一种新型植物生长调节剂4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的合成

王春杰， 苗潇潇，王运生，张 辉

（周口师范学院化学化工学院，河南 周口 466001）

一种新型植物生长调节剂4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的合成

王春杰， 苗潇潇，王运生，张 辉

（周口师范学院化学化工学院，河南 周口 466001）

摘 要：嘧啶及其衍生物具有良好生物活性，而芳氧乙酸类化合物对于植物的生长发育也具有较强的生物活性。以乙酰丙酮及尿素为主要原料合成4,6-二甲基-2-羟基嘧啶中间体，再与氯乙酸反应合成4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。中间体和目标产物。产物结构经熔点（m.p.）、红外光谱（IR）、元素分析等手段得以确认。

关键词：植物生长调节剂；苯氧乙酸；嘧啶；氯乙酸

嘧啶及其衍生物这类杂环化合物，具有良好生物活性，被广泛用于合成新型且安全高效的除草剂、抗生素以及镇静催眠药。嘧啶类除草剂具有比较高的生物活性［1-2］，如三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂，是一种植物根茎与叶都吸收的药剂，在植物体内全身传导，从而抑制植物的细胞分裂，最终除掉杂草［3］。另外，还有些嘧啶水杨酸类除草剂，如2-氯-4,6-二甲氧基嘧啶，可防治阔叶杂草，特别是稻田稗草。嘧啶衍生物通过红外检测及元素分析进行测定之后，还可以再进行生物活性的测定，以测定这些嘧啶衍生物在不同条件下（如不同浓度、温度）的除草效果，从而能够精确地筛选出可为农作物提供良好生长环境的除草剂［4-5］。苯氧乙酸类化合物对于植物的生长发育具有较强的生物活性［6-7］，在医药领域也多作为降血脂类的药物使用［8］。笔者依据生物等排原理和亚结构连接法，将活性基团嘧啶和苯氧乙酸的有效结构拼接到同一个分子结构中，使其活性叠加，设计并合成了目标化合物4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。

1 实验部分

1.1 实验原理

1.2 仪器和试剂

Vario EL-Ⅲ元素分析仪，WQF-510傅立叶变换红外光谱仪，精密显微熔点测定仪，FA1104N电子分析天平，CL-4集热恒温加热磁力搅拌器，半微量有机合成制备仪等。

乙酰丙酮、氯乙酸、尿素、盐酸、氢氧化钠及其他试剂（均为分析纯）。

1.3 实验方法

在装有搅拌子、温度计和球形冷凝管的250mL的三口烧瓶中，向里面加入乙醇10mL，再加入尿素15g，加热溶解后，再加入乙酰丙酮25mL，升温到40～50℃，在1h内，缓慢地加入浓盐酸30mL，反应过程中，控制温度使其不超过60℃。浓盐酸滴加完之后，保温反应2h。之后，将三口瓶取出进行冷却，真空抽滤，洗涤，分离出4,6-二甲基-2-羟基嘧啶盐酸盐，80℃恒温干燥6h，得到棕黄色固体粉末，中间还会有少量黄色晶体，为实验过程中的少量杂质。

将反应得到的嘧啶盐，放入100mL的三口烧瓶中，加入30mL水，用浓度30%的氢氧化钠水溶液中和pH为7～8，在冰柜中冷却大约12h，过滤沉淀，在烘箱中干燥10h后，得到较为纯净的4,6-二甲基-2-羟基嘧啶黄色粉末，质量为21.6g。测其熔点为201℃，理论熔点为201～205℃。元素分析：C 57.98%，N 22.50%，H 6.47%。理论元素分析：C 58.05%，N 22.57%，H 6.50%，O 12.89%。产率61.4% 。

在250mL的三口烧瓶中，将 4,6-二甲基-2-羟基嘧啶5.6g溶于含有3.2g氢氧化钠的100mL乙醇溶液中（乙醇与水体积比为4∶1）。然后，缓缓加入氯乙酸4.3g，温度控制在80℃，加热回流4h后，再将乙醇与水的混合溶液蒸去大部分，在这个蒸发的过程中，液体会由无色慢慢变红。蒸发后，再向溶液里缓缓滴加浓盐酸，调节pH至2～3，会出现大量棕黄色沉淀。接着开始进行抽滤，会出现棕黄色湿的固体粉末，由于仍混有少量溶液，所以固体仍有颜色。再将该固体用加热的乙醇与水的混合溶液（其中乙醇占绝大部分）重结晶数次。再抽滤，在干燥器中烘干后称量其质量为4.4g，熔点为249.3℃。元素分析：C 52.23%，H 5.63%，N 15.28 %；理论C 52.74%，H 5.53%，N 15.38%，O 26.35%。产率为64.7%。

2 结果与讨论

2.1 4,6-二甲基-2-羟基嘧啶的结构表征

由上述方法合成的4,6-二甲基-2-羟基嘧啶测得的熔点为201℃，与理论值201～205℃相符。

经CHNS模式分析元素，得到各元素含量为：C 57.98%，N 22.50%，H 6.47%；理论元素分析：C 58.05%，N 22.57%，H 6.50%，O 12.89%，基本相符。

产物的红外光谱图见图1。如红外光谱所示，该化合物在3500cm-1、1494cm-1、1508cm-1附近有中强吸收峰，且有分裂峰，可初步判断含有嘧啶环；在1466cm-1、1250cm-1有吸收峰，可判断有甲基；在1107cm-1附近有很强的吸收峰，可判断有羟基。

分析结果表明产物是目标化合物4,6-二甲基-2-羟基嘧啶。

图1 4,6-二甲基-2-羟基嘧啶的红外光谱图

2.2 4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的结构表征

图2是4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的红外光谱图。由图2可知，在3461cm-1、1502cm-1附近出现中强峰，可以判断是嘧啶环；在1444cm-1附近出现强峰，可初步判断是甲基；在1853cm-1附近可以初步判断含有羰基；在1203cm-1附近出现强峰，可初步判断含有醚键。在乙醇为溶剂的条件下，4,6-二甲基-2-羟基嘧啶与氯乙酸反应可以生成4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。分析结果表明是目标化合物4,6-二甲基-2-羟基嘧啶。

图2 4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的红外光谱图

3 结论

1）在40～50℃条件下，乙酰丙酮与尿素反应生成中间体4,6-二甲基-2-羟基嘧啶，根据Williamson醚合成法，在80℃下以4,6-二甲基-2-羟基嘧啶、氯乙酸等为原料合成了4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶。

2）通过熔点（m.p.）、红外光谱（IR）、元素分析等手段对4,6-二甲基-2-羟基嘧啶和4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的结构进行了表征。

3）通过实验摸索了合成4,6-二甲基-2-羟基嘧啶和4,6-二甲基-2-羧甲氧基嘧啶的反应条件。

参考文献：

［1]徐振员，金生超，李俊.超高效除草剂双草醚的合成研究［J］.农药，2002，41（6）：15-18.

［2]毛伟伟，欧阳桂平.2,4-二取代嘧啶衍生物的合成［J］.有机化学，2010（4）：457-459.

［3]卢胜梅.具有生物活性的杂原子有机化合物研究（Ⅰ）［D］.武汉：华中师范大学，2002.

［4]Matteson D S, Biernbaum M S, Bechtold R A, et al.Synthesis of boron substituted pyrimidines and borazaroquinazolines ［J］.J. Org. Chem., 1978, 43（5）： 950-954.

［5]张进，肖国民，杨为华.2-氯嘧啶的合成工艺研究［J］.化工时刊，2004，18（10）：22-24.

［6]赵善仓，朱爱国，王建.2-甲基-4-氯苯氧乙酸在玉米植株、籽粒和土壤中的残留［J］.农药，2009，48（11）：83-86.

［7]戴立言，陈英奇，胡正良.4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶的合成工艺改进［J］.化学反应与工程，1998，14（3）：334-336.

［8]谢建刚，权静，吴承尧.4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的合成［J］.化学通报，2010，173（8）：742-745.

中图分类号：TQ 452

文献标识码：A

文章编号：1671-9905（2016）01-0001-02

基金项目：河南省教育厅自然科学研究项目（13B150274）；周口师范学院博士启动基金（zksybscx201105）

作者简介：王春杰（1981-），女，河南商水人，硕士研究生，讲师，主要从事有机化合物的合成与性质研究。Tel：13608419949，E-mail：wangcjzz@163.com

收稿日期：2015-11-09

Synthesis of 4，6-Dimethyl-2-carboxymethoxy Pyrimidine

WANG Chun-jie， MIAO Xiao-xiao， WANG Yun-sheng， ZHANG Hui
（Department of Chemistry， Zhoukou Normal University， Zhoukou 466001， China）

Abstract：Applied acetyl acetone and urea as the main raw material， 4，6-dimethyl-2-hydroxy pyrimidine intermediates was synthesized. Then the intermediates reacted with chloroacetic acid to synthesize 4，6-dimethyl-2-carboxy methoxy pyrimidine. The structures of intermediates and target product were characterized by melting point （m.p.）， infrared spectra （IR） and element analysis.

Key words：plant growth regulator； phenoxyacetic acid； pyrimidine； chloroacetic acid