[发明专利]一种氮化钽光催化合成3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物的方法

说明书

本发明公开了一种氮化钽光催化合成3，4‑二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物的方法，属于有机合成技术领域。所述合成方法为：以氮化钽作为光催化剂，以芳香醛、乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯和尿素或硫脲作为底物，在光照条件下光催化合成3，4‑二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物。本发明所用催化剂为氮化钽，利用光催化进行反应，具有工艺简单、反应条件易于控制、环境友好、原料易得、反应条件温和、产率高等优点。同时本发明中底物普适性广，可利用不同的底物合成多种3,4‑二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种氮化钽光催化芳香醛、乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯和尿素或硫脲合成3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物的新方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

1893年，意大利化学家Pietro Biginelli首次报道在硫酸催化下，利用芳香醛、乙酰乙酸乙酯和尿素三组分经“一锅煮法”合成3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物，因此这一合成方法被称为Biginelli反应。研究发现3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物具有钙拮抗活性，在抗压、抑制脂肪酸转化等方面具有重要的作用。目前3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物合成方法与机理被广泛研究，但大部分合成方法均存在一些不足，如：反应条件苛刻、有机溶剂的过多使用、产率低或污染环境等。

随着人们对环保和绿色化工过程的关注度提高，光催化过程因具有反应条件温和、安全和环保等诸多优点，被人们广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于针对现有合成方法的不足，提供一种利用氮化钽作为催化剂，光催化芳香醛、乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯和尿素或硫脲合成3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物的方法。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种利用氮化钽作为催化剂光催化合成3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物的方法，所述合成方法为：以氮化钽(TaN)作为光催化剂，以芳香醛、乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯和尿素或硫脲作为底物，氮化钽在光照(hv)条件下光催化芳香醛、乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯和尿素或硫脲反应，合成3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物，其反应方程式如下所示：

所述R₁为H、F、Cl、Br、OH、NO₂、CH₃、OCH₃等基团；R₂为CH₃或CH₃CH₂；所述X为O或S。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述反应无需额外添加溶剂。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述芳香醛、乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯与尿素或硫脲的物质量之比为1：1.5：1.5。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述芳香醛与氮化钽的比例为5mmol：5.0～90.0mg，优选芳香醛与氮化坦的比例为5mmol：70.0mg。

根据上述的技术方案，优选的情况下，光源为可见光。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述反应的温度为20.0～100.0℃，优选为90.0℃；所述反应的时间为0.5～3h，优选为2.5h。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物通过以下方法分离提纯：将反应完成后的产物分散到冷水体系中将固体析出，洗涤、过滤，得到粗产物；再对粗产物进行重结晶纯化，即得到纯化的目标化合物。

本发明以氮化钽为催化剂，利用光催化进行反应，具有工艺简单、反应条件易于控制、环境友好性、原料易得、反应条件温和及产率高等优点，是一种绿色合成方法。同时本发明中底物普适性广，可利用不同的底物合成多种3,4-二氢嘧啶酮/硫酮类杂环化合物，具有广阔的应用前景。