吳臘梅，蔡 燁，李志有，何 為，唐艷柳，張 濤

(中南民族大學 化學與材料科學學院, 武漢 430074 )

新型苯并吡喃衍生物的合成

吳臘梅，蔡 燁，李志有，何 為，唐艷柳，張 濤

(中南民族大學 化學與材料科學學院, 武漢 430074 )

以水楊醛、乙酰丙酮為原料，哌啶為催化劑，經(jīng)Knoevenagel反應在不同的反應條件下合成了5種相應的苯并吡喃類化合物，并運用元素分析、FT-IR、1H-NMR和13C-NMR對化合物進行了表征. 結果表明：此方法操作簡便、經(jīng)濟快速，是合成苯并吡喃衍生物的有效途徑.

苯并吡喃; 乙酰丙酮; 水楊醛; Knoevenagel反應

近年來，雜環(huán)化合物在新型的生物活性分子的設計和發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮著重大作用，受到了極大關注[1].苯并吡喃又稱色烯(chromene)，是由一個苯環(huán)和一個氧雜原子組成的六元雜環(huán)化合物.苯并吡喃類衍生物是一類以苯并吡喃環(huán)為基本骨架的雜環(huán)化合物[2]，是自然界中一種重要的含氧雜環(huán)化合物，具有廣泛的特性和應用價值.很多天然化合物如香豆素(Coumarin)、黃烷(Flavan)、黃酮(Flvanoe)、生物堿(Alkaloid)、紫檀素(Perocarpan)等中常出現(xiàn)這類結構.此類化合物與希夫堿化合物[3]類似，具有良好的藥理活性和生物學活性，如抗氧化活性[4]、抗菌活性[5]、抗血凝結[6]、抗癌活性[7]、抗腫瘤活性[8]等，被廣泛應用于抗凝劑、抗癌藥、抗過敏藥等多種藥劑[9]中.此外，苯并吡喃類化合物中的兩個剛性環(huán)結構使其在可見光區(qū)范圍內具有很強的熒光性能[10]，在熒光探針[11]、熒光增白劑[12]、熒光燃料[13，14]、醫(yī)藥等功能材料[15，16]方面應用較好.苯并吡喃衍生物獨特的生理活性和結構特征引起合成化學家越來越大的興趣.

合成苯并吡喃類化合物的方法較多，但傳統(tǒng)的合成方法存在反應條件受限、反應效率低、污染環(huán)境等缺陷[17]，故快速合成大量各種生物活性穩(wěn)定的苯并吡喃類化合物是一大挑戰(zhàn)，更安全有效、快速簡便的合成方法正在不斷地研究中[18].本文以常見的水楊醛、乙酰丙酮為原料，哌啶為催化劑，在不同溶劑等條件下合成了不同的苯并吡喃類化合物(見圖1)，并進行了相關的表征以確認其結構，反應條件溫和、操作簡便，為相關化合物的合成提供了較好的方法.合成的化合物可進一步的衍生化，有望獲得更好的活性產(chǎn)物并將其應用得更廣泛.

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

水楊醛、乙酰丙酮、哌啶、乙醇鈉、無水甲醇、無水乙醇、乙腈、乙酸乙酯、石油醚，以上試劑均為分析純.

傅里葉紅外光譜儀(NEXUS 470 FT-TR，KBr 壓片，美國Nicolet公司)，核磁共振儀(Varian Mercury 400，以TMS為內標，CDCl3為溶劑，德國布魯克公司)，數(shù)字顯示顯微熔點測試儀(XT-4 型，鞏義市予華儀器有限責任公司)，旋轉蒸發(fā)儀(RE52CS, 上海亞榮生化儀器有限公司)，高效薄層板(GF254，青島海洋化工有限公司)，柱層析分離柱(40 mm×500 mm, 鄭州興華玻璃儀器廠).

1.2 1-(2--甲氧基-2-甲基-2H-色烯-3-基)乙酮(1)的合成

于100 mL圓底燒瓶中依次加入1.0 mL(0.01mol)水楊醛、1.2 mL (0.012 mol) 乙酰丙酮，再加入5 mL 甲醇作溶劑，3滴哌啶作催化劑，75℃加熱回流攪拌反應.反應24 h結束，反應液由淡黃色變?yōu)榧t棕色.冷卻抽濾，無水乙醇洗滌3次，再在乙醇中重結晶，抽濾、洗滌、干燥，得黃色固體1.76 g，產(chǎn)率為72.70%. m.p.70～71℃, IR(KBr, cm-1): 2989(C-H), 1660(C=O), 1625(C=C),1167(C-O);1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ: 7.55 (s, 1H), 7.38～7.33 (m, 1H), 7.28～7.25 (m, 1H), 7.00(m,J= 8.0, 4.0, 12.0 Hz, 2H), 3.28 (s, 3H), 2.49 (s, 3H), 1.94 (s, 3H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ: 195.89, 153.86, 136.00, 132.70, 132.14, 128.89, 121.53, 118.67, 116.11, 101.63, 50.18, 27.07, 25.16 .Anal. calcd for C13H14O3: C 71.54, H 6.47, O 21.99; found C 71.56, H 6.42, O 22.02.

1.3 1-(2-乙氧基-2-甲基-2H-色烯-3-基)乙酮 (2)的合成

于100 mL圓底燒瓶中依次加入1.0 mL(0.01mol) 水楊醛、1.2 mL (0.012 mol)乙酰丙酮，再加入5 mL 乙醇作溶劑，3滴哌啶作催化劑，80℃加熱回流攪拌反應.反應24 h結束，反應液由淡黃色變?yōu)榧t棕色.冷卻抽濾，無水乙醇洗滌3次，再在乙醇中重結晶，抽濾、洗滌、干燥，得黃色固體1.95 g，產(chǎn)率為80.58%. m.p.110～112℃,IR (KBr, cm-1): 2990(C-H), 1627(C=C), 1604(C=O), 1214(C-O);1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ: 7.52 (s, 1H), 7.38～7.22 (m, 2H), 6.97(m,J=12.0, 8.0, 4.0 Hz, 2H), 3.54 (m,J=12.4, 9.1, 7.1 Hz, 2H), 2.48 (s, 3H), 1.93 (s, 3H), 1.68 (s, 1H), 1.13 (s, 3H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ: 195.90, 153.97, 135.81, 132.62, 132.51, 128.88, 121.39, 118.65, 116.07, 101.60, 58.41, 27.19, 25.87, 15.29. Anal. calcd for C14H16O3: C 72.39, H 6.94, O 20.66; found C 72.41, H 6.90, O 20.69.

1.4 1-(2-羥基-2-甲基-2H-色烯-3-基)乙酮 (3)的合成

于50 mL圓底燒瓶中加入0.21 mL (0.002 mol) 水楊醛、0.20 mL (0.002 mol)乙酰丙酮，滴加2滴哌啶，60 ℃加熱攪拌反應.反應12 h，反應液由淺黃色變?yōu)檎吵淼募t棕色油狀.反應后處理，用二氯甲烷將油狀物全部溶解，V(乙酸乙酯)︰V(石油醚)=1︰20至1︰10的展開劑進行柱層析提純，得到黃色固體0.35 g，產(chǎn)率為79.55 %. m.p.85～87℃, IR (KBr, cm-1): 2992(C-H), 1657(C=C), 1605(C=O), 1210(C-O);1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ: 7.43 (s, 1H), 7.36 (t,J=8.0 Hz, 1H), 7.29～7.23 (m, 1H), 7.00(dd,J=12.0, 8.0 Hz, 2H), 4.74 (s, 1H), 2.49 (s, 3H), 1.83 (s, 3H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ:198.31, 153.10, 135.13, 135.02, 133.09, 128.95, 121.78, 118.81, 116.92, 98.92, 27.85, 26.42. Anal. calcd for C12H12O3: C 70.58, H 5.92, O 23.50; found C 70.59, H 5.88, O 23.53.

1.5 3-(3-乙?；?2-甲基-4H-色烯-4-基)2,4-戊二酮 (4)的合成

于50 mL圓底燒瓶中依次加入0.21 mL(0.002 mol)水楊醛、0.41 mL (0.004 mol)乙酰丙酮，滴加3滴哌啶作催化劑，再加入3 mL乙腈作溶劑，85 ℃加熱回流攪拌反應.反應28 h，冷卻有固體析出，抽濾，用乙酸乙酯洗3次，烘干得白色固體0.52 g，產(chǎn)率為81.25%. m.p. 176～178 ℃, IR(KBr,cm-1): 1714(C=O), 1602(C=C), 1372(-CH3), 1224(C-O);1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ: 7.34 (d,J=7.4 Hz, 1H), 7.14 (t,J=7.4 Hz, 1H), 6.93～6.84 (m, 2H), 4.68 (d,J=2.3 Hz, 1H), 3.12 (d,J=2.4 Hz, 1H), 2.34 (s, 3H), 2.25 (d,J=3.8 Hz, 6H), 1.86 (s, 3H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ: 203.47, 195.47, 164.35, 150.41, 127.97, 127.58, 126.38, 121.28, 116.01, 115.02, 97.84, 49.36, 31.28, 31.05, 29.60, 24.26, 21.11. Anal. calcd for C17H18O4:C 71.31, H 6.34, O 22.35; found C 71.33, H 6.29, O 22.38.

正派看不起魔教的放浪隨性，魔教看不起正派的假仁假義。一刀切地將兩邊分為好人和壞人或許太過武斷，但是那些過于“自由”的人，已經(jīng)讓“自由”變成了任性妄為的擋箭牌。

1.6 10-乙酰基-6,9-二甲基-10, 10α-二氫-7H-苯并吡喃酮 (5)的合成

于50 mL圓底燒瓶中加入0.14 g (0.001mol) 3-(3-乙?；?2-甲基-4H-色烯-4-基)2,4-戊二酮 (4)，加入0.006 g乙醇鈉，再加入3 mL乙醇作溶劑，80 ℃加熱回流攪拌反應.反應2 h，反應液由淡黃色變?yōu)樯铧S色.用二氯甲烷全部溶解，以V(乙酸乙酯)︰V(石油醚)=1︰50至1︰20的展開劑進行柱層析提純，得淡黃色液體0.09 g，產(chǎn)率為64.29 %. IR (KBr, cm-1): 2963(C-H), 1634(C=O), 1238(C-O), 1582(C=C), 1050(C-O);1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ: 7.21 (t,J=8.0 Hz, 1H), 7.14 (d,J=7.1 Hz, 1H), 7.08 (t,J=7.3 Hz, 1H), 6.94 (d,J=8.1 Hz, 1H), 5.95 (s, 1H), 3.97 (d,J=14.8 Hz, 1H), 2.87 (dd,J=16.4, 4.4 Hz, 1H), 2.30 (s, 3H), 2.26 (s, 3H), 1.64 (s, 3H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ: 199.11, 196.13, 156.42, 149.24, 149.22, 128.12, 128.04, 127.24, 123.90, 121.31, 115.96, 109.02, 100.00, 46.76, 35.51, 24.51, 19.85; Anal. calcd for C17H16O3: C 76.10, H 6.01, O 17.89; found C 76.12, H 5.97, O 17.91.

2 結果與討論

2.1 不同溶劑條件下的反應

以水楊醛、乙酰丙酮為原料，哌啶為催化劑，在不同溶劑的條件下進行反應，如表1中所示.反應所得產(chǎn)物均經(jīng)FT-IR、1H-NMR和13C-NMR等表征確定了其結構，結果表明：甲醇或乙醇在反應中既是溶劑，也是原料，參與反應中進行進一步的取代，可得到醚的結構.此反應也為相應醚的合成提供了一種新的方法，有望進一步研究；在無溶劑反應條件下，水楊醛和乙酰丙酮直接反應成環(huán)；甲苯、乙腈、二甲基甲酰胺為溶劑時，所得產(chǎn)物相同，因乙腈為溶劑時反應后處理較為簡單，故化合物4的合成實驗中選用乙腈為溶劑.此過程中，水楊醛與乙酰丙酮成環(huán)后進行Michael加成反應，乙酰丙酮進一步取代，從而得到了化合物4的結構，此化合物目前還未見文獻報道.

*催化劑的摩爾比為10 %

2.2 化合物4的成環(huán)反應

化合物4在乙醇鈉的催化作用下發(fā)生分子內羥醛縮合反應脫去一分子水，形成多一個六元環(huán)己烯酮新型苯并吡喃的結構5，化合物5是首次合成.此反應中水會影響反應速率，需進行除水處理，以提高反應效率.化合物4和5的反應位點較多，為下一步衍生化提供基礎.此類化合物的進一步合成及應用正在進一步研究中.

3 結語

本文以水楊醛、乙酰丙酮為原料，以哌啶為催化劑，在不同溶劑的條件下反應合成了4種苯并吡喃類化合物，并將其中的1種化合物進行衍生化使其進一步成環(huán)形成多1個六元環(huán)己烯酮新型苯并吡喃的結構.合成化合物4和5均為首次合成，此類化合物有較多反應位點，為下一步衍生化提供基礎，有望獲得生物活性更佳的化合物.本法運用易得的水楊醛和乙酰丙酮為原料，成本低，操作簡便，副反應較少，反應條件溫和，為相關的苯并吡喃類化合物的合成提供了簡單有效的途徑.所合成的化合物在醫(yī)藥、有機合成、生物傳感及光電材料等多種領域將展現(xiàn)出良好的應用前景.

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Synthesis of New Type Benzopyran Derivatives

Wu Lamei, Cai Ye, Li Zhiyou, He Wei, Tang Yanliu, Zhang Tao

(College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430074)

Five benzopyran derivatives were synthesized from salicylic aldehyde and acetyl acetone with piperidine as catalyst via a piperidine-catalyzed Knoevenagel reaction. The compounds were characterized by FT-IR、1H-NMR、13C-NMR and elemental analysis. This reaction provided a facile, fast, economic and effective method for the synthesis of substituted benzopyran.

benzopyran; acetyl acetone; salicylic aldehyde; Knoevenagel reaction

2015-08-01

吳臘梅(1969-)，女，副教授，博士，研究方向：有機合成，E-mail：wlm52875@163.com

湖北省自然科學基金資助項目(2008CDA067)

TQ25; O621.3

A

1672-4321(2015)04-0024-04