吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物的綠色合成

房平磊，王立艷，李海艷

(煙臺(tái)九目化學(xué)股份有限公司 山東 煙臺(tái) 264006)

綠色化學(xué)也可稱之為清潔化學(xué)、原子經(jīng)濟(jì)學(xué)及環(huán)境友好化學(xué)。立足于環(huán)境角度，綠色化學(xué)指在源頭上消除污染；立足于經(jīng)濟(jì)角度，綠色化學(xué)指借助化學(xué)轉(zhuǎn)換得到新物質(zhì)時(shí)對(duì)每個(gè)原子加以有效利用，不僅可以對(duì)資源和能源進(jìn)行恰當(dāng)利用，減少成本，還可以有效降低污染，滿足當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需求。同時(shí)，綠色合成中應(yīng)在極大程度上提高合成收率，盡量減少衍生物的生存，通過可再生原料來對(duì)新型的催化劑進(jìn)行開發(fā)。由于吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物所具備的特有結(jié)構(gòu)及呈現(xiàn)出的諸多生物活性，使其受到人們的廣泛關(guān)注。

1 吡喃并[2,3-d]嘧啶的綠色合成

針對(duì)吡喃并[2,3-d]嘧啶的合成，以往大多選擇分步法合成法，也就是借助芳醛與丙二腈合成芳亞甲基二腈，再把這一合成物質(zhì)與巴比妥酸在加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)，以此來制得而制得吡喃并[2,3-d]嘧啶，然而這一合成方法存在諸多不足，如：反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、產(chǎn)率低、污染環(huán)境等。針對(duì)這一情況，各種綠色合成法逐漸應(yīng)用到吡喃并[2,3-d]嘧啶合成中，具體內(nèi)容如下：

1.1 水溶劑下多組分一鍋法

多組分一鍋法反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)在于：一是，條件溫和，二是，產(chǎn)率高，三是，操作簡(jiǎn)便等。現(xiàn)如今，水介質(zhì)中的多組分一鍋法合成得以進(jìn)一步發(fā)展，該方法在諸多生物活性物質(zhì)中得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)水溶劑中的有機(jī)反應(yīng)，其主要優(yōu)勢(shì)在于：產(chǎn)率較高、較好地選擇性、分離簡(jiǎn)便、無毒性、污染比較低、便宜等，人們開始注重將水作為溶劑來完成有活性雜環(huán)化合物的合成的研究，在綠色合成中該方法得到普及。在水中有機(jī)物具備良好的疏水效應(yīng)，可以使得多類有機(jī)反應(yīng)的速率大大提升。大量相關(guān)研究報(bào)道中均有提到綠色合成有機(jī)反應(yīng)；但是一些有機(jī)物難以溶于水，使將水當(dāng)作溶劑無法得到良好的發(fā)揮作用。基于此，在以水為溶劑的反應(yīng)中相轉(zhuǎn)移催化劑得以普及，讓有機(jī)物能夠乳化在水溶劑之中，獲得均勻的有機(jī)物分散體，具體如下：(1)借助三乙基芐基氯化銨催化作用，可使水介質(zhì)中吡喃并[2,3-d]嘧啶的一步合成；(2)借助十六烷基三甲基溴化銨這一相轉(zhuǎn)移催化劑，可使水介質(zhì)中吡喃并[2,3-d]嘧啶的一步合成[1]。

1.2 乙醇溶劑一步合成

一方面，相較于其它催化劑，KF-Al2O3的反應(yīng)條件更加溫和、選擇性更強(qiáng)且催化活性更高等，借助KF-Al2O3的催化作用，在乙醇溶劑中芳醛、丙二腈和4,6-二羥基嘧啶放，經(jīng)80攝氏度反應(yīng)7～10h，具有較高的產(chǎn)率。另一方面，磷酸氫二銨因具備環(huán)境友好、沒有毒及便宜的優(yōu)勢(shì)，使之在大規(guī)模化生產(chǎn)中得到廣發(fā)應(yīng)用，相關(guān)研究中表明：借助百分之十濃度的磷酸氫二銨催化劑，且在乙醇溶液中多組分一鍋水，于室溫下反應(yīng)2小時(shí)，可得到較高的收率。

1.3 離子液體溶劑

當(dāng)前，離子液體已成為綠色化學(xué)中的重點(diǎn)研究方向。經(jīng)過長(zhǎng)期的研究，離子液體已擁有數(shù)百種，其優(yōu)勢(shì)在于：(1)無色，無味，蒸氣壓為零；(2)良好的化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性；(3)沒有可燃性和著火點(diǎn)，比較低的粘度，且具備較大的熱容量；(4)相較于一般溶液，離子液體的離子的電導(dǎo)率更高，通常高出很多倍，且能夠?qū)σ恍┯袡C(jī)物、無機(jī)物及金屬配合物等進(jìn)行溶解；(5)相較于一般有機(jī)溶劑，離子液體揮發(fā)更加困難，因此將其應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室之中時(shí)，不僅沒有污染和毒性，還更加容易制備。相關(guān)研究中顯示：在離子溶[bimim]{BF4}和[emim]{BF4} 中的吡喃并[2,3-d]嘧啶，經(jīng)90℃下3h，可得到72%至82%的合成產(chǎn)率，且對(duì)[bimim]{BF4}進(jìn)行3次回收利用后，依然具備較好地活性[2]。

1.4 水介質(zhì)無催化劑

關(guān)于水介質(zhì)無催化劑，主要包括兩個(gè)方面：(1)微波輻射，微波的穿透力非常地強(qiáng)，可在反應(yīng)物內(nèi)外實(shí)現(xiàn)均勻快速的加熱，還具備對(duì)物質(zhì)均勻和高效的加熱效果，其并不是反應(yīng)容器傳熱，主要是直接加熱溶劑與反應(yīng)物，能夠在極大程度上提高化學(xué)反應(yīng)速率；同時(shí)，微波輻射能夠做到于分子水平上進(jìn)行加熱，且具備比較小的溫度梯度，屬于一種更為科學(xué)合理的能量利用方式，能夠選擇性的加熱混合組合，相較于傳統(tǒng)加熱，其加熱速度更快。尤其是微波加熱并沒有滯后的不良效果，在無溶劑條件下諸多的化學(xué)反應(yīng)都可以實(shí)現(xiàn)，可能夠具備較好的控制反應(yīng)，副反應(yīng)比較少，產(chǎn)率比較廣，相較于傳統(tǒng)方法，這種方法的反應(yīng)速率增加了幾十倍，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，這樣就能夠在極大程度上減少資源和能源的使用。(2)超聲輻射，現(xiàn)如今，在有機(jī)合成的應(yīng)用中超聲輻射得到十分迅速的進(jìn)步，相較于以往的有機(jī)合成方法，其操作更加簡(jiǎn)便，控制更加容易，在超聲輻射下的一些有機(jī)反應(yīng)，可獲得比較高的產(chǎn)率，且能夠減少反應(yīng)時(shí)間等；相關(guān)研究報(bào)道中表明：借助超聲波技術(shù)，在水溶劑介質(zhì)中沒有催化劑條件的情況下，經(jīng)室溫反應(yīng)，即可合成一系列吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物。

2 無溶劑反應(yīng)

在有機(jī)合成中大多選擇有機(jī)溶劑，然后這類溶劑會(huì)散失到環(huán)境之中，從而引發(fā)環(huán)境污染，所以這類溶劑逐漸被綠色溶劑所取代，但是最為徹底的方式是不選用溶劑來實(shí)現(xiàn)有機(jī)合成。針對(duì)無溶劑反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，方法可選擇物理方法，包括：(1)對(duì)固體反應(yīng)原料進(jìn)行研磨；(2)選擇微波和超聲波進(jìn)行加熱。由于沒有使用溶劑，所以無溶劑有機(jī)反應(yīng)能夠在極大程度上降低揮發(fā)與排放，并能節(jié)省資源和能源，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)其反應(yīng)選擇性更優(yōu)，可提供新的分子環(huán)境，大大提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。

針對(duì)礦物研磨成細(xì)小顆粒，大多選擇球磨這樣機(jī)械技術(shù)，相關(guān)研究中證明：在沒有溶劑和催化劑的條件下，選擇簡(jiǎn)單的球磨法，能夠?qū)崿F(xiàn)多組分一鍋合成吡喃并[2，3-d〗嘧啶衍生物[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文主要分析吡喃并[2，3-d]嘧啶衍生物的各種合成方法具體應(yīng)用，及這些合成方法的優(yōu)勢(shì)，希望為今后吡喃并[2，3-d]嘧啶衍生物的綠色合成研究提供一定的支撐。