微波促进碱性离子液体催化合成查尔酮*

王壮坤

(辽宁石化职业技术学院石油化工系，辽宁锦州 121001)

查尔酮［1，3－二苯基丙烯酮(1)］广泛存在于甘草和红花等药用植物中，其分子结构由于具有较大柔性，能与很多受体结合，因而具有抗病毒、消炎、抗肿瘤和抗过敏等生物活性［1－3］。1也是一种良好的非线性光学材料，可作为光存储、光计算机和激光波长转换材料［4］。此外，1作为一种重要的有机合成中间体，可用于香料和药物等精细化学品的合成［5］。

1的传统合成方法是以苯乙酮及其衍生物为原料，在强酸或强碱催化下进行缩合反应。该方法存在副反应多、产率低、产品分离困难、反应时间长和设备易被腐蚀等问题［6－7］。近年来，用于该反应的有金属有机化合物［8］和金属化合物［9］等催化剂，但也存在催化剂制备困难、反应时间长和产率不高等缺点。

基于此，在文献报道微波辅助合成1的研究成果的基础上［10－12］，本文以4－氯－1－丁醇，N－甲基咪唑和苯甲酸钠为原料，用微波法制得碱性离子液体{［OHBMIM］PhCOO，AIL}，其结构经 FT－IR 表征;以苯甲醛和苯乙酮为原料，AIL为催化剂，经微波促进的缩合反应合成了1(Scheme 1)，其结构经1H NMR和FT－IR确证。考察了AIL用量、微波功率、物料比和反应时间对1产率的影响。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker－AV 400 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS 为内标);BRUKE－EQUI－NOX55 型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片);MCR－3型微波化学仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1)AIL 的制备［13－14］

在反应瓶中加入 N－甲基咪唑 8.2 g(0.1 mol)，搅拌下缓慢加入 4－氯－1－丁醇 11.52 g(0.11 mol)，搅拌使其混合均匀;放入微波反应器［微波功率400 W，反应温度70℃，间歇加热，下同］反应至终点。冷却至室温，过滤，滤饼用乙酸乙酯(5×6 mL)洗涤，真空干燥至恒重得中间体［OHBmim］Cl。

在反应瓶中依次加入［OHBmim］Cl 19 g，乙腈10 mL和苯甲酸钠28.8 g，搅拌使其混合均匀;放入微波反应器反应至终点。冷却至室温，抽滤，滤液旋蒸除溶，真空干燥至恒重得AIL。

(2)1的合成

在反应瓶中加入苯甲醛0.53 g(5 mmol)，苯乙酮 0.60 g(5 mmol)和 AIL 1 mmol，搅拌使其混合均匀;放入微波反应器反应至终点(TLC跟踪)。加入乙酸乙酯，静置分层;下层(AIL)真空干燥后可重复使用，上层减压蒸馏得淡黄色固体1，m.p.55 ℃ ～56 ℃(54 ℃ ～55 ℃［15］);FT－IR ν:1 663，1 576，1 338，1 464，1 448，1 216，1 064，1 016，750，685 cm－1;1H NMR δ:7.39(t，3H)，7.56(m，4H)，7.62(m，2H)，7.80(d，1H)，7.98(d，2H)。

2 结果与讨论

2.1 表征

由AIL的 FT－IR谱图(图略)可知，3 383 cm－1处吸收峰为O－H伸缩振动峰，3 154 cm－1和3 106 cm－1处吸收峰为咪唑环不饱和C－H伸缩振动峰，2 955 cm－1和2 874 cm－1处吸收峰为烷基链饱和C－H伸缩振动峰，1 709 cm－1处吸收峰为C=O伸缩振动峰，1 160 cm－1和1 064 cm－1处吸收峰为咪唑环C－H面内变形振动峰，727 cm－1处吸收峰为咪唑环C=N弯曲振动峰。FT－IR分析表明AIL已制备成功。

2.2 1的合成工艺优化

为优化合成工艺，考察AIL用量、微波功率、物料比r［n(苯甲醛)∶n(苯乙酮)］和反应时间对产率的影响，确定最佳反应条件。

(1)AIL用量

苯甲醛5 mmol，r=1.1，于70 ℃/140 W 微波反应5 min，其余反应条件同1.2(2)，考察AIL用量对1产率的影响，结果见表1。

表1 AIL用量对1产率的影响*Table 1 Effect of AIL dosage on yield of 1

表2 微波功率对1产率的影响*Table 2 Effect of wavepower on yield of 1

由表1可见，随着AIL用量增加，1产率增加。这是由于活性中心数目随AIL用量增加而增加，提高了反应物与AIL接触的几率，从而使1产率提高。当AIL用量超过1 mmol时，1产率增加已不再明显。因此，AIL最佳用量为1 mmol。

(2)微波功率

AIL 1 mmol，其余反应条件同 2.2(1)，考察微波功率对1产率的影响，结果见表2。

由表2可见，随着功率增大，产率先增加后降低;当功率较低时，增大功率，反应体系温度升高较快，增大了反应物之间的接触几率和体系中活化分子比例，单位时间内反应生成的1增加，进而提高1产率;继续增大微波功率，1产率大幅度降低的原因是:大微波功率使反应体系温度过高，可能导致苯甲醛的Cannizzaro反应和1的Michael加成反应等副反应发生，致使1的产率降低［16］。因此，最佳的微波功率为140 W。

(3)r

AIL 1 mmol，微波功率140 W，其余反应条件同2.2(1)，考察r对1产率的影响，结果见表3。

表3 r对1产率的影响*Table 3 Effect of r on yield of 1

由表3可见，随着r增大，产率不断增加;当r=1.1时，产率最高;当 r=1.2时，产率反而明显降低;这是由于体系中苯甲醛浓度过高时，苯甲醛发生副反应的几率增大，致使产率降低。此外，苯甲醛浓度增加会使AIL浓度降低。因此，最佳的r=1.1。

(4)反应时间

AIL 1 mmol，微波功率 140 W，r=1.1，其余反应条件同2.2(1)，考察反应时间对1产率的影响，结果见表4。

表4 反应时间对1产率的影响*Table 4 Effect of reaction time on yield of 1

由表4可见，随着反应时间增加，产率先增加后大幅降低;反应时间低于5 min，反应物没有反应完全，延长反应时间可提高产率;反应时间超过5 min，产率随时间延长而大幅降低，其可能原因在于反应时间过长，1在高温下降解或发生其它副反应。因此，最佳反应时间为5 min。

2.3 AIL的循环使用性

在最佳反应条件下，循环使用AIL 6次，考察AIL的循环使用能力，结果见图1。

图1 AIL的循环使用性Figure 1 Recycle activity of AIL

由图1可见，AIL循环使用6次后仍有较好的催化效果，1收率没有明显降低。因此，AIL的循环使用性较好。

综上所述，合成1的最佳反应条件为:AIL 1 mmol，苯甲醛5 mmol，n(苯甲醛)∶n(苯乙酮)=1.1，于 140 W/70 ℃ 反应 5 min，产率 95.8%。AIL具有较好的循环使用性，循环使用6次，1产率没有明显降低。

［1］Wu J H，Wang X H，Yi Y H，et al.Anti－AIDS agents 54:A potent anti－HIV chalcone and flavonoids from genus desmos［J］.Bioorganic ＆ Medicinal Chemistry Letters，2003，13(10):1813 －1815.

［2］Kumar S K，Hager E，Pettit C，et al.Design，synthesis and evaluation of novel boronic－chalcone derivatives as antitumor agents［J］.Journal of Medicinal Chemistry，2003，46(14):2813 －2815.

［3］赵艳敏.Licoagrochalcone A的首次全合成［J］.合成化学，2014，22(4):504 －506.

［4］方正，唐伟方，徐芳.萘丁美酮的合成工艺改进［J］.中国药科大学学报，2004，35(1):90 －91.

［5］Rogers R D.Materials science:Reflections on ionic liquids［J］.Nature，2007，447:917 －918.

［6］党珊，刘锦贵，王国辉.室温下2－羟基查尔酮的合成［J］.合成化学，2008，16(4):460 －463.

［7］吴浩，叶红齐，陈东初，等.绿色合成查尔酮新方法的研究［J］.工业催化，2006，14(6):34 －37.

［8］钟琦，陆荣健.有机碲氧化物催化合成α，β－不饱和酮和2，4－二烯酮［J］.应用化学，1990，7(3):89 －92.

［9］Sebti S，Solhy A，Tahir R，et al.Calcined sodium nitrate/natural phosphate:An extremely active catalyst for the easy synthesis of chalcones in heterogeneous media［J］.Tetrahedron Letters，2001，42(45):7953 －7955.

［10］曾碧涛，赵志刚，易奉敏，等.微波促进无溶剂合成查尔酮衍生物［J］.合成化学，2007，15(5):625 －627.

［11］张国喜，杨金凤，姬广军，等.微波辅助合成查尔酮衍生物的工艺［J］.石河子大学学报(自然科学版)，2012，29(6):785 －788.

［12］由业诚，张晓辉.微波辐射KF－Al2O3催化合成查尔酮的研究［J］.化学研究与应用，2000，12(2):186－188.

［13］Pierre B，Ana P D，Nicholas P，et al.Hydrophobic，highly conductive ambient－temperature molten salts［J］.Inorg Chem，1996，35:1168 －1178.

［14］ 邓友全.离子液体——性质，制备与应用［M］.北京:中国石化出版社，2006.

［15］ 陈兴，程侣柏.查尔酮系化合物的合成及SHG效应［J］.染料工业，1994，31(1):1 －4.

［16］冯佳.酸性与碱性石墨层间化合物的制备及其催化合成查尔酮的研究［D］.石家庄:河北师范大学，2013.