[发明专利]一种氨基功能化氧化石墨烯催化一步法制备2‑氨基‑6‑硫代羰基二氢吡啶衍生物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，更具体地，涉及一种氨基功能化氧化石墨烯一步法制备2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的方法。

背景技术

含硫杂环化合物广泛存在于天然产物和药物分子中，具有重要的生物和药理活性，在医药卫生领域有着广泛的应用。此外，吡啶类化合物也具有良好生物活性，在医药和农药工业有着广泛的应用。因此，同时含有硫元素和吡啶结构的2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物具有更为广泛的应用，比如可以用来治疗与糖尿病及衰老相关的心血管并发症等。这类化合物也展现出一定的软体动物杀灭活性，可以被当作一种屏蔽剂用于抗Chk1激酶抑制剂。由于2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的重要生物活性，引起了学者对该类杂环化合物的兴趣，其制备方法成为研究者的研究热点。

氧化石墨烯是一种新型的石墨烯衍生物，具有二维层状结构，制备方法简单成熟，有多种可供功能化的有机基团，易于配体的嫁接。由于其具有高比表面积、易分散、易于功能化和化学环境稳定性高等特点，在催化体系中得到了广泛的关注。比如赣南师范学院的叶敏等以氧化石墨烯为催化剂，炔烃为反应底物，1，2-二氯乙烷作溶剂，可以高效地合成一系列酮类化合物。该反应具有较好的官能团兼容性，得到了较高的分离收率(氧化石墨烯催化炔烃水化成酮的反应研究[J]，赣南师范学院学报，2016，(3)：37～40)。由于氧化石墨烯在使用过程中容易发生聚集，就需要对氧化石墨烯进行功能化改性。同时，通过功能化还可能使氧化石墨烯具有其他一些官能团，可以用来催化特定的反应。比如贺晓东通过官能化使得新制备的氧化石墨烯薄片带有-SO₃H，这种带有酸性官能团的磺化石墨烯固体酸催化剂可以催化纤维二糖发生水解反应，其纤维二糖转化率和葡萄糖收率分别达到40.5％和37.2％。磺化石墨烯的催化活性明显优于其他具有同等酸度甚至更高酸度的固体酸催化剂(功能化石墨烯的制备及其催化应用[D]，浙江大学，2012年，第四章)。

目前，现有2-氨基-6-硫代羰基的制备过程往往比较复杂，需要通过两步反应才能实现：第一步是芳香醛与丙二腈在碱或酸催化下发生Knoevenagel缩合反应生成芳亚乙基丙二腈；第二步是芳亚乙基丙二腈与异硫氰酸酯在碱催化下发生反应制备2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物。这种制备2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的方法步骤长、产率低，反应条件比较苛刻，且采用的酸碱性催化剂不易回收利用，环境危害大，不适于工业化大规模生产。因此，急需寻找一种简单、高效、绿色的快速制备方法。氨基功能化氧化石墨烯可以提供一种碱性适中的环境，可以作为一种非均相催化剂。另外，由芳香醛、丙二腈和异氰酸酯为原料制备2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的过程中需要经历缩合、亲核、环化、互变异构等反应，而这些反应均可以通过具有一定碱度的催化剂来完成，于是本发明尝试将氨基功能化氧化石墨烯作为催化剂运用到此类反应中，截至目前为止还未见有关报道。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物制备工艺存在的以上不足，提供了一种氨基功能化氧化石墨烯一步法制备2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的方法。本发明通过一步反应即可直接制备得到2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物，整个过程操作简单方便，原料利用率高，且所得产物产率较高，催化剂可以循环使用多次。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明所使用的催化剂为氨基功能化氧化石墨烯，其具体制备方法参见相关文献(Synthesis and characterization of amine functionalized graphene oxide and scope as catalyst for Knoevenagel condensation reaction[J]，Catalysis Communications，2017，92：31～34)。

本发明的一种氨基功能化氧化石墨烯一步法制备2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物的方法，以芳香醛(I)、丙二腈(II)和异硫氰酸酯(III)为反应原料，在氨基功能化氧化石墨烯的催化作用下，通过一步反应直接制备得到2-氨基-6-硫代羰基二氢吡啶衍生物(IV)，该反应的反应方程式如下：

更进一步的，所述反应中芳香醛、丙二腈和异硫氰酸酯的摩尔比为1：(1～1.3)：1。