霍應(yīng)鵬，仇 旭，卜先章

(1.順德職業(yè)技術(shù)學院，廣東 佛山528300；2. 藥明康德新藥開發(fā)有限公司，上海200131；3.中山大學藥學院，廣東 廣州510006)

新型二氫-3-芴酮的合成、結(jié)構(gòu)表征以及熒光性質(zhì)*

霍應(yīng)鵬1，仇 旭2，卜先章3

(1.順德職業(yè)技術(shù)學院，廣東 佛山528300；2. 藥明康德新藥開發(fā)有限公司，上海200131；3.中山大學藥學院，廣東 廣州510006)

在濃硫酸或者氯化銅催化下，3,4,5-三甲氧基苯甲醛與過量乙酰丙酮可生成4-乙?；?5,6,7-三甲氧基-1,4a-二甲基-4，4a-二氫-3H-芴-3-酮。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)過核磁共振(1H NMR、13C NMR、H-H COSY、HSQC和HMBC)、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)及元素分析結(jié)果表征，并由單晶衍射結(jié)果確證。產(chǎn)物具有較強熒光，在乙醇中最大激發(fā)波長為370 nm，最大發(fā)射波長為529 nm，可進一步開發(fā)為熒光探針。

二氫芴酮;濃硫酸;氯化銅；熒光探針

熒光探針作為各種金屬離子檢測和生物顯影的有效手段，一直為化學家們關(guān)注。以芴環(huán)為母環(huán)的熒光衍生物，經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾，可得到各種性能優(yōu)異的熒光探針分子[1-3]。芴環(huán)經(jīng)過氧化，可得芴酮類衍生物，主要有9-芴酮和3-芴酮。9-芴酮的衍生物除了可做熒光探針[4]，還具備廣泛生理功能，如3-氨甲?；〈?-芴酮具有保護外周血單核細胞免受單純性孢疹病毒感染的能力[5]，而當氨甲?；〈?位時則具有抗腫瘤和抗菌活性[6]。9-芴酮的合成方法多樣，除由芴環(huán)氧化得來，也可通過甲酰基取代聯(lián)二苯通過分子內(nèi)傅克?；磻?yīng)制成[7]。3-芴酮的合成報道較少[8]，本研究團隊在前續(xù)研究中報道過二氫-3-芴酮的合成方法[9]，本文則著重介紹另一種新結(jié)構(gòu)的二氫-3-芴酮(2)合成、晶體結(jié)構(gòu)以及熒光性質(zhì)。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

儀器：Leica Galen Ⅲ 顯微熔點儀；Avance Ⅱ 400 M核磁共振波譜儀(Bruker)；液質(zhì)聯(lián)用儀(Agilent 6120-1200)；MAT95XP 高分辨質(zhì)譜儀(Thermo公司，德國制造)；紫外掃描儀：Shimadzu UV 2450 spectrophotometer；熒光掃描儀：PerKin EimerTM LS 55 spectrofluorometer。

試劑：乙醇等溶劑，AR純，購自光華試劑；其他試劑均購自國內(nèi)化學品公司，AR級；3，4，5-三甲氧基苯甲醛，AR純，購自Alfa Alsa公司；硫酸喹啉標準物，光譜純，購自國家標準物質(zhì)網(wǎng)。

1.2 實驗過程

1.2.1 化合物2的合成

方法1)濃硫酸法：10 mmol的3, 4, 5-甲氧基苯甲醛與過量(30 mmol)的乙酰丙酮溶于5 mL乙酸中，冰浴下緩慢滴入1 mL濃硫酸，反應(yīng)30 min后置于室溫下反應(yīng)4 h。TLC監(jiān)測原料基本反應(yīng)完全。加入40 mL乙酸乙酯以及40 mL水，攪拌下加入碳酸氫鈉粉末至不再產(chǎn)生氣泡。靜止分層，收集有機層并用水洗一次，無水硫酸鎂干燥后減壓旋干溶劑，混合物經(jīng)硅膠(300～400目)柱層析分離(洗脫劑為石油醚/乙酸乙酯,體積比為5∶1)。粗產(chǎn)品經(jīng)乙醇重結(jié)晶后為暗黃色晶體。產(chǎn)率35%。產(chǎn)物熔點120.4～121.8 ℃。

方法2)氯化銅催化法：10 mmol的5, 6, 7-三甲氧基苯甲醛與過量(30 mmol)的乙酰丙酮溶于30 mL四氫呋喃中，攪拌下加入10 mmol二水合氯化銅粉末，回流8 h。反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾液減壓旋干，再用乙酸乙酯溶解，水洗三次，收集有機層并用無水硫酸鎂干燥，過濾并旋干后柱層析分離(洗脫劑為石油醚/乙酸乙酯，體積比為5∶1)。粗產(chǎn)品經(jīng)乙醇重結(jié)晶后為暗黃色晶體。產(chǎn)率60%。

1.2.2 化合物熒光性質(zhì)的測定 將化合物采用稀釋法在容量瓶中配成10 μmol/L的乙醇溶液，用乙醇作參比，置于1 cm比色皿，在254 nm處掃描200～600 nm的吸收光譜圖，得紫外吸收光譜。

將化合物采用稀釋法在容量瓶中配成10 μmol/L的乙醇溶液，置于1 cm比色皿，入射光面0.1 cm，檢測面1 cm，先掃描乙醇參比的熒光譜圖，然后根據(jù)各化合物相應(yīng)吸收波長處掃描350～650 nm的熒光光譜圖。

將化合物2采用稀釋法在容量瓶中配成1 μmol/L的乙醇溶液，硫酸喹啉溶于1 mol/L硫酸中配成1 μmol/L溶液，按文獻方法[10]測定量子效率。

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物2的結(jié)構(gòu)解析

化合物2的核磁數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 化合物2的核磁數(shù)據(jù)(400 Hz，CDCl3)

圖1 化合物2的合成路線Fig.1 Synthesis route of compound 2

2.2 化合物2的晶體結(jié)構(gòu)

對化合物2的晶體進行X射線單晶衍射測試，得其晶體結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示。化合物2晶體(單斜晶系0.2 mm × 0.2 mm × 0.15 mm)的空間群為P21/n，晶胞參數(shù)a= 11.417 1(2),b= 24.336 9(3),c= 13.076 8(2),α=90.00°,β= 103.367°(2),γ=90.00°,V= 3.535 04(9) nm3,Z=8,Dc=1.287 mg/mm3,F(000)= 1 456, CuK〈a radiation,λ=0.154 178 nm,T=293(2) K, 2θmax= 71.12°，F(xiàn)inal GooF=1.052,R1= 0.044 2, wR2= 0.116 8。

圖2 (a) 化合物2的HMBC相關(guān)圖；(b)化合物2的晶體結(jié)構(gòu)(CDCC：762212)Fig.2 (a) HMBC correlation of 2; (b) Crystal structure of compound 2(CDCC：762212)

2.3 化合物2的合成條件

化合物2可由原料3,4,5-三甲氧基苯甲醛與乙酰丙酮在濃硫酸或氯化銅催化下反應(yīng)生成，產(chǎn)率分別為35%和60%。其他類型強酸(如鹽酸)以及路易斯酸(如氯化鋅、氯化鋁、氯化鈷等)作催化劑時，均未觀察到明顯目標產(chǎn)物的生成。而本課題組先前報道的一類二氫芴酮類分子則只能在濃硫酸催化下生成，當用氯化銅做催化劑時，只有本文報道的化合物2能生成，且產(chǎn)率較高。

2.4 化合物2的反應(yīng)機理

鑒于化合物2的分子結(jié)構(gòu)與課題組早前報道的二氫芴酮類分子的不同，推測其反應(yīng)機理如圖3所示。首先，3,4,5-三甲氧基苯甲醛與一分子乙酰丙酮經(jīng)過醛酮縮合反應(yīng)生成中間產(chǎn)物1’，隨之發(fā)生苯環(huán)上的親電加成-消去反應(yīng)得到羥基取代的茚結(jié)構(gòu)。羥基隨之質(zhì)子化并離去形成碳正離子，另一份子乙酰丙酮則以雙烯醇式形態(tài)從碳正離子平面上方或下方進攻碳正離子并與β位酮羰基發(fā)生羥醛縮合，得最終產(chǎn)物2，其4a位甲基與4為乙酰基為反式結(jié)構(gòu)。

圖3 化合物2的反應(yīng)機理Fig.3 Mechanism of the formation of compound 2

2.5 化合物2的熒光性質(zhì)

化合物2在乙醇中呈現(xiàn)黃綠色熒光，其最大激發(fā)波長為370 nm，最大發(fā)射波長為529 nm，以硫酸喹啉為參比測得的量子效率為0.20(圖4)。

圖4 化合物2的紫外光譜及熒光光譜Fig.4 UV-vis and fluorescence spectra of compound 2

3 結(jié) 論

3,4,5-三甲氧基苯甲醛在濃硫酸或氯化銅催化下與乙酰丙酮反應(yīng)生成新型的化合物4-乙?；?5,6,7-三甲氧基-1,4a-二甲基-4，4a-二氫-3H-芴-3-酮(化合物2)，以氯化銅催化時反應(yīng)產(chǎn)率較高。產(chǎn)物具有較強黃綠色熒光，有進一步開發(fā)為熒光探針的潛力。

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Synthesis, crystal structure and fluorescent property of dihydrofluoren-3-one

HUOYingpeng1,QIUXu2,BUXianzhang3

(1.School of Applied Chemistry, Shunde Polytechnic, Foshan 528300, China;2.Wuxi AppTec, Shanghai 200131, China;3.School of Pharmaceutical Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 51006, China)

4-acetyl-5,6,7-trimethoxy-1,4a-dimethyl-4,4a-dihydro-3H-fluoren-3-one was synthesized by treatment of 3,4,5-trimethoxybenzaldehyde and excessive actylacetone, using H2SO4or CuCl2as a catalyst. The structure was analyzed by 1D NMR (1H NMR and13C NMR), 2D NMR (H-H COSY, HSQC and HMBC), LC-MS and elemental analysis and confirmed by crystal structure. The product showed strong fluorescence in ethano (λex=370 nm,λem=529 nm).

dihydrofluorenone; concentrated sulfuric acid; copper chloride；fluorescent probe

10.13471/j.cnki.acta.snus.2016.06.020

2016-06-06

國家自然科學基金資助項目(81473083)；順德職業(yè)技術(shù)學院“千百十”人才培養(yǎng)項目資助項目

霍應(yīng)鵬(1984年生)，男；研究方向：抗腫瘤藥物及熒光分子探針的設(shè)計與合成；通訊作者：卜憲章;E-mail:phsbxzh@mail.sysu.edu.cn

R914

A

0529-6579(2016)06-0132-04