【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机中间体合成，具体涉及一种3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物及光催化合成方法。
技术介绍
1、香豆素，又称2h-1-苯并吡喃-2酮，是一种富含电子的骨架，拥有良好的生物活性，如抗炎、抗菌、抗癌等。嘧啶杂环是多种天然产物和药物分子的重要骨架。这两种杂环的稠环衍生物香豆素并[4,3-d]嘧啶衍生物已被发现具有重要的生物活性。目前，对于香豆素并[4,3-d]嘧啶衍生物合成有相关报道。如：gaddamanugu等报道了由3-甲酰基-4-氯香豆素与芳香甲酰胺肟在碱催化下制得2-芳基香豆素并[4,3-d]嘧啶氧化物衍生物(tetrahedronlett.2013,54,1491-1494)；chaskar等报道氢氧化胆碱作催化剂和溶剂实现3-乙酰香豆素与苯甲脒盐酸盐缩合环化/空气氧化芳构化制备2-苯基-4-甲基香豆素并[4,3-d]嘧啶一个实例(new j.chem.2015,39,3639-3645)；李江胜等报道通过4-氨基香豆素类化合物、芳香醛、碘化铵在在氯苯中，于氧气条件下高温反应，制备得到2,4-二芳基香豆素并[4,3-d]嘧啶衍生物(chemistryselect 2019,4,7327-7330)。然而，上述方法在制备过程中存在反应条件苛刻、需要强碱、产率低，底物范围窄，对环境不友好等不足。
技术实现思路
1、针对目前在制备香豆素并[4,3-d]嘧啶衍生物的过程中存在反应条件苛刻、需要强碱、产率低，底物范围窄，对环境不友好等问题
2、为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
3、一种3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物，所述3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物结构式(i)如下：
4、
5、r1＝苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对叔丁基苯基、2,4-二甲基苯基、2,6-二甲基苯基、对三氟甲氧基苯基、对氟苯基、对氯苯基、间氯苯基、对溴苯基、对酯基苯基、4-溴-3-甲基苯基、萘-1-基、萘-2-基、苯并噻唑-6-基、苄基、环丙基、环丁基、正丁基、正辛基、h；r2＝8-甲基、8-甲氧基、9-氯；ar＝苯基、2-甲基苯基、对氰基苯基。
6、一种3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物的光催化合成方法，在室温空气气氛中，450～460nm白光照射条件下，将4-氨基香豆素，n芳基甘氨酸和甲醛水溶液在有机溶剂中一锅反应，制备得到3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物；
7、进一步，所述4-氨基香豆素如化合物ii所示，所述n芳基甘氨酸如化合物iii所示，所述甲醛如结构式iv所示：
8、
9、化合物ii中r1选自苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、对甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对叔丁基苯基、2,4-二甲基苯基、2,6-二甲基苯基、对三氟甲氧基苯基、对氟苯基、对氯苯基、间氯苯基、对溴苯基、对酯基苯基、4-溴-3-甲基苯基、萘-1-基、萘-2-基、苯并噻唑-6-基、苄基、环丙基、环丁基、正丁基、正辛基、h；r2选自8-甲基、8-甲氧基、9-氯取代基中的一种；
10、化合物iii中ar选自苯基、2-甲基苯基、对氰基苯基取代基中一种。
11、进一步，所述4-氨基香豆素、n芳基甘氨酸和甲醛水溶液的摩尔比为1:1:1～1:1.5:1.5；其中甲醛水溶液的质量分数为37％。其中优选：1:1.2:1.5
12、进一步，所述有机溶剂为乙腈、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种，作为反应介质，其中优选1,2-二氯乙烷。
13、进一步，所述光源为8～12w的450～460nm led白光，优选10w白光。
14、进一步，所述反应的温度为室温，反应时间为6～12小时。
15、本专利技术技术方案无需采用外部添加的催化剂，主要是专利技术人大量的研究结果表明4-氨基香豆素化合物及其1,3-二芳基-3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物的1,2-二氯乙烷溶液均对450～460nm白光具有较好的吸收作用，表现出光敏性，特别是1,3-二芳基-3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮在该波段下表现出较好的光敏性，其本身可作为该反应良好的光敏催化剂(见附图4)。在反应过程中，4-氨基香豆素化合物在白光照射下可以与n-芳基甘氨酸和甲醛反应生成1,3-二芳基-3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物，而1,3-二芳基-3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物可作为光敏剂催化剂促进反应，提高反应效率，缩短反应时间。
16、本专利技术所提供的新型3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物的光催化合成路线：
17、
18、本专利技术还提出了合理的反应机理，以4-(苯胺基)-2h-色烯-2-酮(1a)、n-苯基甘氨酸(2a)和甲醛反应为例进行说明。4-(苯胺基)-2h-色烯-2-酮化合物作为光敏剂催化反应进行，在450～460nm白光照射下，基态化合物1a被激发转化成高活性的激发态化合物1a*,n-苯基甘氨酸2a在激发态化合物1a*作用下产生二氧化碳，h+，自由基phnhch2·(a)和化合物1a自由基阳离子。氧气在1a自由基阳离子作用下，生成超氧阴离子自由基和1a。而自由基a与4-(苯胺基)-2h-色烯-2-酮(1a)发生自由基加成反应，生成自由基中间体b。b与2a作用通过单电子转移生成a和中间体c。进一步，化合物c与甲醛作用生成中间体d。中间体d分子4号位n原子进攻c＝n双键发生环化反应，生成中间体e。最后，中间体f和o2·-之间发生氢原子转移，最终生成目标产物4a。反应中得到的1,3-二芳基-3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮4a也作为光敏剂参与反应。(机理验证实验见附图5：荧光猝灭实验；附图6：tempo捕捉phnhch2·自由基实验)
19、
20、本专利技术具有以下优点
21、本专利技术提供一类新型3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物的光催化合成方法，使用价格低廉的4-氨基香豆素、n苯基甘氨酸和甲醛水溶液，在室温白光照射下，在有机溶剂中一锅法反应，较高产率制备得到新型的3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物。制备方法操作简便，反应条件温和，原料廉价，不使用光敏剂和金属催化剂，底物范围宽，目标产物产率高等优点。
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1.一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物，其特征在于：所述3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物结构式(I)如下：
2.一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物的光催化合成方法，其特征在于：在室温空气气氛中，白光LED照射条件下，将4-氨基香豆素，N芳基甘氨酸和甲醛水溶液在有机溶剂中一锅反应，制备得到3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物。
3.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物光催化合成方法，其特征在于：所述4-氨基香豆素如化合物II所示，所述N芳基甘氨酸如化合物III所示，所述甲醛如结构式IV所示：
4.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物光催化合成方法，其特征在于：所述4-氨基香豆素、N芳基甘氨酸和甲醛水溶液的摩尔比为1:1:1～1:1.5:1.5；其中甲醛水溶液的质量分数为37％。>
5.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物光催化合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙腈、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物光催化合成方法，其特征在于：所述光源为8～12W的LED白光光源。
7.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1H-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2H)-酮衍生物光催化合成方法，其特征在于：所述反应的温度为室温，反应时间为6～12小时。
...【技术特征摘要】
1.一种3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物，其特征在于：所述3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物结构式(i)如下：
2.一种3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物的光催化合成方法，其特征在于：在室温空气气氛中，白光led照射条件下，将4-氨基香豆素，n芳基甘氨酸和甲醛水溶液在有机溶剂中一锅反应，制备得到3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物。
3.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1h-苯并吡喃并[4,3-d]嘧啶-5(2h)-酮衍生物光催化合成方法，其特征在于：所述4-氨基香豆素如化合物ii所示，所述n芳基甘氨酸如化合物iii所示，所述甲醛如结构式iv所示：
4.根据权利要求2所述的一种3,4-二氢-1h...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宁波，刘沄畅，胡楚谦，董志颖，张迪，乔洁，
申请(专利权)人：山西医科大学，
类型：发明
国别省市：
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