一种嘧啶硫酮的化学合成方法技术

嘧啶硫酮类化合物为重要的有机合成中间体，广泛应用于医药、农药等的合成。本发明专利技术涉及用三氟甲磺酸镁替代浓盐酸、氯化锌等传统的路易斯酸催化剂，由醛、β－二酮、取代硫脲原料，在２０～１５０℃反应，合成嘧啶硫酮类化合物。该反应条件温和，操作简单，化合物分离提纯方便，反应后很容易地得到高收率（一般在８５％以上）和高纯度（一般在９８．５％以上）的产品。该化学合成方法工艺合理、催化剂用量少且可回收套用、生产成本低、基本无三废。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及用三氟甲磺酸镁替代浓盐酸、二氯化锌、BF3·OEt2等传统路易斯酸来制备嘧啶硫酮的化学合成方法。
技术介绍
在本专利技术给出之前，现有技术中嘧啶硫酮的化学合成方法是以浓盐酸、二氯化锌、BF3·OEt2等传统路易斯酸作催化剂来制备。如以浓盐酸为催化剂，反应温度高，时间要18小时，收率在20-50％左右。同时在反应过程中，浓盐酸对设备的腐蚀也较强。传统的路易斯酸作为催化剂能在一定的条件下提高反应效率，在有机合成中已有广泛的应用，然而这些生产工艺的缺点是催化剂用量大，因为大多传统的路易斯酸遇水分解而失效，反应要严格控制在无水条件下，而且对于含氮或亚胺类化合物，氮原子会抑制路易斯酸的催化活性，需要大的用量才能满足反应，同时还存在三废量大，后处理麻烦，产品收率和纯度较低等缺点。因此，即使传统的路易斯酸广泛应用于多种反应，它们还存在以上问题需要解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种工艺合理、反应收率高、催化剂用量少又可方便回收套用、生产成本低、环保的嘧啶硫酮类化合物的化学合成方法。为解决现有技术中的现状，本专利技术提供了一种用新型的催化剂即三氟甲磺酸镁替代传统路易斯酸来制备嘧啶硫酮类化合物的化学合成方法。本专利技术采用的技术方案如下一种如式(I)的嘧啶硫酮类化合物的化学合成方法，由如式(II)的原料芳香醛与如式(III)的β-二酮或β-酮酸酯及如式(IV)的取代硫脲在催化剂三氟甲磺酸镁的作用下于20～150℃反应，反应产物后处理制得所述的嘧啶硫酮类化合物， 其中结构式(I)中的R1为氢或C1～C3的烷基或烷氧基，R2为C1～C6的烷基或烷氧基，R3为C1～C6的烷基或卤代烷基，所述的卤素为F、Cl、Br，R4为氢或C1～C6的烷基，X为硝基或羟基或卤代基或三卤甲基或N，N-二烷基，所述的卤素为F、Cl、Br、I，结构式(I)中的m＝1～3的整数，n＝0～3的整数，m+n≤5；结构式(II)、(III)、(IV)中所述的R1、R2、R3、R4、X、m、n的定义与结构式(I)中的相同。进一步，式(I)中R2优选为OCH2CH3或OCH3，R3优选为CH3，R4优选为H或CH3。基本反应式如下 所述的芳香醛∶β-二酮或β-酮酸酯∶取代硫脲∶三氟甲磺酸镁的投料物质的量比为1.0∶0.8～1.5∶1.0～3.0∶0.005～0.20，优选芳香醛∶β-二酮或β-酮酸酯∶取代硫脲∶三氟甲磺酸镁投料物质的量比为1.0∶0.9～1.2∶1.0～2.0∶0.005～0.15。所述的嘧啶硫酮类化合物是由原料芳香醛与β-二酮或β-酮酸酯及取代硫脲在催化剂三氟甲磺酸镁的作用下于20～150℃在有机溶剂中反应0.5～24小时，所述的有机溶剂为下列之一或者下列的任意几种以任意比例的组合①碳原子数为1～4的卤代烃；②碳原子数为1～7的酯类；③碳原子数为3～6的酮类；④碳原子数为2～6的腈类；⑤碳原子数为1～3的醇类；⑥碳原子数为6～9的芳香族化合物；⑦碳原子数为1～3的硝基烷烃类。所述的有机溶剂优选为下述之一二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷和1，1，2-三氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丙酮、丁酮、环己酮、乙腈、丙腈、异丙腈、丁腈、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、硝基苯、氯苯、二氯苯、甲苯、二甲苯、硝基甲烷、硝基乙烷，进一步，所述的有机溶剂为下述之一乙醇、三氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、丙酮、甲苯、硝基甲烷。所述的有机溶剂用量为芳香醛的质量的1～20倍。所述的三氟甲磺酸镁通过回收套用，所述的回收通过所述的后处理实现，所述的后处理为将反应产物过滤，滤饼加冰水洗涤后提纯制得嘧啶硫酮类化合物，收集滤液及洗涤液，加乙酸乙酯萃取分离，取水相减压浓缩，得白色固体，白色固体再经乙酸乙酯洗涤，再经脱水制得三氟甲磺酸镁晶体。具体的，以上所述的三氟甲磺酸镁在后处理过程中，经乙酸乙酯洗涤后，在真空下160℃加热脱水4小时，得白色三氟甲磺酸镁晶体，回收率95％左右。具体的，所述的嘧啶硫酮类化合物的化学合成方法，按如下步骤进行a.室温下将物质的量比为芳香醛(II)∶β-二酮或β-酮酸酯(III)∶取代硫脲(IV)∶三氟甲磺酸镁＝1∶0.9～1.2∶1.0～2.0∶0.005～0.15的原料加入反应器中，并加入质量为醛的1～10倍的有机溶剂，充分搅拌；b.升温到50～80℃，反应0.5-12小时，同时用HPLC跟踪监测(流速1.0mL/min，甲醇∶水＝60∶40)，得反应产物；c.将所述反应产物过滤，滤饼以冰水洗涤三次，每次冰水用量约为滤饼质量的1/2，得到粗品，经乙醇或乙酸乙酯重结晶得成品；d.收集步骤c的滤液及洗涤液，加乙酸乙酯萃取分离，取水相减压浓缩，得白色固体，白色固体再经乙酸乙酯洗涤，再经脱水制得三氟甲磺酸镁晶体。本专利技术以三氟甲磺酸镁代替传统的路易斯酸作为催化剂，与现有技术相比，其优势体现在1.反应收率高(一般在85％以上)、生产成本低；2.工艺路线先进，反应条件温和；3.催化剂用量少、且可回收套用、基本无三废。具体实施例方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此实施例1投料物质的量比为醛(II)∶β-二酮或β-酮酸酯(III)∶取代硫脲(IV)∶三氟甲磺酸镁为1∶1.0∶1.5∶0.15，醛为苯甲醛，β-二酮或β-酮酸酯为乙酰乙酸乙酯，取代硫脲为硫脲，乙醇作为有机溶剂，其用量为苯甲醛质量的10倍。在装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌的250mL四口烧瓶内，加入苯甲醛50mmol，硫脲75mmol，乙酰乙酸乙酯50mmol和三氟甲磺酸镁7.5mmol(2.40克)，用乙醇53克溶解，在室温下搅拌均匀至完全溶解。升温至70℃反应，反应期间用HPLC跟踪监测(流速1.0mL/min，甲醇∶水＝60∶40)，4小时后反应完毕得反应产物，冷却至室温，将反应产物过滤，冰水洗涤滤饼三次，每次约用水6mL，得浅黄色滤饼。滤液以少量乙酸乙酯萃取，水相减压浓缩，少量乙酸乙酯洗涤，在真空下160℃加热脱水4小时，得白色三氟甲磺酸镁晶体7.2mmol，回收率96％。浅黄色滤饼为4-苯基-5-乙氧羰基-6-甲基-3，4二氢嘧啶硫酮粗品，经乙醇重结晶得白色的4-苯基-5-乙氧羰基-6-甲基-3，4二氢嘧啶硫酮固体12.7g，熔点207.3-208.5℃，收率92.0％，纯度98.8％。实施例2投料物质的量比为醛(II)∶β-二酮或β-酮酸酯(III)∶取代硫脲(IV)∶三氟甲磺酸镁＝1∶1.0∶1.5∶0.15，醛为苯甲醛，β-二酮或β-酮酸酯为乙酰乙酸乙酯，取代硫脲为硫脲，乙腈作为有机溶剂，其用量为苯甲醛质量的10倍。反应温度为70℃，反应时间6小时。其它操作同实施例1，产品收率93.0％，纯度99.1％，熔点207.1-208.0℃，三氟甲磺酸镁回收率95％。实施例3投料物质的量比醛(II)∶β-二酮或β-酮酸酯(III)∶取代硫脲(IV)∶三氟甲磺酸镁＝1∶1.0∶1.5∶0.15，醛为苯甲醛，β-二酮或β-酮酸酯为乙酰乙酸乙酯，取代硫脲为硫脲，乙酸乙酯作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种如式（Ⅰ）的嘧啶硫酮类化合物的化学合成方法，其特征在于所述的嘧啶硫酮类化合物是由如式（Ⅱ）的原料芳香醛与如式（Ⅲ）的β－二酮或β－酮酸酯及如式（Ⅳ）的取代硫脲在催化剂三氟甲磺酸镁的作用下于２０～１５０℃反应，反应产物后处理制得所述的嘧啶硫酮类化合物，＊＊＊其中：结构式（Ⅰ）中的Ｒ↑［１］为氢或Ｃ↓［１］～Ｃ↓［３］的烷基或烷氧基，Ｒ↑［２］为Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］的烷基或烷氧基，Ｒ↑［３］为Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］的烷基或卤代烷基，所述的卤素为Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ ，Ｒ↑［４］为氢或Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］的烷基，Ｘ为硝基或羟基或卤代基或三卤甲基或Ｎ，Ｎ－二烷基，所述的卤素为Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ，结构式（Ⅰ）中的ｍ＝１～３的整数，ｎ＝０～３的整数，ｍ＋ｎ≤５；结构式（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）中所述的Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］、Ｒ↑［３］、Ｒ↑［４］、Ｘ、ｍ、ｎ的定义与结构式（Ⅰ）中的相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏为科，李坚军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]