甜菜碱类离子液体催化多组分反应合成吖啶二酮类化合物的方法技术领域
本发明属于离子液体催化合成吖啶二酮类化合物的合成技术领域，具体涉及一种
甜菜碱类离子液体催化多组分反应合成吖啶二酮类化合物的合成方法。
背景技术
吖啶二酮是一类重要的杂环化合物，它们在药物学方面有很多用处，比如用作杀
菌剂、抗疟药、抗癌抗菌素、抗菌药和杀真菌剂等。因此，许多药物研究者对此类化合物非常
感兴趣。此外，它们的衍生物还可用作激光染料和光引发剂。目前，科学家们也在研究开发
这种化合物，将它们用于激光技术。多组分的Hantzsch反应是一种有效的合成吖啶二酮的
方法，通常用醛、双甲酮和尿素、氨基甲烷、苯胺、乙酸铵等含氮的化合物作为原料来进行反
应。目前为止，已经报道过的合成吖啶二酮用的催化剂各种各样，例如：大孔树脂-15（Kaya
M, Yildirir Y, Celik G Y. Synthesis and antimicrobial activities of novel
bisacridine-1,8-dione derivatives [J]. Med. Chem. Res., 2011, 20:293–
299.）、SiO2支撑的多聚磷酸（Nasresfahani Z, Kassaee M Z. Mesoporous silica
nanoparticles in an efficient, solvent-free, green synthesis of
acridinediones [J]. Catalysis Communications, 2015, 60 :100–104.）、CdO纳米颗粒
（Borhade A V, Uphade B K, Gadhave AG. Efficient, solvent-free synthesis of
acridinediones catalyzed by CdO nanoparticles [J]. Research on Chemical
Intermediates, 2015,41(3):1447-1458.）、硝酸铈铵（CAN）（Kidwai M, Bhatnagar D.
Ceric ammonium nitrate (CAN) catalyzed synthesis of N-substituted
decahydroacridine-1,8-diones in PEG [J]. Tetrahedron Letters, 2010,51: 2700–
2703.）、Brønsted酸性的咪唑类离子液体（Palani K, Thirumalai D, Ambalavanan P, et
al. Synthesis and characterization of 9-(4-nitrophenyl)-3,3,6,6-tetramethyl-
3,4,6,7,9,10-hexahydro-1,8(2H,5H) acridinedione and its methoxyphenyl
derivative [J]. Journal of Chemical Crystallography,2005, 35(10):751-760.）、三
乙基苄基氯化铵（王香善, 史达清, 张燕飞, 等. 三乙基苄基氯化铵(TEBA)催化下水中9-
芳基多氢吖啶衍生物的合成 [J]. Chin. J. Org. Chem., 2004, 24(4):430–432.）、磺酸
化的SiO2（Seyyedhamzeh M, Mirzaei P, Bazgir A. Solvent-free synthesis of aryl-
14H-dibenzo[a,j]xanthenes and 1,8-dioxo-octahydro-xanthenes using silica
sulfuric acid as catalyst [J]. Dyes and Pigments, 2008,76:836-839.）、Zn(OAc)2-
2H2O或者脯氨酸（Venkatesan K, Pujari S S, Srinivasan K V. Proline-Catalyzed
Simple and Efficient Synthesis of 1,8-Dioxo-decahydroacridines in Aqueous
Ethanol Medium [J]. Synthetic Communicatin, 2009,39(2):228-241.）和十六烷基三
甲基溴化铵（CTAB）（Xia J J, Zhang K H. Synthesis of N-substituted
Acridinediones and Polyhydroquinoline Derivatives in Refluxing Water [J].
Molecules, 2012, 17, 5339-5345.）等。然而，这些催化体系往往存在以下缺点：需要添加
有毒的溶剂；反应时间较长；催化剂制备繁琐且价格昂贵，不能重复使用等。鉴于此，开发一
种有效、绿色、经济的合成方法来制备吖啶二酮类化合物是亟待解决的问题。
最近几十年，离子液体作为一种新型的绿色催化剂和溶剂，引起了科学和工业界
的广泛关注。离子液体种类丰富且可以根据特定需要进行量身定做往往被人们赋予一些特
殊的功能，有望应用于更多的研究领域，特别是在合成及催化行业表现出广阔的应用前景。
目前尚没有关于以甜菜碱类离子液体作为催化剂催化多组分反应合成吖啶二酮类化合物
的相关报道。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种甜菜碱类离子液体催化多组分反应合成吖
啶二酮类化合物的合成方法，该方法以价廉易得和方便高效的甜菜碱类离子液体作为催化
剂，在温和的条件下高效催化多组分反应合成吖啶二酮类化合物。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，甜菜碱类离子液体催化多组分反
应合成吖啶二酮类化合物的合成方法，其特征在于：以芳香醛类化合物、5,5-二甲基-1,3-
环己二酮和乙酸铵为底物，甜菜碱类离子液体为催化剂，乙醇为溶剂，加热回流反应制得吖
啶二酮类化合物，其中芳香醛类化合物为、、
或，R为H、4-OH、4-F、4-Cl、4-Br、4-CH3、4-OCH3、4-CF3、4-NO2、3-NO2、
4-OH-3-OCH3、2-Cl或3-Cl，甜菜碱类离子液体的阳离子为，阴离子为
CH3COO-、C2H5COO-、CH3CHOHCOO-或H2PO4-。
进一步优选，所述的芳香醛类化合物、5,5-二甲基-1,3-环己二酮、乙酸铵和甜菜
碱类离子液体的摩尔比为1:2:1.5:0.05-1。
进一步优选，所述的甜菜碱类离子液体是由无水甜菜碱与相应的无机酸或羧酸通
过中和反应制得的。
进一步优选，所述的吖啶二酮类化合物的具体合成过程为：在反应容器中依次加
入芳香醛类化合物、5,5-二甲基-1,3-环己二酮、乙酸铵、甜菜碱类离子液体和乙醇，然后于
60℃加热回流反应直至TLC检测原料反应完全，最后粗产品用水和乙醇的混合溶液洗涤后
烘干制得纯品吖啶二酮类化合物。
进一步优选，所述的甜菜碱类离子液体回收后重复循环使用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、甜菜碱类离子液体催化剂制备简便、价格低廉且具有良好的生物相容性；
2、甜菜碱类离子液体在相对温和的条件下即具有良好的催化活性，并且循环使用多次
后其催化活性基本保持不变；
3、该反应体系对设备无腐蚀，对反应容器无特殊要求；
4、此催化体系的操作及后处理过程简单，只需通过简单的洗涤或重结晶即可得到高纯
度的吖啶二酮类化合物。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本
发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发
明的范围。
实施例1
在圆底烧瓶中依次加入苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和乙酸
铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的乙酸离子液体（0.15mmol）和1mL的乙醇，之
后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水和乙醇的
混合溶液进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为90%。
实施例2
在圆底烧瓶中依次加入4-硝基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）
和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的乙酸盐离子液体（0.025mmol）和1mL
的乙醇，之后于80℃回流反应8h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用
水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为85%。
实施例3
在圆底烧瓶中依次加入3-硝基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）
和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的丙酸盐离子液体（0.25mmol）和1mL的
乙醇，之后于80℃回流反应8h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水
和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为85%。
实施例4
在圆底烧瓶中依次加入4-溴苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和
乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的乳酸盐离子液体（0.5mmol）和1mL的乙
醇，之后于80℃回流反应5h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水和
乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为90%。
实施例5
在圆底烧瓶中依次加入4-甲氧基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮
（1mmol）和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的乳酸盐离子液体（0.15mmol）
和1mL的乙醇，之后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产
品用水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为93%。
实施例6
在圆底烧瓶中依次加入4-羟基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）
和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的乳酸盐离子液体（0.15mmol）和1mL的
乙醇，之后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水
和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为90%。
实施例7
在圆底烧瓶中依次加入4-甲基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）
和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的乳酸盐离子液体（0.15mmol）和1mL的
乙醇，之后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水
和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为90%。
实施例8
在圆底烧瓶中依次加入4-三氟甲基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮
（1mmol）和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体
（0.15mmol）和1mL的乙醇，之后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，
最后将粗产品用水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为95%。
实施例9
在圆底烧瓶中依次加入4-氯苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和
乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.05mmol）和1mL
的乙醇，之后于80℃回流反应3.5h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品
用水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为82%。
实施例10
在圆底烧瓶中依次加入4-氟苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和
乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.5mmol）和1mL
的乙醇，之后于80℃回流反应3.5h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品
用水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为90%。
实施例11
在圆底烧瓶中依次加入3-氯苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和
乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.15mmol）和1mL
的乙醇，之后于80℃回流反应3.5h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品
用水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为85%。
实施例12
在圆底烧瓶中依次加入香草醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和乙酸
铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.15mmol）和1mL的乙
醇，之后于80℃回流反应8h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水和
乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为90%。
实施例13
在圆底烧瓶中依次加入2-氯苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和
乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.15mmol）和1mL
的乙醇，之后于80℃回流反应6h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用
水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为87%。
实施例14
在圆底烧瓶中依次加入肉桂醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和乙酸
铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.15mmol）和1mL的乙
醇，之后于80℃回流反应1h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水和
乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为88%。
实施例15
在圆底烧瓶中依次加入吡啶-4-甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和
乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.15mmol）和1mL
的乙醇，之后于80℃回流反应1h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用
水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为95%。
实施例16
在圆底烧瓶中依次加入糠醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮（1mmol）和乙酸铵
（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体（0.15mmol）和1mL的乙
醇，之后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，最后将粗产品用水和
乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为95%。
实施例17
在圆底烧瓶中依次加入4-甲氧基苯甲醛（0.5mmol）、5,5-二甲基-1,3-环己二酮
（1mmol）和乙酸铵（0.75mmol），搅拌均匀，然后再加入甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体
（0.15mmol）和1mL的乙醇，之后于80℃回流反应3h，整个反应过程用TLC检测直至反应结束，
最后将粗产品用水和乙醇的混合物进行洗涤，再烘干即可得到纯品，产率为96%。
以实施例17为探针反应，其反应粗产物经水和乙醇的混合溶液洗涤后，甜菜碱的
磷酸二氢盐离子液体留在乙醇和水溶液中，然后将水和乙醇除去得到的甜菜碱的磷酸二氢
盐离子液体重复循环使用。做催化剂甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体的活性重复性试验，甜
菜碱的磷酸二氢盐离子液体重复使用5次，产物收率见表1。
表1 羟基功能化离子液体循环使用情况
Entry
Reaction time(h)
Yield(%)
1
3
96
2
3
96
3
3
95
4
3
95
5
3
95
由表1可以看出：甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体的催化体系在循环使用制备产物过程
中循环使用5次后，产率依然很高，说明甜菜碱的磷酸二氢盐离子液体在催化合成吖啶二酮
化合物过程中可以被循环使用。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该
了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原
理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入
本发明保护的范围内。