CN114395770A - 一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及有机电化学领域,具体涉及一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法。
背景技术
氟是最小的卤素和电负性最强的元素,氟化有机分子在药物化学、农业化学和材料科学中越来越有用。目前医药市场上一些表现最好、销量最好的药物在其结构中含有氟原子,它是最近批准的药物中约20%的关键成分。
-CF3基团可以显著改变母分子在亲脂性、酸性、偶极矩、代谢稳定性或生物利用度方面的物理、化学和生物性质。这些好处导致其在药物合成、农用化学品和特殊材料中的广泛应用。大约20%的药物,在带有-CF3基团的化合物的多步合成中,需要-CF3部分的取代或掺入。
尿嘧啶的结构实体是药物和生命科学中一种重要的缺电子杂芳烃。三氟甲基尿嘧啶是一种非常有用的尿嘧啶衍生物,比如曲氟胸苷是一种广谱抗病毒药物,对腺病毒、带状疱疹病毒有抑制作用,对水痘病毒及某些腺病毒具有抑制作用。5-三氟甲基尿嘧啶是一类在医药领域有着十分广泛应用的结构,是一种重要的药物中间体,是一种抗病毒药物。但是传统的合成方法都仍存在着一些弊端:(1)反应步骤繁琐;(2)需要化学计量的添加剂或外源氧化剂;(3)需要金属盐作为催化剂;(4)反应条件苛刻,温度要求较高;(5)成本较高,反应试剂较昂贵。
电化学合成技术是环境友好的合成工具,不使用氧化剂或催化剂,减少对环境的污染,具备反应条件温和、工艺流程短、反应选择性和收率高等优点。因此,开发一种高效且环境友好的方法来获得这种结构是非常可取的。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法。
本发明提供了一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,具有这样的特征:将尿嘧啶、三氟甲基亚磺酸钠、电解质混合均匀后加入到电化学装置中,添加溶剂,将阳极和阴极固定后,在电化学装置中进行电化学反应,反应结束后将反应液依次经过萃取、洗涤干燥、浓缩、分离纯化后得到5-三氟甲基尿嘧啶。
其中,5-三氟甲基尿嘧啶的结构式为:
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,电解质为四乙基高氯酸铵、四乙基对甲苯磺酸铵、四丁基醋酸铵、四丁基六氟磷酸铵、硫酸钠、硫酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、醋酸钠、硫酸铵、硫酸氢铵、磷酸铵、磷酸氢铵、氯化钠、溴化钠以及高氯酸锂中的任意一种。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,尿嘧啶、三氟甲基亚磺酸钠以及电解质的摩尔比为1:1:1~1:10:10。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,溶剂为水、乙腈与水的混合溶液、甲醇与水的混合溶液以及二氯甲烷与水的混合溶液中的任意一种,混合溶液的体积比为1~8:1,溶剂的总体积为5~1000mL。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,阳极为碳棒、碳片、碳板以及碳布中的任意一种,阴极为铂片、镍片、铜片以及铁片中的任意一种,电化学装置为不分隔的电解池。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,电化学反应的反应电流为4~200mA,反应温度为25℃~100℃,反应时间为2~12h。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,萃取的萃取剂乙酸乙酯,体积为10mL,萃取次数为3次,洗涤干燥时,洗涤剂为有机层用水,干燥剂为无水硫酸钠。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,浓缩为减压浓缩。
在本发明提供的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法中,还可以具有这样的特征:其中,分离纯化所使用的方法为柱层析法,淋洗剂为二氯甲烷与乙酸乙酯,其体积比为1:1~4:1。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,因为将尿嘧啶、三氟甲基亚磺酸钠、电解质混合均匀后加入到电化学装置中,添加溶剂,将阳极和阴极固定后,在电化学装置中进行电化学反应,反应结束后将反应液依次经过萃取、洗涤干燥、浓缩、分离纯化后得到5-三氟甲基尿嘧啶。其中,5-三氟甲基尿嘧啶的结构式为:
因此,本发明采用的有机电化学方法,相比现有传统的合成方法步骤繁琐、使用污染环境的催化剂或氧化剂等缺点,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过电化学中电子的转移,恒定电流代替氧化剂,反应不使用氧化剂或过渡金属催化剂,减少对环境的污染。
(2)本发明使用水作为溶剂,对环境友好且便宜易得。以硫酸钠作电解质,价格便宜。
(3)反应在不分解的电解池中进行,装置简单,操作方便,成本低。
(4)反应中使用的工作电极石墨碳棒以及铂片,易清洗,可重复使用。
(5)反应过程中条件温和、反应时间短,可操作性强。
附图说明
图1是本发明的实施例中合成5-三氟甲基尿嘧啶的反应路线图;
图2是本发明的实施例中电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的反应装置及示意图;
图3是本发明的实施例中5-三氟甲基尿嘧啶化合物的1H NMR;以及
图4是本发明的实施例中5-三氟甲基尿嘧啶化合物的19F NMR。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本发明一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法作具体阐述。
<实施例1>
图1是本实施例中合成5-三氟甲基尿嘧啶的反应路线图。
图2是本实施例中电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的反应装置及示意图。
如图1~图2所示,本实施例的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法的过程为:
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶,在电化学瓶中加入磁力搅子,将称量好的尿嘧啶(0.5mmol)、三氟甲基亚磺酸钠(1.5mmol)和电解质Na2SO4(1.5mmol)依次加入到电化学瓶中,用注射器加入反应溶剂H2O(10mL),把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中,再放入恒温磁力搅拌器,固定好电极夹。在室温下搅拌,通上恒电流18mA反应。通过TCL监测跟踪反应。反应结束后,用乙酸乙酯和水萃取三次,收集有机相,用饱和氯化钠去除无机盐,再用Na2SO4干燥,减压去除溶剂,加硅胶旋干,通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物5-三氟甲基尿嘧啶。
图3是本实施例中5-三氟甲基尿嘧啶化合物的1H NMR。
图4是本实施例中5-三氟甲基尿嘧啶化合物的19F NMR。
<实施例2>
首先准备好反应需要的10mL电化学瓶,在电化学瓶中加入磁力搅子,将称量好的尿嘧啶(0.5mmol)、三氟甲基亚磺酸钠(1.5mmol)和电解质Na2SO4(1.5mmol)依次加入到电化学瓶中,用注射器加入反应溶剂,其中,溶剂如表1所示。把作为阳极的碳棒和作为阴极的铂片固定到电化学瓶中,再放入恒温磁力搅拌器,固定好电极夹。在室温下搅拌,通上恒电流18mA反应。通过TCL监测跟踪反应。反应结束后,用乙酸乙酯和水萃取三次,收集有机相,用饱和氯化钠去除无机盐,再用Na2SO4干燥,减压去除溶剂,加硅胶旋干,通过硅胶柱层析得到纯净的目标产物5-三氟甲基尿嘧啶。计算产率。
表1为不同溶剂下的反应收率。
表1
由实施例1-2结果可知,在相同的实验条件下,当溶剂中MeCN与H2O的体积比由5:1逐渐下降时,目标产物的收率也时逐渐上升,当溶剂为H2O时,收率达到了70.5%。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,因为将尿嘧啶、三氟甲基亚磺酸钠、电解质混合均匀后加入到电化学瓶中,添加溶剂,将阳极和阴极固定后,在电化学瓶中进行电化学反应,反应结束后将反应液依次经过萃取、洗涤干燥、浓缩、分离纯化后得到5-三氟甲基尿嘧啶。因此,上述过程使用的电化学合成技术是环境友好的合成工具,不使用氧化剂或催化剂,减少对环境的污染,具备反应条件温和、工艺流程短、反应选择性和收率高等优点。
此外,本实施例的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法利用三氟甲基亚磺酸钠作为CF3自由基的来源,通过电化学制备,制备方法简单直接且制备条件温和。该方法为攻克工业化生产的难题提供了新的思路,具有良好的发展前景。
综上,本实施例的电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法相比现有传统的合成方法步骤繁琐、使用污染环境的催化剂或氧化剂等缺点,本发明具有以下几个方面的有益效果:本发明通过电化学中电子的转移,恒定电流代替氧化剂,反应不使用氧化剂或过渡金属催化剂,减少对环境的污染;本发明使用水作为溶剂,对环境友好且便宜易得。以硫酸钠作电解质,价格便宜;反应在不分解的电解池中进行,装置简单,操作方便,成本低;反应中使用的工作电极石墨碳棒以及铂片,易清洗,可重复使用;反应过程中条件温和、反应时间短,可操作性强。
上述实施方式为本发明的优选案例,并不用来限制本发明的保护范围。
上述实施例中的阳极为碳棒、碳片、碳板以及碳布中的碳棒,在其他实施例中,阳极为这些之外的其他碳材料,也能实现本发明的目的。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述电解质为四乙基高氯酸铵、四乙基对甲苯磺酸铵、四丁基醋酸铵、四丁基六氟磷酸铵、硫酸钠、硫酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、醋酸钠、硫酸铵、硫酸氢铵、磷酸铵、磷酸氢铵、氯化钠、溴化钠以及高氯酸锂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述尿嘧啶、所述三氟甲基亚磺酸钠以及所述电解质的摩尔比为1:1:1~1:10:10。
4.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述溶剂为水、乙腈与水的混合溶液、甲醇与水的混合溶液以及二氯甲烷与水的混合溶液中的任意一种,
所述混合溶液的体积比为1~8:1,
所述溶剂的总体积为5~1000mL。
5.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述阳极为碳棒、碳片、碳板以及碳布中的任意一种,
所述阴极为铂片、镍片、铜片以及铁片中的任意一种,
所述电化学装置为不分隔的电解池。
6.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述电化学反应的反应电流为4~200mA,反应温度为25℃~100℃,反应时间为2~12h。
7.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述萃取的萃取剂乙酸乙酯,体积为10mL,萃取次数为3次,
所述洗涤干燥时,洗涤剂为有机层用水,干燥剂为无水硫酸钠。
8.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述浓缩为减压浓缩。
9.根据权利要求1所述的一种电化学合成5-三氟甲基尿嘧啶化合物的方法,其特征在于:
其中,所述分离纯化所使用的方法为柱层析法,
淋洗剂为二氯甲烷与乙酸乙酯,其体积比为1:1~4:1。
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