趙 瑩，張建平，李 彤，梁力曼，王月輝，趙永光

(河北科技師范學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，河北秦皇島，066600)

查爾酮及其衍生物是芳香醛酮發(fā)生交叉羥醛縮合的產(chǎn)物，本身有著重要的藥理作用，是合成黃酮的前體，同時(shí)也是一類(lèi)重要的有機(jī)合成中間體，應(yīng)用前景十分廣泛［1～5］。查爾酮的傳統(tǒng)合成方法是以苯乙酮及其衍生物與芳香醛為原料，在強(qiáng)堿或強(qiáng)酸催化下進(jìn)行羥醛縮合，收率10%～70%(圖1)。近年來(lái)，隨著許多優(yōu)良的催化劑如 Lewis酸(AlCl3，TiCl3，SnCl4，F(xiàn)eCl3，ZnCl2，BCl3)及部分稀土氯化物［6～9］的涌現(xiàn)，還有負(fù)載金屬氧化合物［10］、相轉(zhuǎn)移催化劑合成［11］都可催化芳香醛酮的羥醛縮合。合成手段也越來(lái)越多樣化，微波、超聲波催化合成、綠色合成等［12］。但是，對(duì)于2'，4'-二羥基查爾酮相關(guān)的合成方法文獻(xiàn)報(bào)道不多［13，14］。筆者采取加熱回流方法，探討了反應(yīng)的溶劑種類(lèi)、溫度、催化劑及其用量，簡(jiǎn)便快速地合成了幾種不同取代羥基查爾酮，以期為今后合成羥基查爾酮類(lèi)似物及黃酮化合物的中間體奠定了理論基礎(chǔ)。

圖1 2'，4'-二羥基查爾酮合成反應(yīng)方程式

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 試劑 冰醋酸(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠生產(chǎn))、氯化鋅(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、間苯二酚(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、磷鎢酸(天津市化學(xué)試劑三廠生產(chǎn))、對(duì)氨基苯磺酸(天津市河北區(qū)海晶精細(xì)化工廠生產(chǎn))、氨基磺酸(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司生產(chǎn))、對(duì)甲基苯磺酸(天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠生產(chǎn))、4-羥基苯甲醛(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、4-甲氧基苯甲醛(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、3，4-二甲氧基苯甲醛(東京化成工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn))、香草醛(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn))、苯甲醛(天津化學(xué)試劑公司生產(chǎn))、對(duì)氯苯甲醛(天津化學(xué)試劑公司生產(chǎn))等，均為分析純。

1.1.2 儀器 KQ-500型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn))、ZF-90型暗箱式紫外投射儀(上海顧村電光儀器廠生產(chǎn))、FTIR-8900紅外光譜儀(日本島津國(guó)家貿(mào)易有限公司生產(chǎn))、WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn))、CL-2型恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn))。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 2，4-二羥基苯乙酮的合成 在裝有回流裝置的100 mL的兩口瓶中加入14.00 g(103 mmol)無(wú)水ZnCl2，30 mL(0.5 mol)冰醋酸，攪拌加熱使無(wú)水ZnCl2完全溶解。分批加入11.0 g(100 mmol)間苯二酚，劇烈回流反應(yīng)1 h。攪拌下慢慢滴加50 mL體積分?jǐn)?shù)為0.50的HCl溶液，破壞ZnCl2復(fù)合物。將反應(yīng)物傾入100 mL冰水中，析出大量紅棕色針狀晶體，濾出晶體，水洗，干燥后得紅棕色針狀晶體2，4-二羥基苯乙酮 13.07 g，收率86%，m.p.143～144 ℃［3］。

1.2.2 2'，4'-二羥基查爾酮的合成 將2，4-二羥基苯乙酮與芳醛，加入溶劑、催化劑，加熱攪拌，用TLC跟蹤反應(yīng)，而后冷卻至室溫;用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至5～6，傾倒入碎冰中，于大約0℃放置過(guò)夜，析出結(jié)晶，抽濾，用適量冰水洗滌，將所得固體溶于氯仿，而后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05的NaHCO3溶液洗滌有機(jī)相，再用無(wú)水NaSO4干燥，蒸出溶劑，得粗品，用體積分?jǐn)?shù)為0.50的乙醇溶液重結(jié)晶。

2 結(jié)果與分析

2.1 催化劑的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮5 mmol(760.7mg)與苯甲醛5mmol(530.6 mg)用量不變，分別加入反應(yīng)物總質(zhì)量10%(129.1 mg)的氨基磺酸、對(duì)氨基苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸、磷鎢酸，冰醋酸為溶劑，70℃下加熱攪拌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，2'，4'-二羥基查爾酮的產(chǎn)率最高，因此，在此反應(yīng)中對(duì)甲苯磺酸為較優(yōu)催化劑(表1)。

表1 不同催化劑對(duì)2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

2.2 溶劑的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)與苯甲醛(5 mmol)用量不變，分別加入10 mL冰醋酸、無(wú)水乙醇、甲醇、水(十六烷基三甲基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑)，以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，其用量為129.1 mg，70℃加熱攪拌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以冰醋酸為溶劑，2'，4'-二羥基查爾酮的產(chǎn)率最高，因此，在此反應(yīng)中冰醋酸為較優(yōu)溶劑(表2)。

表2 不同溶劑對(duì)2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

2.3 催化劑用量的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)與苯甲醛(5 mmol)用量不變，冰醋酸為溶劑，改變催化劑對(duì)甲苯磺酸用量，70℃下反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%時(shí)，2'，4'-二羥基查爾酮的產(chǎn)率最高，此量為反應(yīng)的催化劑最佳加入量(表3)。

2.4 反應(yīng)溫度的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)與苯甲醛(5 mmol)用量不變，冰醋酸為溶劑，對(duì)甲苯磺酸193.7 mg，于不同溫度下加熱攪拌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:溫度是影響反應(yīng)查爾酮收率的重要因素。

溫度低，產(chǎn)率則低;升高溫度，產(chǎn)率也隨之增加，但當(dāng)溫度高于90℃，產(chǎn)率有所下降，這可能是由于溫度對(duì)催化劑活性的影響，溫度太高，副反應(yīng)多，從而使產(chǎn)物的產(chǎn)率降低。因此選擇反應(yīng)溫度為90℃(表4)。

2.5 2'，4'-二羥基查爾酮類(lèi)似物的合成

選擇不同取代的芳醛(5 mmol)與2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)，以冰醋酸為溶劑，對(duì)甲基苯磺酸為催化劑，其用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%，90℃條件下合成2'，4'-二羥基查爾酮。TLC跟蹤反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不論醛上連有給電子基團(tuán)還是吸電子基團(tuán)，均能得到較好收率的2'，4'-二羥基查爾酮(表5)。但相對(duì)而言，對(duì)氯苯甲醛合成的查爾酮產(chǎn)率要高于另外幾種底物合成的查爾酮。這可能是由于氯為吸電子基團(tuán)，使得醛上的碳正離子正電性增強(qiáng)，從而相對(duì)容易進(jìn)行反應(yīng)生成產(chǎn)物;而羥基和甲氧基都是給電子基團(tuán)，降低了反應(yīng)的活性，故而產(chǎn)率稍低。

表3 催化劑用量對(duì)2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

表4 溫度對(duì)2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

表5 幾種2'，4'-二羥基查爾酮的合成

查爾酮 a紅外圖譜數(shù)據(jù)(IR(KBr)v/cm－1):3 176，1 713，1 558，1 465，1 429，3 036，1 222，970 cm－1。IR圖譜數(shù)據(jù)表明:在3 176 cm－1是芳香化合物酚羥基伸縮振動(dòng)峰;1 635 cm－1存在一個(gè)羰基吸收峰;3 036 cm－1是苯環(huán)上的C-H伸縮振動(dòng)峰;1 558，1 465，1 429 cm－1是苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰;1 222 cm－1是C-O伸縮振動(dòng)吸收峰;970 cm－1是反式雙鍵的C-H彎曲振動(dòng)吸收峰。經(jīng)紅外和熔點(diǎn)的測(cè)定，與參考文獻(xiàn)相符，確認(rèn)是2'，4'-二羥基查爾酮。

其他化合物的紅外圖譜數(shù)據(jù)如下。

b:3 187，1 698，1 579，1 503，1 434，3 033，1 238

c:3 176，1 720，1 606，1 558，1 442，3 028，1 223

d:3 320，1 715，1 519，1 496，1 440，3 033，1 218

e:3 389，1 708，1 580，1 472，1 430，3 085，1 230

f:3 389，1 711，1 580，1 472，1 430，3 085，1 237

3 結(jié) 論

本次研究以對(duì)甲基苯磺酸為催化劑，其用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%，冰醋酸為溶劑，90℃加熱攪拌條件下合成幾種不同取代的2'，4'-二羥基查爾酮，產(chǎn)率為61.51%～74.96%。該方法具有催化劑廉價(jià)易得、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

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