室温离子液体催化_一锅法_合成3_4_二氢嘧啶_2_酮

1、2002年第22卷第1期,7173有机化学Chinese Journal of Organic Chem istryV ol.22,2002N o.1,7173研究简报室温离子液体催化“一锅法”合成3,42二氢嘧啶222酮彭家建邓友全(中国科学院兰州化学物理研究所,羰基合成与选择氧化国家重点实验室及生态与绿色环境研究中心兰州730000摘要利用室温离子液体作催化剂,芳香醛、尿素和乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮三组分缩合制备3,42二氢嘧啶222酮衍生物,反应条件温和,反应时间短,且不需另加有机溶剂.考察了不同取代基对芳香醛、尿素和乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮三组分缩合反应的影响.还考察了不同的室温离子液体的

2、催化性能,发现12丁基232甲基咪唑六氟磷酸盐较12丁基232甲基咪唑四氟硼酸盐的催化效果略好.关键词离子液体,Biginelli反应,3,42二氢嘧啶222酮,一锅法Ionic Liquids C atalyzed One2Pot Synthesis of3,42Dihydropyrimidin22(1H2onesPE NG,Jia2JianDE NG,Y ou2Quan(State K ey Laboratory for Oxo Synthesis and Selective Oxidation and Centre for Ecological and Green Chemistry,L

3、anzhou Institute o f Chemical Physics,Chinese Academy o f Sciences,Lanzhou730000AbstractDihydropyrimidinones and their derivatives were synthesised in high yields by a one2pot three2 com ponent Biginelli condensation in the presence of catalytic am ounts of room tem perature ionic liquids such as 12

4、n2Butyl232methylimidazolium tetrafluoroborate(BMIm BF4and hexafluorophosphorate(BMImPF6under neutral and s olvent2free conditions.The one2pot Biginelli condensation has such advantages as high2yields, short reaction time,and sim ple procedure.K eyw ordsionic liquid,Biginelli reaction,dihydropyrimidi

5、n22(1H2ones,one2pot process近年来,3,42二氢嘧啶222酮及其衍生物的合成引起了人们极大的兴趣1.利用BF3E t2O2, K SF3,多聚磷酸4,FeCl31,LaCl35,La(OT f3, Y b(OT f36作催化剂,或以Amberlyst215,Nafion2H,醋酸为催化剂微波促进的方法7等都高产率地得到了3,42二氢嘧啶222酮衍生物.近十几年来,离子液体(ionic liquid,简称I L作为“清洁”溶剂和新催化体系正在受到世界各国催化界与石化企业界的接受和关注.室温离子液体系指在常温下呈液态的熔盐体系,通常由烷基吡啶或双烷基咪唑季铵阳离子与氯铝酸

6、根、氟硼酸根及氟磷酸根等阴离子组成.离子液体具有优异的化学和热稳定性,蒸汽压低,能溶解许多有机无机化合物及金属配合物等.80年代早期英国BP公司和法国的IFP 等研究机构,开始探索离子液体作为溶剂与催化剂的可能性,至今已在离子液体系中实现了许多催化反应812.本文利用室温离子液体12丁基232甲基咪唑氟硼酸盐(BMIm BF4,氟磷酸盐(BMImPF613,14等在无另加溶剂条件下催化芳香醛,尿素和,2二羰基化合物三组分一步缩合制备3,42二氢嘧啶222酮衍生物(Biginelli反应.发现在BMIm BF4和/或BMImPF6存在下,芳香醛,尿素和乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮在100下反应半小时,

7、可以高收率地制得E2mail:ydengReceived April23,2001;revised July10,2001;accepted October8,2001. Biginelli 产物.本文同时考察了芳香醛的取代基以及不同的,2二羰基化合物对产物收率的影响 .1实验熔点用德国PH MK 显微熔点仪测定,温度计未校正.Bruker 公司IFS120HR 傅立叶变换红外光谱仪,K Br 压片.FT 280A 核磁共振仪,T MS 内标,DMS O 2d 6作溶剂.室温离子液体12丁基232甲基咪唑氟硼酸盐(BMIm BF 4和氟磷酸盐(BMImPF 6的合成参见文献13,14.在50m

8、 L 圆底烧瓶中,加入2.65g (0.025m ol 苯甲醛,3.25g (0.025m ol 乙酰乙酸乙酯,2.25g (0.0375m ol 尿素,离子液体催化剂,加热至100,反应混合物成为均匀透明液体,约510min 后固化,保持0.5h ,冷却至室温,得到浅黄色物.取出固体产物,加入冰水研细,抽滤,产物依次用冰水,10%乙醇水溶液洗涤,真空干燥,计算收率.无水乙醇或乙酸乙酯重结晶得到52乙氧羰基262甲基242苯基23,42二氢嘧啶222酮无色晶体,收率84.6%95.1%,m.p.201203(文献值6:201203;1H NMR :9.14(s ,1H ,NH ,7.71(s

9、,1H ,NH ,7.057.36(m ,5H ,C 6H 5,5.15(s ,1H ,CH ,3.89(q ,J =6.9H z ,2H ,OCH 2,2.25(s ,3H ,62CH 3,1.05(t ,J =6.9H z ,3H ,52CH 3;IR :3245,3117,1726,1701,1649cm -1.其它芳香醛、尿素与,2二羰基化合物的反应步骤与此相同.所得收率列于表1.2结果与讨论从表1结果可看出,对于苯甲醛、乙酰乙酸乙酯、尿素三组分缩合反应,随着离子液体用量的增加,产物收率随之增加.在相同离子液体用量的条件下,芳香环上的取代基对反应收率也有影响.供电子基团使反应易于进行,

10、收率增加.反之,吸电子基团降低产物收率.离子液体BMIm BF 4和BMImPF 6都能催化Biginelli 缩合反应.对于带相同取代基的芳香醛,后者的催化效果略优于前者,而取代基对产物收率的影响则相同,即供电子基团使反应易于进行,收率增加.反之,吸电子基团降低产物收率.表1室温离子液体催化Biginelli 反应收率aT able 1Y ields of Biginelli reaction catalyzed by room tem perature ionic liquids under s olvent 2free conditionsEntry I onic liquid (mm

11、ol R R 1Is olatie yield (%1BMIm BF 4(0.05C 6H 5OC 2H 584.62BMIm BF 4(0.1C 6H 5OC 2H 592.33BMIm BF 4(0.2C 6H 5OC 2H 595.14BMIm BF 4(0.142CH 3OC 6H 4OC 2H 595.05BMIm BF 4(0.142ClC 6H 4OC 2H 596.46BMIm BF 4(0.142NO 2C 6H 4OC 2H 589.57BMImPF 6(0.1C 6H 5OC 2H 593.88BMImPF 6(0.142CH 3OC 6H 4OC 2H 597.99BM

12、ImPF 6(0.142ClC 6H 4OC 2H 597.710BMImPF 6(0.142NO 2C 6H 4OC 2H 592.111BMIm BF 4(0.1C 6H 5CH 399.112BMIm BF 4(0.142NO 2C 6H 4CH 391.613bBMIm BF 4(0.142NO 2C 6H 4CH 377.0aReaction conditions :RCHO 25.0mm ol ,CH 3COCH 2COR 125.0mm ol ,urea37.5mm ol ,100,0.5h ;bRefluxed in toluene (10m L for 2h.在离子液体催化剂

13、存在下,不同的,2二羰基化合物,如乙酰丙酮,和尿素、苯甲醛或对硝基苯甲醛也可发生三组分缩合反应,分别得到52乙酰基262甲基242苯基23,42二氢嘧啶222酮,收率99.1%,m.p.232235(文献值6:233236;1H NMR :8.28(s ,1H ,NH ,8.02(s ,1H ,NH ,6.727.50(m ,5H ,C 6H 5,5.79(s ,1H ,CH ,3.34(s ,3H ,C OCH 3,2.30(s ,3H ,62CH 3;IR :3310,1661,1608cm -1及52乙酰基262甲基242(42硝基苯基23,42二氢嘧啶222酮,收率91.6%,m.p.

14、228(文献值6:230;1H NMR :8.26(s ,1H ,NH ,8.16(s ,1H ,NH ,6.577.60(m ,4H ,C 6H 4,5.78(s ,1H ,CH ,3.33(s ,3H ,C OCH 3,2.52(s ,3H ,62CH 3;IR :3307,1664,1608,1518cm -1.作为对比,以甲苯作溶剂,回流2h ,产物收率(77.0%大大低于无溶剂反应条件下得到的收率.27有机化学V ol.22,2002利用室温离子液体作催化剂,芳香醛、,2二羰基化合物和尿素在不加其它溶剂的情况下,可以高收率地得到3,42二氢嘧啶222酮衍生物.所使用的催化剂为中性化合

15、物,操作简便,反应时间短,产物纯化易于进行.R eferences1Lu,J.;Ma,H.2R.;Li,W.2H.Chin.J.Org.Chem.2000,20(5,815(in Chinese.2Hu, E.H.;S idler,D.R.;D olling,U.2H.J.Org.Chem.1998,63,3454.3Bigi,F.;Carloni,S.;Frullanti,B.;Maggi,R.;Sartori,G.Tetrahedron Lett.1999,40,3465.4K appe,C.O.;Fals one,S. F.Synlett1998,718.5Lu,J.;Bai,Y.;Wa

16、ng,Z.;Y ang, B.;Ma,H.Tetrahedron Lett.2000,41,9075.6Ma,Y.;Qian,C.;Wang,L.;Y ang,M.J.Org.Chem.2000,65,3864.7Y adav,J.S.;Reddy, B.V.S.;Reddy, E.J.;Ramalingam,T.J.Chem.Res.,Synop.2000,354.8Welton,T.Chem.Rev.1999,2071.9Olivier,H.J.Mol.Catal.A:Chem.1999,146,285. 10Mathews, C.J.;Smith,P.J.;Welton,T.Chem.Commun.2000,1249.11Xu,L.;Chen,W.;X iao,J.Organometallics2000,19, 1123.12Peng,J.;Deng,Y.Tetrahedron Lett.2001,42