聚乙二醇200相转移催化合成6－甲基尿嘧啶*

邢晓轲，李建辉，卫世乾

(1许昌职业技术学院园林园艺系，河南许昌461000;2平顶山教育学院，河南平顶山467000;3许昌学院学报编辑部，河南许昌461000)

脲嘧啶类化合物是一类很重要的具有较高生物活性的化合物，在医药和农药领域有着广泛的应用，如抗病毒药物司他夫定［1］和齐多夫定［2］、抗肿瘤药物去氧氟尿苷［3］、除草剂特草定和除草定［4］，许多脲嘧啶类化合物具有优异除草活性［5－7］。6－甲基尿嘧啶是合成医药和农药的重要中间体，可用于合成心血管药物潘生丁、乳清酸以及农药鼠立死等［8］。6－甲基尿嘧啶最重要的合成方法是:以乙酰乙酸乙酯与尿素为原料，采用不同催化剂、相转移催化剂和带水剂进行反应，然后蒸出溶剂，得到中间体，再经环化得产品［9－12］。本文设计的合成方案:n(尿素)∶n(乙酰乙酸乙酯)=0.167mol∶0.157mol=1.06 ∶1，对甲苯磺酸用量为1.2g，带水剂石油醚用量为150mL，相转移催化剂PEG200用量为0.3g，脱水缩合时间为8h，反应温度在72℃左右，产率可达到78%。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

DZTW调温电热套(北京市永光明医疗仪器厂)，循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)，FT-IR2100型红外光谱仪(美国 Bio-Rad公司)，YFB-XZ－02旋转蒸发仪(上海申顺生物科技有限公司)，ZF－1型三用紫外分析仪(海门市其林贝尔仪器制造有限公司)，XT－4A显微熔点测定仪(北京市科仪电光仪器厂)。试剂均为市售分析纯。

1.2 6－甲基尿嘧啶的合成

在装有分水器、回流冷凝管、温度计和搅拌器的250mL的四颈瓶中加入19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素、1.2g对甲苯磺酸、0.3g相转移催化剂、150mL石油醚，开始搅拌，加热回流8h。蒸出溶剂，待冷却后，向四颈瓶中加入90mL NaOH(10%)溶液，95℃左右反应半小时，然后冷却至65℃，再用浓盐酸酸化至pH=2～3，抽滤得白色固体，分别用蒸馏水和乙醚洗涤，干燥，得白色固体。

1.3 产品的分析与检测

用熔点仪测定产品熔点，300℃以上分解。产品(KBr压片法)用红外吸收光谱仪检测得到谱图如图1。

图1 6－甲基尿嘧啶的红外谱图Fig.1 Infrared spectrogram of 6-methyl uracil

IR谱图分析:3125cm－1为N-H伸缩振动吸收峰，2988cm－1为-CH3伸缩振动吸收峰，1354cm－1为-CH3弯曲振动吸收峰，1719cm－1与 1677cm－1为两个-C=O的伸缩振动吸收峰。经比较，产物的红外谱图与文献［10］谱图相吻合，因此可初步确定所得产品即是6－甲基尿嘧啶。

2 结果与讨论

2.1 不同相转移催化剂的影响

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g对甲苯磺酸作催化剂，150mL石油醚做带水剂，脱水缩合8h，研究不同相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十二烷基三甲基溴化铵(LTMAB)、苄基三乙基溴化铵(BTEAB)和聚乙二醇200(PEG200)对其产率的影响，催化剂用量为0.3g。结果如表1。

表1 相转移催化剂对其产率的影响Table 1 The effects of phase transfer catalyst on the yield

表1表明:本实验若不用相转移催化剂，反应效果很不理想，其原因是尿素既不溶于乙酰乙酸乙酯，也不溶于石油醚，这是个非均相反应。当加入相转移催化剂时，效果明显转好，因相转移催化剂可以使反应物从一相迁移到另一相，从而使反应快速有效地进行。另外，从表1中还可以看出非离子表面活性剂聚乙二醇200的相转移催化效果比阳离子表面活性剂的催化效果好，因此本实验主要采用PEG200作相转移催化剂。

2.2 不同种类带水剂的影响

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g对甲苯磺酸作催化剂，0.3g PEG200做相转移催化剂，脱水缩合8h，研究甲苯、环己烷、石油醚(用量都为150mL)的带水效果，结果如表2。

表2 带水剂对产率的影响Table 2 The effects of dehydrant on the yield

表2表明:同样条件下，用石油醚作带水剂时6－甲基尿嘧啶的产率最高，这是由于环己烷与甲苯的沸点都比石油醚要高，而尿素在较高温度下发生二聚的可能性较大，从而影响尿素与乙酰乙酸乙酯的有效缩合。

2.3 相转移催化剂用量的影响

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g对甲苯磺酸作催化剂，150mL石油醚做带水剂，脱水缩合8h，改变不同相转移催化剂的用量，研究相转移催化剂用量对产物产率的影响，结果如表3。

表3 相转移催化剂用量对产率的影响Table 3 The effects of phase transfer catalyst amount on the yield

表3表明:不论是季铵盐做相转移催化剂，还是PEG做相转移催化剂，用量并不是越多越好，否则会因为产品结晶过细而造成产品损失，研究发现，相转移催化剂的用量最好控制在投入原料总量的1% ～1.5%之间。

2.4 反应时间的影响

投入原料19.8mL(0.157mol)乙酰乙酸乙酯、10g(0.167mol)尿素，用1.2g对甲苯磺酸作催化剂，150mL石油醚做带水剂，用PEG200做相转移催化剂，研究脱水缩合反应的时间对其产率的影响，结果如表4。

表4 反应时间对产率的影响Table 4 The effects of reaction time on the yield

表4表明:脱水缩合反应时间适当延长，有利于中间产物的生成，从而可以提高6－甲基尿嘧啶的产率，但是当多于8h时，提高幅度不大，因此反应时间为8h为宜。

2.5 最佳反应条件的平行实验

从以上的实验数据总结出最佳反应条件为:n(尿素)∶n(乙酰乙酸乙酯)=0.167mol(19.8mL)∶0.157mol(10g)=1.06 ∶1，对甲苯磺酸用量为1.2g，带水剂石油醚用量为150mL，相转移催化剂PEG200用量为0.3g，脱水缩合时间为8h，回流温度为72℃，按照最佳条件做三次平行实验，结果如表5。

表5 最佳反应条件的平行实验Table 5 Parallel experiments of optimum reaction conditions

3 结论

以乙酰乙酸乙酯和尿素为原料，用对甲苯磺酸作催化剂，PEG200为相转移催化剂，石油醚为带水剂合成6－甲基尿嘧啶，回流时间为8h，可以很好地合成6－甲基尿嘧啶，产率78%。

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