Green Synthesis of Mono- and Disubstituted Quinazolinones by Multi-site Synergistic Catalysis of Novel Three-dimensional Single-nuclear Zn（II） Complexes

doi:10.7503/cjcu20250225

Abstract

Abstract:

Two zinc-based complexes，［Zn（4，4′-bipy）（H₂O）₄］·（4-ABS）₂（1， CCDC： 2171834） and ［Zn（4，4′- bipy）（H₂O）₄］·（4-MBS）₂（2， CCDC： 2225758）， were obtained through solvothermal synthesis with Zn（II） salts using p-aminobenzenesulfonate（4-ABS^-） and p-methylbenzenesulfonate（4-MBS^-） as the main ligands and 4，4′- bipyridine（4，4′-bipy） as the auxiliary ligand. The complexes were characterized by single-crystal X-ray diffraction（SXRD）， infrared spectroscopy（IR）， thermogravimetric analysis（TGA）， powder X-ray diffraction（PXRD）， nitrogen adsorption-desorption test and field-emission scanning electron microscopy（SEM）. The performance of complexes 1 and 2 in catalyzing the synthesis of 2，3-diphenyl-2，3-dihydroquinazoline-4（1H）-one was investigated， and complex 1 with better catalytic effect was chosen for substrates universality experiments. The experimental results showed that high-yield products could be obtained using a small amount of catalyst in short time under solvent-free conditions. This green process was applicable to a variety of raw materials amines/ammonium compounds and aromatic aldehydes with different substituents. In addition， density functional theory（DFT） was used to optimize the structures of complex 1 and the three reactants. Through computational analysis of the frontier molecular orbitals（FMO）， the reaction sequence and the core active sites of complex 1 for the three reactants were inferred. The active sites of complex 1 and the reaction sites of the reaction substrates were further predicted in detail by analyzing the electrostatic potential（ESP） of the molecular surface， the average local ionization energy（ALIE） and the Mulliken charges. Finally， the reaction mechanism of multi-site synergistic catalysis of the complexes was explained in combination with DFT.

Key words: Zinc-based complex, Crystal structure, 2, 3-Dihydroquinazolin-4（1H）-one, Catalytic mechanism, Density functional theory

CLC Number:

O614.2

TrendMD:

XU Yiming, SHI Yiwei, WANG Xin, ZHU Zhihui, SONG Zhiguo, WANG Min. Green Synthesis of Mono- and Disubstituted Quinazolinones by Multi-site Synergistic Catalysis of Novel Three-dimensional Single-nuclear Zn（II） Complexes[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(2): 20250225.

Figures/Tables 14

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Complex	1	2	Complex	1	2
Formula	C₂₂H₈N₄O₁₀S₂Zn	C₂₄H₃₀N₂O₁₀S₂Zn	γ/（°）	90	90
Formula weight	617.81	635.99	V/nm³	1.33902（12）	1.36890（2）
Crystal system	Monoclinic	Monoclinic	Z	2	2
Space group	P2₁/c	P2₁/c	D_c/（g·cm^-3）	1.532	1.543
a/nm	1.12530（5）	1.12602（9）	F（000）	620	660
b/nm	0.82811（4）	0.81423（7）	Reflections collected	19628	43157
c/nm	1.43698（8）	1.49445（13）	Goodness⁃of⁃fit on F²	1.051	1.127
α/（°）	90	90	R₁， ωR₂^*	0.0454， 0.1247	0.0502， 0.1141
β/（°）	90.543（2）	92.426（4）	R₁， ωR₂（all data）^*	0.0546， 0.1328	0.0694， 0.1322

Complex	1	2	Complex	1	2
Formula	C₂₂H₈N₄O₁₀S₂Zn	C₂₄H₃₀N₂O₁₀S₂Zn	γ/（°）	90	90
Formula weight	617.81	635.99	V/nm³	1.33902（12）	1.36890（2）
Crystal system	Monoclinic	Monoclinic	Z	2	2
Space group	P2₁/c	P2₁/c	D_c/（g·cm^-3）	1.532	1.543
a/nm	1.12530（5）	1.12602（9）	F（000）	620	660
b/nm	0.82811（4）	0.81423（7）	Reflections collected	19628	43157
c/nm	1.43698（8）	1.49445（13）	Goodness⁃of⁃fit on F²	1.051	1.127
α/（°）	90	90	R₁， ωR₂^*	0.0454， 0.1247	0.0502， 0.1141
β/（°）	90.543（2）	92.426（4）	R₁， ωR₂（all data）^*	0.0546， 0.1328	0.0694， 0.1322

Bond	1	2	Bond	1	2
Zn1—O1W	0.2147（3）	0.2149（3）	Zn1—O1W#1	0.2147（3）	0.2149（3）
Zn1—O2W	0.2152（3）	0.2170（3）	Zn1—O2W#1	0.2152（3）	0.2170（3）
Zn1—N1	0.2083（3）	0.2083（3）	Zn1—N1#1	0.2083（3）	0.2083（3）
O1W—Zn1—O1W#1	180	180	O1W—Zn1—O2W	89.46（12）	89.48（13）
O1W—Zn1—O2W#1	90.53（12）	90.52（13）	O2W#1—Zn1—O2W	180	180
N1—Zn1—O1W	87.83（10）	93.79（11）	N1—Zn1—O2W	92.84（10）	92.39（11）
N1—Zn1—N1#1	180	180	N1—Zn1—O1W#1	92.17（10）	86.21（11）
N1—Zn1—O2W#1	87.16（10）	87.61（11）

Bond	1	2	Bond	1	2
Zn1—O1W	0.2147（3）	0.2149（3）	Zn1—O1W#1	0.2147（3）	0.2149（3）
Zn1—O2W	0.2152（3）	0.2170（3）	Zn1—O2W#1	0.2152（3）	0.2170（3）
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O1W—Zn1—O1W#1	180	180	O1W—Zn1—O2W	89.46（12）	89.48（13）
O1W—Zn1—O2W#1	90.53（12）	90.52（13）	O2W#1—Zn1—O2W	180	180
N1—Zn1—O1W	87.83（10）	93.79（11）	N1—Zn1—O2W	92.84（10）	92.39（11）
N1—Zn1—N1#1	180	180	N1—Zn1—O1W#1	92.17（10）	86.21（11）
N1—Zn1—O2W#1	87.16（10）	87.61（11）

Complex	D—H···A	D—H/nm	H···A/nm	D···A/nm	∠DHA/（°）
1	O1W—H1WA···O（1）	0.085	0.193	0.2765（4）	165.1
	O1W—H1WB···O（2）#3	0.085	0.204	0.2861（4）	160.9
	O2W—H2WA···O（3）#1	0.085	0.195	0.2792（4）	170.9
2	O2W—H2WA···O（2）#3	0.085	0.200	0.2817（5）	159.6
	O2W—H2WB···O（3）#4	0.085	0.213	0.2859（5）	142.9
	O1W—H1WA···O（1）	0.085	0.214	0.2827（4）	137.8
	O1W—H1WB···O（1）#3	0.085	0.220	0.2878（2）	136.6