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嘧啶是最為常見的含氮類雜環(huán)類化合物，廣泛存在于生物體內(nèi)，嘧啶類化合物具有較強(qiáng)的生物和藥理活性，應(yīng)用廣泛，對(duì)嘧啶雜環(huán)化合物的研發(fā)具有良好的應(yīng)用前景。由于嘧啶環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在國內(nèi)外已經(jīng)報(bào)道的嘧啶類化合物中，三取代嘧啶類化合物較多，取代基團(tuán)較易發(fā)生在2，4，6 位，也有一些發(fā)生在4，5，6 位，較難發(fā)生在2，4，5 位。
5-甲氧基尿嘧啶，中文名稱為2，4-二羥基-5-甲氧基嘧啶，是2，4-二羥基-5-甲氧基嘧啶的穩(wěn)定的酮式，它是合成嘧啶核糖核酸和嘧啶脫氧核糖核酸的重要中間體，在催化劑的作用下，它能與核呋喃糖等物質(zhì)反應(yīng)，合成核酸；在二核甘酸中，它能與胞核嘧啶進(jìn)行環(huán)加成，形成一種環(huán)丁二聚物，此外，它還用來制備多種尿嘧啶類的藥物及中間體。
合成5-甲氧基尿嘧啶的方法有3種：(1)將甲基異硫脲硫酸鹽的氫氧化鈉溶液加入到α-甲氧基丙烯酸酯-β-羥基鈉的混懸液中反應(yīng)，除去硫酸鈉并酸化得到2-甲硫基-5-甲氧基-4-羥基嘧啶，與硫酸回流得5-甲氧基尿嘧啶；(2)將甲氧基乙酸甲酯和甲酸乙酯在金屬鈉的催化下進(jìn)行克萊森酯縮合得鈉鹽，再與硫脲親核加成得2-巰基-4-羥基-5-甲氧基嘧啶；(3)將甲氧基乙酸甲酯和甲酸乙酯在金屬鈉的催化下進(jìn)行克萊森酯縮合得鈉鹽，再與尿素加成直接得產(chǎn)品。
5-甲氧基尿嘧啶是合成嘧啶核糖核酸和嘧啶脫氧核糖核酸的重要中間體，此外，它還用來制備多種尿嘧啶類的藥物及中間體。其應(yīng)用舉例如下：用來制備2，4-二氯- 5-甲氧基嘧啶。以甲氧基乙酸甲酯和甲酸甲酯為起始原料，首先合成出5-甲氧基尿嘧啶[3] (2，4- 二羥基- 5- 甲氧基嘧啶穩(wěn)定的酮式[4]) (2) ；再進(jìn)行羥基氯化反應(yīng)，合成出2，4- 二甲基- 5- 甲氧基嘧啶(1)。
具體如下：將711 g 5-甲氧基尿嘧啶和1215 g 三氯氧磷、20 mL 二氯乙烷形成的混懸液加入帶有攪拌回流裝置的四口瓶中，在35 ℃下緩慢滴加5105 g 三乙胺，滴加完畢后攪拌10 min，然后逐漸升溫至90 ℃，回流攪拌反應(yīng)5 h。加熱攪拌結(jié)束后減壓整除剩余的三氯氧磷，再加入濃氨水調(diào)至pH = 6～7 。靜止分層，取出上層二氯乙烷有機(jī)層，并用二氯乙烷對(duì)下層黏稠狀混合物進(jìn)行多次萃取。將萃取前后得到的二氯乙烷進(jìn)行水洗，靜止分層。取二氯乙烷層進(jìn)行減壓蒸餾，所得固體用乙醚進(jìn)行重結(jié)晶，干燥后得6183 g白色晶體，即為產(chǎn)品1。產(chǎn)品熔點(diǎn)經(jīng)測(cè)定為69 ℃，收率為7613%。
步驟1：2-巰基4一羥基-5 甲氧基嘧啶(III)的制備
將2.3 g金屬鈉(0.1 mo1)與30 mL甲苯形成的混懸液加人帶有攪拌的裝置中，滴加10.4 g甲氧基乙酸甲酯(0.1mo1)和8.9 甲酸乙酯(0.12 mo1)的混合液，并控溫于30℃以下，以金屬鈉的反應(yīng)完全為終點(diǎn)，生成黃色黏稠的鈉鹽。
次日，除去上層多余甲苯，在鈉鹽中加人15 mL甲醇和9.l g硫脲(0.12 mo1)的混合物，先在室溫下攪拌l h，回流反應(yīng)7 h后生成橙色固體，蒸餾除去甲醇，固體溶于水，在此溶液中加入C(HCl)=6 mol／L的溶液酸化至pH=2，得到黃色沉淀，過濾，干燥后得產(chǎn)物Ⅲ收率54.4％產(chǎn)物為黃色粉末狀固體，HPLC測(cè)定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96％，在250℃左右開始部分熔化。
步驟2：5-甲氧基尿嘧啶(I)的制備
將1.5 gⅢ(9.5 mmo|)、1.5 g氯乙酸(16mmo1)和37.5 mL水的混合物投入燒瓶中加熱回流，2 h后加入6 mL濃鹽酸酸化至pH=1~2。繼續(xù)回流7 h，結(jié)束反應(yīng)。燒瓶?jī)?nèi)有白色沉淀生成，將此沉淀過濾、洗滌后干燥，即得產(chǎn)物5-甲氧基尿嘧啶I。收率93.5％。
將2.3 g金屬鈉(0.l mo1)與30 mL甲苯形成的混懸液加入帶有攪拌的裝置中，滴加12 5 g甲氧基乙酸甲酯(0.12 mo1)和8.9 g甲酸乙酯(0.12mo1)的混合液，控溫于20～25℃，以金屬鈉的反應(yīng)完全為終點(diǎn)次日，除去上層多余甲苯，加人20 mL無水乙醇，待鈉鹽溶解后加入7 2 g尿素(0.12 mo1)，回流攪拌9 h。回流結(jié)束后將無水乙醇蒸出，所得固體溶于水，加入醋酸酸化至pH=5～6，析出的白色沉淀經(jīng)過濾干燥得產(chǎn)物I，收率47.9％，為白色固體5-甲氧基尿嘧啶(I)。
[1] 曹禮.新型5-甲氧基尿嘧啶生產(chǎn)裝置.CN201520613504.0，申請(qǐng)日20150816
[2] 劉永杰, 姚新鼎, 楊麗萍, 等. 2, 4-二氯-5-甲氧基嘧啶的合成研究[J]. 現(xiàn)代化工, 2009 (S1): 224-225.
[3] 馬奕春, 俞旭峰, 胡惟孝. 5—甲氧基尿嘧啶的合成研究[J]. 精細(xì)化工, 2002, 19(5): 286-288.