基于吡啶_水体系的2_羟基查耳酮环化反应研究

第22卷第9期2010年9月化学研究与应用Chem ica lR esea rch and A pp licati on V o.l 22,N o .9Sep .,2010文章编号:1004 1656(2010)09 1142 05基于吡啶 水体系的2 羟基查耳酮环化反应研究何文香,郑旭煦*,殷钟意,谢晶晶,熊长海(重庆工商大学环境与生物工程学院 药物化学与化学生物学研究中心,重庆 400067)收稿日期:2010 03 30;修回日期:2010 05 20基金项目:教育部科学技术研究重点项目(208119)资助;重庆工商大学研究生创新科研项目(yjscxx2009 07)资助项目联系人简介:郑旭煦(1964 ),女,教授,从事绿色有机合成研究。

Em ai:l xuxu z heng @ct bu edu cn摘要:以2 羟基查耳酮为原料,吡啶 水溶液为催化剂,分别在加热和光照条件下合成黄烷酮,考察了吡啶 水体积比、加热温度、光照强度、反应时间等因素的影响。

结果表明,当吡啶 水体积比为4 6,加热温度为90!,反应时间为1h 时,黄烷酮产率达89 0%;在吡啶 水体积比为4 6下,采用500W 氙灯辐射7 5h ,黄烷酮产率达93 7%。

关键词:2∀ 羟基查耳酮;黄烷酮;吡啶 水;加热;光照中图分类号:O 625 文献标识码:AStudy on the cyclization of 2 hydroxychalcone based on pyri di ne water syste mH E W en x iang ,Z HENG Xu xu *,Y IN Zhong y ,i X IE Ji n g ji n g ,X IONG Chang hai(Coll ege o f Env iron m enta l and Bio l og ica l Eng ineer i ng,M edic i nal Che m i stry and Che m i ca l B i o logy R esea rch Cen ter ,Chongqi ng T echno logy and Business U niversity ,Chongqing 4000067,Ch i na)Abstrac t :A n approach to the synthes i s o f fl avanone i n heati ng o r li ghti ng cond iti ons w as i nvestigated respecti ve l y w ith 2∀ hydroxycha l cone as ra w m ater i a l and py ri d i ne wa ter soluti on as cata l y ti c agent The ma i n i nfl uence factors i nclud i ng vo l u m e ratio of pyr i dine w ater ,reac ti on temperature or li ght i ntensity ,reacti on ti m e we re discussed The res u lts showed t hat when the vo l u m e ra ti o of pyr i dine w ater was 4 6,the heati ng te m perature w as 90!,the reaction ti m e w as 1h ,t he y ield o f flavanone w as 89 0%;and when the vo l ume ra ti o o f pyr i di ne w ater w as 4 6,t he light i n tensity was 500W (xenon la m p),the irrad i ation ti m e was 7 5h ,t he y i e l d of fl avanone w as 93 7%K ey word s :2∀ hydroxycha lcone ;fl avanone ;py ri d i ne wa ter ;hea ting ;li ghti ng黄烷酮类化合物是多种药用植物有效成分之一,具有抗氧化[1]、杀菌[2]、抗H I V 病毒[3]等诸多活性,正因为其显著的生物、药理活性及独特的可塑性结构,近百年来一直引起化学工作者浓厚的研究兴趣。

在黄烷酮类化合物众多合成方法中,查耳酮环化反应(见图1)因原理简单,原料易得,大多反应要求不高,一直是合成黄烷酮及其衍生物最主要的方法[4],为此人们提出了不少催化剂,其中酸碱催化剂是比较常用的。

但酸碱催化反应存在反应时间长、产率低等缺点,如Bhattachaqryya 等[5]采用两种酸性物质(H I 和SnC l 2)作催化剂,五甲氧基查尔酮为底物,合成黄烷酮D idy mocarpin A 时,粗产品经重结晶后产率在60%左右;Speari n g 等在合成具有止痛活性的5,2∀,4∀ 三羟基 6,7 二甲氨基黄烷酮时,用传统的60%KOH 的乙醇溶液回流反应72h 也没反应;后来改用KF 的甲醇溶液回流24h ,得到第9期何文香等:基于吡啶 水体系的2 羟基查耳酮环化反应研究收率为72%的黄烷酮;用碳酸钾和乙腈的混合液在室温下反应,反应48h ,产率为68%[6]。

我们尝试采用吡啶 水替代常见的无水醋酸钠 乙醇 水等环化试剂,首次发现吡啶 水体系能有效地使2 羟基查耳酮环化生成黄烷酮[7],本文重点介绍该体系的工艺条件研究。

图1 2∀ 羟基查耳酮的环化反应F i g 1 Cyc liza ti on o f 2∀ hydroxycha lcone1 实验部分1 1 主要仪器与试剂仪器:高效液相色谱仪(HPLC )(美国Bec kman counter);液相平行合成仪(德国H ei d olph synthesi s 1);SZ 93自动双重纯水蒸馏器(上海亚荣生化仪器厂);XPA 系列光化学反应仪(南京胥江机电厂);红外分析仪(I R)(岛津I R Presti g e 21);核磁共振仪(H NMR )(B r uker Avance500MH z)。

试剂:2∀ 羟基查耳酮(日本株式会产品);吡啶(AR );甲醇(AR );二氯甲烷(AR );L 脯氨酸(上海康达氨基酸厂);三乙胺(AR );苯胺(AR );无水乙醇(AR )。

1 2 2 羟基査耳酮的加热环化反应在液相平行合成仪的50mL 反应管中加入10m g(0 045mm o l)2 羟基查耳酮,10mL 吡啶 水溶液,在一定温度下加热反应一段时间。

反应结束后用二氯甲烷萃取除去水,再减压蒸馏回收吡啶,产物用甲醇定容10mL ,H PLC 测定含量。

1 32 羟基査耳酮的光照环化反应在XPA 系列光化学反应仪的50mL 反应管中加入10m g(0 045mm ol)2 羟基查耳酮,10m L 吡啶 水溶液,在一定光源辐射下反应一段时间。

反应结束后用二氯甲烷萃取除去水,再减压蒸馏回收吡啶,产物用甲醇定容10mL ,H PLC 测定含量。

1 4 黄烷酮产品的结构鉴定测定黄烷酮的熔点、红外光谱I R (KB r)、核磁共振H NMR (CDC l 3)谱图,以此验证产品结构。

2 结果与讨论2 1 吡啶 水体积比的影响实验考察了吡啶 水体积比对黄烷酮产率的影响,其中加热环化的条件是反应温度为90!、反应时间为1h ;光照环化的条件是光照强度为500W,光照时间为8h 。

结果见图2。

(a)加热 (b)光照图2 吡啶 水体积比对黄烷酮产率的影响F i g 2 T he effect o f vo l u m e ratio of pyridi ne wa ter to y ield o f flavanones1143化学研究与应用第22卷由图2可知,不论是加热环化,还是光照环化,吡啶 水的体积比对2 羟基查耳酮环化影响很大,随着吡啶 水的体积比从小变到大,黄烷酮的产率呈现从小到大到再减小的变化趋势,在吡啶 水的体积比为46时,黄烷酮产率达到最大。

这是因为:此时吡啶的用量为0 049mm o,l吡啶在水中生成OH 离子,OH 离子作为2 羟基查耳酮进攻试剂致使其关环,当吡啶 水的体积比小于46,2 羟基查耳酮环化反应不完全,黄烷酮产率降低;当吡啶 水体积比过大时,过量的吡啶将影响2 羟基查耳酮的溶解性,造成黄烷酮产率降低。

早在1975年,Dutta等[8]用纯吡啶作催化剂,在130 140!下回流6h,只得到25 30%黄烷酮。

因此,实验选择吡啶 水的最佳体积比为46。

2 2 加热温度或光照强度的影响在吡啶 水体积比为46,加热时间为1h或光照时间分别为0 5h、1h、2h、4h、8h下,考察加热温度或光照强度对黄烷酮产率的影响,实验结果见图3。

(a)加热 (b)光照图3 加热温度或光照强度对黄烷酮产率的影响F ig 3 T he effect of reac tion te m pe rature or li ght intensity to y i e l d of fl avanones由图3可知,随着加热温度的增加,黄烷酮的产率呈现从低到高到再降低的变化过程,最佳反应温度为90!。

这是因为加热温度较低时,环化反应不完全,黄烷酮的产率较低;随着反应温度的升高,黄烷酮的产率明显升高,达到90!左右时溶液沸腾(吡啶与水形成共沸混合物),液体开始回流,此时黄烷酮的产率最高;之后再升高加热温度,吡啶 水汽化引起反应体系催化剂量减小,环化反应效率降低,黄烷酮的产率下降。

而光照环化在反应温度保持不变(室温)的条件下,随着光照的强度增加,黄烷酮产率并没有显著增加,说明光照强度对环化反应影响不大。

2 3 反应时间的影响在吡啶 水体积比为46,加热温度为90!或光照强度为500W(氙灯)下,考察反应时间对黄烷酮产率的影响,实验结果见图4。

(a)加热 (b)光照图4 反应时间对黄烷酮产率的影响F i g 4 T he e ffect o f reacti on ti m e of pyr i dine w ater to y ie l d of flavanones由图4可知,加热环化体系中,2 羟基查耳酮转化为黄烷酮的时间比较快,20m i n时黄烷酮的产率就达到48 2%,60m i n时黄烷酮的产率接近90%,之后随着反应时间的延长,黄烷酮产率反而下降,这可能是因为加热时间过长,造成黄烷酮降解,生成了副产物(已在产品液相色谱图中观测到1144第9期何文香等:基于吡啶 水体系的2 羟基查耳酮环化反应研究杂质峰的出现),所以加热环化的最佳反应时间为60m i n。