胡婷婷,梁 波,康延腾
(安康学院 化学化工学院,陕西 安康 725000)
由于(E)-3,4′,5-三羟基二苯乙烯(白藜芦醇)具有抗真菌、抗氧化、抗肿瘤、抗癌、保护神经、保护心脑血管、促长寿等生理活性[1-5],而备受广大研究者关注。但因其溶解性能比较差,导致它存在使用量大、代谢迅速、生物利用度低等缺点[6],对其结构优化和修饰逐渐成为人们研究的热点。目前,研究者经过合成路线优化[7-9]、双键修饰[10]、电子等排[11-13]、活性取代基引入[14-19]和羟基甲基化[20-21]等方法合成出一系列类似物,并对药理活性进行了实验,结果表明,它们具有一定的生理活性。本课题组根据已报道的此类化合物结构特征,设计在二苯乙烯骨架上的一个苯环上引入磺酸基,借此提高其水脂互溶性能,在后续实验中保留磺酸基而对硝基进行结构修饰,以期合成一系列此类化合物用于活性筛选。通过先期实验合成目标化合物,在结构表征过程中发现此类化合物的二维核磁共振波谱数据少有报道,为准确归属分子中氢、碳的准确化学位移并为后续研究提供依据,利用135oDEPT谱、HSQC谱、HMBC谱和1H-1H COSY谱等多种核磁技术对目标化合物的NMR进行全归属,其数据均为首次报道。
2-甲基-5-硝基苯磺酸(98%) 和3,4-二甲氧基苯甲醛(98%)购自成都点纯科技有限公司;二甲亚砜、无水碳酸钠、乙酸乙酯、四氢吡咯等均为化学纯。
熔点使用巩义市予华仪器有限责任公司的X-5型显微熔点测定仪进行测定;核磁分别使用德国BRUKER公司的AVANCE 400型核磁共振波谱仪完成测定(TMS内标,DMSO-d6为溶剂);MS使用美国Thermo Scientific公司的Q ExactiveTM液相色谱质谱联用仪进行测定。
1.2.1 (E)-2-(3,4-二甲氧基苯乙烯基)-5-硝基苯磺酸钠的合成
室温下在250 mL三颈烧瓶中加入2-甲基-5-硝基苯磺酸10.85 g(0.05 mol),滴加25 mL的二甲亚砜,加入碳酸钠5.29 g(0.05 mol),反应30分钟后加入3,4-二甲氧基苯甲醛8.31g(0.05mol)和1.5mL四氢吡咯,搅拌加热升温至94℃反应5小时,补加四氢吡咯1.0mL继续反应5小时,最后再补加0.5 mL反应过夜。反应结束后冷却至室温,过滤沉淀并用每次30mL的乙酸乙酯洗涤2次,滤液中加入60mL蒸馏水,冷却条件下搅拌析出沉淀,合并两次沉淀并在60℃下干燥后得到红褐色固体12.77g(0.033mol),产率66.7%,m.p.>300℃。HR-ESI-MS计算值(实测值)C16H14NO7S-:364.0496(364.0491)。IR(KBr),ν,cm-1: 2948, 2850, 1622, 1594, 1579, 1522,1465, 1400, 1344, 1272, 1252, 1321, 1205,1166,1135,1075,1031,1016,975,955,911,896,887,859,812,769,743,723,657,630,619。
1.2.2 合成路线
图1 目标化合物的合成路线
图2 目标化合物的1H NMR谱
从1HNMR谱(图2)可见,δH8.13和δH7.37分别出现一组1H的双峰,其耦合常数均为16.4Hz,IR谱图上波数为975处出现反式烯键C-H弯曲震动产生的吸收,表明该分子中含有反式双键[22-23],H-1′位于磺酸钠基团的去屏蔽区,因而位移相对低场,故δH8.13为 H-1′,δH7.37为 H-2′。
δH8.58出现一组1H的双峰,耦合常数为2.5 Hz;δH8.03出现一组1H的双峰,其耦合常数为8.7 Hz。δH8.16出现一组1H的dd峰,耦合常数分别为8.7 Hz和2.5 Hz。由于苯环上磺酸钠、硝基、双键对所在苯环上氢原子的电子效应影响和空间位阻存在差异,导致δH的大小顺序为6位、4位和3位;且耦合常数8.7 Hz符合苯环上邻位氢原子3J耦合裂分的特征,耦合常数2.5 Hz符合苯环上间位氢原子W型4J耦合裂分的特征;故δH8.58为H-6,δH8.16为H-4,δH8.03为H-3。
δH7.17出现一组1H的dd峰,耦合常数分别为8.2 Hz和1.7 Hz;δH7.15出现一组1H的双峰,耦合常数为1.7 Hz;δH7.04出现一组1H的双峰,耦合常数为8.2 Hz。耦合常数8.2 Hz符合苯环上邻位氢原子3J耦合裂分的特征,耦合常数1.7 Hz符合苯环上间位氢原子W型耦合4J裂分的特征;故δH7.17为 H-6′,δH7.15为 H-2′,δH7.04为H-5′。苯环上甲氧基的位置不同,导致3′位甲氧基的氢原子化学位移不同于4′位甲氧基的氢原子化学位移,根据HMBC信号的确认,δH3.81被指认为α-OCH3,而δH3.80归属为β-OCH3。
图3 目标化合物的1H-1H COSY谱
在1H-1H COSY谱(图 3) 中,δH8.58和δH8.16有弱的氢氢相关信号,验证了6位和4位氢原子的W型耦合关系。δH8.16和δH8.03有很强的氢氢相关信号,验证了4位和3位氢原子的苯环上邻位耦合关系。δH8.13和δH7.37有很强的氢氢相关信号,验证了1′位和2′位氢原子的3J耦合关系。δH7.17和δH7.15有弱的氢氢相关信号,验证了6′位和2′位氢原子的W型4J耦合。δH7.17和δH7.04有很强的氢氢相关信号,验证了6′位和5′位氢原子的苯环上邻位3J耦合关系。
图4 目标化合物的13C NMR和135oDEPT谱
从13C NMR谱和135oDEPT谱(图4) 比对可以看出,δC149.5、δC148.8、δC146.2、δC144.7、δC141.5、δC129.8在135oDEPT不显示,故均为季碳。
图5 目标化合物的HSQC谱
在HSQC谱(图5) 中,δH8.13和δC124.0存在碳氢相关关系;δH7.37和δC133.1存在碳氢相关关系。δH8.58和δC122.2存在碳氢相关关系;δH8.16和δC123.6存在碳氢相关关系;δH8.03和δC126.3存在碳氢相关关系。δH7.17和δC120.1存在碳氢相关关系;δH7.15和δC110.7存在碳氢相关关系;δH7.04和δC112.0存在碳氢相关关系。δH3.81和δC55.5存在碳氢相关关系;δH3.80和δC55.6存在碳氢相关关系。结合HMBC相关信号的仔细分析,可以对以下信号做出准确的归属:δC124.0为C-1′,δC133.1为 C-2′,δC122.2为 C-6,δC123.6为 C-4,δC126.3为C-3,δC120.1为C-6′,δC110.7为C-2′,δC112.0为C-5′,δC55.5为α-C,δC55.6为β-C。
图6 目标化合物的HMBC谱
图7 目标化合物的HMBC谱局部放大图
在HMBC谱及其局部放大图(图6、图7)中,δC129.8与δH7.04的H-5′存在很强的碳氢远程相关关系,与δH8.13的H-1′存在较强的碳氢远程相关关系,故δC129.8能被指认为C-1′。δC141.5与δH7.37的H-2′存在很强的碳氢相关关系,与δH8.16的H-4存在较强的碳氢相关关系,故δC141.5为C-2。δC144.7、δC146.2均与δH8.03的H-3存在很强的碳氢相关关系,均与δH8.58的H-6存在弱的碳氢相关关系;δC144.7与δH8.16的H-4存在较强的碳氢相关关系,δC146.2与δH8.13的H-1′存在较强的碳氢相关关系,故δC144.7为C-5,δC146.2为C-1。δC148.8与δH7.04的H-5′存在很强的碳氢相关关系,与δH3.81的α-OCH3存在很强的碳氢相关关系,故δC148.8为C-3′。δC149.5与δH7.17的H-6′、δH7.15的H-2′存在很强的碳氢相关关系,与δH3.80的β-OCH3存在很强的碳氢相关关系,故δC149.5为C-4′。
目标化合物结构中的碳氢信号全归属利用HSQC谱中碳氢一键相关关系、HMBC谱碳氢二键或三键相关关系进行验证。目标化合物的1H NMR、13C NMR、135oDEPT、HMBC和1H-1H COSY谱峰归属见表1。
表1 目标化合物的1H NMR、13C NMR、135°DEPT、HMBC和1H-1H COSY谱峰归属
以2-甲基-5-硝基苯磺酸、3,4-二甲氧基苯甲醛为反应物,合成了(E)-2-(3,4-二甲氧基苯乙烯基)-5-硝基苯磺酸钠。通过红外、质谱和多种核磁共振波谱技术进行表征,根据1H NMR谱的反式双键耦合常数16.4 Hz的特征和IR谱中波数为975cm-1处出现反式烯键C-H弯曲震动产生的特征吸收峰,确定(E)-构型。利用磺酸钠、硝基、甲氧基取代位置不同和电子效应的差异,结合苯环上邻位、间位氢质子的裂分特征以及1H NMR谱中耦合常数8.7 Hz、8.2 Hz、2.5 Hz和1.7 Hz,通过对13C NMR谱、135°DEPT谱、HSQC谱中碳氢一键相关关系、HMBC谱中碳氢二键和三键相关关系以及1H-1H COSY谱中氢氢相关关系进行分析和验证,对分子中碳原子、氢原子的化学位移进行了准确归属,其数据为首次报道。