一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，在该方法中，以异戊二烯为起始原料，其在离子液体中进行一锅反应，即通过溴化、选择性氮取代及乙酸基取代反应得到(E)-4-(邻苯二甲酰亚胺)-2-甲基-2-丁烯基乙酸酯，然后通过肼解得到(E)-4-羟基-3-甲基-2-丁烯基胺，再继续反应便得到玉米素类的化合物。本发明所述的方法具有合成路线简单、绿色环保、易于工业化、同时产品成本低以及产品纯度高等优点。
【专利说明】一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机化学领域，具体涉及一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法。
【背景技术】
[0002]20世纪初，德国植物学家G.Haberlandt将植物韧皮部细胞打碎，放在马铃薯块茎的伤口上，发现伤口附近的薄壁细胞竟然分裂了。40年代，在美国的植物生理J.van.0verbeek发现椰乳(即椰子的胚乳液)能刺激离体培养的曼陀罗(Daturastramonium)幼胚的生长。他们推测椰乳中存在着不同于已知的任何激素的促生长物质。50年代初，Miller等人在实验室内培养烟草植物的薄壁组织。他们发现薄壁组织在离体条件下可以长大成瘤状的细胞团，即愈伤组织。愈伤组织细胞一般都较大，但不分裂。有时细胞核分裂，但细胞壁却不能长成。他们将椰乳或酵母提取液加到培养基中，细胞果然正常分裂了。他们推测，起作用的物质可能是与核酸代谢有关的物质(因为细胞分裂需要DNA复制)。1955年，他们终于分离出一种核酸的降解产物，有刺激细胞分裂的作用，他们把这一化合物称为激动素(Kinetin)。后来又有几种类似的化合物被分离出来，于是所有这些能促进细胞分裂的化合物被统称为细胞分裂素(cytokinins)。 [0003]细胞分裂素对植物的生长和发育等多方面都具有一定的调节作用。除促进细胞分裂外，细胞分裂素能促使种子萌发、果实发育、开花等。它还有防止或延缓器官衰老的作用。
[0004]反式玉米素(ZT)以及N6-异戊基腺嘌呤(2-1P)是自然界激素家族中最常见的细胞分裂素，同时在植物中还存在玉米素核苷(ZR)、DL-二氢玉米素(DHZT)、二氢玉米素核苷(DHZR)等细胞分裂类化合物，这些都是玉米素类衍生化合物。除了 N，N’_ 二取代的尿类化合物之外，N6取代的腺嘌呤化合物就是目前活性最高的细胞分裂素。
[0005]反式玉米素、玉米素核苷等细胞分裂素类化合物，作为植物生长调节剂得到广泛应用。目前，根据其作用于细胞的机理，利用其特殊的生物活性，在有些化妆品中人们以反玉米素作为高效活性添加成分也得到了很好的效果。同时这类化合物也是化工医药中重要的医药中间体。
[0006]但是，由于从植物中分离出反式玉米素及其系列衍生物比较困难，收率低，成本高，所以通过生物体提取远远不能满足市场需求，人们只好通过人工合成来寻求解决生产问题的方法。目前市场上玉米素类化合物如反式玉米素、玉米素核苷等价格太高，其应用受到很大的限制。
[0007]有关玉米素及其衍生物的合成方法，迄今已知道的有十种以上。但是，无论哪种方法，要高效率地获得高纯度产品都是困难的，寻找一种适合大规模工业化生产且绿色环保的制备方法势在必行。
[0008]文献报道的玉米素、玉米素核苷、二氢玉米素、二氢玉米素核苷等系列玉米素衍生物的合成方法只要有:
[0009]R.Momet等人从异戍二烯出发,用四氯化碳为溶剂,通过溴化，N取代，KOH水解等步骤拿到烯醇胺，再与6-氯嘌呤反应制备得到反式玉米素。过程中多次需要低温反应，最后产品需要多次柱层析，才能拿到纯品，收率低，很难实现工业化生产。
[0010] 山四妹等参考上面方法，得到较杂烯醇胺后，用强酸性树脂分离提纯，得到纯的烯醇胺，再与6-氯嘌呤反应，制备反式玉米素，不需要再柱层析得到较高纯度玉米素。该方法收率低，纯化烯醇胺工作量比较大，难以实现工业化。
[0011]中山大学王植材等又改进了该工艺，用固一液相转移催化法合成细胞分裂素类化合物，提高了收率。
[0012]李欲等也考虑过用丙酮醛缩二甲醇等为起始原料合成玉米素及二氢玉米素，但过程中需要用四氢铝锂、硼氢化钠等多次还原，操作复杂，成本高，也是很难实现工业化。
[0013]以异戊二烯为起始原料制备玉米素及其衍生物的方法，该路线比较简单，原料便宜易得，但过程中需要用典型的肝脏毒物四氯化碳为溶剂，溴素的滴加过程很长，污染严重；同时N取代反应选择性较差，副反应多，所以在制备过程最后或者过程中需要用柱层析分离才能得到纯品。
[0014]我们考虑减少有毒溶剂的使用，简化操作难度，降低污染，用绿色环保的离子液体取代溶剂，找到一种连续可逆，一锅法制备玉米素及其衍生物的合成方法。
[0015]离子液体是近年来绿色化学的新兴研究领域之一，作为一类新型软功能材料与介质的离子液体，它具有不挥发、不易燃，液程宽、溶解性强、性质可调、可循环利用等特性，其可操作温度范围宽(-40~300°C )，具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用，使其作为有机合成的反应介质和催化剂、分离科学的溶剂和萃取剂、电化学的电解液等被广泛研究。离子液体的应用领域也不断扩大，从化学制备扩展到材料科学、工程技术、环境科学、生命科学、分析测试等诸多领域。与传统有机溶剂反应相比，用离子液体反应得到的产物收率高，选择型好，后处理简单，可多次重复循环利用。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是提供一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，在该方法中，以异戊二烯为原料，其在离子液体中进行溴化、氮取代、乙酸基取代反应后得到(E) -4-(邻苯二甲酰亚胺)-2-甲基-2- 丁烯基乙酸酯，然后再肼解得到(E) -4-羟基-3-甲基-2-丁烯基胺，其再与嘌呤类化合物反应便得到玉米素及其衍生物。该方法合成路线简单，绿色环保，易于工业化，同时产品成本低，纯度高。
[0017]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0018]一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，所述离子液体为[Emim]Br3，所述玉米素类化合物的制备方法包括离子液体的制备、(E)_4_(邻苯二甲酰亚胺)-2_甲基-2-丁烯基乙酸酯的合成、玉米素类化合物前体的合成以及玉米素类化合物的合成，在所述的离子液体中采用一锅法合成所述的(E)-4-(邻苯二甲酰亚胺)-2-甲基-2- 丁烯基乙酸酯，其合成包括以下步骤:
[0019](I)在反应釜中加入起始原料异戊二烯，滴加离子液体，滴加完毕后，继续搅拌反应；反应完毕后除去过量异戊二烯，得化合物I，不需要进行后处理，直接用于后续反应；
[0020]
【权利要求】
1.一种应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，所述离子液体为[Bmim]Br3*[Emim]Br3，所述玉米素类化合物的制备方法包括离子液体的制备、(E)-4-(邻苯二甲酰亚胺)-2_甲基-2-丁烯基乙酸酯的合成、玉米素类化合物前体的合成以及玉米素类化合物的合成，其特征在于:在所述的离子液体中采用一锅法合成所述的(E)-4-(邻苯二甲酰亚胺)-2_甲基-2- 丁烯基乙酸酯，其合成包括以下步骤: (1)在反应釜中加入起始原料异戊二烯，滴加离子液体，滴加完毕后，继续搅拌反应；反应完毕后除去过量异戊二烯，得化合物I，不需要进行后处理，直接用于后续反应；
2.根据权利要求1所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述步骤(1)中反应温度为-5℃~25℃:，所述步骤(2)中反应温度为0°C~25°C。
3.根据权利要求1所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述玉米素类化合物前体的合成包括以下步骤: I)将化合物III加入到甲醇中，再加入85%的水合肼，搅拌回流反应2小时；冷却到室温，边搅拌边加入6N的浓盐酸，继续加热回流I小时；冷却到0°C，过滤，浓缩，得粘稠状物质；
4.根据权利要求1或3所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述玉米素类化合物的前体制备玉米素类化合物的步骤如下: 反应釜中依次加入正丁醇、化合物IV、三乙胺及嘌呤衍生物，加热回流，嘌呤衍生物原料消失后，关闭加热；继续搅拌，有大量固体生成，过滤，固体分别用水、乙醇重结晶并用活性炭脱色，干燥，得到玉米素类化合物。
5.根据权利要求4所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述玉米素类化合物包括玉米素和玉米素核苷，若嘌呤衍生物为6-氯嘌呤则生成玉米素，SP为化合物V ;若嘌呤衍生物为6-氯嘌呤核苷则生成玉米素核苷，即为化合物VI ；
6.根据权利要求5所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:对所述的玉米素和玉米素核苷分别进行催化氢化可制备二氢玉米素和二氢玉米素核苷，其制备方法如下: 在玉米素的乙醇溶液中加入10%钯碳催化剂，搅拌，并持续通入氢气；反应完毕后除去钯碳，并进行后处理，分离得到二氢玉米素，为化合物VII ；
7.根据权利要求1所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述二氢玉米素和二氢玉米素核苷还可通过化合物IV制备，具体过程如下: Α.在化合物IV的正丁醇溶液中加入10%钯碳催化剂，搅拌，并持续通入氢气；除去钯碳，得到4-氨基-2-甲基丁烧-1-醇(6),为化合物IX，进行后续反应；
8.根据权利要求1所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述离子液体的制备包括以下步骤: ①将1-甲基咪唑溶于甲苯中，边搅拌边滴加烷基溴，滴加完毕后加热回流，反应完毕后，除去甲苯； ②加乙酸乙酯进行超声，体系中析出白色固体，过滤； ③固体再用乙酸乙酯洗2~3次，真空干燥； ④搅拌过程中滴加溴素，混合物由白色慢慢变成橙黄色液体；滴加完毕，继续搅拌2小时，加入乙酸乙酯洗涤后，真空干燥，得到橙黄色离子液体。
9.根据权利要求8所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:步骤①中所述的烷基溴为1-溴丁烷或溴乙烷，若为1-溴丁烷则制得离子液体[Bmim]Br3，若为溴乙烷则制得离子液体[Emim]Br3 ;所述1-甲基咪唑和烷基溴摩尔量的比例为:1:1.03 ~1.1。
10.根据权利要求1所述的应用离子液体制备玉米素类化合物的方法，其特征在于:所述化合物III合成后，回收离子液体进行循环利用；反应完成后的离子液体为[Emim]Br或[Bmim]Br,所述回收方法是向[Emim]Br或[Bmim]Br中加入乙酸乙酯洗漆2~3次,真空干燥，再在所述[Emim]Br或[Bmim]Br中加入溴素得到[Emim]Br3。
【文档编号】C07H1/00GK103524585SQ201310482072
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】韩见生, 李旭, 张 杰 申请人:北京和谐伟业化学科技有限公司