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微波辐射合成邪蒿素



全 文 :第 43 卷第 7期 当 代 化 工 Vol.43,No.7
2014 年 7月 Contemporary Chemical Industry July,2014

基金项目:湖南化工职业技术学院院级课题(Hnhy2012B005)资助项目。
收稿日期:2014-04-24
作者简介:胡彩玲(1980-),女,河北秦皇岛人,讲师,硕士,研究方向:主要从事有机合成研究,从事什么技术工作。E-mail:89937256@qq.com。



微波辐射合成邪蒿素
胡彩玲 1,刘汉文 2
(1. 湖南化工职业技术学院, 湖南 株洲 412004; 2. 湖南科技大学,湖南 湘潭 411201)

摘 要:在微波辐射下,以 7-羟基香豆素为原料,两步合成了邪蒿素。其中在第一步反应中,首次使用
KF/A12O3作为碱试剂;第二步,微波辐射,大大缩短了该步反应时间,同时考察了微波辐射时间、辐射功率、
反应溶剂对产率的影响。
关 键 词:微波辐射;KF/A12O3;邪蒿素
中图分类号:TQ 03 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2014)07-1172-03

Microwave Synthesis of Seselin
HU Cai-ling1,LIU Han-wen2
(1. Hunan Chemical Vocational Technology College, Hunan Zhuzhou 412004,China;
2. Hunan University of Science and Technology,Hunan Xiangtan 411201,China)

Abstract: Under microwave irradiation, using 7- hydroxyl coumarin as raw material, seselin was synthesized via two
steps. A new alkali reagent KF/A12O3 was first used in first step reaction; Microwave radiation greatly shortened the
reaction time in the second step. At the same time, effect of microwave radiation time, radiation power, reaction
solvent on the yield was investigated.
Key words: Microwave irradiation;KF/Al2O3;Seselin

1986 年,加拿大的 R.Gedye 和 R.J.Giguere 首次
将微波辐射技术应用于化学研究[1],微波辐射下的
有机合成反应具有节约能源、反应速度快、产率高、
产品易纯化等特点,近年来一直受到有机化学工作
者的普遍关注。KF/A12O3是一种新型载体碱催化剂,
氧化铝作为载体提高了氟化钾的活性,广泛应用于
O-烃基化反应、N-烃基化等反应]等有机合成中[2,3],
且制备方便、价格低廉、条件温和,活性高,立体
选择性高,副反应少,可以多次重复使用,是新一
代环境友好的催化材料。
邪蒿素又称邪蒿灵,邪蒿内酯,英文名 seselin,
是具有角型三环结构的香豆素类天然产物。存在于
伞形科植物印度邪蒿的果实等植物中,芸香科植物
枸橘的根及花椒树皮中。邪蒿素类化合物应用价值
广泛,表现出多种生物活性,如抗炎、抗癌、抗真
菌、抗氧化、抗 HIV[4]。医学上,可作为光敏剂,
镇静剂、催眠剂,其中作为光敏剂已被用于临床;
农业上,可作为除草剂、杀虫剂、植物生长调节剂;
化工上,可作为金属防腐剂。但从目前研究现状看,
大多数研究者采用经7-羟基香豆素在K2CO3碱作用
下合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素,再经
其高温 claisen 重排,该法为均相常规加热,反应能
耗较高[5-12]。
本文研究了微波辐射,KF/Al2O3存在下,由 7-
羟基香豆素合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆
素,进而进一步微波辐射合成邪蒿素,考察了反应
时间及催化剂用量等因素对产品收率的影响。
1 实验部分
1.1 实验试剂及主要仪器
7-羟基香豆素,AR,Carl Roth KG;3-氯-3-
甲基-1-丁炔,AR,Acros Organics;KF·2H2O,AR;
Al2O3,层析用,100-200 目,CP;碘化钾,AR;丙
酮,AR;DMF ,AR;DMSO,AR;苯,AR;N,N-
二乙基苯胺(PhNEt2),AR。
Discover 单模微波合成系统,美国 CEM公司;
PE-2000 型傅里叶变换红外光谱仪,美国 PE公司;
WRS-1 数字式熔点仪,上海精密科学仪器有限公
司;AVANCE400+固体核磁共振波谱仪,瑞士
Bruker。
2.2 合成路线
O OHO
+ H3C C
Cl
CH3
C CH
O OO
CH3
C
CH3
CHC
OO O
H3C
H3C
微波
微波

DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2014.07.042

第 43 卷第 7期 胡彩玲,等:微波辐射合成邪蒿素 1173

2.3 实验步骤
2.3.1 KF/Al2O3的制备
将 23.5 g KF 2H2O 溶于 16 mL 水中,溶解后,
加入25 g 中性Al2O3(层析用,100~200目),于60~65
℃电动搅拌反应 1h。然后在减压下旋转蒸发蒸去其
中的水分,固态物在 120 ℃下干燥 4 h,即得
KF/Al2O3放在干燥器里备用[13]。
2.3.2 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制备
(图 1)
图 1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素
Fig.1 7- (2- methyl -3- butyne -2- oxygen radicals) –
coumarin
7-羟基香豆素 1.5 g,KF/Al2O31.8 g,KI 0.23 g
依次加入圆底烧瓶中,加入 98%(体积分数)的丙酮
30 mL 做溶剂,于室温下搅拌 1 h 后,加入 3-氯-3-
甲基-1-丁炔 1.8 g,再安装冷凝管(回流冷凝管上
端保鲜膜准密封),于单模微波合成系统中反应(内
置磁力搅拌),设定预热时间 3 min,功率 70 W,辐
射时间 80 min,控制反应温度 80 ℃。反应完毕,
冷却至室温,过滤(固体用少量丙酮洗涤),洗涤液
与滤液合并,旋转蒸发去溶剂。残余固体用用乙醚
和去离子水萃取两次(每次乙醚:去离子水=20
mL:10 mL),分出乙醚相,无水硫酸镁干燥,浓缩,
硅胶浸渍,用体积比正己烷︰乙酸乙酯=3.5︰1 为展
开剂,干法硅胶过柱,得 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧
基)-香豆素 1.68 g,产率 79.5%。
7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的定性分
析淡黄色晶体,m.p.135.3~139.1℃(文献值[14]136~140
℃)。
IR (KBr,v/cm-1):3236.6 (-C=C-H 伸缩振动),
2997.8 (-CH2-,-CH3伸缩振动),2110.5 (-C=C-伸
缩振动), 1721.7 (-C=O 伸缩振动),1614.4,1502.3 ,
1401.0 (芳环骨架振动),1275.8,1232.3 (-C-O-C-
伸缩振动).
1HNMR(CDCl3,400 MHz)δ:1.72(6H,s,H-15,
16),2.67(1H,s,H-14),6.28(lH,d,J=9.5Hz,H-3),
7.05(1H,dd,J=8.6 和 2.2 BHz,H-6),7.32(1H,
bs,H-8),7.36(1H,d,J=8.6 BHz,H-5),7.65(1H,
d,J=9.5 Hz,H-4).
13CNMR(CDCl3,100 MHz)δ: 29.53(C-15,
C-16),72.94(C-14),75.22(C-12),84.82(C-13),
107.12((C-8) , 113.547(C-6) , 113.79(C-3) ,
117.12(C-10) , 128.19(C-5) , 143.33(C-4) ,
155.12(C-9), 159.13(C-7),161.18(C-2)。
2.3.3 Seselin 的合成(图 2)

图 2 Seselin
Fig.2 Seselin
将 0.70 g 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)香豆素,
溶解在 10 mL lDMSO 中,于单模微波合成系统中反
应(内置磁力搅拌),设定预热时间 2 min,功率 200
W,辐射时间 8 min,控制反应温度 200 ℃,回流。
反应完毕,冷却至室温,于 4 mmHg 下减压蒸馏,
80 ℃油浴,去除 DMSO至干,回收溶剂(沸点 64~65
℃/4 mmHg)。残余物用丙酮溶解,适量硅胶浸渍,
用体积比正己烷:乙酸乙酯=3.5:1 为展开剂,干法常
压过柱,得 Seselin 0.681 g,产率 97.3%。
Seselin 的定性分析
黄 色 晶 体 , m.p.116.7~119.3 ℃ ( 文 献 值
[15]119~120 ℃)。
IR (KBr,v/cm-1):1722.5 (酮-C=O 伸缩振动),
1633.8 (α,β-不饱和酮的-C=C-伸缩振动),
1596.0,1482.9,1440.6,1407.5 (芳环上的骨架振动),
1261.0 (C-O),833.5 (苯环氢), 1360.0 (-CH3对称弯
曲) 。
1HNMR(CDCl3,400 MHz)δ:1.47(6H,s,H-15,
16),5.82(1H,d,J=10.2 Hz,H-13),6.23(1H,d,
J=9.5 Hz,H-3),6.75(1H,d,J=8.5 Hz,H-6),6.81(1H,
d,J=10.2Hz,H-14),7.44(1H,d,J=8.5 Hz,H-5),
7.88(1H,d,J=9.5 Hz,H-4).
13CNMR(CDCl3,100 MHz)δ:28.16(C-15,
C-16),76.72(C-12),109.33(C-6),112.624(C-3),
112.651(C-10) , 113.53(C-8) , 115.04(C-14) ,
127.77(C-5) , 130.77(C-13) , 143.87(C-4) ,
150.17(C-9),156.36(C-7),161.00(C-2).
3 结果与讨论
3.1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制备
过程中反应条件探讨
3.1.1 辐射时间对反应的影响
为了考察反应时间对反应的影响,在实验过程
中,固定辐射功率为 70 W,微波辐射时间分别在

1174 当 代 化 工 2014 年 7 月

40,60,80,100,120 min 时,TLC 检测发现,微
波条件下,当反应超过 80 min 时,产物点较原料点
的大小变化已不明显,即再延长反应时间对产率的
提高无显著效果。
3.1.2 微波辐射功率对反应的影响
固定反应时间为 80 min 下,辐射功率分别采用
30,50,70,90,110 W时,其产率分别为 53.1%,
60.2%,79.5%,63.1%,45.1%。实验表明,微波加
热时,采用较低功率,产率较高,主要是因为在微
波条件下,由于有固体碱的存在,高功率将大大增
加 3-氯(碘)3-甲基-1-丁炔发生消去反应的几率,进
而导致产率下降(图 3)。

图 3 辐射功率对反应的影响
Fig.3 Effect of radiation power on reaction
3.2 seselin 合成过程中反应条件探讨
3.2.1 微波辐射功率和辐射时间对产率的影响
表 1 辐射功率、辐射时间对反应产率的影响
Table 1 Effect of radiation power, radiation time on the
yield of the reaction
序号 辐射功率/W 辐射时间/min 产率,%
1 150 8 80.2
2 180 8 87.9
3 200 8 97.3
4 220 8 95.4
5 200 2 90.6
6 200 8 97.3
7 200 15 97.5
在上述合成 seselin 条件中,当微波预热时间 2
min,辐射时间 8 min 和使用二甲基亚砜(DMSO)
作溶剂保持不变时,分别在 150、180、200、220 W
微波辐射下反应。表 1表明,随着微波辐射功率的
增加,反应产率提高,当辐射功率达 200 W时,反
应产率可达 97.3%,几乎完全,再加大功率反而产
率下降。
因此,选择微波辐射功率 200 W,用 DMSO作
溶剂,考察预热时间不变,辐射时间(2、8、15 min)
对产率的影响。结果发现,反应时间 8 min 时,产
率达到 97.3%。表 2表明,反应时间太短,转化不
完全。反应时间 8 min 时,反应基本完成,再增加
反应时间,产率增加不明显。
与传统高温环合条件相比,微波反应不仅大大
缩短了反应时间,而且产率得到较大改善。其主要
原因可能是微波加剧了分子运动速率,提高了分子
的平均动能,降低了反应的活化能[15],增加了反应
物分子的碰撞几率,使反应迅速完成。
3.2.2 反应溶剂对反应产率的影响
为了进一步考察不同溶剂对该反应的影响,选择
了4种溶剂,在200 ℃下,辐射时间8 min。表 2列
出的结果可知,溶剂不同对产率的影响较大。极性溶
剂分子吸收微波较容易,加热速度快,反应速率快,
产率高;分子极性越大,吸收微波越容易,反应速率
也就越快;但非极性溶剂苯则吸收微波较困难,即使
反应时间延长至10 min,转化率也只仅50%左右。因
此,微波是反应产率提高的重要原因之一。
表 2 反应溶剂对反应产率的影响
Table 2 Effects of solvent on reaction
序号 溶剂 反应时间/min 产率,%
1 苯 8 39.6
15 43.7
2 PhNEt2 8 78.9
15 89.1
3 DMF 8 94.6
15 96.8
4 DMSO 8 97.3
15 97.5
4 结 论
微波辐射,首次使用 KF-Al2O3作为碱,由 7-
羟基香豆素合成了 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香
豆素,又由 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素在
微波辐射下通过 Claisen 重排合成邪蒿素。探索了此
步反应的最佳条件为以 DMSO 为溶剂、200 ℃、反
应时间 8 min,该法大大缩短了反应时间(50 倍),为
邪蒿素类化合物的合成提供了一个有效途径。
参考文献:
[1]R Gedye,F Smith,Westaway H,et.al. The use of microwave ovens for rapid
organic synthesis[J]. Tetrohedron Lett,1986,27(3):279-282.
[2]余申义,陈馥衡. KF/Al2O3试剂在有机合成中的应用进展[J].有机化
学,1999,19:127-134.
[3]Benjamin E. Blass. KF/Al2O3Mediated organic synthesis. Tetrahedron 58
(2002): 9301-9320.
[4]A A L Gunatilaka, D G I Kingston, R K Johnson, et al. Mechanism-based
isolation and structures of some anticancer active natural products[J].
Pure&Appl. Chem., 1994, 66: 2219-2222. (下转第 1177 页)

第43卷第7期 文 萍,等:石油沥青软化点测定因素的探讨 1177


表 3 底板隔离剂厚度对软化点测定的影响
Table 3 Effect of thick plate isolation agent
厚 度 YL-SBS70 YL-AH70 ZT-SBS70(1) ZT-SBS-70(2)
隔离剂太厚 55.5 45.0 58.5 60.5
隔离剂涂抹适当 58.0 47.0 61.0 62.5

表 3 可以看出,底板隔离剂涂抹过厚,会使软
化点测定结果偏低。例如,对 YL-SBS70 来说,隔
离剂涂抹比较合适时,软化点为 58.0 ℃,但是当
隔离剂涂抹得太厚时,软化点为 55.5 ℃。
2.3 加热介质是否降温至 5 ℃对软化点测定的影

加热介质常温下开始实验,及降温至 5实验测
定结果见表 4。
表 4 加热介质是否降温至 5 ℃对软化点测定的影响
Table 4 Effect of cooled to 5 began to carry out.℃
温 度 YL-SBS70 YL-AH70 ZT-SBS70(1) ZT-SBS-70(2)
常温多次实验 60.5/61.0/60.5 49.5/50.0/50.0 62.5/62.5./63.5 64.0/64.0/64.5
降温至 5 ℃ 58.0 47.0 61.0 62.5

由表4可以看出,如果不降温至5 ℃开始实验,
测定的软化点偏高。
沥青软化点的试验方法条件性强,影响软化点
测定的因素很多,为确保试验结果的准确性,必须
严格执行试验方法,不得偏离试验方法。
3 结 论
(1)若升温速率大于国家标准(5 ℃/min),
测定的软化点偏高;若升温速率小于国家标准(5
℃/min),测定的软化点偏低。
(2)底板隔离剂涂抹过厚,会使软化点测定
结果偏小。
(3)不降温至 5 ℃开始实验,测定的软化点
偏高。
参考文献:
[1] 张姣,张昆.煤沥青软化点分析准确性的影响因素研究[J]. 石油化
工应用,2013,32(7):110-112.
[2] 张善琴.试验条件对沥青三大指标试验结果的影响研究[J]. 城市道
桥与洪,2011(7):262-264.
[3] GB2294-80. 煤沥青软化点测试方法[S].
[4] GB T 4507-1999. 石油沥青软化点测定(环球法)[S].
[5] T0606-2000. 沥青软化点测定法(环球法)[S].



(上接第 1174 页)
[5]Lan Xie,Yasuo Takeuchi,L Mark Cosentino, et al.Anti-AIDS agents
33. Synthesis and anti-HIV activity of mono-methyl substituted 3’,
4’-di-o-(-)-camphanoyl-(+)-cis-khellactone(DCK) analogues[J].Bio
organic &Medicinal Chemistry Letters,1998,8:2151-2156.
[6]Li Huang,Yoshiki Kashiwada,L. Mark Cosentino,et al. Anti-AIDS agents
15. Synthesis and anti-HIV activity of dihydroseselins and related
analogues [J]. J. Med. Chem.,1994,37:3947-3955.
[7]D N Nicolaides, D R Gautam, K E Litinas, et al.Synthesis and evaluation
of the antioxidant and anti-inflammatory activities of some benzo[1]
khellactone derivatives and analogues[J]. Eur. J. Med. Chem., 2004, 39:
323-332.
[8]Donglei Yu,Arnold Brossi,Nicole Kilgore, et al. Anti-AIDS agents 15.
Part 55:3’,4’R-di-(O)-(-)camphanoyl-2’,2’-dimethyl dihydropyranlo
chromone(DCP) a novel anti- HIV agent [J]. Bioorganic &Medicinal
Chemistry Letters, 2003,13:1575-1576.
[9]Tuyen Nguye Van,Silvia Debenedetti ,et al. Synthesis of coumarins by
ring-closing metathesis using Grubbs’ catalyst[J].Tetrahedron
Letters,2003,44:4199-4201.
[10]刘徐.香豆素类抗艾药物 DCK的合成研究[D].湘潭:湖南科技大学,
2007-05.
[11]杨桂玲. 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的合成研究[J]. 安徽
化工,2007,33(6):20-23.
[12]丁恒良,孙宏顺,徐宏.2,2-二甲基-1,5-二氧杂菲-6-酮的微波合成
研究[J], 化学工业与工程技术,2010,31(4):12-15.
[13]JiTai Li,WenZhi Xu, GuoFeng Chen, et al. Synthesis of 1,1-disub
stituted-2,6-diarylcyclohexane-4-ones catalyzed by KF/Al2O3 unde
r ultrasound [J].Ultrasonics Sonochemistry,2005,12: 473-476.
[14]Johannes Reisch, Arnd A.W.Voerte. Nature product chemistry prt 181.
Investigation on the synthesis of dihydropyrano- and
dipydrofurano-coumarins by application of catalytic enatioselective
cis-dihydroxylation[J].J.Chem.Soc,Perkin Trans,1994(1):3251-3254.
[15]郭焕芳,侯岭,谢蓝.微波促进下邪蒿素及其衍生物的合成[J]. 化学
通报,2009(1):65-69.