高 山，孫彥琳，鄭 華，劉蘭香，張 弘

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所，云南昆明 650224;2.昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

合成大環(huán)麝香是一類重要的香料化合物，因其擁有高雅細(xì)膩的香氣質(zhì)量且性質(zhì)最接近天然麝香而受到廣泛關(guān)注［1－2］。環(huán)十六-9-烯內(nèi)酯(2)是大環(huán)麝香中一種重要的內(nèi)酯香料，具有優(yōu)良的彌散性，留香持久，使用量少，是一種極好的香水頭香定香劑，主要應(yīng)用于高檔香料、美容用品及洗燙護(hù)理品中［3－4］。2 的合成方法較多。Majee等［5－8］主要通過聚合/解聚三步反應(yīng)合成 2。該方法需要在高溫、真空等較苛刻的條件下進(jìn)行;Shiina 等［9－10］在加熱回流條件下利用 Corey －Winter反應(yīng)合成2。該法產(chǎn)物收率較高，但存在反應(yīng)溫度過高和反應(yīng)時間較長等不足。因此，探索一種更為高效且條件溫和的合成方法具有重要意義。近年來，本課題組曾以紫膠桐酸為原料，在高度稀釋條件下酯化環(huán)化合成環(huán)十六-9，10-二羥基內(nèi)酯(1)。

Scheme 1

在前期研究的基礎(chǔ)上，本文嘗試在保持1中鄰二醇基團(tuán)空間構(gòu)型不變的前體下，對鄰二醇基團(tuán)以立體脫氧的方式脫除成烯合成2(Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR，IR和 ESI-MS確證。并對其抑菌活性和熱性質(zhì)進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker AVⅢ-800MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Bruker Tensor-27型傅立葉變換紅外光譜儀(涂膜);Bruker HCT ESI/MS型電噴霧質(zhì)譜儀;PerkinElmer Clarus 600型氣質(zhì)聯(lián)用儀［色譜柱:Elite-5MS毛細(xì)管柱(30 mm×0.25 mm ×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度:250 ℃，程序升溫:初始溫度50℃，保持2 min，20℃·min－1速率升至250℃，保持10 min;載氣(He)流速:1 mL·min－1，分流比50 ∶1;離子源溫度:230 ℃;傳輸線溫度:280℃;EI電離源(70 eV)，掃描范圍:50～500］;PerkinElmer STA 6000型同步熱分析儀(載氣:高純氮?dú)夂涂諝猓偭髁?0 mL·min－1，升溫速率15℃·min－1);CDS Pyroprobe 5000 Series型熱裂解儀(升溫速率:20℃·ms－1，裂解溫度:500℃，700℃和900℃，分別保持10 s，裂解爐壓力:1.03 MPa);NETZSCH DSC200F3型差式掃描量熱儀。

薄層層析和柱層析用硅膠(200目～300目)，青島海洋化工廠;石油醚(60℃ ～90℃)，分析純;其余所用試劑均為分析純，無水溶劑經(jīng)除水和重蒸處理。

1.2 合成

在反應(yīng)瓶中加入1 80 mg(0.28 mmol)和無水甲苯50 mL，攪拌使其溶解;加入N，N-二甲基甲酰胺二甲縮醛40.5 mg(0.34 mmol)，于室溫反應(yīng)5 h。緩慢滴加二異丙基乙胺145 mg(1.12 mmol)和三氟甲磺酸酐158 mg(0.56 mmol)，滴畢，反應(yīng)4 h(TLC跟蹤)。旋干溶劑，用乙酸乙酯萃取，合并萃取液，依次用飽和碳酸氫鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析［洗脫劑:V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=60∶1］純化得無色油狀液體2 50.4 mg，收率 72%;1H NMR δ:5.39 ～ 5.31(m，2H，9，10-H)，4.11(t，J=5.6 Hz，2H，16-H)，2.29(t，J=7.2 Hz，2H，2-H)，2.03 ～2.00(m，4H，8，11-H)，1.64 ～1.55(m，4H，3，15-H)，1.41 ～1.32(m，14H，4，5，6，7，8，12，13，14-H);13C NMR δ:174.07(C1)，131.16，130.58(C9，10)，64.36(C16)，34.89(C2)，31.76(C15)，31.39，29.60，28.86，28.55，27.95，27.90，27.83，26.92，26.75，25.01;IR ν:2 923，2 853(CH2)，1 736(C=O)，1 638(C=C)，1 244(CO－C)cm－1;ESI-MS m/z:275{［M+Na］+}。

1.3 抑菌活性測試

選擇具有代表性的真菌和細(xì)菌菌株，采用MIC活性測試法測定2的抑菌活性。2初始濃度為79 360 μM，甲醇作為空白對照，待測真菌樣品置恒溫培養(yǎng)箱于28℃培養(yǎng)48 h，待測細(xì)菌樣品于37℃培養(yǎng)12 h后觀察結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)機(jī)理

1的9，10-位鄰二醇基團(tuán)通過立體脫氧合成2，收率72%。該法首先須將1通過縮醛方式合成具有1，3-二氧戊環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體，然后經(jīng)裂環(huán)作用獲得具有立體專一性［14－15］的目標(biāo)產(chǎn)物2(Scheme 2)，反應(yīng)結(jié)束化合物仍保持原本的立體構(gòu)象不變。同時，催化劑三氟乙酸酐的使用能夠避免100℃以上的高溫及反應(yīng)時間長的問題，由于其具有較強(qiáng)的電負(fù)性，能夠結(jié)合N原子形成季銨鹽結(jié)構(gòu)的中間體，該結(jié)構(gòu)使得叔碳上的氫原子酸性增強(qiáng)，更易于離去而與二異丙基乙胺結(jié)合，進(jìn)而1，3-二氧戊環(huán)的結(jié)構(gòu)體經(jīng)裂化作用脫去CO2獲得具有雙鍵結(jié)構(gòu)的大環(huán)內(nèi)酯化合物。

Scheme 2

2.2 表征

2是由十六元長碳鏈單體環(huán)化而成的內(nèi)酯化合物。1H NMR 中質(zhì)子吸收峰位于 δ 1.55～5.39。13C NMR 中吸收峰位于 δ 25.01～174.07。大環(huán)骨架上的9，10-位雙鍵氫吸收峰位于 δ 5.31～5.39，碳吸收峰位于 δ 131.16 和 δ 130.58。同時，其特征峰信號酯羰基氫(碳)吸收峰位于δ 4.11(174.07)，其余 CH2上的氫(碳)吸收峰變化不明顯。

IR分析結(jié)果顯示，3 436 cm－1處吸收峰為酯基振動吸收峰，2 923 cm－1和2 853 cm－1處吸收峰為CH2的伸縮振動特征峰，1 736 cm－1處吸收峰為酯羰基的吸收峰。

在ESI-MS分析中，m/z 275為{［M+Na］+}峰。

以上分析結(jié)果表明，2為Scheme 1預(yù)期產(chǎn)物。

2.3 熱性質(zhì)

圖1為2分別在N2和Air氣氛中的TG-DTG曲線。由圖1可見，在同一升溫速率、不同氣氛中，2在初始階段的TG曲線和DTG曲線基本重合，且二者的著火點(diǎn)相差不大。這表明在相對較低的溫度下，O2對2的熱行為基本無影響。隨著溫度升高，與 Air氣氛相比，N2氣氛中的 DTG曲線上的最大熱失重速率的溫度向低溫側(cè)移動，并在296.2℃ ～357.8℃發(fā)生了大幅失重，最大失重速率點(diǎn)為333.7℃，即完全失重所需時間變短。然而，隨著溫度升高，O2的影響逐漸增強(qiáng)，從N2-TG曲線上可以看出其燃盡溫度點(diǎn)明顯向高溫移動，且燃點(diǎn)溫度為470.6℃?？赡苁怯捎谏倭课磽]發(fā)的樣品在高溫條件下發(fā)生氧化焦結(jié)或熱聚合，導(dǎo)致殘余物的分解溫度提高了近120℃。這說明2在高溫條件下雖有少部分氧化焦結(jié)，但是大部分均以氣體形式進(jìn)行揮發(fā)，從而保持了良好的熱穩(wěn)定性。

2的熱裂解分析表明:2在500℃，700℃和900℃三個溫度條件下Py-GC/MS中的總離子流(TIC)圖顯示出峰時間一致，均為12.42 min左右的單峰，該峰經(jīng)質(zhì)譜譜庫檢索為2，其正反匹配度(最大值分別為1 000)均達(dá)到999。結(jié)合TG測試結(jié)果，可以得到不同氣體氛圍對2的影響效果不明顯，尤其在高溫條件下主要是以氣體的形式進(jìn)行揮發(fā)，且難以裂解為相關(guān)小分子化合物，進(jìn)一步說明2熱穩(wěn)定性良好，具有作為燙染護(hù)理劑及煙草調(diào)香添加劑的潛質(zhì)。

圖1 2的TG-DTG曲線Figure 1 TG-DTG curves of 2

表1 2的最小抑菌濃度Table 1 The minimum inhibitory concentration of 2

2.4 抗菌活性

2的抗菌活性結(jié)果見表1。由表1可見，2對細(xì)菌類的宋內(nèi)氏志賀氏菌的最小抑制濃度(MIC)為62 μM，對大腸桿菌的 MIC 為248 μM，這二株菌是典型的能引起腸道疾病的致病菌;另外，對真菌類的白色念珠菌的MIC為992 μM，該菌株可侵犯皮膚、粘膜，也可引起內(nèi)臟或全身感染等疾病。因此，2可防止由部分菌株引起的腸道和皮膚疾病的感染。

3 結(jié)論

以環(huán)十六-9，10-二羥基內(nèi)酯為原料，通過立體脫氧合成了具有抑菌活性的環(huán)十六-9-烯內(nèi)酯(2)，收率72%。2熱穩(wěn)定性良好。2對白色念珠菌和宋內(nèi)氏志賀氏菌的MIC分別為992 μM和62 μM，有望作為引起腸道和皮膚感染的部分真菌及細(xì)菌的抑菌劑。

［1］ 范成有.香料及其應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1990，259 －261.

［2］ 王天民.天然麝香與合成麝香［J］.上海輕工業(yè)，1996，(02):30 －33.

［3］化學(xué)工業(yè)部科學(xué)技術(shù)情報研究所編.世界精細(xì)化工手冊(續(xù)編)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)部科學(xué)技術(shù)情報研究所，1986，922.

［4］胡惟孝，楊忠愚，金水潮.大環(huán)麝香環(huán)十六內(nèi)酯的合成［J］.浙江工學(xué)院學(xué)報，1990，(01):69－75.

［5］Tseng C Y.Intermediate in the process for the preparation of trans-Δ9-iso-ambrettolide［P］.US 4 014 902，1976.

［6］Beets M G J.Process of preparing macrocyclic lactones［P］.US 2 936 310，1960.

［7］ 國際香料香精(杭州)有限公司.一種9-環(huán)十六烯內(nèi)酯合成生產(chǎn)工藝［P］.中國，200810162556.5，2008.

［8］Villemin D.A simple synthesis of trans-Δ9-isoambrettolide，dihydroambrettolide，and methyl 16-acetoxy-9-hexadecenoate［J］.Synthesis，1987，(02):154 －155.

［9］Shiina I，Hashizume M.Synthesis of(9E)-isoambrettolide，amacrocyclic musk compound，using the effective lactonization promoted by symmetric benzoic anhydrides with basic catalysts［J］.Tetrahedron，2006，62(33):7934－7939.

［10］Shiina I.An adventurous synthetic journey with MNBA from its reaction chemistry to the total synthesis of natural products［J］.Bulletin of the Chemical Society of Japan，2014，87(02):196 －233.

［11］張健，陳棟華.用熱重法研究頭孢氨芐的熱穩(wěn)定性及其熱分解動力學(xué)［J］.中國藥科大學(xué)學(xué)報，2000，31(02):69 －75.

［12］夏鳴，李金廣，喬國寶，等.烤煙的燃燒特性及動力學(xué)分析［J］.煙草科技，2012，(11):38－50.

［13］劉會杰，姬小明，趙銘欽，等.2，5-二甲基-N-吡咯乙酸方樟酯的合成及其卷煙加香應(yīng)用研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2012，28(11):1581 －1605.

［14］King J L，Posner B A，Mak K T，et al.Stereospecific deoxygenation of 1，2-diols to olefins［J］.Tetrahedron Letters，1987，28(34):3919 －3922.

［15］Block E.Olefin synthesis by deoxygenation of vicinal diols［J］.Organic Reactions，1984，(30):463－483.