CN104892682A - 含对氨基苯磺酸的金属配位聚合物的合成及其催化活性 - Google Patents

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汪永涛
王金华
颜士臣
汤桂梅
张鄂
姜媛
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Abstract

本发明提供了一种合成含对氨基苯磺酸的金属配位聚合物(MCPs)的合成方法并由单晶X-射线确定其晶体结构。而且进一步研究了其对二氢嘧啶酮类化合物的催化活性。采用简便、易操作的方法催化合成了系列二氢嘧啶酮类化合物并且催化产率可高达97%。

Description

含对氨基苯磺酸的金属配位聚合物的合成及其催化活性
技术领域
本发明属于无机化学，有机化学和药物化学领域，涉及金属配位聚合物的合成及其催化合成二氢嘧啶酮类化合物的实验方法。
背景技术
金属配位聚合物(MCPs)是一类由金属中心离子与有机配体自主装而形成的具有广阔应用前景的新型固体功能材料。这种材料具有新颖的结构和独特的性质，例如在催化、气体吸收或存储、荧光、传感和药物运输等方面都有着潜在的应用价值(S. Rojas, P. S. Wheatley, E. Quartapelle Procopio, B. Gil, B. Marszalek, R. E. Morris, E. Barea, CrystEngComm 2013, 15, 9364; Z. J. Zhang, Y. G. Zhao, Q. H. Gong, Z. Li, J. Li, Chem. Commun. 2013, 49, 653)。对于MCPs的合成，常用的方法有常规溶液反应法、水热法和溶剂热法等，因此能够选用简单有效的方法合成出具有特殊结构和性质的金属配位聚合物在现如今仍面临着很大的挑战。
二氢嘧啶酮类化合物是一种很重要的生物活性分子，目前发现这种化合物具有钙拮抗活性、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等药理活性(Kappe,C.O.; Fabian,W.M.F.; Semones,M.A. Tetrahedron, 1997, 53, 2803; O. C. Agbaje, O. O. Fadeyi, S. A. Fadeyi, L. E. Myles, C. O. Okoro, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 989)。因此在医药和农药开发及新材料构建等领域中逐渐表现出了广泛的应用前景。尽管二氢嘧啶酮类化合物在近几十年的合成方法中得到了很大的进展，但仍然存在很多不足，比如耗时长，需要昂贵的试剂，添加较强的路易斯酸碱及有时会用到有害的有机溶剂。因此进一步研究并探索出一条实现快速、高效、绿色、大规模的合成二氢嘧啶酮类化合物的路线显得至关重要。考虑到对氨基苯磺酸及过渡金属离子(Co2+, Fe3+和Cu2+)都曾经被用来催化有机物的合成(S. H. A. M. Leenders, R. Gramage-Doria, B. de Bruin and J. N. H. Reek, Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 433)。因此本发明同时考虑到以上两者的优点，采用对氨基苯磺酸和钴离子及有机配体配位形成MCPs。
因此选用具有特殊结构的金属配位聚合物催化合成有价值的有机物，这不仅挖掘了金属配位聚合物的价值，而且对于有机化学及药物化学的发展也起到了巨大的推动作用。
发明内容
本发明提供了一种合成具有高效催化活性的金属有机配位聚合物的合成方法，并用来高效催化合成二氢嘧啶类化合物。本发明达到了减少催化剂的用量、缩短反应时间、简化实验操作的绿色合成方法。
为实现上述目的，将对氨基苯磺酸、氢氧化钠、硝酸钴、及DPP (1,3-二(吡啶-4-基)丙烷)溶于水和甲醇的混合溶液中，其中DPP的结构式见图1。然后将溶液转移到反应釜中加热120度5小时后，降温过滤析出得到红色晶体的配位聚合物1。将所得产品1经单晶X-射线衍射分析确定其分子结构，见图2。最后将产物1研磨作为催化剂，采用一锅法催化系列苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素的反应得到二氢嘧啶酮类化合物。其中催化结果如下表一所示。
本发明的具体合成步骤如下。
实施例一、产品1的合成
将0.035g的对氨基苯磺酸(0.2mmol)、0.008g氢氧化钠(0.2mmol)、0.040g DPP (0.2mmol)和0.029g硝酸钴(0.1mmol)溶于水(2mL)和甲醇(3mL)的混合溶液中。将反应混合液转移到反应釜中加热120度5小时后以5度每小时的速率缓慢降至室温、过滤、静置、析出红色的目标产物1并确定其晶体结构图。
实施例二、催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法
取0.02mmol的产品1作为催化剂加入到1mmol苯甲醛、2mmol乙酰乙酸乙酯和1.5mmol的混合物中，在80摄氏度的的油浴锅中加热2小时，得到无色产品，最后用水和甲醇洗剂纯化得到目标产品。最后选用不同的醛在相同的条件下催化得到系列的二氢嘧啶酮类化合物。
附图说明
图1、DPP (1,3-二(吡啶-4-基)丙烷)的分子结构图。
图2、 化合物1的晶体结构图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提供了一种合成具有高效催化活性的金属有机配位聚合物的合成方法，并用来高效催化合成二氢嘧啶酮及其衍生物。本发明达到了减少催化剂的用量、缩短反应时间、简化实验操作的绿色合成方法。
为实现上述目的，将对氨基苯磺酸、氢氧化钠、硝酸钴、及DPP (1,3-二(吡啶-4-基)丙烷)溶于水和甲醇的混合溶液中，其中DPP的结构式见图1。然后将溶液转移到反应釜中加热120度5小时后，降温过滤析出得到红色晶体的配位聚合物1。将所得产品1经单晶X-射线衍射分析确定其分子结构，见图2。最后将产物1研磨作为催化剂，采用一锅法催化系列苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素的反应得到二氢嘧啶酮类化合物。其中催化结果如下表一所示。
本发明的具体合成步骤如下。
实施例一、产品1的合成
将0.035g的对氨基苯磺酸(0.2mmol)、0.008g氢氧化钠(0.2mmol)、0.040g DPP (0.2mmol)和0.029g硝酸钴(0.1mmol)溶于水(2mL)和甲醇(3mL)的混合溶液中。将反应混合液转移到反应釜中加热120度5小时后以5度每小时的速率缓慢降至室温、过滤、静置、析出红色的目标产物1并确定其晶体结构图。
实施例二、催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法
取0.02mmol的产品1作为催化剂加入到1mmol苯甲醛、2mmol乙酰乙酸乙酯和1.5mmol的混合物中，在80摄氏度的的油浴锅中加热2小时，得到无色产品，最后用水和甲醇洗剂纯化得到目标产品。最后选用不同的醛在相同的条件下催化得到系列的二氢嘧啶酮类化合物。

Claims (5)

1.一种含对氨基苯磺酸的金属配位聚合物的合成及其高效催化合成二氢嘧啶酮类化合物的合成方法，其特征在于合成步骤为：
(1) 实施例一、配合物1的合成
将一定比例的对氨基苯磺酸、氢氧化钠、DPP (1,3-二(吡啶-4-基)丙烷)和硝酸钴溶于一定量的水和有机溶剂中；然后将反应混合液转移到反应釜中加热完成后缓慢降至室温、过滤、静置、析出红色的目标产物1并确定其晶体结构图；
(2) 实施例二、催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法
其制备过程是以目标产物1为催化剂，取适量的产品1作为催化剂在适当温度下催化如下的反应式一段时间后，得到目标产品，最后用水和有机溶剂洗剂纯化得到纯净的产品；其中反应式为：
式中：R1选自H、卤素、硝基、氰基、三氟甲基、C1~C9的烷基或C1~C9的烷氧基；R2是C1-10烷基、OR未取代的C3-8环烷基或单- 、二- 或三- 取代的C3-8环烷基，其中在环烷基上的取代基独立地的选自羟基、C1-8烷基、卤代C1-8烷基、烷C1-8烷氧基或卤代的C1-8烷氧基；R3、R4和R5每一个都独立地选自氢、卤素、卤代C1-10烷基、未取代或取代的芳基或未取代或取代的C1-10烷基，其中烷基上的取代基选自C1-7烷氧基、卤代C1-7烷氧基或芳基；R6和R7每一个都独立的选自氢或C1-10烷基。
2.根据权利要求书1所述的配合物1的合成，其特征在于所使用的对氨基苯磺酸、氢氧化钠、DPP (1,3-二(吡啶-4-基)丙烷)和硝酸钴的比例为0.1~3.5：0.1~3.5：0.1~3.5：0.1~3.5。
3.根据权利要求书1所述的配合物1的合成和催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法，其特征在于所选的温度范围从室温到200摄氏度。
4.根据权利要求书1所述的配合物1的合成和催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法，其特征在于所需要的反应时间范围从0.4小时到168小时。
5.根据权利要求书1所述的配合物1的合成和催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法，其特征在于所选的有机溶剂为含碳原子数为1-10的单醇、双醇、三醇、四醇或多羟基醇、丙酮、乙酸乙酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、硝基甲烷、四氢呋喃、N－甲基吡咯烷酮、石油醚、苯、甲苯的单一溶剂或混合溶剂。
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