臧 皓，徐 倩，張露云，田冬娜

羥基酪醇是橄欖中具強(qiáng)抗氧化性的一種多酚類化合物［1-2]，也是動(dòng)物腦內(nèi)多巴胺的代謝產(chǎn)物之一［3].羥基酪醇，又名3，4-二羥基苯乙醇，分子式為C8H10O3，分子量為154.16，為無色或淺黃色油狀物.大量研究表明，羥基酪醇具有良好的生物活性，主要包括廣譜的抗微生物活性［4]，預(yù)防多種自由基的直接損傷［5]，預(yù)防糖尿病及提高脂肪組織對(duì)胰島素的敏感性［6]，減小動(dòng)脈粥樣硬化的病灶范圍和防止心肌缺血/再灌注損傷［7]，改善β-淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的阿爾茨海默癥以及抑制腫瘤增殖等［8-9].由于其抗氧化活性，使其被認(rèn)為是清除自由基最佳的天然抗氧化劑之一，其自由基清除能力是槲皮素的兩倍、表兒茶酸的三倍.國(guó)外很多機(jī)構(gòu)已經(jīng)把羥基酪醇作為添加劑加入到保健品和食品中，發(fā)現(xiàn)有很好的抗衰老和預(yù)防疾病作用［10].

羥基酪醇合成的報(bào)道很多，是研究的熱點(diǎn).有文獻(xiàn)報(bào)道［11]用3，4-二甲氧基苯乙醇為原料合成羥基酪醇，合成路線見圖1.此方法最后一步脫保護(hù)反應(yīng)收率只有10%，而且合成步驟較長(zhǎng)，成本過高.KHAFAGY 等［12]報(bào)道用三氯化錫催化劑直接對(duì)3，4-二甲氧基苯乙醇脫保護(hù)，合成的羥基酪醇收率也不理想，且反應(yīng)不易控制，易發(fā)生傅克烷基化副反應(yīng).BOVICELLI等［13]報(bào)道了一條以酪醇為原料合成羥基酪醇的路線，合成路線見圖2.該路線需在苯環(huán)上引入一個(gè)羥基，這涉及到羥基的保護(hù)與脫保護(hù)等過程，步驟繁瑣，過程中也用到氫化鋁鋰和三溴化硼等不容易操作的試劑，該方法無論實(shí)驗(yàn)室合成還是工業(yè)生產(chǎn)都很少采用.帝斯曼公司申請(qǐng)了用鄰苯二酚為原料制備羥基酪醇的專利［14].但此路線需要耗費(fèi)大量溶劑，產(chǎn)生大量廢水，且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，較少有人采用.許超等［15]報(bào)道了另一種以鄰苯二酚為原料合成羥基酪醇的方法，合成路線見圖3.該路線不僅反應(yīng)步驟長(zhǎng)，同時(shí)用到極其危險(xiǎn)的三溴化硼，反應(yīng)比較劇烈，實(shí)驗(yàn)室較少采用.延永等［16]以3，4-二甲氧基苯乙酸為起始原料，合成路線見圖4.此反應(yīng)使用了腐蝕性很強(qiáng)的溴化氫和高度易燃易爆的金屬鈉，具有一定的危險(xiǎn)性.因此，使用新方法安全高效地合成羥基酪醇具有重要意義.

本研究采用3，4-二羥基苯乙酸為原料，使用氫化鋁鋰為還原劑，一步反應(yīng)得到羥基酪醇，合成路線見圖5.如果反應(yīng)成功，該反應(yīng)將具有步驟短、收率高等特點(diǎn)，也為合成羥基酪醇提供了新的方法.

圖1 3，4-二甲氧基苯乙醇為原料合成羥基酪醇路線圖

圖2 酪醇為原料合成羥基酪醇路線圖

圖3 鄰苯二酚為原料合成羥基酪醇路線圖

圖4 3，4-二甲氧基苯乙酸為原料合成羥基酪醇路線圖

圖5 3，4-二羥基苯乙酸為原料、氫化鋁為還原劑合成羥基酪醇路線圖

1 試劑與儀器

1.1 試劑

3，4-二羥基苯乙酸、無水四氫呋喃、氫化鋁鋰.

1.2 儀器

核磁共振儀：瑞士Bruker-400 型；高分辨質(zhì)譜儀：美國(guó)Agilent公司，Q-TOF-MS6520型；低溫反應(yīng)浴槽：鞏義市英峪高科儀器廠，DFY-5型；紫外燈：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；譚氏真空泵：2XZ-2C 型；萬分之一天平：上海菁海儀器有限公司，F(xiàn)A1104A型；磁力攪拌器：大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器（北京）有限公司，MS-H-Pro+型.

2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）反應(yīng)溶劑考察.將氫化鋁鋰（512.0 mg，13.0 mmol，2.9 equiv）放入干燥的單口瓶中，加入體積均為20 mL 的丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、1，4-二氧六環(huán)、乙醚、苯、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、無水四氫呋喃后置于0 ℃下攪拌溶解.稱取3，4-二羥基苯乙酸（760.0 mg，4.5 mmol，1.0 equiv），分批加入上述溶液中，于0.5 h 內(nèi)加完，撤去冰浴，在80 ℃下反應(yīng)6 h，將反應(yīng)液置于0 ℃下，緩慢滴加10 mL水和10 mL 10%鹽酸溶液，滴畢后加10 mL 乙酸乙酯萃取，共萃取4 次，合并有機(jī)相，無水硫酸鎂干燥后抽濾，減壓蒸除溶劑，得到油狀物，用甲醇溶解后通過Sephadex LH-20 型凝膠純化，得到目標(biāo)化合物.

（2）反應(yīng)溫度考察.將氫化鋁鋰（512.0 mg，13.0 mmol，2.9 equiv）放入干燥的單口瓶中，加入20 mL 無水四氫呋喃后置于0 ℃下攪拌溶解.稱取3，4-二羥基苯乙酸（760.0 mg，4.5 mmol，1.0 equiv），分批加入上述溶液中，于0.5 h 內(nèi)加完，撤去冰浴，分別在20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃下反應(yīng)6 h，將反應(yīng)液置于0 ℃下，緩慢滴加10 mL 水和10 mL 10%鹽酸溶液，滴畢后加10 mL 乙酸乙酯萃取，共萃取4 次，合并有機(jī)相，無水硫酸鎂干燥后抽濾，減壓蒸除溶劑，得到油狀物，用甲醇溶解后通過Sephadex LH-20 型凝膠純化，得到目標(biāo)化合物.

（3）反應(yīng)投料比考察.將氫化鋁鋰（460.0 mg，11.7 mmol，2.6 equiv）（512.0 mg，13.0 mmol，2.9 equiv）（565.0 mg，14.3 mmol，3.2 equiv）（618.0 mg，15.7 mmol，3.5 equiv）（670.0 mg，17.0 mmol，3.8 equiv）分別放入干燥的單口瓶中，加入20 mL無水四氫呋喃后置于0 ℃下攪拌溶解.稱取3，4-二羥基苯乙酸（760.0 mg，4.5 mmol，1.0 equiv），分批加入上述溶液中，于0.5 h 內(nèi)加完，撤去冰浴，80 ℃下反應(yīng)6 h，將反應(yīng)液置于0 ℃下，緩慢滴加10 mL水和10 mL 10%鹽酸溶液，滴畢后加10 mL乙酸乙酯萃取，共萃取4次，合并有機(jī)相，無水硫酸鎂干燥后抽濾，減壓蒸除溶劑，得到油狀物，用甲醇溶解后通過Sephadex LH-20 型凝膠純化，得到目標(biāo)化合物.

（4）反應(yīng)時(shí)間考察.將氫化鋁鋰（565.0 mg，14.3 mmol，3.2 equiv）放入干燥的單口瓶中，加入20 mL 無水四氫呋喃后置于0 ℃下攪拌溶解.稱取3，4-二羥基苯乙酸（760.0 mg，4.5 mmol，1.0 equiv），分批加入上述溶液中，于0.5 h 內(nèi)加完，撤去冰浴，80 ℃下分別反應(yīng)2 h、4 h、6 h、8 h，將反應(yīng)液置于0 ℃下，緩慢滴加10 mL水和10 mL 10%鹽酸溶液，滴畢后加10 mL乙酸乙酯萃取，共萃取4次，合并有機(jī)相，無水硫酸鎂干燥后抽濾，減壓蒸除溶劑，得到油狀物，用甲醇溶解后通過Sephadex LH-20型凝膠純化，得到目標(biāo)化合物.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 單因素考察

反應(yīng)溶劑考察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，結(jié)果顯示，反應(yīng)溶劑為無水四氫呋喃時(shí)反應(yīng)收率最高.反應(yīng)溫度考察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6，結(jié)果顯示，反應(yīng)溫度為80 ℃時(shí)反應(yīng)收率最高.反應(yīng)投料比考察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖7，結(jié)果顯示，反應(yīng)投料比為3.5∶1 時(shí)反應(yīng)收率最高.反應(yīng)時(shí)間考察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖8，結(jié)果顯示，反應(yīng)時(shí)間為4 h時(shí)反應(yīng)收率最高.

表1 不同反應(yīng)溶劑下羥基酪醇的收率 %

圖6 不同反應(yīng)溫度下羥基酪醇的收率

圖7 不同反應(yīng)投料比下羥基酪醇的收率

圖8 不同反應(yīng)時(shí)間下羥基酪醇的收率

3.2 結(jié)構(gòu)確證

收率：71%；1H-NMR（DMSO-d6，600 MHz，ppm）：9.48（s，2H，-OH），6.52-6.57（m，3H），5.21（s，1H，-OH），3.63（t，2H），2.83（t，2H）.13C-NMR（DMSO-d6，150 MHz，ppm）：δ145.6，144.5，131.5，122.8，116.4，115.9，61.1，39.2；MS m/z：153.063 0（M-H）-.

4 討論

單因素實(shí)驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)過程中只有一個(gè)被研究的因素，或者說研究者只是針對(duì)一個(gè)因素對(duì)考察指標(biāo)的作用影響進(jìn)行研究，從而對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行篩選，最終得到最佳制備工藝.有機(jī)合成工藝研究一般會(huì)從反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)投料比和反應(yīng)時(shí)間、催化劑種類和用量等因素入手進(jìn)行考察，再結(jié)合課題組之前的研究工作［17-20]綜合考慮后，確定對(duì)反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)投料比和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行考察.

4.1 反應(yīng)溶劑考察

氫化鋁鋰是非?；顫姷倪€原劑，遇水爆炸性分解，因此必須選擇含水量低的溶劑進(jìn)行考察.二甲基甲酰胺、丙酮和乙腈作為溶劑加入時(shí)均反應(yīng)劇烈，有黑煙產(chǎn)生；而常用溶劑如1，4-二氧六環(huán)、苯、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷和乙醚的收率均在10%以下；只有四氫呋喃作為溶劑時(shí)收率達(dá)到57%，說明四氫呋喃適合作為反應(yīng)溶劑.

4.2 反應(yīng)溫度考察

反應(yīng)溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)收率影響很大，溫度過高則會(huì)引起副反應(yīng)增加，溫度過低則會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不完全，原料剩余過多.本實(shí)驗(yàn)的原料3，4-二羥基苯乙酸和目標(biāo)化合物羥基酪醇均具有鄰二酚羥基結(jié)構(gòu)，對(duì)溫度敏感，溫度考察結(jié)果顯示，收率隨溫度的變化趨勢(shì)是先升高后降低，反應(yīng)溫度為80 ℃時(shí)收率最高，若繼續(xù)升溫則會(huì)導(dǎo)致溶劑揮發(fā)，副反應(yīng)增多，因此確定80 ℃為反應(yīng)溫度.

4.3 反應(yīng)投料比考察

投料比對(duì)實(shí)驗(yàn)收率也有重要影響，在本研究中，原料和目標(biāo)化合物的分子量和極性均較為接近，如果反應(yīng)不完全則會(huì)導(dǎo)致分離困難，難以得到純化合物，因此，有必要加大還原劑的用量，確保原料反應(yīng)完全.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著投料比的增加，羥基酪醇的收率先升高而后趨于平穩(wěn)，最后微微下降.從化學(xué)反應(yīng)來考慮，投料比為3.5∶1時(shí)，過量的氫化鋁鋰足夠使原料反應(yīng)完全，再?gòu)墓?jié)約成本和簡(jiǎn)化后處理來考慮，確定了3.5∶1 為最佳.

4.4 反應(yīng)時(shí)間考察

反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)收率至關(guān)重要，時(shí)間過短則反應(yīng)未完全，過久則浪費(fèi)能源并引起副反應(yīng).考察結(jié)果顯示，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)收率呈先升后降的趨勢(shì).反應(yīng)時(shí)間為4 h 時(shí)，收率最高，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，副反應(yīng)不斷增多，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，因此確定4 h為最佳反應(yīng)時(shí)間.

5 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了羥基酪醇的合成工藝，主要考察了反應(yīng)溶劑、反應(yīng)投料比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)羥基酪醇收率的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示羥基酪醇最佳制備工藝條件為：反應(yīng)溫度80 ℃、反應(yīng)投料比3.5∶1、反應(yīng)時(shí)間4 h，收率為71%.與其他現(xiàn)有方法相比，該方法具有步驟短、收率高等特點(diǎn)，為羥基酪醇的合成提供了參考.