新型苯并吡喃衍生物的合成

吴腊梅，蔡 烨，李志有，何 为，唐艳柳，张 涛

(中南民族大学 化学与材料科学学院, 武汉 430074 )

新型苯并吡喃衍生物的合成

吴腊梅，蔡 烨，李志有，何 为，唐艳柳，张 涛

(中南民族大学 化学与材料科学学院, 武汉 430074 )

以水杨醛、乙酰丙酮为原料，哌啶为催化剂，经Knoevenagel反应在不同的反应条件下合成了5种相应的苯并吡喃类化合物，并运用元素分析、FT-IR、1H-NMR和13C-NMR对化合物进行了表征. 结果表明：此方法操作简便、经济快速，是合成苯并吡喃衍生物的有效途径.

苯并吡喃; 乙酰丙酮; 水杨醛; Knoevenagel反应

近年来，杂环化合物在新型的生物活性分子的设计和发现中发挥着重大作用，受到了极大关注[1].苯并吡喃又称色烯(chromene)，是由一个苯环和一个氧杂原子组成的六元杂环化合物.苯并吡喃类衍生物是一类以苯并吡喃环为基本骨架的杂环化合物[2]，是自然界中一种重要的含氧杂环化合物，具有广泛的特性和应用价值.很多天然化合物如香豆素(Coumarin)、黄烷(Flavan)、黄酮(Flvanoe)、生物碱(Alkaloid)、紫檀素(Perocarpan)等中常出现这类结构.此类化合物与希夫碱化合物[3]类似，具有良好的药理活性和生物学活性，如抗氧化活性[4]、抗菌活性[5]、抗血凝结[6]、抗癌活性[7]、抗肿瘤活性[8]等，被广泛应用于抗凝剂、抗癌药、抗过敏药等多种药剂[9]中.此外，苯并吡喃类化合物中的两个刚性环结构使其在可见光区范围内具有很强的荧光性能[10]，在荧光探针[11]、荧光增白剂[12]、荧光燃料[13，14]、医药等功能材料[15，16]方面应用较好.苯并吡喃衍生物独特的生理活性和结构特征引起合成化学家越来越大的兴趣.

合成苯并吡喃类化合物的方法较多，但传统的合成方法存在反应条件受限、反应效率低、污染环境等缺陷[17]，故快速合成大量各种生物活性稳定的苯并吡喃类化合物是一大挑战，更安全有效、快速简便的合成方法正在不断地研究中[18].本文以常见的水杨醛、乙酰丙酮为原料，哌啶为催化剂，在不同溶剂等条件下合成了不同的苯并吡喃类化合物(见图1)，并进行了相关的表征以确认其结构，反应条件温和、操作简便，为相关化合物的合成提供了较好的方法.合成的化合物可进一步的衍生化，有望获得更好的活性产物并将其应用得更广泛.

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

水杨醛、乙酰丙酮、哌啶、乙醇钠、无水甲醇、无水乙醇、乙腈、乙酸乙酯、石油醚，以上试剂均为分析纯.

傅里叶红外光谱仪(NEXUS 470 FT-TR，KBr 压片，美国Nicolet公司)，核磁共振仪(Varian Mercury 400，以TMS为内标，CDCl3为溶剂，德国布鲁克公司)，数字显示显微熔点测试仪(XT-4 型，巩义市予华仪器有限责任公司)，旋转蒸发仪(RE52CS, 上海亚荣生化仪器有限公司)，高效薄层板(GF254，青岛海洋化工有限公司)，柱层析分离柱(40 mm×500 mm, 郑州兴华玻璃仪器厂).

1.2 1-(2--甲氧基-2-甲基-2H-色烯-3-基)乙酮(1)的合成

于100 mL圆底烧瓶中依次加入1.0 mL(0.01mol)水杨醛、1.2 mL (0.012 mol) 乙酰丙酮，再加入5 mL 甲醇作溶剂，3滴哌啶作催化剂，75℃加热回流搅拌反应.反应24 h结束，反应液由淡黄色变为红棕色.冷却抽滤，无水乙醇洗涤3次，再在乙醇中重结晶，抽滤、洗涤、干燥，得黄色固体1.76 g，产率为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圆底烧瓶中依次加入1.0 mL(0.01mol) 水杨醛、1.2 mL (0.012 mol)乙酰丙酮，再加入5 mL 乙醇作溶剂，3滴哌啶作催化剂，80℃加热回流搅拌反应.反应24 h结束，反应液由淡黄色变为红棕色.冷却抽滤，无水乙醇洗涤3次，再在乙醇中重结晶，抽滤、洗涤、干燥，得黄色固体1.95 g，产率为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-羟基-2-甲基-2H-色烯-3-基)乙酮 (3)的合成

于50 mL圆底烧瓶中加入0.21 mL (0.002 mol) 水杨醛、0.20 mL (0.002 mol)乙酰丙酮，滴加2滴哌啶，60 ℃加热搅拌反应.反应12 h，反应液由浅黄色变为粘稠的红棕色油状.反应后处理，用二氯甲烷将油状物全部溶解，V(乙酸乙酯)︰V(石油醚)=1︰20至1︰10的展开剂进行柱层析提纯，得到黄色固体0.35 g，产率为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-乙酰基-2-甲基-4H-色烯-4-基)2,4-戊二酮 (4)的合成

于50 mL圆底烧瓶中依次加入0.21 mL(0.002 mol)水杨醛、0.41 mL (0.004 mol)乙酰丙酮，滴加3滴哌啶作催化剂，再加入3 mL乙腈作溶剂，85 ℃加热回流搅拌反应.反应28 h，冷却有固体析出，抽滤，用乙酸乙酯洗3次，烘干得白色固体0.52 g，产率为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随性，魔教看不起正派的假仁假义。一刀切地将两边分为好人和坏人或许太过武断，但是那些过于“自由”的人，已经让“自由”变成了任性妄为的挡箭牌。

1.6 10-乙酰基-6,9-二甲基-10, 10α-二氢-7H-苯并吡喃酮 (5)的合成

于50 mL圆底烧瓶中加入0.14 g (0.001mol) 3-(3-乙酰基-2-甲基-4H-色烯-4-基)2,4-戊二酮 (4)，加入0.006 g乙醇钠，再加入3 mL乙醇作溶剂，80 ℃加热回流搅拌反应.反应2 h，反应液由淡黄色变为深黄色.用二氯甲烷全部溶解，以V(乙酸乙酯)︰V(石油醚)=1︰50至1︰20的展开剂进行柱层析提纯，得淡黄色液体0.09 g，产率为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 结果与讨论

2.1 不同溶剂条件下的反应

以水杨醛、乙酰丙酮为原料，哌啶为催化剂，在不同溶剂的条件下进行反应，如表1中所示.反应所得产物均经FT-IR、1H-NMR和13C-NMR等表征确定了其结构，结果表明：甲醇或乙醇在反应中既是溶剂，也是原料，参与反应中进行进一步的取代，可得到醚的结构.此反应也为相应醚的合成提供了一种新的方法，有望进一步研究；在无溶剂反应条件下，水杨醛和乙酰丙酮直接反应成环；甲苯、乙腈、二甲基甲酰胺为溶剂时，所得产物相同，因乙腈为溶剂时反应后处理较为简单，故化合物4的合成实验中选用乙腈为溶剂.此过程中，水杨醛与乙酰丙酮成环后进行Michael加成反应，乙酰丙酮进一步取代，从而得到了化合物4的结构，此化合物目前还未见文献报道.

*催化剂的摩尔比为10 %

2.2 化合物4的成环反应

化合物4在乙醇钠的催化作用下发生分子内羟醛缩合反应脱去一分子水，形成多一个六元环己烯酮新型苯并吡喃的结构5，化合物5是首次合成.此反应中水会影响反应速率，需进行除水处理，以提高反应效率.化合物4和5的反应位点较多，为下一步衍生化提供基础.此类化合物的进一步合成及应用正在进一步研究中.

3 结语

本文以水杨醛、乙酰丙酮为原料，以哌啶为催化剂，在不同溶剂的条件下反应合成了4种苯并吡喃类化合物，并将其中的1种化合物进行衍生化使其进一步成环形成多1个六元环己烯酮新型苯并吡喃的结构.合成化合物4和5均为首次合成，此类化合物有较多反应位点，为下一步衍生化提供基础，有望获得生物活性更佳的化合物.本法运用易得的水杨醛和乙酰丙酮为原料，成本低，操作简便，副反应较少，反应条件温和，为相关的苯并吡喃类化合物的合成提供了简单有效的途径.所合成的化合物在医药、有机合成、生物传感及光电材料等多种领域将展现出良好的应用前景.

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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

吴腊梅(1969-)，女，副教授，博士，研究方向：有机合成，E-mail：wlm52875@163.com

湖北省自然科学基金资助项目(2008CDA067)

TQ25; O621.3

A

1672-4321(2015)04-0024-04