胡彩玲，劉漢文

（1. 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 株洲 412004； 2. 湖南科技大學(xué)，湖南 湘潭 411201）

微波輻射合成邪蒿素

胡彩玲1，劉漢文2

（1. 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 株洲 412004； 2. 湖南科技大學(xué)，湖南 湘潭 411201）

在微波輻射下，以 7-羥基香豆素為原料，兩步合成了邪蒿素。其中在第一步反應(yīng)中，首次使用KF/A12O3作為堿試劑；第二步，微波輻射，大大縮短了該步反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)考察了微波輻射時(shí)間、輻射功率、反應(yīng)溶劑對(duì)產(chǎn)率的影響。

微波輻射；KF/A12O3；邪蒿素

1986 年，加拿大的 R.Gedye 和 R.J.Giguere 首次將微波輻射技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)研究[1]，微波輻射下的有機(jī)合成反應(yīng)具有節(jié)約能源、反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高、產(chǎn)品易純化等特點(diǎn)，近年來一直受到有機(jī)化學(xué)工作者的普遍關(guān)注。KF/A12O3是一種新型載體堿催化劑，氧化鋁作為載體提高了氟化鉀的活性，廣泛應(yīng)用于O-烴基化反應(yīng)、N-烴基化等反應(yīng)]等有機(jī)合成中[2,3]，且制備方便、價(jià)格低廉、條件溫和，活性高，立體選擇性高，副反應(yīng)少，可以多次重復(fù)使用，是新一代環(huán)境友好的催化材料。

邪蒿素又稱邪蒿靈，邪蒿內(nèi)酯，英文名 seselin，是具有角型三環(huán)結(jié)構(gòu)的香豆素類天然產(chǎn)物。存在于傘形科植物印度邪蒿的果實(shí)等植物中，蕓香科植物枸橘的根及花椒樹皮中。邪蒿素類化合物應(yīng)用價(jià)值廣泛，表現(xiàn)出多種生物活性，如抗炎、抗癌、抗真菌、抗氧化、抗 HIV[4]。醫(yī)學(xué)上，可作為光敏劑，鎮(zhèn)靜劑、催眠劑，其中作為光敏劑已被用于臨床；農(nóng)業(yè)上，可作為除草劑、殺蟲劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑；化工上，可作為金屬防腐劑。但從目前研究現(xiàn)狀看，大多數(shù)研究者采用經(jīng) 7-羥基香豆素在 K2CO3堿作用下合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，再經(jīng)其高溫 claisen 重排，該法為均相常規(guī)加熱，反應(yīng)能耗較高[5-12]。

本文研究了微波輻射，KF/Al2O3存在下，由 7-羥基香豆素合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，進(jìn)而進(jìn)一步微波輻射合成邪蒿素，考察了反應(yīng)時(shí)間及催化劑用量等因素對(duì)產(chǎn)品收率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及主要儀器

7-羥基香豆素，AR，Carl Roth KG；3-氯-3-甲基-1-丁炔，AR，Acros Organics；KF·2H2O，AR；Al2O3，層析用，100-200 目，CP；碘化鉀，AR；丙酮，AR；DMF ，AR；DMSO，AR；苯，AR；N,N-二乙基苯胺（PhNEt2），AR。

Discover單模微波合成系統(tǒng)，美國(guó) CEM 公司；PE-2000 型傅里葉變換紅外光譜儀，美國(guó) PE 公司；WRS-1 數(shù)字式熔點(diǎn)儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；AVANCE400+固體核磁共振波譜儀，瑞士Bruker。

2.2 合成路線

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

2.3.1 KF/Al2O3的制備

將 23.5 g KF 2H2O 溶于 16 mL 水中，溶解后，加入 25 g 中性 Al2O3（層析用，100～200 目），于 60～65℃電動(dòng)攪拌反應(yīng) 1h。然后在減壓下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)蒸去其中的水分，固態(tài)物在 120 ℃下干燥 4 h，即得KF/Al2O3放在干燥器里備用[13]。

2.3.2 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制備（圖1）

圖 1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素Fig.1 7- (2- methyl -3- butyne -2- oxygen radicals) –coumarin

7-羥基香豆素 1.5 g，KF/Al2O31.8 g，KI 0.23 g依次加入圓底燒瓶中，加入 98%(體積分?jǐn)?shù))的丙酮30 mL 做溶劑，于室溫下攪拌 1 h 后，加入 3-氯-3-甲基-1-丁炔 1.8 g，再安裝冷凝管（回流冷凝管上端保鮮膜準(zhǔn)密封），于單模微波合成系統(tǒng)中反應(yīng)(內(nèi)置磁力攪拌)，設(shè)定預(yù)熱時(shí)間 3 min，功率 70 W，輻射時(shí)間 80 min，控制反應(yīng)溫度 80 ℃。反應(yīng)完畢，冷卻至室溫，過濾（固體用少量丙酮洗滌），洗滌液與濾液合并，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去溶劑。殘余固體用用乙醚和去離子水萃取兩次（每次乙醚:去離子水=20 mL:10 mL），分出乙醚相，無(wú)水硫酸鎂干燥，濃縮，硅膠浸漬，用體積比正己烷∶乙酸乙酯=3.5∶1 為展開劑，干法硅膠過柱，得 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素 1.68 g，產(chǎn)率 79.5%。

7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的定性分析淡黃色晶體，m.p.135.3～139.1℃(文獻(xiàn)值[14]136～140℃)。

IR (KBr,v/cm-1)：3236.6 (-C=C-H 伸縮振動(dòng))，2997.8 (-CH2-，-CH3伸縮振動(dòng))，2110.5 (-C=C-伸縮振動(dòng))， 1721.7 (-C=O 伸縮振動(dòng))，1614.4，1502.3 ，1401.0 (芳環(huán)骨架振動(dòng))，1275.8，1232.3 (-C-O-C-伸縮振動(dòng)).

1HNMR(CDCl3，400 MHz)δ：1.72(6H，s，H-15，16)，2.67(1H，s，H-14)，6.28(lH，d，J=9.5Hz，H-3)，7.05(1H，dd，J=8.6 和 2.2 BHz，H-6)，7.32(1H，bs，H-8)，7.36(1H，d，J=8.6 BHz，H-5)，7.65(1H，d，J=9.5 Hz，H-4).

13CNMR(CDCl3，100 MHz)δ： 29.53(C-15，C-16)， 72.94(C-14)， 75.22(C-12)， 84.82(C-13)， 107.12((C-8) ， 113.547(C-6) ， 113.79(C-3) ，117.12(C-10) ， 128.19(C-5) ， 143.33(C-4) ，155.12(C-9)， 159.13(C-7)，161.18(C-2)。

2.3.3 Seselin 的合成（圖 2）

圖 2 SeselinFig.2 Seselin

將 0.70 g 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)香豆素，溶解在 10 mL lDMSO 中，于單模微波合成系統(tǒng)中反應(yīng)(內(nèi)置磁力攪拌)，設(shè)定預(yù)熱時(shí)間 2 min，功率 200 W，輻射時(shí)間 8 min，控制反應(yīng)溫度 200 ℃，回流。反應(yīng)完畢，冷卻至室溫，于 4 mmHg 下減壓蒸餾，80 ℃油浴，去除 DMSO 至干，回收溶劑（沸點(diǎn) 64～65℃/4 mmHg）。殘余物用丙酮溶解，適量硅膠浸漬，用體積比正己烷:乙酸乙酯=3.5:1 為展開劑，干法常壓過柱，得 Seselin 0.681 g，產(chǎn)率 97.3%。

Seselin 的定性分析

黃 色 晶 體 ， m.p.116.7～119.3 ℃ ( 文 獻(xiàn) 值[15]119～120 ℃)。

IR (KBr,v/cm-1)：1722.5 (酮-C=O 伸縮振動(dòng))，1633.8 (α ， β-不 飽 和 酮 的-C=C-伸 縮 振 動(dòng))，1596.0，1482.9，1440.6，1407.5 (芳環(huán)上的骨架振動(dòng))，1261.0 (C-O)，833.5 (苯環(huán)氫)， 1360.0 (-CH3對(duì)稱彎曲) 。

1HNMR(CDCl3，400 MHz)δ：1.47(6H，s，H-15，16)，5.82(1H，d，J=10.2 Hz，H-13)，6.23(1H，d，J=9.5 Hz，H-3)，6.75(1H，d，J=8.5 Hz，H-6)，6.81(1H，d，J=10.2Hz，H-14)，7.44(1H，d，J=8.5 Hz，H-5)，7.88(1H，d，J=9.5 Hz，H-4).

13CNMR(CDCl3， 100 MHz)δ ：28.16(C-15 ，C-16)，76.72(C-12)，109.33(C-6)，112.624(C-3)，112.651(C-10) ， 113.53(C-8) ， 115.04(C-14) ，127.77(C-5) ， 130.77(C-13) ， 143.87(C-4) ，150.17(C-9)，156.36(C-7)，161.00(C-2).

3 結(jié)果與討論

3.1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制備過程中反應(yīng)條件探討

3.1.1 輻射時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響

為了考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響，在實(shí)驗(yàn)過程中，固定輻射功率為 70 W，微波輻射時(shí)間分別在40，60，80，100，120 min 時(shí)，TLC 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，微波條件下，當(dāng)反應(yīng)超過 80 min 時(shí)，產(chǎn)物點(diǎn)較原料點(diǎn)的大小變化已不明顯，即再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的提高無(wú)顯著效果。

3.1.2 微波輻射功率對(duì)反應(yīng)的影響

固定反應(yīng)時(shí)間為 80 min 下，輻射功率分別采用30，50，70，90，110 W 時(shí)，其產(chǎn)率分別為 53.1%，60.2%，79.5%，63.1%，45.1%。實(shí)驗(yàn)表明，微波加熱時(shí)，采用較低功率，產(chǎn)率較高，主要是因?yàn)樵谖⒉l件下，由于有固體堿的存在，高功率將大大增加 3-氯(碘)3-甲基-1-丁炔發(fā)生消去反應(yīng)的幾率，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)率下降（圖 3）。

3.2 seselin 合成過程中反應(yīng)條件探討

3.2.1 微波輻射功率和輻射時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響

表 1 輻射功率、輻射時(shí)間對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響Table 1 Effect of radiation power, radiation time on the yield of the reaction

在上述合成 seselin 條件中，當(dāng)微波預(yù)熱時(shí)間 2 min，輻射時(shí)間 8 min 和使用二甲基亞砜（DMSO）作溶劑保持不變時(shí)，分別在 150、180、200、220 W微波輻射下反應(yīng)。表1表明，隨著微波輻射功率的增加，反應(yīng)產(chǎn)率提高，當(dāng)輻射功率達(dá) 200 W 時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá) 97.3%，幾乎完全，再加大功率反而產(chǎn)率下降。

因此，選擇微波輻射功率 200 W，用 DMSO 作溶劑，考察預(yù)熱時(shí)間不變，輻射時(shí)間(2、8、15 min)對(duì)產(chǎn)率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間 8 min 時(shí)，產(chǎn)率達(dá)到 97.3%。表 2 表明，反應(yīng)時(shí)間太短，轉(zhuǎn)化不完全。反應(yīng)時(shí)間 8 min 時(shí)，反應(yīng)基本完成，再增加反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)率增加不明顯。

與傳統(tǒng)高溫環(huán)合條件相比，微波反應(yīng)不僅大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，而且產(chǎn)率得到較大改善。其主要原因可能是微波加劇了分子運(yùn)動(dòng)速率，提高了分子的平均動(dòng)能，降低了反應(yīng)的活化能[15]，增加了反應(yīng)物分子的碰撞幾率，使反應(yīng)迅速完成。

3.2.2 反應(yīng)溶劑對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響

為了進(jìn)一步考察不同溶劑對(duì)該反應(yīng)的影響，選擇了 4 種溶劑，在 200 ℃下，輻射時(shí)間 8 min。表 2 列出的結(jié)果可知，溶劑不同對(duì)產(chǎn)率的影響較大。極性溶劑分子吸收微波較容易，加熱速度快，反應(yīng)速率快，產(chǎn)率高；分子極性越大，吸收微波越容易，反應(yīng)速率也就越快；但非極性溶劑苯則吸收微波較困難，即使反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至 10 min，轉(zhuǎn)化率也只僅 50%左右。因此，微波是反應(yīng)產(chǎn)率提高的重要原因之一。

表 2 反應(yīng)溶劑對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響Table 2 Effects of solvent on reaction

4 結(jié) 論

微波輻射，首次使用 KF-Al2O3作為堿，由 7-羥基香豆素合成了 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，又由 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素在微波輻射下通過 Claisen 重排合成邪蒿素。探索了此步反應(yīng)的最佳條件為以 DMSO 為溶劑、200 ℃、反應(yīng)時(shí)間 8 min，該法大大縮短了反應(yīng)時(shí)間(50 倍)，為邪蒿素類化合物的合成提供了一個(gè)有效途徑。

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Microwave Synthesis of Seselin

HU Cai-ling1，LIU Han-wen2
（1. Hunan Chemical Vocational Technology College, Hunan Zhuzhou 412004，China；2. Hunan University of Science and Technology，Hunan Xiangtan 411201，China）

Under microwave irradiation, using 7- hydroxyl coumarin as raw material, seselin was synthesized via two steps. A new alkali reagent KF/A12O3was first used in first step reaction; Microwave radiation greatly shortened the reaction time in the second step. At the same time, effect of microwave radiation time, radiation power, reaction solvent on the yield was investigated.

Microwave irradiation；KF/Al2O3；Seselin

TQ 03

： A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 1671-0460（2014）07-1172-03

湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題（Hnhy2012B005）資助項(xiàng)目。

2014-04-24

胡彩玲（1980-），女，河北秦皇島人，講師，碩士，研究方向：主要從事有機(jī)合成研究，從事什么技術(shù)工作。E-mail：89937256@qq.com。