一种1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法

摘要

本发明涉及一种三嗪类衍生物的合成方法。合成方法步骤包括将脒的盐酸盐、醇与一水合醋酸铜、碳酸钠混合后，加入溶剂，在110℃-120℃的条件下空气中反应12h-24h，将产物纯化，经萃取、干燥、浓缩后通过柱层析分离得到1,3,5-三嗪类衍生物。本发明1,3,5-三嗪衍生物的合成方法成本低、原料易得、合成效率高，使用范围广，适合多种底物反应。

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，特别涉及一种三嗪类衍生物的合成方法。

背景技术

三嗪类衍生物的研究始于20世纪50年代中期，当时开发出第一个三嗪类除草剂西玛津 使农作物获得了大规模的收成。此后国外已开发出数十种该类的三嗪类化合物，主要用于除 草、杀虫、杀菌和抗病毒等，如三嗪氟草胺、1,3,5-三嗪-2,4-二酮、扑草净和特丁津等。这类 化合物毒性低，残留短，作用机制独特，近年来更是受到国内外研究人员的广泛关注。此外， 三嗪化合物环张力较小，稳定性很好，氮含量极高(51.83％)，具有较高的生成焓，而且该类 化合物具有高密度、热稳定性好等优点，因此可以作为气体发生剂、固体推进剂燃料以及烟 火剂。如2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪(TCT)、2,4,6-三叠氮基-1,3,5-三嗪(TAT)和2,4,6-三硝基-1,3,5- 三嗪(TNTA)等都是良好的含能材料。因此，探索1,3,5-三嗪类衍生物的合成、生物活性是有 机化学中最具生命力的研究课题之一。

文献中报道过的合成三嗪类化合物的方法主要有以下几种：

(一)以异硫氰酸酯类化合物与脒在微波下反应得到1,3,5-三嗪类化合物。

这种方法使用了微波条件，且用到的碱是NaOH等强碱，产率不高，工业上实施较困难。

(二)以异硫氰酸酯类化合物与N,N-二乙基脒类化合物在THF溶剂中室温下反应24h得到中 间产物，再以HgCl₂为催化剂，三乙醇胺为碱，与脒的盐酸盐在室温下反应4h得到1,3,5-三嗪 类衍生物。

该方法虽然在室温下进行，但是用到HgCl2这种剧毒类物质做催化剂，且得到的产物产 率均不太理想。

(三)利用Ru配合物做催化剂，脒跟醇反应得到1,3,5-三嗪。

该反应是以贵金属Ru配合物做催化剂，且用到的碱为Cs₂CO₃，反应成本高，不利于工业 大规模生产。

(四)以脒的盐酸盐与DMF反应得到1,3,5-三嗪类化合物。

该方法使用了吡啶做配体，且需要1atm的O₂条件，反应较为苛刻，而且底物的适用性 不高，产率也不理想。

(五)以1,2,4-三唑与氰胺和原甲酸三乙酯进行三组分反应得到含有1,3,5-三嗪结构的物质。

该反应使用了微波反应，反应温度较高，且产率一般，不利于工业生产。

(六)利用对硝基苯基碳酸酯树脂进行多步反应得到1,3,5-三嗪类衍生物。

(i)S-甲基异硫脲硫酸盐(6equiv,0.1M)，Cs₂CO₃(12equiv,0.2M)，DMF,室温，48h。(ii) R¹NCO(6equiv,0.1M)，DCM，室温，一夜。(iii)R²NH₂(6equiv,0.1M)，THF，50℃，一夜。 (iv)KOEt(3equiv,0.1M)，EtOH，60℃，一夜。(v)TFA/DCM(1:1)，1h。该方法为多步反应， 这也决定了最终产物产率不高。

现有技术合成1,3,5-三嗪类化合物的方法很多，但是这些方法有些需要经过复杂的合成步 骤，副反应较多，且大部分产率比较低；有些使用高毒性的底物或有机溶剂易造成环境污染， 有些使用稀土金属等为催化剂，成本较为昂贵，不适用于工业生产。因此，提供一种合成1,3,5- 三嗪类化合物的新型的绿色合成方法很有必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法，本发明 利用空气为氧化剂，醋酸铜催化脒和醇直接反应，本发明合成方法成本低，原料易得，效率 高，使用范围广，适合多种底物反应。

本发明采用的技术方案是：

一种1,3,5-三嗪衍生物的合成方法，步骤包括：

A、将脒的盐酸盐、醇与一水合醋酸铜、碳酸钠混合后，加入溶剂，在110℃-120℃的条 件下空气中反应12h-24h；

B、将产物纯化，经萃取、干燥、浓缩后通过柱层析分离得到1,3,5-三嗪类衍生物。

所述脒的盐酸盐的结构式为：

其中R为H、Br、CH₃；

所述醇的结构式为：

其中R选自H、CH₃、CH₃CH₂CH₂、(CH₃)₂CH、Ph、2-CH₃-C₆H₄、3-CH₃-C₆H₄、4-CH₃-C₆H₄、 4-OCH₃-C₆H₄、2-Cl-C₆H₄、3-Cl-C₆H₄、4-Cl-C₆H₄、4-Br-C₆H₄、4-F-C₆H₄、4-CF₃-C₆H₄、 2-NO₂-C₆H₄、3-NO₂-C₆H₄、4-NO₂-C₆H₄、4-(CH₃)₂CH-C₆H₄中的一种；

所述脒的盐酸盐、醇、一水合醋酸铜、碳酸钠的物质的量比为：2:(1-1.5):0.2:2；

所述脒的盐酸盐在溶剂中的浓度为：0.40-0.67mol/L；

所述溶剂为甲苯；

所述步骤B中纯化具体为：将所得产物用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，减压浓缩， 得粗产物，以体积比为石油醚：乙酸乙酯＝80-100:1的混合溶剂为展开剂，通过柱层析分离得 到1,3,5-三嗪类化合物。

本发明提供的一种1,3,5-三嗪衍生物的合成方法，与现有技术相比，有以下优点：(1)在 空气气氛中进行，成本低；(2)没有使用贵金属，强碱和有机氧化剂，而是利用一水合醋酸 铜作催化剂，节约成本；(3)利用脒和醇为反应原料，原料易得；(4)该合成方法效率高， 使用范围广，适合多种底物反应。

具体实施方式

实施例1

2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和12mmol苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加入2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应24小时后，将产物用 乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚：乙酸 乙酯＝100:1)纯化得白色固体即2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪，产率88％，熔点为238℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.80-8.78(m,6H),7.65-7.56(m,9H)；

¹³C NMR(75MHz,d⁶-DMSO)δ166.6,134.6,129.8,128.9。

实施例2

2-(4-氯苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和13mmol 4-氯苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加入2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应12小时后，将产物用 乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚：乙酸 乙酯＝80:1)纯化得白色固体即2-(4-氯苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪，产率88％，熔点为198℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.74-8.66(m,6H),7.59-7.50(m,8H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ172.0,171.0,139.1,136.4,135.1,133.0,130.6,129.3,129.3, 129.0。

实施例3

2,4-二苯基-6-对甲苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和14mmol 4-甲基苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加入 2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应24小时后，将 产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚： 乙酸乙酯＝100：1)纯化得白色固体即2,4-二苯基-6-对甲苯基-1,3,5-三嗪，产率88％，熔点为 196℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.72(d,J＝6.0Hz,4H),8.60(d,J＝7.8Hz,2H),7.53(d,J＝6.6 Hz,6H),7.3(d,J＝7.8Hz,2H)；

¹³C NMR(75MHz,d⁶-DMSO)δ171.9,171.8,143.5,136.7,133.9,132.8,129.8,129.3, 129.0,22.2。

实施例4

2,4-二苯基-6-(4-三氟甲基苯基)-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和12mmol4-三氟甲基苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加 入2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应18小时后， 将产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油 醚：乙酸乙酯＝90:1)纯化得白色固体即2,4-二苯基-6-(4-三氟甲基苯基)-1,3,5-三嗪，产率87％， 熔点为183℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.84(d,J＝8.1Hz,2H),8.76-8.73(m,4H),7.81(d,J＝8.1Hz, 2H),7.66-7.55(m,6H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ172.0,170.6,139.8,136.1,134.3,133.1,129.5,129.3,129.0, 125.8,125.8。

实施例5

2-(4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和15mmol4-甲氧基苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加入 2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应24小时后，将 产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚： 乙酸乙酯＝80:1)纯化得白色固体即2-(4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪，产率91％，熔 点为160℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.78-8.73(m,6H),7.62-7.55(m,6H),7.07(d,J＝8.7Hz,2H), 3.92(s,3H)；

¹³C NMR(75MHz,d⁶-DMSO)δ171.5,164.1,136.3,133.8,131.5,129.8,129.4,128.4, 115.2,56.4。

实施例6

2-(4-硝基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和14mmol 4-硝基苯甲醇于100ml的圆底烧瓶中，再往其加入 2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及50mL甲苯，在110℃下搅拌反应12小时后，将 产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚： 乙酸乙酯＝100:1)纯化得白色固体即2-(4-硝基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪，产率46％，熔点 为217℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.93(d,J＝8.7Hz,2H),8.78-8.75(m,4H),8.41(d,J＝9.0Hz, 2H),7.68-7.57(m,6H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ172.4,170.3,136.0,133.4,130.2,129.4,129.2,124.1。

实施例7

2-苯基-4,6-二-对甲苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol 4-甲基苯甲脒盐酸盐和13mmol苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加入 2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应24小时后，将 产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚： 乙酸乙酯＝100:1)纯化得白色固体即2-苯基-4,6-二-对甲苯基-1,3,5-三嗪，产率87％，熔点为 233℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.77(d,J＝6.0Hz,2H),8.66(d,J＝8.1Hz,4H),7.63-7.55(m, 3H),7.37(d,J＝7.8Hz,4H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ171.9,171.8,143.4,136.8,134.0,132.7,129.7,129.3,129.3, 128.9,22.1。

实施例8

2,4,6-三-对甲苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol 4-甲基苯甲脒盐酸盐和12mmol 4-甲基苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往 其加入2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应24小时 后，将产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为 石油醚：乙酸乙酯＝100:1)纯化得白色固体即2,4,6-三-对甲苯基-1,3,5-三嗪，产率86％，熔点 为321℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.65(d,J＝6.3Hz,6H),7.36(d,J＝6.3Hz,6H),2.47(s,9H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ171.7,143.2,134.1,129.7,129.3,22.1。

实施例9

2,4-二溴苯基-6-(4-异丙基苯基)-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol 4-溴苯甲脒盐酸盐和14mmol 4-异丙基苯甲醇于100mL的圆底烧瓶中，再往 其加入2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在120℃下搅拌反应24小时 后，将产物用乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为 石油醚：乙酸乙酯＝100:1)纯化得白色固体即2,4-二溴苯基-6-(4-异丙基苯基)-1,3,5-三嗪，产 率66％，熔点为181℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.59-8.52(m,6H),7.65(d,J＝8.1Hz,4H),7.40(d,J＝8.4Hz, 2H),3.10-2.97(m,1H),1.34(d,J＝6.9Hz,6H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ172.1,170.0,154.6,135.4,133.8,132.2,130.7,129.5,127.9, 127.2,34.7,24.2。

实施例10

2-甲基-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪的合成，包括以下步骤：

取20mmol苄脒盐酸盐和14mmol乙醇于100mL的圆底烧瓶中，再往其加入2mmol Cu(OAc)₂·H₂O，20mmol Na₂CO₃以及30mL甲苯，在110℃下搅拌反应24小时后，将产物用 乙酸乙酯进行萃取，干燥得到粗产物，将粗产物用硅胶柱层析(溶剂体积比为石油醚：乙酸 乙酯＝100:1)纯化白色固体即2-甲基-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪，产率63％，熔点为80℃。

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.58-8.55(m,4H),7.51-7.46(m,6H),2.71(s,3H)；

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ177.4,171.6,136.3,132.9,129.3,129.2,26.5。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本领域的技术人员来说，在不脱离 本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰，都应当视为本发明的 保护范围。