本科毕业论文（设计）学 院 化 学 化 工 学 院 专 业 化 学 年 级 2008 级 姓 名 XXX 论文（设计）题目 2-羟基嘧啶衍生物的合成 指导教师 XXX 职称 讲 师2012年5月5日学号：目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Keywords (2)引言 (2)1实验部分 (3)1.1 实验所用仪器及试剂 (3)1.2 4,6-二甲基嘧啶-2-酮盐酸盐的制备 (3)1.3 N,N-二甲胺基苯甲醛的制备 (3)1.4 最终产物的合成 (4)2结果与讨论 (4)2.1对反应机理的探讨 (4)2.2 反应时间的选择 (6)2.3柱层析淋洗济的选择 (6)3结束语 (7)参考文献 (8)附注 (8)2-羟基嘧啶衍生物的合成姓名：XXX 学号：20085051159院系：化学化工学院专业：化学指导老师：XXX 职称：讲师摘要：2-羟基嘧啶类衍生物具有独特的双光子吸收效应。

本文主要介绍了一种二羟基嘧衍生物的合成方法及其反应机理。

关键词：2-羟基嘧啶；衍生物；合成；反应机理Abstract: Dihydroxy pyrimidine derivative has an unique two-photon absorption. This paper introduces the synthesis and their reaction mechanism of the dihydroxy pyrimidine derivatives.Key Words: Dihydroxy pyrimidine；Derivatives；Synthesis ；Mechanism引言2-羟基嘧啶衍生物是重要的有机合成中间体，被广泛应用于医药、农药嘧啶类产品的合成中。

在农药的发展史中，嘧啶类化合物一直占有重要的地位。

此类化合物的研究开发一直受到医药和农药界的重视。

近几年，作为农药的嘧啶类化合物层出不穷，如作为杀菌剂的嘧啶胺类，嘧啶腺类及嘧啶丙烯酸酯类，除草剂的嘧啶磺酰脲类，嘧啶水杨酸类及三唑并嘧啶磺酰胺类。

嘧菌酯是一种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，由于具有高效、广谱、保护、治疗、铲除、渗透、内吸活性，对几乎所有真菌纲病害均有很好的活性等特点，被广泛应用于谷物、蔬菜、果树及其他作物病虫害的防治。

由于其良好的杀菌活性，在国内有很大的市场，而2-羟基嘧啶是合成嘧菌酯的重要中间体。

众所周知,一些有机化合物的荧光或吸光性质随pH的变化可用来指示目标介质中酸碱性的改变。

这种基于光学信号变化而建立的pH测定方法,可弥补玻璃电极所存在的上述不足,并得到长足的发展。

其中,荧光法测定pH具有灵敏度高、可以采用缓和模式操作(这种技术特别适合研究混浊和非均匀体系),分析仪器的几何设计更加灵活等特点。

此外,利用各种荧光参数(如荧光强度、荧光寿命等)的变化来测定pH值,不仅便于荧光显微学研究,而且可实时检测细胞内pH的动态分布和区域变化,引起了人们的关注。

因此，2-羟基嘧啶的合成研究具有重要意义[1]。

查阅相关文献找到一种2-羟基嘧啶类衍生物的合成方法具体步骤如下所示[2]：①以酒精作溶剂，用尿素与乙酰丙酮和浓盐酸在回流条件下制取4，6-二甲基嘧啶-2-酮盐酸盐。

②用N,N-二甲基甲酰胺（DMF ）和N,N-二甲基苯胺在三氯氧磷催化下合成N,N-二甲胺基苯甲醛。

③ 用 4，6-二甲基嘧啶-2-酮盐酸盐和N,N-二甲胺基苯甲醛在浓盐酸催化下取最终产物。

主要反应方程式如下：①NH 2NH 2NNH 2ClOO OO ++②NHONNHO POCl 380℃+③NNH 2Cl ONHO++N浓盐酸本实验主要按照以上步骤进行，并对反应机理进行探讨。

1.实验部分1.1 实验所用试剂及仪器试剂：N, N-二甲基甲酰胺（DMF）：用前重蒸（减压）；三氯氧磷（POCl3）：用前重蒸；N, N-二甲基苯胺：分析纯，用前重蒸。

实验中其它药品和试剂如无特殊说明均为市售化学纯或分析纯未经进一步纯化。

仪器：傅立叶变换红外光谱仪（BRUKER TENSOR27）1.2 4,6-二甲基嘧啶-2-酮盐酸盐的制备称取分析纯尿素6.0g（0.1mol）溶于50mL无水乙醇中，搅拌，加热至回流。

待尿素完全溶解后加入10.0g（0.1mol）乙酰丙酮，再滴加37%的浓盐酸13.5mL。

回流24小时，冷却至室温，抽滤，滤饼分别用冷的乙醇和乙醚洗涤两次。

室温下晾干，得白色粉末状固体。

IR分析结果如下：3435.30cm-1：N-H伸缩；3052.77 cm-1：C=C-H伸缩；2930.19 cm-1：甲基C-H伸缩；2600-2900 cm-1：季铵盐N-H 伸缩；1740.62cm-1：C=O伸缩；1631.54 cm-1：C=N伸缩；1491.97 cm-1：嘧啶环伸缩；1368.38cm-1：甲基平面摇摆弯曲振动；1286.26 cm-1：酚羟基C-O伸缩（该化合物有酮式和烯醇式两种结构）；1169.18 cm-1：C-N伸缩；858.60 cm-1：环的1，3取代伸缩。

1.3 N,N-二甲胺基苯甲醛的制备在冰浴冷却下向一150mL圆底烧瓶中加入10.0mLDMF，再缓慢滴加新蒸的三氯氧磷1.69g（13.0mmol）保持冰浴，搅拌1h,得浅红色溶液。

再向烧瓶中加入新蒸的N, N-二甲基苯胺1.5mL,此时反应体系颜色加深，继续搅拌反应1h。

撤去冰浴，升温至80℃,搅拌反应5h，得深褐色溶液。

反应结束后冷却至室温，将所得溶液滴加到100.0mL冰水中，用NaOH溶液进行中和，调节至pH=7，此时溶液中出现大量黄色沉淀，抽滤，滤饼用水洗至浅黄色收集所得固体晾干。

以乙酸乙酯/石油醚=1：3的混合溶液为淋洗济，用硅胶柱层析分离纯化，用旋转蒸发仪旋干，得浅黄色固体。

Rf=2.1cm/5.6cm=0.375。

IR分析结果如下，2713-2821 cm-1：醛基C-H伸缩；1661.34 cm-1：C=O伸缩，与苯环共轭特征峰波数变小；1599.70 cm-1：芳环骨架；1313.79 cm-1：叔芳胺C-N伸缩；1165 .52cm-1：C-N伸缩；2905 .15cm-1：C-H伸缩；1370 .cm-1：甲基C-H弯曲；824.78 cm-1：苯环2,4取代。

1.4 最终产物的合成向一个250ml三颈烧瓶中加入10.0mL95%乙醇，再分别加入2.2个当量的N,N-二甲胺基苯甲醛和一个当量的4，6-二甲基嘧啶-2-酮盐酸盐，搅拌溶解，缓慢滴加4到5滴浓盐酸（约0.3mL），加热至回流，反应12h，得深紫色溶液。

反应结束后将反应物冷却至室温，然后倒入100.0mL冰水中。

用NaOH溶液进行中和，调节溶液至微酸性（pH=6），此时溶液中出现大量橘红色粉末状沉淀，用氯仿萃取，有机相用水洗三次，分出有机层，加无水硫酸钠干燥，过滤。

将所得滤液浓缩，以甲醇/乙酸乙酯/氯仿=3：5：30的混合溶液为淋洗济，用硅胶柱层析分离纯化，蒸干得黑色粉末。

测得Rf=2.4cm/5.5cm=0.436。

IR分析结果如下，3424.38：游离羟基O-H伸缩；3115.73 cm-1：C=C-H伸缩；2920.40 cm-1：甲基C-H伸缩；1649.49 cm-1：C=N伸缩；1575.43，1524.33 cm-1：苯环骨架伸缩；1430.42 cm-1：C=C伸缩（与共轭体系相连特征峰波数变小）；1370.15 cm-1：甲基平面摇摆弯曲振动；1342.05 cm-1：叔芳胺C-N伸缩；1222.41 cm-1：酚C-O伸缩；1153.41 cm-1：脂肪胺C-N伸缩；814.05 cm-1：苯1，4取代伸缩。

2．结果与讨论2.1对反应机理的探讨第一步利用尿素和乙酰丙酮和浓盐酸制取4，6-二甲基嘧啶-2-酮盐酸盐。

由于尿素是固体而乙酰丙酮是液体该反应在一般条件下是非均相反应，不容易进行。

为使反应在均相条件下反应所以采用乙醇作为反应溶剂，在搅拌加热条件下将尿素溶解，然后在浓盐酸催化下与乙酰丙酮和反应。

该反应属于酮与氨的衍生物的亲核加成反应[5]。

反应机理如下：RH2RC ||||O O +H +N C=O _C CCH R RNH N C=O _C CCH R —.HCl CH 2C R C||||O O ++__H H 尿素2CR ||||NH O=C+该反应是一个先经历亲核加成，再消去脱水成环的反应。

在反应中浓盐酸有两个作用。

首先浓盐酸作为质子化试剂将乙酰丙酮质子化，增加羰基碳原子的正电性这样就使它容易受亲核试剂的进攻[6]。

其次浓盐酸与产物反应形成一种难溶盐析出，便于分离。

第二步是V-H 反应，反应机理如下：HC __||2|O _HC=NR 2+Cl P Cl||O |Cl||O |ClCl P OCH=NR Cl |||Cl |Cl2____[ClCH=NR 2+ClCH +__NR 2]ArNR 2Ar R 2N2Ar R 2NCH=NR 2+Cl -Ar R 2NCH=O+R 2NH 2Cl该反应是一个先经历亲核加成，再进行重排水解的过程的反应[7]。

在整个过程中三氯氧磷起着催化剂的作用，因此用量较少。

由于反应经历多步，最终产物产率很低，为得到更多产物，反应中加入过量DMF 。

DMF 与三氯氧磷形成的中间体极不稳定，只能在较低温度下存在，因此采用在冰浴条件下搅拌反应。

加入N,N-二甲基苯胺后，先进行的是亲核加成，待这一步进行完全后再进行电子重排。

由于重排反应需要较高能量，实验中用80℃恒温水浴促进反应。

水解反应时为使反应完全将反应液滴加到冰水中。

反应液中的三氯氧磷会水解为盐酸和磷酸[8]，会使N,N-二甲胺基苯甲醛质子化并形成一种季铵盐[9]，为避免这种情况出现实验中用NaOH 溶液进行中和酸性物质，调节至pH=7。

第三步是醛基与活泼α-H 的反应，反应机理如下：R 2N Ar CH=OH ++R 2N Ar CH 3H 2C CHC C NC =ONH 2Cl C C C HC H 2CCH 2R 2N Ar __H 2C+OH CH 2+_HO __Ar NR 2-H +-H 2OC C C H CHCR 2N Ar _CH __Ar NR 2|OH|OH CH在此反应中浓盐酸仍是催化剂，没有被消耗掉。

由于最终产物在酸性条件下溶于反应液而近中性条件下析出固体，为便于分离所以需用碱中和至微酸性。

2.2 反应时间的选择生成N,N-二甲氨基苯甲醛的反应是一个先经历亲核加成，再进行重排水解的过程的反应。

在整个过程中三氯氧磷起着催化剂的作用，DMF 与三氯氧磷在冰浴环境下反应形成中间体，加入N,N-二甲基苯胺后，先进行的是亲核加成，待这一步进行完全后再进行电子重排。