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医药中间体尿嘧啶的合成研究

辽孝压学院亏搪 2014 Dec.35(6) J Liaoning Medical University … 7 

医药中间体尿嘧啶的合成研究 

王利敏,王思瑶,张诗缇,颜冬雪,贾云宏 

(辽宁医学院药学院,辽宁锦州121001) 

摘要:目的改进抗病毒和抗肿瘤等药物的重要中间体尿嘧啶的合成方法并初步探讨了用尿素替代硫脲合成尿嘧啶的 可能性。方法以甲酸乙酯、乙酸乙酯为起始原料,采用一锅法合成了尿嘧啶,产物结构经 H NMR表征。结果工艺创 新优化后,收率达71%,产品纯度>99%(HPLC归一化法)。结论改进后的工艺降低了成本,简单可行,适合工业化生 产。 关键词:尿嘧啶;一锅法;硫脲;尿素;工艺改进 中图分类号:0626.4 文献标志码:A 文章编号:1674—0424(2014)06—0007—03 

Study on the Synthesis of Uracil as a Pharmaceutical Intermediate 

WANG Limin,WANG Siyao,ZHANG Shiti,YAN Dongxue,JIA Yunhong 

(College of Pharmacy,Liaoning Medical University,Jinzhou 121001 China) 

Abstract:0bjective To improve the synthesis of uracil which is an important pharmaceutical intermediate for antiviral,antican. cer drugs,etc,and to preliminarily discuss the feasibility of urea synthetizing uracil in place of thiourea.Methods Ethyl formate and ethyl acetate were used as the starting material to synthesize the target compound by one—pot method whose structure was identified by ‘HNMR spectrometry.Results With improved technology,the yield of product reached 71%.and the purity exceeded 99% (HPLC,normalization method).Conclusion The improved technology,simple and feasible,has reduced the cost,which is suitable for industrial production. Key words:uracil;one—pot method;thiourea;urea;progress improvement 

尿嘧啶是2,4-二羟基嘧啶的稳定的酮式结构。 

它是合成抗肿瘤药物5一氟尿嘧啶及其衍生药物如 替加氟、双呋氟尿嘧啶、去氧氟尿苷、卡莫氟和抗 

病毒5一碘一2’一脱氧尿苷的重要中间体。文献中合成 尿嘧啶的方法有3种:(1)3-二羰基化合物或其 

类似物和尿素或硫脲发生缩合反应制得尿嘧啶。常 用的p一二羰基化合物或其类似物有氰乙酰脲 、 丙烯酰脲 、富马酸 、马来酸 、丙酸 等。 

(2)3-二羰基化合物或其类似物与甲酰胺反应, 然后再和氨合环反应制得尿嘧啶。。 。(3)B一脲基 丙酸H 环化得二氢尿嘧啶,溴化、脱溴化氢制得 尿嘧啶。这些合成方法都是经酰脲或酰胺结构,再 

合环等两步以上的步骤合成尿嘧啶。目前工业上常 采用第一种方法合成尿嘧啶,但是若以尿素为原 

料,则对B一二羰基化合物的活性要求较高,限制 了反应的应用范围;若采用硫脲为原料,现文献报 

道需分为两步法合成,即酸化后得硫尿嘧啶再氧 化,收率很低,成本较高,对环境也不利。本文采 

用以硫脲为原料在常温常压下一锅合成尿嘧啶的新 方法,合成路线如下所示,并对反应的工艺条件进 

行了优化,最终产率可达71%。此外,我们还尝 

试用尿素代替硫脲合成尿嘧啶,对反应机理进行了 初步探讨。 

。&+H O CH3ONa O Na 0L,,/I ̄Id k.J o El H o El‘ /,\0El 

—(NH2)一2CS 

NaSH

.-J - ̄ .N OH# '- N ( JH 

1 实验部分 

1.1主要仪器和试剂 

基金项目:2012年辽宁省“大学生创新创业训练计划”项目资助,编号:201210160010。 作者简介:王利敏(1990),女,辽宁省建昌人,在读本科生。 通讯作者:贾云宏(1960),男,辽宁大连人,教授,学士学位,主要研究方向为药物合成研究。

 8 辽宁医学院学报2014年12月,35(6) 

Mercury 300型核磁共振仪,Agilent 1 100高效 

液相色谱仪,WC一1显微熔点测定仪(温度计未 经校正),PHS一2F型台式数字pH计。 

甲醇钠自制,乙酸乙酯(AR,99%)、甲酸乙 

酯(AR,98%)、硫脲(AR,99%)、尿素(AR, 98%)、双氧水(AR,30wt.%in H:O)均为市售 

试剂。 1.2尿嘧啶的制备 1.2.1 硫脲路线 在15~2O℃的温度下依次将 

0.16 mol甲醇钠、0.26 mol乙酸乙酯加入装有搅拌 

器三口烧瓶中。搅拌1 h,然后缓慢滴加0.10 tool 

甲酸乙酯。滴加完毕后25~30℃反应3 h。得白色 浆状混合物。 

向上述烧瓶中加入研细的0.09 mol硫脲,然后 

升温到60℃反应1 h。在减压下浓缩至干,残留物 用少量水溶解,之后缓慢滴加0.25 mol 30wt.%的双 

氧水,反应温度保持在50 cIC。反应结束后将混合物 冷却至20℃,用浓盐酸调至pH=1,有晶体释出。 

过滤、水洗,即得白色结晶状粉末,收率71.3%。 

纯度>99%。Il1.P.>300℃(文献 值305~319 

oC)。 HNMR(CDC13,TMS)8(ppm):8.546(d, 1H,=CH—N);7.360(d,1H,:CH—C)。 

1.2.2尿素路线用尿素代替硫脲,其它实验条 件不变,发生上述反应。反应混合物为深红棕色清 

液。冷却至20℃,用浓盐酸调pH,得到淡黄色清 

液,只有微量片状白色沉淀生成。 

2 结果与讨论 

2.1硫脲合成尿嘧啶 2.1.1 乙酸乙酯用量对收率的影响 在其它实验 

条件不变的情况下,考察改变乙酸乙酯的用量对收 率的影响表1所示。 

表1 乙酸乙酯的用量对收率的影响 

注:n:n=(乙酸乙酯):(甲酸乙酯) 甲醇钠较难将弱酸性的乙酸乙酯(pKa= 24.5)离子化,但产物甲酰乙酸乙酯是一个比较 

强的酸,可形成很稳定的负离子,随着平衡的移动 

反应得以进行并完成。乙酸乙酯用量过少时,形成 的平衡体系中乙酸乙酯的负离子浓度很低,不利于 

反应。其用量过多时,易自缩合可逆生成杂质乙酰 

乙酸乙酯。 

2.1.2 甲醇钠用量对收率的影响 在其它实验条 件不变的情况下,考察改变甲醇钠的用量对收率的 影响表2所示。 

表2 甲醇钠的用量对收率的影响 

注:n:n=(CH3ONa):(甲酸乙酯) 

乙酸乙酯自缩合需部分甲醇钠,中间体乙酰乙 酸乙酯钠盐和硫脲缩合也需碱性条件。过量的甲醇 

钠有利于提高反应收率,但量过多,调节pH需大 量的酸,造成浪费和污染。 

2.1.3硫脲用量对收率的影响 在其它实验条件 

不变的情况下,考察了改变硫脲的用量对收率的影 响表3所示。 

表3硫脲的用量对收率的影响 

注:n:n=(硫脲):(甲酸乙酯) 

上述甲酰乙酸乙酯钠盐含有少量酯和醇,呈白 色浆状粘稠物,硫脲加入后不能充分溶解,略过量 

有利于收率提高。过量的硫脲和双氧水反应,生成 

尿素、甲脒化二硫或进一步深度氧化,副产物增 加 。 2.2尿素合成尿嘧啶 

甲酰乙酸乙酯钠盐和硫脲反应生成尿嘧啶过程 中,反应物中氮原子的亲核性是影响反应的主要因 

素之一。在水溶液中硫脲易于发生互变异构为化学 

性质较为活泼的异硫脲,如下图所示。红外光谱的 实验结果证实了水溶液中硫脲分子的异构现象。 

Lenti等人指出,尿素在水溶液中只有和尿素酶连 接被活化后才出现这种共振现象。 

S SH 

H N/Ⅱ\NH2 H N NH 

采用半经验的Pariser—Parr—Pople法 可知 具有尿素结构的分子中C=O、C=S的键长比一般 羰基中C=O双键键长1.21 A要长,分别是1.24 

A和1.71 A。硫脲分子中的C—N键长与尿素接 

近,但C=S键长比尿素要长的多。且尿素的C= 

O双键中, 和 键都表现为电子受体。硫脲的碳 硫双键中1T键是电子受体而盯键是电子给体。硫 

脲的这一结构特点较尿素更易发生异构现象。 Urey—Bradley力常数¨ (见表4)也可以有力 

证明尿素系列化合物中C=X键的双键特性从氧到 王利敏,等:医药中间体尿嘧啶的合成研究 9 

硒逐渐减弱,且从氧到硫比硫到硒有一个大的跃进。 

表4 Urey—Bradley力常数 

硫脲分子结构在碱性溶液中更易异构化,形成 

不稳定的非对称结构,具有相对较高的反应活性。 以尿素作为原料进行环合反应几乎无法得到以硫脲 

为原料制备尿嘧啶的结果。 

3 结 论 

综上所述,采用一锅法合成了尿嘧啶,最佳反 应条件为:甲酸乙酯0.1 tool,n(乙酸乙酯):n 

(甲醇钠):n(甲酸乙酯):n(硫脲)=2. 6: 1.6:1.0:0.9,乙酸乙酯与甲醇钠混合,15~20 

cc反应1 h后,然后缓慢滴加甲酸乙酯,于25~30 

℃充分搅拌3 h。加入硫脲,60℃反应1 h,再 0.25 tool 30wt.%双氧水50 c(=氧化、20℃用浓盐 

酸调至pH=1得产物。收率达71%,产品纯度> 99%(HPLC归一化法)。该方法具有合成过程操 

作方便、分离提纯程序简单、生产安全等优点,适 

合于常规实验室的制备或工业化生产。 尝试用尿素替代硫脲和甲酰乙酸乙酯钠盐反 

应,由于尿素不易异构化,氮原子亲核性相对较 弱,未能直接合环制备尿嘧啶。 

参考文献: 

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(上接第6页) 实验中样品的铁还原力和总抗氧化力在低浓度 

下均高于VC,且实验中发现黄荆子总黄酮提取液 

在空气中具有强于VC的稳定性,因此,黄荆子中 的抗氧化成分研究具有一定开发前景。 

参考文献: 

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收稿日期:2014—06—19

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