徐鑒，孫幼紅

(南京曉莊學(xué)院 環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211171)

氧雜蒽類化合物是一類含有吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物［1］，具有廣泛的生理和藥理活性，如抗病毒、消炎、抗過敏和抗癌等［2-3］，在藥物化學(xué)中占據(jù)重要的位置。它不僅是許多天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)單元，同時它還是合成其它雜環(huán)化合物的重要中間體［4］。因此，氧雜蒽類化合物的研究近幾年受到了廣泛的關(guān)注。

傳統(tǒng)的氧雜蒽類化合物的合成方法是通過醛與含活潑亞甲基的羰基化合物在酸或堿催化下縮合而得的。近些年，也有一些新方法應(yīng)用于氧雜蒽類化合物的合成，如使用相轉(zhuǎn)移催化劑、離子液體介質(zhì)中合成、微波合成、超聲合成等方法［5-8］。但這些方法有著反應(yīng)時間長、產(chǎn)品難分離、毒性大等缺點。為了尋求一種綠色環(huán)保且簡便高效的合成方法，我們利用固體酸磷磺酸作為催化劑，固相合成了一類氧雜蒽類化合物。該方法與傳統(tǒng)方法相比較，具有反應(yīng)時間短、產(chǎn)率高、環(huán)境友好等優(yōu)點。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

苯甲醛、2，4-二氯苯甲醛、對甲氧基苯甲醛、對硝基苯甲醛、水楊醛、對甲基苯甲醛、二氯甲烷、磷酸二氫銨、5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮均為分析純，使用前未經(jīng)純化處理。

PE2400 元素分析儀;Nicolet5700 傅里葉紅外光譜儀;LCQ 液質(zhì)聯(lián)用儀;AM5600 核磁共振波譜儀;XT-4 型顯微熔點儀(溫度計未校正)。

1.2 催化劑磷磺酸的合成

合成路線如下:

在三頸燒瓶中依次加入15 mL 二氯甲烷和2.3 g 磷酸二氫銨(20 mmol)，在通入氮氣和攪拌的條件下緩慢滴加溶有4.1 mL 氯磺酸(60 mmol)的10 mL 二氯甲烷溶液，滴加完成后在室溫下繼續(xù)反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物抽濾，所得固體用(3 ×20 mL)的二氯甲烷洗滌后真空干燥，得固體催化劑5.3 g。

1.3 3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氫氧雜蒽(3a ～3f)的合成

合成路線如下:

芳香醛(1 mmol)，5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮(2 mmol，0.28 g)和磷磺酸(0.05 mmol，0.02 g)置于瑪瑙研缽中研細(xì)并混合均勻。將此混合物完全轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中，于120 ℃的條件下反應(yīng)45 min 左右，用TLC 監(jiān)測至反應(yīng)完全(乙酸乙酯/正己烷=2 ∶5)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，加入25 mL 乙醇將固體溶解，抽濾除去不溶物后蒸除溶劑得粗產(chǎn)物。將此粗產(chǎn)物用乙醇重結(jié)晶得產(chǎn)物3a ～3f。

3a:白色固體0.31 g，產(chǎn)率89%。m. p.205 ～207 ℃。元素分析:(%)C23H26O3:計算值:C 78.3;H 7.5，實測值:C 78.6;H 7.7。IR(KBr)，ν，cm－1:3 059，2 917，1 679，1 432，876。1H NMR (500 MHz，CDCl3，TMS):δ =7. 38 (2H，t)，7. 16 (2H，d，J =4.8 Hz)，7.05(1H，t)，4.66(1H，s)，2.73(2H，d，J=8.6 Hz)，2.71(2H，d，J =8.6 Hz)，2.14(2H，d，J=8.0 Hz)，2.02(2H，d，J =8.0 Hz)，1.15(6H，s)，0.84(6H，s)。

3b:白色固體0.36 g，產(chǎn)率94%。m. p.240 ～242 ℃。元素分析:(%)C24H28O4:計算值:C 75.8;H 7.4，實測值:C 76.1;H 7.5。IR(KBr)，ν，cm－1:3 063，2 925，1 671，1 438，1 339，1 161，850。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 36 (2H，d，J =5.2 Hz)，6.84(2H，d，J =5. 2 Hz)，4. 62(1H，s)，3.62(3H，s)，2. 41 (4H，s)，2. 36 (2H，d，J =7.2 Hz)，2.26(2H，d，J =7. 2 Hz)，1. 12(6H，s)，1.01(6H，s)。

3c:白色固體0.39 g，產(chǎn)率93%。m. p.253 ～255 ℃。元素分析:(%)C23H24Cl2O3:計算值:C 65.9;H 5.8，實測值:C 66.1;H 5.9。IR(KBr)，ν，cm－1:3 069，2 918，1 668，1 418，1 132，854。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 73(1H，s)，7.22(1H，d，J=5.2 Hz)，7.08(1H，d，J =5.2 Hz)，4.71(1H，s)，2.79(2H，d，J =8.6 Hz)，2.69(2H，d，J =8.6 Hz)，2.21(2H，d，J =8.0 Hz)，2.09(2H，d，J =8.0 Hz)，1.33(6H，s)，0.97(6H，s)。

3d:白色固體0.35 g，產(chǎn)率88%。m. p.225 ～227 ℃。元素分析:(%)C23H25NO5:計算值:C 75.4;H 6.4;N 3.5，實測值:C 75.2;H 6.6;N 3.7。IR(KBr)，ν，cm－1:3 057，2 928，1 668，1 441，832。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ =7.84 (2H，d，J =4.6 Hz)，7.53(2H，d，J =4.6 Hz)，4.59(1H，s)，2.68(4H，t)，2.31(2H，d，J =7.8 Hz)，2.16(2H，d，J=7.8 Hz)，1.16(6H，s)，0.89(6H，s)。

3e:白色固體0.34 g，產(chǎn)率92%。m. p.245 ～247 ℃。元素分析:(%)C23H26O4:計算值:C 75.4;H 7.2，實測值:C 75.6;H 7.1。IR(KBr)，ν，cm－1:3 066，2 934，1 673，1 433，846。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 27(2H，d，J = 4. 8 Hz)，7. 07(2H，d，J =5. 2 Hz)，5. 42(1H，s)，4. 68(1H，s)，2.62(2H，d，J=8.6 Hz)，2.46(2H，d，J =8.6 Hz)，2.29(2H，d，J=8.0 Hz)，2.03(2H，d，J =8.0 Hz)，1.25(6H，s)，0.93(6H，s)。

3f:白色固體0.33 g，產(chǎn)率90%。m. p. 215 ～217 ℃。元素分析:(%)C24H28O3:計算值:C 79.1;H 7.7，實測值:C 79.3;H 7.6。IR(KBr)，ν，cm－1:3 063，2 931，1 662，1 438，861。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 39(2H，d，J = 4. 8 Hz)，7. 11(2H，d，J =5. 2 Hz)，4. 58(1H，s)，2. 33(4H，s)，2.15 ～2.24(7H，m)，1.24(6H，s)，1.07(6H，s)。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑磷磺酸的表征

圖1 是催化劑磷磺酸的紅外譜圖，由圖1 可知，1 000 cm－1和1 140 cm－1處 的 峰 分 別 為不對稱和對稱伸縮振動的吸收峰，690 cm－1處的峰為S—O 伸縮振動的吸收峰，3 100 cm－1處的寬峰為O—H 伸縮振動的吸收峰。

圖1 催化劑磷磺酸紅外光譜圖Fig.1 The FTIR spectrum of PSA

2.2 反應(yīng)機(jī)理

我們認(rèn)為磷磺酸催化合成3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氫氧雜蒽的機(jī)理見圖2。首先，在催化劑磷磺酸的作用下，芳香醛羰基上親核加成活性增強(qiáng)，與5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮發(fā)生親核加成得中間產(chǎn)物1，中間產(chǎn)物1 與5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮再次發(fā)生親核加成得中間產(chǎn)物2，最后中間產(chǎn)物2 分子內(nèi)脫水環(huán)化得最終產(chǎn)物。

圖2 反應(yīng)機(jī)理Fig.2 Reaction mechanism

2.3 反應(yīng)條件的選擇

選取水楊醛和5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮為反應(yīng)模型，以磷磺酸催化劑，考察了不同溫度、反應(yīng)時間和催化劑用量等因素對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

表1 催化劑用量、溫度、時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響Table 1 Effect of the amount of catalyst used，temperature，time on the yield of compound

由表1 可知，當(dāng)催化劑用量為芳香醛摩爾量的5%時，催化效果最為明顯，繼續(xù)增加催化劑的用量，對反應(yīng)產(chǎn)率并無提高。提高反應(yīng)溫度，可以增加反應(yīng)的產(chǎn)率，但當(dāng)反應(yīng)溫度超過120 ℃時，產(chǎn)物產(chǎn)率反而下降，這是由于反應(yīng)溫度過高會引起一些副反應(yīng)的發(fā)生，從而降低反應(yīng)產(chǎn)率。延長反應(yīng)時間也可以增加反應(yīng)產(chǎn)率，但當(dāng)反應(yīng)時間超過45 min，反應(yīng)產(chǎn)率反而會下降，這也是因為反應(yīng)時間過長而導(dǎo)致副反應(yīng)產(chǎn)物變多。故本實驗采用的最佳實驗條件為催化劑用量為芳香醛摩爾量的5%，在120 ℃下反應(yīng)45 min。

3 結(jié)論

以磷磺酸為催化劑，芳香醛和5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮為原料，無溶劑固相合成了6 個氧雜蒽二酮類衍生物。該方法具有反應(yīng)快、產(chǎn)率高、環(huán)境友好等特點，是對合成氧雜蒽類化合物方法的有效補充。

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