本文旨在探讨合成4,6-二氯-5-甲氧基嘧啶的方法,以期为该类化合物的合成提供有益的参考和启发。
背景:4,6-二氯-5-甲氧基嘧啶(1)是一种重要的有机中间体,用于合成广谱抗菌药物磺胺多辛。在农药领域,它被广泛应用,也是合成水杨酸嘧啶类除草剂的重要中间体之一。
Bretschneider的研究指出,可以以2-甲氧基-丙二酸二甲酯为起始原料,与硫脲缩合成巯基嘧啶环,然后使用兰尼镍脱巯基,得到4,6-二羟基-5-甲氧基嘧啶的水溶液,再用三氯氧磷氯化得到产物。然而,由于中间体4,6-二羟基-5-甲氧基嘧啶在水中溶解度较大,从水中提取较困难,导致产品总收率较低。Neal的研究表明,可以以甲脒基盐为环合剂,在甲醇钠催化下与2-甲氧基-丙二酸二甲酯环合成嘧啶环,再氯化得到产品。然而,由于甲脒基盐价格昂贵,该路线不适合用于工业化生产。
合成:
以2-甲氧基-丙二酸二甲酯为原料经与氨气反应得到氨解中间体,再与甲酰胺环合成嘧啶环,最后氯化得到目标化合物4,6-二氯-5-甲氧基嘧啶。具体步骤如下:
(1)2-甲氧基-丙二甲酰胺(3)的合成:
将16.2 g(0.1 mol)2-甲氧基-丙二酸二甲酯(2)加入到250 ml 三颈瓶中,加入100 ml甲醇溶解,降温至0 ℃,通氨气3 h,停止反应,过滤,少量冷甲醇洗涤,40 ℃真空干燥,得11.2 g白色固体,收率达85%。熔点实测值203~205 ℃。
(2)4,6-二羟基-5-甲氧基嘧啶二钠盐(4)的合成
将6.8克乙醇钠、100毫升乙醇和10.56克(0.08摩尔)2-甲氧基-丙二甲酰胺依次加入到250毫升圆底烧瓶中,20摄氏度下搅拌30分钟,然后加入5克(0.11摩尔)甲酰胺,进行回流反应5小时。反应后进行过滤,用少量乙醇洗涤,然后在50摄氏度下真空干燥,得到10克白色固体,收率达67%。
(3)4,6-二氯-5-甲氧基嘧啶(1)的合成
在9.3 g (0.05 mol)4,6-二羟基-5-甲氧基嘧啶二钠盐中加入50 ml二氯甲烷,20 ℃搅拌1 h,降温至0 ℃,缓慢滴加40 ml三氯氧磷和8 ml N,N -二甲基苯胺,控制温度低于10 ℃,滴毕,加热回流1 h,蒸出二氯甲烷,将剩余物倒入150 ml冰水中,搅拌1 h,过滤,乙醇重结晶,得6.5 g固体,收率达73%。熔点实测值为55~57 ℃。KBr压片,红外光谱数据为3 410、1 630、1 543、1 450、8 70 cm-1; 溶剂为CDCl3,核磁数据为8.35(s,1H),3.88 (s,3H);经质谱分析,最大峰为分子离子峰(179)。
研究表明,环化反应和氯化反应对最终产品质量有直接影响。传统合成嘧啶环的方法是使用1,3-二羰基化合物与二胺类化合物(如硫脲)进行合成,但脱巯基后处理复杂且收率较低。在环化反应中,回流5小时,n(甲酰胺)∶n(2-甲氧基-丙二甲酰胺)比例为1.4∶1;在氯化反应中,使用二氯甲烷作溶剂可减少三废处理,N,N-二甲基苯胺作催化剂效果良好。这种条件下,总收率可达42%。
参考文献:
[1]吴晓琼,傅志贤,曹国庆等.4,6-二氯-5-甲氧基嘧啶的合成新法[J].安徽农业科学,2010,38(15):7729-7730.DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.15.055