甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的合成方法，以芳香醛類化合物、5,5?二甲基?1,3?環(huán)己二酮和乙酸銨為底物，甜菜堿類離子液體為催化劑，乙醇為溶劑，加熱回流反應(yīng)制得吖啶二酮類化合物，其中甜菜堿類離子液體的陽離子為，陰離子為CH3COO?、C2H5COO?、CH3CHOHCOO?或H2PO4?。本發(fā)明的甜菜堿類離子液體在相對(duì)溫和的條件下即具有良好的催化活性，并且循環(huán)使用多次后其催化活性基本保持不變，此催化體系的操作及后處理過程簡(jiǎn)單，只需通過簡(jiǎn)單的洗滌或重結(jié)晶即可得到高純度的吖啶二酮類化合物。
【專利說明】
甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于離子液體催化合成吖啶二酮類化合物的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種 甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 吖啶二酮是一類重要的雜環(huán)化合物，它們?cè)谒幬飳W(xué)方面有很多用處，比如用作殺 菌劑、抗瘧藥、抗癌抗菌素、抗菌藥和殺真菌劑等。因此，許多藥物研究者對(duì)此類化合物非常 感興趣。此外，它們的衍生物還可用作激光染料和光引發(fā)劑。目前，科學(xué)家們也在研究開發(fā) 這種化合物，將它們用于激光技術(shù)。多組分的Hantzsch反應(yīng)是一種有效的合成吖啶二酮的 方法，通常用醛、雙甲酮和尿素、氨基甲烷、苯胺、乙酸銨等含氮的化合物作為原料來進(jìn)行反 應(yīng)。目前為止，已經(jīng)報(bào)道過的合成吖啶二酮用的催化劑各種各樣，例如:大孔樹脂_15(Kaya M j Yildirir Y， Celik G Y. Synthesis and antimicrobial activities of novel bisacridine-1,8-dione derivatives [J]. Med. Chem. Res., 2011, 20:293-299. )、Si〇2支撐的多聚磷酸（Nasresfahani Z，Kassaee M Z. Mesoporous silica nanoparticles in an efficient, solvent-free, green synthesis of acridinediones [J]· Catalysis Communications，2015，60 :100-104. )、Cd0 納米顆粒 (Borhade A Vj Uphade BK, Gadhave AG. Efficient, solvent-free synthesis of acridinediones catalyzed by CdO nanoparticles [J]. Research on Chemical Intermediates，2015,41(3) :1447-1458.)、硝酸鋪鞍（CAN)(Kidwai M，Bhatnagar D. Ceric ammonium nitrate (CAN) catalyzed synthesis of N-substituted decahydroacridine-1,8-diones in PEG [J]. Tetrahedron Letters, 2010,51: 2700-2703. )、Br0nsted酸性的咪挫類離子液體（Palani K，Thirumalai D，Ambalavanan P，et al. Synthesis and characterization of 9-(4~nitrophenyl)-3,3,6,6-tetramethyl-3，4，6，7，9，10-hexahydro-l，8(2H，5H) acridinedione and its methoxyphenyl derivative [J]. Journal of Chemical Crystallography，2005， 35(10):751-760·)、三 乙基芐基氯化銨(王香善，史達(dá)清，張燕飛，等.三乙基芐基氯化銨(TEBA)催化下水中9-芳基多氫吖啶衍生物的合成[J]. Chin. J. Org. Chem.，2004, 24(4):430-432.)、磺酸 化的Si〇2(Seyyedhamzeh M，Mirzaei P，Bazgir A. Solvent-free synthesis of aryl-14H_dibenzo[a，j]xanthenes and 1,8-diox〇-〇ctahydr〇-xanthenes using silica sulfuric acid as catalyst [J]· Dyes and Pigments， 2008,76:836_839.)、Zn(0Ac)2-2H2〇或者腫氨酉愛（Venkatesan K，Pujari S S，Srinivasan K V. Proline-Catalyzed Simple and Efficient Synthesis of I，8-Dioxo_decahydroacridines in Aqueous Ethanol Medium [J]· Synthetic Communicatin，2009,39(2) :228-241.)和十六烷基三 甲基溴化鞍（CTAB)O(ia J J，Zhang K H. Synthesis of N-substituted Acridinediones and Polyhydroquinoline Derivatives in Refluxing Water [J]. Molecules, 2012，17，5339-5345.)等。然而，這些催化體系往往存在以下缺點(diǎn)：需要添加 有毒的溶劑;反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng);催化劑制備繁瑣且價(jià)格昂貴，不能重復(fù)使用等。鑒于此，開發(fā)一 種有效、綠色、經(jīng)濟(jì)的合成方法來制備吖啶二酮類化合物是亟待解決的問題。
[0003] 最近幾十年，離子液體作為一種新型的綠色催化劑和溶劑，引起了科學(xué)和工業(yè)界 的廣泛關(guān)注。離子液體種類豐富且可以根據(jù)特定需要進(jìn)行量身定做往往被人們賦予一些特 殊的功能，有望應(yīng)用于更多的研究領(lǐng)域，特別是在合成及催化行業(yè)表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。 目前尚沒有關(guān)于以甜菜堿類離子液體作為催化劑催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物 的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖 啶二酮類化合物的合成方法，該方法以價(jià)廉易得和方便高效的甜菜堿類離子液體作為催化 劑，在溫和的條件下高效催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，甜菜堿類離子液體催化多組分反 應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的合成方法，其特征在于：以芳香醛類化合物、5,5_二甲基-1，3-環(huán)己二酮和乙酸銨為底物，甜菜堿類離子液體為催化劑，乙醇為溶劑，加熱回流反應(yīng)制得吖 啶二酮類化合物，其中芳香醛類化合物）
j
，RSh、4-OH、4-F、4-C1、4-Br、4-CH3、4-OCH3、4-CF3、4-N〇2、3-N〇2、
4-OH-3-0CH3、2-C1或3-C1，甜菜堿類離子液體的陽離子i ，陰離子為 CH3COO-、C2H5COO-、CH3CH0HC00-或 Η2Ρ〇4- 〇
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的芳香醛類化合物、5，5_二甲基-1，3-環(huán)己二酮、乙酸銨和甜菜 堿類離子液體的摩爾比為1:2:1.5:0.05-1。
[0007] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的甜菜堿類離子液體是由無水甜菜堿與相應(yīng)的無機(jī)酸或羧酸通 過中和反應(yīng)制得的。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的吖啶二酮類化合物的具體合成過程為:在反應(yīng)容器中依次加 入芳香醛類化合物、5,5_二甲基-1，3-環(huán)己二酮、乙酸銨、甜菜堿類離子液體和乙醇，然后于 60°C加熱回流反應(yīng)直至TLC檢測(cè)原料反應(yīng)完全，最后粗產(chǎn)品用水和乙醇的混合溶液洗滌后 烘干制得純品吖啶二酮類化合物。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的甜菜堿類離子液體回收后重復(fù)循環(huán)使用。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、 甜菜堿類離子液體催化劑制備簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉且具有良好的生物相容性； 2、 甜菜堿類離子液體在相對(duì)溫和的條件下即具有良好的催化活性，并且循環(huán)使用多次 后其催化活性基本保持不變； 3、 該反應(yīng)體系對(duì)設(shè)備無腐蝕，對(duì)反應(yīng)容器無特殊要求； 4、 此催化體系的操作及后處理過程簡(jiǎn)單，只需通過簡(jiǎn)單的洗滌或重結(jié)晶即可得到高純 度的吖啶二酮類化合物。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0012] 實(shí)施例1 在圓底燒瓶中依次加入苯甲醛(0.5mmol)、5，5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和乙酸 銨(0 · 75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的乙酸離子液體(0 · 15mmo 1)和ImL的乙醇，之 后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水和乙醇的 混合溶液進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為90%。
[0013] 實(shí)施例2 在圓底燒瓶中依次加入4_硝基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol) 和乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的乙酸鹽離子液體(0.025mmo 1)和ImL 的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)8h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用 水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為85%。
[0014] 實(shí)施例3 在圓底燒瓶中依次加入3-硝基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol) 和乙酸銨(〇.75mmol)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的丙酸鹽離子液體(0.25mmol)和ImL的 乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)8h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水 和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為85%。
[0015] 實(shí)施例4 在圓底燒瓶中依次加入4_溴苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和 乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的乳酸鹽離子液體(0.5mmol)和ImL的乙 醇，之后于80°C回流反應(yīng)5h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水和 乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為90%。
[0016] 實(shí)施例5 在圓底燒瓶中依次加入4-甲氧基苯甲醛（0.5mmol )、5,5_二甲基-1，3-環(huán)己二酮 (Immo 1)和乙酸銨(0 · 75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的乳酸鹽離子液體(0 · 15mmo 1) 和ImL的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn) 品用水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為93%。
[0017] 實(shí)施例6 在圓底燒瓶中依次加入4-羥基苯甲醛(0.5mmoI)、5，5-二甲基-I，3-環(huán)己二酮（ImmoI) 和乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的乳酸鹽離子液體(0.15mmo 1)和ImL的 乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水 和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為90%。
[0018] 實(shí)施例7 在圓底燒瓶中依次加入4_甲基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol) 和乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的乳酸鹽離子液體(0.15mmo 1)和ImL的 乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水 和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為90%。
[0019] 實(shí)施例8 在圓底燒瓶中依次加入4-三氟甲基苯甲醛（0.5mmol)、5,5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮 (Immol)和乙酸銨（0.75mmol)，攪拌均勻，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體 (0.15mmol)和ImL的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束， 最后將粗產(chǎn)品用水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為95%。
[0020] 實(shí)施例9 在圓底燒瓶中依次加入4_氯苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和 乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0.05mmo 1)和ImL 的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3.5h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品 用水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為82%。
[0021] 實(shí)施例10 在圓底燒瓶中依次加入4_氟苯甲醛(0.5mmo 1)、5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮（Immo 1)和 乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0.5mmo 1)和ImL 的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3.5h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品 用水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為90%。
[0022] 實(shí)施例11 在圓底燒瓶中依次加入3_氯苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和 乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0.15mmo 1)和ImL 的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3.5h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品 用水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為85%。
[0023] 實(shí)施例12 在圓底燒瓶中依次加入香草醛(〇. 5mmol)、5，5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和乙酸 銨(0.75mmol)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0· 15mmol)和ImL的乙 醇，之后于80°C回流反應(yīng)8h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水和 乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為90%。
[0024] 實(shí)施例13 在圓底燒瓶中依次加入2_氯苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和 乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0.15mmo 1)和ImL 的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)6h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用 水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為87%。
[0025] 實(shí)施例14 在圓底燒瓶中依次加入肉桂醛(〇. 5mmol)、5，5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（lmmol)和乙酸 銨(0.75mmol)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0· 15mmol)和ImL的乙 醇，之后于80°C回流反應(yīng)lh，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水和 乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為88%。
[0026] 實(shí)施例15 在圓底燒瓶中依次加入吡啶_4_甲醛(0.51111]1〇1)、5,5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮（11111]1〇1)和 乙酸銨(0.75mmo 1)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0.15mmo 1)和ImL 的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)lh，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用 水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為95%。
[0027] 實(shí)施例16 在圓底燒瓶中依次加入糠醛(〇.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮（Immol)和乙酸銨 (0.75mmol)，攪拌均勾，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體(0 · 15mmol)和ImL的乙 醇，之后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束，最后將粗產(chǎn)品用水和 乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為95%。
[0028] 實(shí)施例17 在圓底燒瓶中依次加入4-甲氧基苯甲醛（0.5mmol )、5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮 (Immol)和乙酸銨（0.75mmol)，攪拌均勻，然后再加入甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體 (0.15mmol)和ImL的乙醇，之后于80°C回流反應(yīng)3h，整個(gè)反應(yīng)過程用TLC檢測(cè)直至反應(yīng)結(jié)束， 最后將粗產(chǎn)品用水和乙醇的混合物進(jìn)行洗滌，再烘干即可得到純品，產(chǎn)率為96%。
[0029] 以實(shí)施例17為探針反應(yīng)，其反應(yīng)粗產(chǎn)物經(jīng)水和乙醇的混合溶液洗滌后，甜菜堿的 磷酸二氫鹽離子液體留在乙醇和水溶液中，然后將水和乙醇除去得到的甜菜堿的磷酸二氫 鹽離子液體重復(fù)循環(huán)使用。做催化劑甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體的活性重復(fù)性試驗(yàn)，甜 菜堿的磷酸二氫鹽離子液體重復(fù)使用5次，產(chǎn)物收率見表1。
[0030] 衷1羥某功能化離子液休循環(huán)伸用情況
由表1?以宥出：甜菜堿的磷酸二氫鹽離于液體的催化體糸在循壞使用制備產(chǎn)物過程 中循環(huán)使用5次后，產(chǎn)率依然很高，說明甜菜堿的磷酸二氫鹽離子液體在催化合成吖啶二酮 化合物過程中可以被循環(huán)使用。
[0031] 以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該 了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入 本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的合成方法，其特征在 于：以芳香醛類化合物、5,5_二甲基-1，3-環(huán)己二酮和乙酸銨為底物，甜菜堿類離子液體為 催化劑，乙醇為溶劑，加熱回流反應(yīng)制得吖啶二酮類化合物，其中芳香醛類化合物為，I^H、4-OH、4- F、4-C1、4-Br、4-CH3、4-0CH3、4-CF3、4-N〇2、3-N〇2、4-OH-3-0CH3、2-C1 或 3-C1，甜菜堿類離子 液體的陽離子^離子為 CH3COO_、C2H5COO_、CH3CHOHCOO_ 或 H2PO4'2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的 合成方法，其特征在于:所述的芳香醛類化合物、5,5_二甲基-1，3-環(huán)己二酮、乙酸銨和甜菜 堿類離子液體的摩爾比為1:2:1.5:0.05-1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的 合成方法，其特征在于:所述的甜菜堿類離子液體是由無水甜菜堿與相應(yīng)的無機(jī)酸或羧酸 通過中和反應(yīng)制得的。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的 合成方法，其特征在于具體合成過程為:在反應(yīng)容器中依次加入芳香醛類化合物、5，5-二甲 基-1，3-環(huán)己二酮、乙酸銨、甜菜堿類離子液體和乙醇，然后于60°C加熱回流反應(yīng)直至TLC檢 測(cè)原料反應(yīng)完全，最后粗產(chǎn)品用水和乙醇的混合溶液洗滌后烘干制得純品吖啶二酮類化合 物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿類離子液體催化多組分反應(yīng)合成吖啶二酮類化合物的 合成方法，其特征在于:所述的甜菜堿類離子液體回收后重復(fù)循環(huán)使用。
【文檔編號(hào)】B01J31/04GK105859619SQ201610314178
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】朱安蓮, 李凌君, 王明月, 劉瑞霞
【申請(qǐng)人】河南師范大學(xué)