两种7-羟基香豆素衍生物的合成和NMR分析

林会平， 孙国绍， 梁 波

（1. 安康学院 化学化工学院，陕西 安康 725000；2. 中国农业大学 理学院，北京 100193）

伞形花内酯（7-羟基香豆素）及其为骨架的类似物具有抗炎[1]、抗肿瘤[2-3]、抗衰老[4-6]、抗菌[7]、体外降血糖[8]等生物活性，还具有一定的光学性能[9]。本文在参考文献合成的基础上[10-16]，以 7-羟基香豆素为原料，通过吡啶催化乙酸酐反应合成目标化合物1（具体化学结构如图1）；利用碳酸铯的碱性促进2-溴乙基甲基醚反应合成目标化合物2（具体化学结构如图2）。对两个目标化合物通过核磁波谱技术手段进行表征，确定化合物的结构。结合分子结构中不同基团或原子的电子效应影响因素，通过A环上邻位氢、间位氢W型以及B环上顺式双键的耦合常数特征，利用1H-NMR、13C-NMR、135° DEPT、1H-1H COSY、HMQC和HMBC谱对氢原子、碳原子的准确化学位移进行归属和验证。

1 实验

1.1 药品和仪器

7-羟基香豆素（98%）购自上海麦克林生化科技有限公司，二氯甲烷、乙酸酐、吡啶、乙酸乙酯、碳酸氢钠、氯化钠、N,N-二甲基甲酰胺、2-溴乙基甲基醚均为化学纯，柱色谱硅胶（200～300目）购自青岛海洋化工有限公司。AVANCE Ⅲ 400型、300型核磁共振波谱仪（德国Bruker公司，DMSO-d6为溶剂，TMS为内标）。

1.2 目标化合物的合成

1.2.1 化合物1的合成

取16.2 mg（0.1 mmol）的7-羟基香豆素溶解于3 mL的二氯甲烷中，先加入12.24 mg（0.12 mmol）的乙酸酐，再加入1.58 mg（0.02 mmol）的吡啶作为催化剂，室温搅拌过夜。用TLC监测反应过程，待检测原料点消失后反应停止反应。分两次用二氯甲烷各30 mL萃取，合并有机相后依次用水、饱和碳酸氢钠洗涤，分离有机相浓缩后硅胶柱层析分离（乙酸乙酯/石油醚＝1∶6），得白色粉末19.2 mg（0.094 mmol），产率94%。合成路线如图1所示。

图1 化合物1的合成路线

1.2.2 化合物2的合成

取16.2 mg（0.1 mmol）的7-羟基香豆素溶解于3 mL的N,N-二甲基甲酰胺中，相继加入300 mg的碳酸铯粉末和27.8 mg的2-溴乙基甲基醚（0.2 mmol），室温搅拌过夜，用TLC监测反应过程，待检测原料点消失后反应停止反应。分两次用乙酸乙酯各30 mL萃取，有机相用饱和食盐水洗涤，浓缩后硅胶柱层析分离（乙酸乙酯/石油醚＝1∶8），得白色粉末20.1 mg（0.091 mmol）。合成路线如图2所示。

图2 化合物2的合成路线

2 结果与讨论

2.1 一维NMR分析

2.1.11H-NMR 分析

图3是化合物的1H-NMR谱。由图3可知，化合物1的δH8.06出现一个氢的双峰（3J＝9.6 Hz），δH6.47出现一个氢的双峰（3J＝9.6 Hz）；化合物2的δH7.97出现一个氢的双峰（3J＝9.6 Hz），δH6.28出现一个氢的双峰（3J＝9.6 Hz）。耦合常数3J＝9.6 Hz符合B环上H-3、H-4位置上顺式双键的特征，因H-3、H-4受到相邻位置上羰基基团、苯环的电子效应的影响，故δH8.06和δH7.97分别为化合物1、化合物2的H-4；δH6.47和δH6.28分别为化合物1、化合物2的H-3。

化合物1的δH7.75出现一个氢的双峰（3J＝8.4 Hz），δH7.26出现一个氢的双峰（4J＝2.5 Hz），δH7.15出现一个氢的 dd峰（3J＝8.4 Hz和4J＝2.5 Hz）；化合物 2的 δH7.61出现一个氢的双峰（3J＝8.4 Hz），δH6.99出现一个氢的双峰（4J＝2.4 Hz），δH6.94出现一个氢的dd峰（3J＝8.4 Hz和4J＝2.4 Hz）。耦合常数3J＝8.4 Hz符合苯环上H-5和H-6位置上邻位氢的特征，耦合常数4J＝2.5 Hz（4J＝2.4 Hz）符合苯环上H-6和H-8位置上间位氢（W型）的特征；故δH7.75和δH7.61分别为化合物1、化合物2的H-5；δH7.26和δH6.99分别为化合物1、化合物2的H-8；δH7.15和δH6.94分别为化合物1、化合物2的H-6。

化合物1的δH2.30出现一个3H的单峰，故为乙酰基上的Me-12。化合物2的δH4.19、δH3.68分别出现一个2H的三重峰，应为亚甲基上的H-11和H-12，因受到邻位氧原子的电子效应的影响，故δH4.19为化合物2的H-11，δH3.68为化合物2的H-12；δH3.31出现一个3H的单峰，故为甲氧基上的Me-13。

图3 化合物1和化合物2的1H-NMR谱

2.1.213C-NMR和135°DEPT分析

图4是化合物的13C-NMR谱和135° DEPT谱。结合两个化合物的分子结构，通过13C-NMR和135° DEPT谱对比分析，对伯碳、仲碳、叔碳和季碳的类别进行判断。由图4可知，化合物1的δC169.3、δC160.2、δC154.5、δC153.3、δC117.1 和化合物 2 的 δC161.9、δC160.6、δC155.6、δC113.0 均为季碳；化合物 1 的δC144.3、δC129.8、δC119.1、δC116.0、δC110.6 和化合物 2 的 δC144.6、δC129.7、δC112.8、δC112.6 均为叔碳；化合物1的δC21.3和化合物2的δC58.4均为伯碳；化合物2的δC70.4、δC68.0均为仲碳。

图4 化合物1和化合物2的13C-NMR谱和135° DEPT谱

2.2 二维NMR分析

2.2.11H-1H COSY 分析

图5是化合物的1H-1H COSY谱。由图5可知，两个化合物的B环上H-3和H-4均出现极强的氢氢相关的峰信号；A环上H-5和H-6均出现极强的氢氢相关的峰信号，H-6和H-8均显示较弱的氢氢相关的峰信号。化合物2中还出现H-11和H-12极强的氢氢相关的峰信号。这些氢氢相关的峰信号进一步验证了1H-NMR谱的分析结果。

图5 化合物1和化合物2的1H-1H COSY谱

2.2.2 HMQC 分析

图6是化合物的HMQC谱。由图6可知，化合物1的δH8.06和δC144.3，δH7.75和δC129.8，δH7.15和 δC119.1，δH6.47 和 δC116.0，δH7.26 和 δC110.6，δH2.30 和 δC21.3 均有碳氢一键的相关关系，故 δC144.3为C-4，δC129.8为C-5, δC119.1为C-6，δC116.0为C-3，δC110.6为C-8，δC21.3为C-12。化合物2的δH7.97 和 δC144.6，δH7.61 和 δC129.7，δH6.94 和 δC112.8，δH6.28 和 δC112.6，δH6.99 和 δC101.4，δH3.68和δC70.4，δH4.19和δC68.0，δH3.31和δC58.4均有碳氢一键的相关关系，故δC144.6为C-4，δC129.7为 C-5，δC112.8为 C-6，δC112.6为C-3，δC101.4为 C-8，δC70.4为 C-12，δC68.0为 C-11，δC58.4为 C-13。所有碳原子的归属结合HMQC谱进行验证。

图6 化合物1和化合物2的HMQC谱

2.2.3 HMBC 分析

图7是化合物的HMBC谱。由图7可知，化合物1的δC160.2、化合物2的δC161.9均与各自的H-4表现出很强的碳氢三键相关关系，与各自的H-3表现出较弱的碳氢两键相关关系，故δC160.2、δC161.9均为C-2。化合物1的δC154.5、化合物2的δC160.6均与各自的H-5表现出很强的碳氢三键相关关系，与各自的H-6、H-8表现出较弱的碳氢两键相关关系；由于氧原子的作用，化合物2的δC160.6还与H-11表现出极其微弱的碳氢三键相关关系，故δC154.5、δC160.6均为C-7。化合物1的δC153.3、化合物2的δC155.6均与各自的H-4、H-5表现出很强的碳氢三键相关关系，与各自的H-8表现出较弱的碳氢两键相关关系，故δC153.3、δC155.6均为C-9。化合物1的δC117.1、化合物2的δC113.0均与各自的H-3、H-6、H-8表现出很强的碳氢三键相关关系，与各自的H-4、H-5表现出较弱的碳氢两键相关关系，故δC117.1、δC113.0均为C-10。化合物1的δC169.3、化合物2的δC68.0均与各自的H-12表现出较弱的碳氢两键相关关系，故 δC169.3、δC68.0均为 C-11。

图7 化合物1和化合物2的HMBC谱

两个化合物分子中所有的氢原子、碳原子具体位置归属利用1H-NMR、13C-NMR和135°DEPT等一维核磁共振波谱以及1H-1H COSY、HMQC、HMBC等二维核磁共振波谱进行综合分析和验证（如表1）。

表1 化合物1和2的氢、碳原子详细归属数据

3 结论

通过对两种 7-羟基香豆素衍生物的一维和二维核磁共振波谱进行综合分析，利用目标化合物 A环中H-5和H-6苯环邻位氢的耦合常数3J＝8.4 Hz、H-6和H-8苯环W型间位氢的耦合常数4J＝2.5 Hz（4J＝2.4 Hz）以及B环中H-3和H-4的顺式双键耦合常数3J＝9.6 Hz的特点，同时考虑分子结构中各个氢原子相邻的不同基团或原子的电子效应影响，对A环和B环上氢原子和甲基、亚甲基进行归属，结合1H-1H COSY谱对分析结果的进一步验证。利用13C-NMR谱、135° DEPT谱来判断目标化合物中的季碳原子，通过HMQC谱对各个伯、仲、叔碳原子的进行归属，季碳原子通过HMBC谱进行归属和验证。这种仅在7-羟基位上进行反应的衍生物，其A环中苯环的邻位氢、W型间位氢和B环中顺式双键氢的1H-NMR谱特征峰十分明显，经过本文的一维和二维核磁共振波谱分析，对两个目标化合物分子中所有氢、碳原子的具体归属，能为此类化合物的结构解析提供一定的参考。