthree-componentone-potsynthesisof4,6-diarylpyrimidin-2(1h)-onesundersolvent-freeconditions[j].chinesechemicalletters,2010,21(3):269-272)、沸石(sunilr.mistry,kalpanac.maheria.synthesisofdiarylpyrimidinones(dapms)usinglargeporezeolites[j].journalofmolecularcatalysisa:chemical,2012,355:210-215)、酸性離子液體(ebrahimmollashahi,asiyehbiabangard.acidicionicliquidscatalyzedthree-componentsynthesisof4,6-diarylpyrimidin-2(1h)-onesundersolvent-freeconditions[j].journalofthechemicalsocietyofpakistan,2015,37(4):732-738)等。此外，微波(安琳,張玲,鄭友廣,薛運(yùn)生,牟杰,劉玲,劉毅.微波輻射促進(jìn)選擇性合成4,6-二芳基-3,4-二氫嘧啶-2(1h)-酮和嘧啶-2(1h)-酮[j].有機(jī)化學(xué),2012,32:1108-1111)、超聲(mohamedafzalpasha,nagashreeshrivatsa.aone-potthree-componentsynthesisof4,6-diarylpyrimidin-2(1h)-ones(dapms)usingatomizedsodiuminthfundersoniccondition[j].ultrasonicssonochemistry,2014,21:1279-1283)等輔助手段也被用于促進(jìn)該反應(yīng)進(jìn)行。然而這些方法依然存在一些缺點(diǎn)，如反應(yīng)時(shí)間較長、反應(yīng)溫度較高、轉(zhuǎn)化率較低以及需要特殊設(shè)備裝置等。因此，開發(fā)4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物的綠色、高效合成方法具有重要研究意義。

殼聚糖(chitosan)作為自然界儲(chǔ)量僅次于纖維素的第二大天然高分子物質(zhì)，其化學(xué)名為β-(1,4)-2-氨基-2-脫氧-d-葡萄糖，是由甲殼素經(jīng)部分或全部脫乙?；笮纬傻纳锞酆衔铩ぞ厶欠肿咏Y(jié)構(gòu)單元中氨基葡萄糖的2位氨基和6位伯羥基具有較高的活性，可以對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍。作為可再生的生物質(zhì)資源，殼聚糖具有廉價(jià)易得、毒性低、生物降解性和相容性好等優(yōu)點(diǎn)，在食品、醫(yī)藥、環(huán)保、化工等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用(oliviermahé,brière,isabelledez.chitosan:anupgradedpolysaccharidewastefororganocatalysis[j].europeanjournaloforganicchemistry,2015,12:2559-2578)。由于殼聚糖獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，近年來在有機(jī)合成與催化領(lǐng)域引起科學(xué)家的普遍關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物現(xiàn)有制備方法中反應(yīng)時(shí)間較長、反應(yīng)條件較嚴(yán)苛、轉(zhuǎn)化率較低等技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種生物相容性較好的磺酸功能化殼聚糖催化合成4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮類化合物的方法。

基于嘧啶酮衍生物的重要性和殼聚糖的特性，本發(fā)明采用天然生物高分子修飾的磺酸功能化殼聚糖(chitosan-so3h)作為催化劑，催化合成4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮類化合物。該方法具有催化劑生物相容性好、催化活性高、易分離和回收使用、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在有機(jī)合成與催化領(lǐng)域展現(xiàn)廣闊的發(fā)展前景。

一種磺酸功能化殼聚糖催化合成4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物的方法，具體過程為：將芳香醛、芳香酮、尿素和磺酸功能化殼聚糖加入到單口燒瓶中，無溶劑條件下于90℃加熱反應(yīng)，采用薄層色譜跟蹤監(jiān)測反應(yīng)；反應(yīng)完成后，待反應(yīng)體系冷卻到室溫，向其中加入有機(jī)溶劑溶解產(chǎn)物，過濾，將濾液減壓蒸餾，所得粗產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶即可得4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物純品。

上述一種磺酸功能化殼聚糖催化合成4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物的方法，其反應(yīng)式為：

上述反應(yīng)過程可能的催化反應(yīng)機(jī)理是：

所述磺酸功能化殼聚糖在反應(yīng)中為催化劑的作用，其結(jié)構(gòu)式為：

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述芳香醛、芳香酮和尿素的摩爾比為1:1:1～1.5。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述芳香醛、芳香酮和尿素的摩爾比為1:1:1.2。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述芳香醛與磺酸功能化殼聚糖的質(zhì)量比為1:0.1～0.2。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述芳香醛與磺酸功能化殼聚糖的質(zhì)量比為1:0.12。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述芳香醛為苯甲醛、4-甲基苯甲醛、4-羥基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、4-氯苯甲醛、3-氯苯甲醛、2-氯苯甲醛、4-硝基苯甲醛中的任一種。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述芳香酮為苯乙酮、4-甲基苯乙酮、4-甲氧基苯乙酮、4-氯苯乙酮、4-硝基苯乙酮中的任一種。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述溶解產(chǎn)物用有機(jī)溶劑為乙酸乙酯或丙酮。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述重結(jié)晶用溶劑為乙醇。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，過濾所得固體物采用乙醇洗滌，真空干燥后即為磺酸功能化殼聚糖，可重復(fù)使用于該合成方法中。

本發(fā)明中所述磺酸功能化殼聚糖催化劑的制備方法，參見相關(guān)文獻(xiàn)(kulsumkhan,zeban.siddiqui.anefficientsynthesisoftri-andtetrasubstitutedimidazolesfrombenzilsusingfunctionalizedchitosanasbiodegradablesolidacidcatalyst[j].industrial&engineeringchemistryresearch,2015,54,6611-6618)，其反應(yīng)式為：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明所采用的催化劑載體殼聚糖是可再生的生物質(zhì)資源，廉價(jià)易得，具有良好的生物相容性和降解性。

2、本發(fā)明制備4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物的反應(yīng)體系為無溶劑反應(yīng)，后處理簡單方便，對環(huán)境友好。

3、本發(fā)明所采用的催化劑磺酸功能化殼聚糖易于分離和回收使用，催化劑重復(fù)使用多次且活性基本保持不變。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例2產(chǎn)品4-(4-甲基苯基)-6-苯基嘧啶-2(1h)-酮的¹h-nmr譜圖，具體為，¹h-nmr(500mhz,cdcl3):δ12.00(s,1h),8.15-8.12(m,2h),8.07-8.04(m,2h),7.58-7.51(m,4h),7.37-7.34(m,2h),2.38(s,3h)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明所用有機(jī)物質(zhì)均為市售產(chǎn)品，所用磺酸功能化殼聚糖參見相關(guān)文獻(xiàn)(kulsumkhan,zeban.siddiqui.anefficientsynthesisoftri-andtetrasubstitutedimidazolesfrombenzilsusingfunctionalizedchitosanasbiodegradablesolidacidcatalyst[j].industrial&engineeringchemistryresearch,2015,54,6611-6618)進(jìn)行合成的。

其中，所述芳香醛、芳香酮和尿素的摩爾比為1:1:1～1.5，優(yōu)選為1:1:1.2；

所述芳香醛與磺酸功能化殼聚糖的質(zhì)量比為1:0.1～0.2，優(yōu)選為1:0.12，但是在具體的實(shí)施方式中，只要芳香醛與磺酸功能化殼聚糖的質(zhì)量比在1:0.1～0.2的范圍內(nèi)即可達(dá)到本發(fā)明所要的效果。

同時(shí)，所述芳香醛為苯甲醛、4-甲基苯甲醛、4-羥基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、4-氯苯甲醛、3-氯苯甲醛、2-氯苯甲醛、4-硝基苯甲醛中的任一種；所述芳香酮為苯乙酮、4-甲基苯乙酮、4-甲氧基苯乙酮、4-氯苯乙酮、4-硝基苯乙酮中的任一種，雖然在以下實(shí)施例中只列出了七個(gè)組合，合成了七種4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物，但是上述芳香醛和芳香酮之間可以任意組合，合成相應(yīng)的4,6-二芳基嘧啶-2(1h)-酮衍生物。

本發(fā)明合成方法的后處理過程中，溶解產(chǎn)物用有機(jī)溶劑為乙酸乙酯、丙酮，優(yōu)選為乙酸乙酯，過濾所得固體物采用乙醇洗滌，真空干燥后即可用于重復(fù)使用。重結(jié)晶用溶劑為乙醇。

本發(fā)明實(shí)施例中反應(yīng)產(chǎn)物的¹h-nmr表征采用德國bruker公司型號(hào)avance500mhz的核磁共振儀，反應(yīng)產(chǎn)物的熔點(diǎn)采用毛細(xì)管法測定。

實(shí)施例1

將0.11g(1.0mmol)苯甲醛、0.12g(1.0mmol)苯乙酮、0.07g(1.2mmol)尿素和15.4mg磺酸功能化殼聚糖催化劑加入到單口燒瓶中，無溶劑條件下于90℃加熱反應(yīng)，采用薄層色譜跟蹤監(jiān)測反應(yīng)；30min后反應(yīng)完成，待反應(yīng)體系冷卻到室溫，向其中加入乙酸乙酯，過濾，將濾液減壓蒸餾，所得粗產(chǎn)物采用乙醇重結(jié)晶即可得4,6-二苯基嘧啶-2(1h)-酮純品，產(chǎn)率為93％；測定熔點(diǎn)為216～218℃，與文獻(xiàn)報(bào)道相符。