3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开一种3,4‑二氢嘧啶‑2(1H)‑酮及其衍生物的合成方法，该方法以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料，原位生成乙醛，同时再加入β‑二羰基化合物、脲素和水，与上述原位生成的乙醛反应，制得3,4‑二氢嘧啶‑2(1H)‑酮及其衍生物。该方法以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料，原位生成乙醛，原位生成的乙醛同时与β‑二羰基化合物、脲素和水反应，反应方法简单，绿色，同时反应效率高，副产物少，是一种环境友好、可持续且简单有效的合成3,4‑二氢嘧啶‑2(1H)‑酮及其衍生物的方法。

3,4 two hydropyrimidine 2 (1H) ketone and its derivatives and synthesis method and application thereof

The invention discloses a 3,4 two hydropyrimidine 2 (1H) synthesis method ketone and its derivatives, the biological catalyst of Candida antarctica lipase B as catalyst, with vinyl acetate and isopropyl alcohol as raw materials, in situ generation of acetaldehyde, and then adding two beta carbonyl compounds, urea and water, and the in situ reaction of acetaldehyde, preparation of 3,4 two hydropyrimidine 2 (1H) ketone and its derivatives. This method takes the biological catalyst of Candida antarctica lipase B as catalyst, with vinyl acetate and isopropyl alcohol as raw materials, in situ formation of acetaldehyde, acetaldehyde in situ generated at the same time with the beta two carbonyl compounds, urea and water reaction, reaction and reaction method is simple, green, high efficiency, less by-products, is a environmentally friendly, sustainable and simple and efficient synthesis of 3,4 two hydropyrimidine 2 (1H) method ketone and its derivatives.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学材料制备
，具体涉及3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物及其合成方法和应用。
技术介绍
红、绿、蓝固体荧光材料是制备有机发光二极管(OLED)、全彩显示器和传感器等器件的基础和关键所在，在这三种基本的颜色中能够发射深蓝光的材料一直受到研究人员的高度关注，因为它们可以扩展色域空间、降低器件的能量消耗，这有助于OLED的推广与普及。目前，人们正在努力的去设计和构建分子结构来获得各种不同的深蓝光材料，然而这些有机材料通常含有复杂的多环芳香骨架，需要在严苛的反应条件下，经过多个步骤来合成，这就会消耗很长的时间，而且产率也很低；而利用简洁绿色的方法合成和筛选在固态发射深蓝光的单环小分子从未有报道。Biginelli反应是最有用的多组分反应之一，是制备3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮类(3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-ones，DHPMs)以及相关杂环功能化合物的直接方法，由Biginelli于1893年最早发现。目前，所报道的Biginelli反应绝大部分均是以芳香醛作为原料，以芳香醛作为原料进行反应，该种方法限制了反应产物的多样性，并且催化剂对环境不友好。DHPMs具有多样的治疗和药理学活性，例如可以作为钙通道阻滞剂、抗肿瘤和抗艾滋病病毒抑制剂。此外，人们利用光谱技术对DHPMs与牛血清白蛋白(BSA)以及一些DNA序列之间的相互作用进行了一些研究。然而，对于DHPMs在固体状态下的光致发光现象从未有报道。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物及其合成方法和应用，该方法以脂肪酶CAL-B作为催化剂，通过原位产生乙醛进行多组分的Biginelli反应，方法简洁，绿色，生成产物能够制备深蓝色固体荧光材料，具有巨大的应用前景。为达上述目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料，原位生成乙醛，原位生成的乙醛同时与β-二羰基化合物、脲素和水反应，制得3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：优选地，将所述南极假丝酵母脂肪酶B、醋酸乙烯酯、异丙醇、β-二羰基化合物、脲素和水置于37-60℃、转速100-300rpm的恒温摇床中反应1-3天，经柱层析分离，得到3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物。优选地，将所述南极假丝酵母脂肪酶B、醋酸乙烯酯、异丙醇、β-二羰基化合物、脲素和水置于60℃、转速200rpm的恒温摇床中反应2天，经柱层析分离，得到3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物。优选地，所述脲素、β-二羰基化合物、异丙醇与醋酸乙烯酯的摩尔比为9-12：10-14：2-4：1；南极假丝酵母脂肪酶B用量为醋酸乙烯酯质量的4-10％；水的用量为物料总质量的30-50％；上述南极假丝酵母脂肪酶B、醋酸乙烯酯、异丙醇、β-二羰基化合物、脲素和水按照比例一次性投料混合恒温震荡。采用上述合成方法制备得到的3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物。上述3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物在深蓝色固体荧光材料制备中的应用。本专利技术具有以下有益效果：1)该方法以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料，原位生成乙醛，在生成乙醛的同时，乙醛同时与β-二羰基化合物和脲素反应，反应方法简单，绿色，同时反应效率高，副产物少，是一种环境友好、可持续且简单有效的合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的方法。2)本专利技术在原位生成乙醛时，采用生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，该催化剂性能稳定，并且在该酶的作用下原位生成乙醛，该生物催化反应利用酶的活性来实现多组分之间的反应，具有高效性、原子经济性和分子多样性的特点，环境友好。3)本专利技术以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料生成乙醛，生成的乙醛继续进行反应，制得3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物，克服以现成的乙醛为原料而容易发生聚合和氧化的问题，通过温和的条件，以酶的催化作用原位生成乙醛，催化一锅多组分反应制备3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物，高效，简单，副反应物少。4)通过本专利技术方法制备得到的3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物基本上都是单环结构，在固态下发出蓝色或深蓝色的光，是到目前为止最小的能够发射深蓝光的骨架结构，用于制备深蓝色固体荧光材料，从而为有机发光二极管、全彩显示器和传感器等器件中的深蓝光材料的制备提供一种新的来源，并且该方法环境友好、简单、高效，具有巨大的应用前景。具体实施方式以下对本专利技术进行详细细述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1：3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，包括：在10mL圆底烧瓶中分别加入脲素0.2mmol、β-二羰基化合物0.6mmol、CAL-B10mg、醋酸乙烯酯0.2mL、异丙醇0.2mL和去离子水0.16mL；将上述物料置于60℃、转速为200rpm的恒温摇床中反应2d，反应结束后，经柱层析分离得目标产物(硅胶：200-300目，流动相：石油醚/乙酸乙酯)，真空干燥，制得；其反应式为：在上述反应物中，当β-二羰基化合物和脲素中的R采用不同的基团时，可以生成上述的4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h和4i这9种衍生物以及单独生成上述衍生物时的收率；分别对上述9种化合物在固体状态下的荧光光谱进行测定，并计算其CIE坐标，具体如下：从上述数据可以看出，化合物4a和4e位于CIE系统的深蓝色区域，也是首次被发现可以发射蓝光，是目前为止，骨架最小的深蓝光化合物，它们只有一个环结构，不同于现有技术中的多芳香环化合物，用于为有机发光二极管(OLED)、全彩显示器和传感器等器件的制备提供材料基础，并且能耗低，有利于OLED的推广。实施例2：3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，包括：在10mL圆底烧瓶中分别加入脲素0.2mmol、β-二羰基化合物0.4mmol、CAL-B6mg、醋酸乙烯酯0.17mL、异丙醇0.15mL和去离子水0.10mL；将上述物料置于37℃、转速为100rpm的恒温摇床中反应3d，反应结束后，经柱层析分离得目标产物(硅胶：200-300目，流动相：石油醚/乙酸乙酯)，真空干燥，制得；实施例3：3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，包括：在10mL圆底烧瓶中分别加入脲素0.2mmol、β-二羰基化合物0.3mmol、CAL-B12mg、醋酸乙烯酯0.19mL、异丙醇0.18mL和去离子水0.16mL；将上述物料置于50℃、转速为300rpm的恒温摇床中反应1d，反应结束后，经柱层析分离得目标产物(硅胶：200-300目，流动相：石油醚/乙酸乙酯)，真空干燥，制得；以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
3,4‑二氢嘧啶‑2(1H)‑酮及其衍生物的合成方法，其特征是：以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料，原位生成乙醛，原位生成的乙醛同时与β‑二羰基化合物、脲素和水反应，制得3,4‑二氢嘧啶‑2(1H)‑酮及其衍生物。

【技术特征摘要】
1.3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，其特征是：以生物催化剂南极假丝酵母脂肪酶B为催化剂，以醋酸乙烯酯和异丙醇为原料，原位生成乙醛，原位生成的乙醛同时与β-二羰基化合物、脲素和水反应，制得3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物。2.根据权利要求1所述的3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，其特征是：将所述南极假丝酵母脂肪酶B、醋酸乙烯酯、异丙醇、β-二羰基化合物、脲素和水置于37-60℃、转速100-300rpm的恒温摇床中反应1-3天，经柱层析分离，得到3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物。3.根据权利要求2所述的3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮及其衍生物的合成方法，其特征是：将所述南极假丝酵母脂肪酶B、醋酸乙烯酯、异丙醇、β-二羰基化合物、脲素和水置于60...

【专利技术属性】
技术研发人员：余孝其，张威，王娜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51