CN105837474A - 可催化合成二氢嘧啶酮类化合物的对甲苯磺酸钴配合物 - Google Patents

可催化合成二氢嘧啶酮类化合物的对甲苯磺酸钴配合物 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可用于催化二氢嘧啶酮类化合物合成的高效催化剂。催化剂对甲苯磺酸钴配合物的合成方法是在120℃条件下把对甲苯磺酸与六水合硝酸钴的水溶液混合加热到120度。5小时后，以每小时5℃的速率降温到100℃后过滤，滤液析出晶体即为催化剂对甲苯磺酸钴。利用X射线确定了催化剂的结构。该催化剂催化合成二氢嘧啶酮类化合物的催化产率高达98%。本发明具有反应时间短、催化剂用量少、操作步骤简单等优势，是一种绿色合成方法。

Description

可催化合成二氢嘧啶酮类化合物的对甲苯磺酸钴配合物
技术领域
本发明属于无机化学、有机化学和药物化学领域，涉及用钴的金属配合物的合成及其催化合成二氢嘧啶酮类化合物。
背景技术
二氢嘧啶酮类化合物（DHPMs）是一类重要的含氮杂环化合物，多具有生物活性，其在医药和生物方面有重要的应用，如在抗高血压、冠心病、心脑血管疾病、消炎等领域有广阔的应用，还可用作研制抗癌药物的先导化合物。二氢嘧啶酮类化合物通常由Biginelli反应合成，自上世纪90年代以来此反应得到了人们的广泛关注，人们利用不同反应条件或使用各种催化剂、促进剂合成了二氢嘧啶酮类化合物，如微波辐射技术、超声波技术、各种路易斯酸催化剂、离子液体的应用（E. H. Hu, et al, J. Org. Chem., 1998, 63, 3454;N. Isambert, et al, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 1347; R. Cella, et al,Tetrahedron, 2009, 65, 2619）等，这些合成方法都不同程度的促进了Biginelli反应的研究和发展，但也存在一些缺点和不足，如反应温度高、反应时间长、产物难以分离等，所以促使Biginelli反应的方法还需进一步完善。
在近几十年来金属配合物吸引了人们越来越多的关注。金属配合物结构新颖、性质独特，具有丰富多彩的拓扑结构，在光学、磁学、分子识别、催化（P.-H. Guo, Jet al,Inorg.Chem, 2015, 54, 8087）等领域都有广泛的运用，尤其在催化方面表现出了比无机化合物及有机化合物更强的优越性。据文献报道过渡金属离子和磺酸类化合物在催化方面都有重要的应用（T. Yang, et al, Chemcatchem, 2013, 5, 3131; M. Nasr-Esfahani,et al, J. Mol. Catal. A: Chem. 2013, 379, 243-254），所以综合二者优点本发明用水热法使硝酸钴与对甲苯磺酸钴自组装组装成金属配合物，并用其催化Biginelli反应的，这对将来合成二氢嘧啶酮类化合物具有重要的指导意义。
发明内容
本发明提供了一种金属配合物的合成方法并高效催化合成二氢嘧啶酮类化合物，本发明具有反应时间短、催化剂用量少、操作步骤简单、环境污染低等优势，该催化合成反应是一种绿色合成方法。
为实现上述目的，将对甲苯磺酸溶于水、氢氧化钠和硝酸钴溶于水，然后将溶液转移到反应釜中在120度下加热5小时，降温过滤析出黄色配合物1。
将产物1作为催化剂，采用一锅法催化苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素的一系列反应合成二氢嘧啶酮类化合物。
其催化结果见表一：
。
表一. 催化剂1催化Biginelli反应的催化实验：
。
本发明的具体合成步骤为。
实施例一、催化剂1的合成。
将0.0102g的对甲苯磺酸（0.2mmol）、0.008g氢氧化钠（0.2mmol）、溶于1ml水中，另外将0.029g硝酸钴（0.1mmol）溶于1ml水中，然后将溶液混合于反应釜中加热到120度5小时，以每小时5度的速率缓慢降至室温。过滤、静置、析出黄色目标产物1。
实施例二、催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法。
取0.02mmol催化剂1加入到1mmol苯甲醛、2mmol乙酰乙酸乙酯和1.5mmol尿素的混合物中，在80摄氏度的油浴锅中加热2小时，得到淡黄色粗品，先后用1ml水和1ml甲醇洗涤粗品得到纯的二氢嘧啶酮产物。最后在相同的催化条件下选用不同种类的醛催化得到系列的二氢嘧啶酮及其衍生物。
附图说明
图1、催化剂1的单晶X-衍射谱图。
图2、催化剂1的红外谱图。
图3、催化剂1的热重谱图。
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，给出了详细的方式和具体的操作过程，本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提供了一种金属有机聚合物类高效催化剂的合成方法并用其催化合成二氢嘧啶酮类化合物，本发明具有反应时间短、催化剂用量少、实验操作步骤简单等优势，是一种绿色合成方法。
为实现上述目的，将对甲苯磺酸溶于水，氢氧化钠和硝酸钴溶于水，然后将反应液转移到反应釜中在120度下加热5小时，以每小时5度的速率降温到100度过滤析出黄色配合物1。
通过单晶结构衍射、红外光谱表征手段对产物1进行了表征。红外光谱中的特征峰为：3324 nm、3261nm、1604nm、1361 nm、1214nm、1041nm、690nm，其中3324nm为水中氢的发射光谱、3261nm为甲基中碳氢键的发射光谱、1041nm为苯磺酸的发射光谱。
将产物1作为催化剂，采用一锅法催化苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素的一系列反应合成二氢嘧啶酮类化合物。
其催化结果见表一：
。
表一. 催化剂1催化Biginelli反应的催化实验：
。
本发明的具体合成步骤为。
实施例一、催化剂1的合成。
将0.0102g的对甲苯磺酸（0.2mmol）、0.008g氢氧化钠（0.2mmol）、溶于1ml水中，另外将0.029g硝酸钴（0.1mmol）溶于1ml水中，然后将溶液混合于反应釜中加热到120度5小时，以5度每小时的速率缓慢降至室温。过滤、静置、析出黄色目标产物1。
实施例二、催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法。
取0.02mmol催化剂1加入到1mmol苯甲醛、2mmol乙酰乙酸乙酯和1.5mmol尿素的混合物中，在80摄氏度的油浴锅中加热2小时，反应液冷却至室温过滤得到淡黄色粗品，先后用1ml水和1ml甲醇洗涤粗品得到纯的二氢嘧啶酮产物。最后在相同的催化条件选用不同种类的醛下催化得到系列的二氢嘧啶酮及其衍生物。

Claims (5)

1.一种含对甲苯磺酸的钴金属配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如下：
(1) 实施例一、配合物1的合成
将0.0102 g的对甲苯磺酸（0.2mmol）、0.008g氢氧化钠（0.2mmol）、溶于1ml水中，另外将0.029g硝酸钴（0.1mmol）溶于1ml水中，然后将溶液混合于反应釜中加热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、析出黄色目标产物1；
(2) 实施例二、催化合成二氢嘧啶酮类化合物的方法
以目标产物1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，先后用水和有机溶剂洗涤纯化得到纯净的目标产品；
反应式如下：
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甲苯磺酸、氢氧化钠、硝酸钴的比例为0.1~3.0：0.1~3.0：0.1~3.02。
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200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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