二烯酮的合成研究

潘　硕

（石河子大学，新疆　石河子　832000）

二烯酮的合成研究

潘硕

（石河子大学，新疆石河子832000）

烯酮是一种化学性质非常活跃的有机合成试剂，早在本世纪初即已被合成出来。烯酮在光学方面所表现出来的巨大潜力，引起人们对二烯酮研究的极大兴趣。本文主要介绍以丙酮与醛为反应物，在碱性条件下发生羟醛缩合生成多种烯酮的方法，及对二烯酮重结晶方法的探究。

二烯酮；醛；羟醛缩合

1　文献综述

1.1 二烯酮的发展近况

二苯基戊二烯酮［1］在有机非线性光学材料方面有良好的发展前景，最近国内研究结果表明该类化合物中绝大部分具有很强的粉末倍频效应［2］和较短的光吸收截止波长［3］，是迄今为止发现的较为理想的倍频材料之一。

在生物学方面，二苯烯酮类化合物衍生于可食用的染料姜黄素［4］。多数姜黄素类似物具有广泛的生物活性，如抗氧化、抗炎、抗肿、抗病毒等［5］。而且由于苯烯酮的特有结构，及酮式与烯醇式之间的变化，使该类化合物特殊的荧光性能。肿瘤发病机理的研究，必须要借高效、灵敏的检测手段。化学小分子的荧光探针恰好能担此重任。在应用过程中又以低毒高效为出发点。因此希望合成一些高效、低毒并且具有其他生物活性的荧光探针，期望他们能够在肿瘤的基础研究及应用研究中得到应用。

1.2 二烯酮的应用探究

二烯酮中典型的荧光性物质当属二苯烯酮。

广东工业大学博士徐学涛对二苯烯酮合成做了研究。

姜黄素具有二苯二烯酮的基本结构，合成相对简单。利用取代苯甲醛和乙酞丙酮Pabon等在催化下一步合成Curcumin，产率很高，在40%以上。其他一些姜黄素衍生物也可以按照此方法，通过改变反应原料而合成。

二苯烯酮类化合物的水溶性差、结构相对不稳定，致使它在食品和药品领域中的应用受到极大的限制。因此，在保持母体化合物姜黄素原有药效的基础上合成新的二苯烯酮类衍生物与类似物就成了近期研究的热点。

孕二烯酮的化学名称为13β-乙基-17β-羟基-18，19-双去甲基-17α-孕甾-4，15-二烯-20-炔-3-酮，是德国先灵公司于1975年研究开发、1987年上市的第三代合成孕激素在临床上广泛用作复方口服避孕药中的孕激素成分。孕二烯酮在复方口服避孕药中的日剂量低于100μg，是目前口服避孕药中有效孕激素剂量最低的药物。由于孕二烯酮用量小、避孕效果可靠、不良反应小，因此在临床上广泛应用，对该化合物的合成研究也一直受到关注。鉴于其避孕效果可靠，月经周期控制得较好，对脂代谢也能产生有利的影响，故它是目前最为理想的一种口服避孕药。

1,4-戊二烯-3-酮类化合物作为天然产物姜黄素（Curcumin）的类似物，姜黄素一样具有广泛的生物活性，主要表现在杀菌、抗病毒、抗癌、抗炎等方面，与姜黄素相比，l,4-戊二烯-3-酮类化合物在结构上少了一个羰基和活泼亚甲基，克服了姜黄素在碱性条件下（pH＞6.5）不稳定的缺点。喹唑啉类化合物作为一类含氮杂环化合物，具有广谱的生物活性，比如杀菌、杀螨、抗病毒、抗肿瘤等，随着喹唑啉类杀菌剂、杀螨剂及抗癌药物等出现，该类化合物在农药和医药领域研究中备受人们的关注。硫醚基团具有良好的亲脂性，能在改善抗植物病毒生物活性等研究方面上发挥其特点，在新农药创制研究中不断被报道。以下按照三类不同的结构对具有抗病毒、抑菌及其他活性的新型化合物进行综述，分别介绍姜黄素及其类似物l,4-戊二烯-3-酮类化合物、喹唑啉类化合物和含硫醚类化合物的生物活性研究进展。

1.3 烯酮的加成反应

大连大学环境与化学工程学院教授高大彬研究了烯酮的三种加成反应［13］。

（1）自由基加成。烯酮的自由基加成反应可发生在Cα或Cβ上。

（2）亲电加成。有机合成中常见的亲电试剂，如氢阳离子、卤化氢及羧酸等均可与烯酮进行反应。

氢阳离子与烯酮作用时分别与Cβ,Cα及氧原子反应可能形成三种中间体，其中与Cβ反应的产物较稳定。理论计算表明，前者形成的产物比后两者分别稳定179.7和330.2KJ/ mol。

（3）亲核加成。亲核试剂于烯酮分子平面内在LUMO上反应，取代基的空间障碍对反应影响较大，故亲核加成反应的立体化学结果较为明显。

氢化铝锉、硅烷及锗烷可将烯酮还原，试剂中所含氢进攻Cα。

1.4 二烯酮的麦克环加成反应［14-15］

2　实验部分

2.1 实验主要试剂和仪器

2.1.1 主要仪器

表2-1　主要仪器

2.1.2 主要试剂

表2-2　主要试剂

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2.2 实验主要步骤

2.2.1 溶液的配制

用电子天平秤取5g氢氧化钠颗粒，将称好的氢氧化钠搅拌溶于45g水溶液中，配成10%的氢氧化钠溶液，静至室温。

2.2.2 二烯酮的合成

将丙酮（0.58ml，8mmol）和甲醛（以甲醛为例）（1.63ml，16.1mol）加入100ml圆底烧瓶中，加入10ml无水乙醇溶解，放入磁石，打开磁力搅拌器，缓慢搅拌。

在搅拌过程中逐滴加入上述10%氢氧化钠溶液15ml，待混合物混合均匀后，加入30ml水，待10分钟后，用薄层色谱检验反应是否完全。

确认反应完全后，过滤收集混合物中的固体成分，并用水溶液洗涤3次，每次15ml。

洗涤后在真空下产出产品，再对产物进行重结晶处理。

图一　对称二烯酮合成路线

2.2.3 非对称二烯酮的合成

实验步骤。用电子天平秤取实验药品，配备5%的氢氧化钠溶液。将丙酮（2ml，27.5mmol）和对氯苯甲醛（1.4g，10mmol）混合与100ml圆底烧瓶中，加入水溶液（4ml）。放入磁石，在磁力搅拌下逐滴加入0.8ml5%的NaOH溶液，调至45度搅拌7小时。通过薄层色谱监测氯苯甲醛被消耗完后，加入30ml水溶液。过滤收集固体，并用水洗涤三次，每次15ml，在真空下干燥，得到粗产物，将其重结晶，得到产物。

取上述产物（0.72g，4.0mmol）和对溴苯甲醛（0.76g，4.1mmol）混合于新的圆底烧瓶中，加入5ml无水乙醇搅拌，加入NaOH（0.32g,8mmol），在室温下搅拌混合直到产物被完全消耗（用薄层色谱检测）。再加入30ml水溶液，将固体过滤收集，用水洗涤三次（每次15ml）并在真空下干燥，得到粗产物，将其通过柱色谱纯化，得到最终产物。

图二　非对称二烯酮合成路线

2.2.4 重结晶产物

①将真空干燥的产品置于圆底烧瓶中，滴加少量乙酸乙酯，加热至产物恰好全部溶解。

②滴加石油醚至有浑浊产生。

③用胶头滴管再滴加少量乙酸乙酯，加热至完全溶解，静止，重结晶出晶体，过滤收集。

④真空干燥产品，装入核磁管。

注意事项

①保证产品在无水状态下结晶，若有水珠，加入氯化钙除水。

②滴入乙酸乙酯应该尽可能的少。

③静置后沿杯壁缓缓加入少量石油醚提高结晶量。

3　数据处理及分析

3.1 二烯酮的性状及产率

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4　结论与展望

4.1 总结

本文主要实践了二烯酮的合成方法，合成了共计14种二烯酮，并对不同二烯酮的物理性状初步观察。

实验过程主要分四个步骤：

第一步为配置溶液（包括碱液，爬板液等）

第二步在碱性环境下将称取的醛与丙酮混入乙醇中，进行羟醛缩合反应。

第三步收集并在真空中产出产物，进行重结晶处理（加热重结晶或柱色谱纯化）。

第四步做核磁处理，称重计算产率。

根据实验结果最终得苯甲醛产率最高为78%，重结晶最佳方法为降温结晶法（即加热溶于乙酸乙酯中，加入石油醚达到饱和度再进行降温析出晶体）。对于部分溶于水或发生油包水的产物，需要用到除水剂和旋转蒸发仪。

4.2 展望

本实验所合成的二烯酮将用于应用方向研究，在荧光，倍频，抗氧化等医用方面有着巨大的潜力。

［1］Wang Y，Tam W，et al.New organic non-linear optical m aterials of stilbene and diphenylethylene derivatives.Chem.Phys.Lett.，1988，148（2，3）：136 ～ 141

［2］二苯烯酮类化合物的合成及其荧光性能研究［D］.广东工业大学，2011.

［3］Xuetao Xu，Kun Zhang，Zhiyun Du，Yujing Lu，Ruirui Zhang，Hua Zhu.Synthesis and Spectral Properties of PH Fluorescent Probes Based on Distyryl Ketone［J］.2011，Advanced Materials Research， 236-238， 1143一1146.

［4］韦星船，杜志云，涂增清，等.姜黄素衍生物与类似物的构效关系研究进展［J］.化学研究与应用，2010，22（5）：527-537.

［5］徐学涛.单碳基姜黄素衍生物作可视化pH荧光探针的研究应用［J］.高等化学学报.

Study on Synthesis of the Diketene

Pan Shuo
（Shihezi University，Shihezi832000，China）

Ketene is a chemical property is very active reagents in organic synthesis， as early as the beginning of this century has been synthesized.Ketene in optics shown great potential， causing a lot of interest to the dienone research.This paper mainly introduces the aldehyde and acetone as reactants and under alkaline conditions occurred aldol condensation to generate a variety of ketene method， and to the dienone recrystallization method of inquiry.

diketene； aldehyde； aldol condensation

潘硕（1994-），男，新疆石河子人。