有機催化合成新型查爾酮類衍生物

1、學(xué)科代碼： 070701 學(xué)號： 105703020064 貴 州 師 范 大 學(xué) （本 科） 畢業(yè)論文 題目： 有機催化合成新型查爾酮類衍生物 學(xué)院： 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 專 業(yè) ：化 學(xué) 年級：2010 級 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2014年 4 月 有機催化合成新型查爾酮類衍生物 摘要：查爾酮類化合物具有廣泛的生物活性。本文以雙烯酮類衍生物和蒽酮為原料，采 用有機催化合成九種新型查爾酮類化合物，考察不同催化劑、溶劑等合成條件對產(chǎn)品產(chǎn)率 的影響，篩選得到最優(yōu)催化劑為DABC O最優(yōu)溶劑為二氯甲烷，產(chǎn)率最高為71.6%，并在此 基礎(chǔ)上考察了雙催化劑的協(xié)同催化效果對產(chǎn)率的影響，產(chǎn)率提

2、高至89.9%。 Abstract: Chalcones derivatives have a wide range of biological activity, This paper use diketene and anthrone as raw material, synthesised nine new chalcones derivatives. Reacaction con diti ons of differe nt catalysts, solve nts and other products yield the impact were scree ned.With opti

3、mal catalyst DABCO, solve nt methyle ne chloride, the yield was 71.6%. Dual syn ergistic catalytic effect on the yield of the catalyst was also investigated, under ideal result, yield sig ni fica nt improveme nt of 89.9%. 關(guān)鍵字：查爾酮；雙烯酮；蒽酮；有機催化；協(xié)同催化； Key words:chalc one; dikete ne; an thro ne; orga nic

4、 catalysis; syn ergetic catalytic; 1. 引言 二苯基丙烯酮，又叫查耳酮。查爾酮類化合物是一類存在于許多藥用植物 中的天然有機化合物，例如甘草、紅花等藥用植物中的天然有機化合物，其 基本骨架結(jié)構(gòu)為1, 3-二苯基丙烯酮，由于其分子結(jié)構(gòu)具有較大的柔性可以和不 同的受體結(jié)合2?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明查爾酮類衍生物具有多種生物活性，包 括：抗腫瘤、抗氧化、血小板聚集、抗寄生蟲、抗病毒、抗?jié)儭⒖咕⒖?炎、及抑制、降血糖、保肝等作用 。近幾年來關(guān)于查爾酮類衍生物的生物活 性的研究倍受青睞。 圖1查爾酮結(jié)構(gòu) 9,10-二氫-9-氧蒽（蒽酮）被廣泛報道的是蒽酮比色法測食物中

5、糖的含量 的多少，因其靈敏度高、重現(xiàn)性好、節(jié)約試劑等優(yōu)點得到國內(nèi)外的認(rèn)可，并將蒽 酮比色法被列為食物中糖含量的標(biāo)準(zhǔn)分析法之一。也很多有文獻報道蒽酮及其 衍生物能抑制乙酰膽堿酯酶、丁酰膽堿酯酶和乙酰膽堿酯酶誘導(dǎo)的A B聚集活 性，及抗腫瘤等活性5-6。擬定蒽酮和雙烯酮合成的查爾酮有更廣泛，更強的生 物活性。本文報道用有機催化合成了九種新型查爾酮衍生物。 圖2 9,10-二氫-9-氧蒽（蒽酮）的結(jié)構(gòu) 1,5-二芳基-1,4- 戊二烯-3-酮（雙烯酮）名乙酰乙烯酮或烯酮二聚 物，是活性很高的不飽和醛酮，可以在多個位置（如圖 3）發(fā)生親核加成反應(yīng)。 本文通過有機催化合成得到1,4-親核加成產(chǎn)物。 Nu

6、 圖3雙烯酮的反應(yīng)位點 自1989年List等人開始使用有機小分子催化后，科學(xué)家們被其操作簡便， 對空氣，水等不敏感及其對環(huán)境友好等特點吸引。有機催化是指使用不含金 屬的有機分子作為催化劑的催化模式。有機分子催化劑不含有金屬，其主要由 氫、氮、碳、硫、磷等元素組成 。使用有機分子作為催化劑一般具有適用范 圍廣、催化效率高、無毒廉價、選擇性好、結(jié)構(gòu)簡單、易于負載、回收且操作 簡便、環(huán)境友好的等優(yōu)點。但有機催化的底物適應(yīng)范圍較窄，反應(yīng)也相對緩 慢，用量比較大，其活性調(diào)節(jié)相對困難9。隨后，多種協(xié)同催化模式被報道， 不同有機催化劑的催化效率和催化底物范圍、催化劑活性、種類豐富性以及催 化選擇性上各具特

7、色，也有文獻報道把兩種不同的有機催化劑催化結(jié)合用于催 化串聯(lián)反應(yīng)10-11，既可以發(fā)揮這兩種催化模式的各自的優(yōu)勢，又符合綠色化學(xué) 的要求，可能達到很好的催化效果。 本文采用多種雙烯酮衍生物和蒽酮為原料合成查爾酮類有機物，考察了溶 劑、催化劑及有機協(xié)同催化劑對合成新型查爾酮類衍生物的影響。 2. 實驗方法 2.1 .實驗試劑及儀器 三乙烯二胺（DABC）、蒽酮、雙烯酮、蒽酮、脯氨酸、雙烯酮，阿拉丁試 劑有限公司，苯甲酸、2-萘酚、對硝基苯甲酸、醋酸、氫氧化鈉、石油醚、乙 酸乙酯、乙醚、甲苯、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃、乙醇、N,N- 甲基甲酰胺、三甲胺水溶液、二甲胺水溶液國藥集團化學(xué)試劑

8、有限公司，所有 試劑均為分析純。 AR114C型電子分析天平，OHAU；ZF-I型三用紫外分析儀，上海顧村電光 儀器廠；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津泰斯特儀器有限公司；DF-1集熱式恒溫磁 力攪拌器；NOVA單模微波合成儀，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司；SHB-B95 型循環(huán)水式多用真空泵。 2.2 . 查爾酮衍生物的合成 2.2.1 . 雙烯酮衍生物的合成 將1.3647g鄰甲氧基苯甲醛和0.2884g丙酮加入50ml圓底燒瓶中，再加入 5ml無水乙醇，常溫下攪拌，并緩慢加入 6ml1O%NaOH隨著NaOH勺加入有大量 淡黃色固體產(chǎn)生，反應(yīng)結(jié)束后減壓抽濾，并用蒸餾水洗滌多次，烘干稱重得 1

9、.3628g,產(chǎn)率為 82.4% （圖 4） 圖4鄰甲氧基苯甲醛與丙酮的反應(yīng) 2.2.2 .查爾酮衍生物的合成 以蒽酮、雙烯酮為原料，二氯甲烷為溶劑, DABC為催化劑，在常溫下合 成（圖5） + 準(zhǔn)確稱取 9.7mg （0.05mmoL 蒽酮、11.7mg（0.05mmoL雙烯酮、1.2mg （0.01mmoL DABC于8mL的反應(yīng)瓶，再加入1mL的二氯甲烷，加入攪拌子開 始反應(yīng)。反應(yīng)12小時后過柱（填充物為硅膠，展開劑為 1:5的乙酸乙酯：石油 醚），產(chǎn)率為71.6% 3. 結(jié)果與討論 在常溫下，溶劑用量為1mL反應(yīng)時間為12小時，蒽酮和雙烯酮的比為 1:1的條件下，考察不同溶劑，催化劑

10、對產(chǎn)率的影響。 3.1 .催化劑對產(chǎn)率的影響 在常溫下，溶劑為1mL二氯甲烷，反應(yīng)時間為12小時，蒽酮和雙烯酮的比 為1:1的條件下，考察不同催化劑對產(chǎn)率的影響（表1）。實驗結(jié)果表明DABCO 得催化劑的催化效果最好產(chǎn)率為 66.6%,有機堿二甲胺說溶液、吡啶的催化效 果次之產(chǎn)率分別為59.3%、56.7%，無機催化堿碳酸鈉，氫氧化鈉的催化效果不 如有機堿，中性的4A分子篩，二氧化硅，喹啉催化效果最差產(chǎn)率不到30%此 反應(yīng)為親核取代反應(yīng)，堿性溶液有利于親核試劑的進攻。 表1催化劑對產(chǎn)率的影響 序號 催化劑 產(chǎn)率/% 1 DABCO 66.6 2 三乙胺 29.8 3 碳酸鈉 41.1 4 喹啉

11、 23.7 5 吡啶 56.7 6 氫氧化鈉 39.8 7 二甲氨水溶液 59.3 8 三甲胺水溶液 30.0 9 4A分子篩 22.3 10 硅膠 27.4 3.2 .溶劑對產(chǎn)率的影響 在常溫下，溶劑為1mL二氯甲烷，反應(yīng)時間為12小時，蒽酮和雙烯酮的比 為1:1、催化劑為DABCO寸，考察不同溶劑對產(chǎn)率的影響（表 2）。實驗結(jié)果 表明：非極性的溶劑石油醚產(chǎn)率最低為 39.8%,極性較大的乙醇，乙醚等產(chǎn)率 較低，中等極性的二氯甲烷產(chǎn)率最高為 71.6%。此反應(yīng)為親核反應(yīng)，中等極性 的溶劑有利于碳正離子的形成。 產(chǎn)率/% 序號 （產(chǎn)品編號5.1） 表2溶劑對產(chǎn)率的影響 序號 溶劑 產(chǎn)率/% 1

12、 甲苯 46.7 2 乙醚 25.6 3 乙醇 48.5 4 三氯甲烷 45.0 5 THF 51.1 6 乙酸乙酯 64.5 7 二氯甲烷 71.6 8 石油醚 39.8 3.3 .底物拓展 在常溫下，溶劑用量為1mL反應(yīng)時間為12小時，催化劑為DABC的條件 下，考察了溶劑，催化劑對產(chǎn)率的影響得到最優(yōu)反應(yīng)條件為：溶劑二氯甲烷， 催化劑為催化劑為DABCp產(chǎn)率高達71.6%。在最優(yōu)合成條件下進行底物拓展 （表3）。實驗結(jié)果表明當(dāng)取代基為氯時產(chǎn)率均在71.0%以上，其中對氯取代的 產(chǎn)率最高為87.3%,取代基為氮，氮二甲基時產(chǎn)率其次為 83.6%。 表3底物拓展 雙烯酮衍生物產(chǎn)物 2 PMe

13、PMe 60.7% （產(chǎn)品編號5.2） Cl （產(chǎn)品編號5.3） 71.1% O Cl Cl 72.4% （產(chǎn)品編號5.4） 87.3% （產(chǎn)品編號5.6） 83.6% （產(chǎn)品編號5.7） h3c 68.3% 7 O (產(chǎn)品編號5.8) 61.8% 3.4 .雙催化劑對產(chǎn)率的影響 表4雙催化劑對產(chǎn)率的影響 序號 催化劑 產(chǎn)率/% 1 奎寧胺 脯氨酸 62.0 2 奎寧胺 2-萘酚 78.0 3 奎寧胺 醋酸 28.1 4 奎寧胺 對甲苯磺酸 43.4 5 奎寧胺 苯甲酸 89.9 表2中的實驗數(shù)據(jù)表明DABC(催化效果最好，但產(chǎn)率僅為71.6%，為了進 一步提高產(chǎn)率，本文嘗試對雙催化劑的催化效

14、果進行了探究(表4)。實驗數(shù) 據(jù)表明：當(dāng)使用喹啉胺和苯甲酸進行協(xié)同催化時，催化效果得到了明顯的提 咼，產(chǎn)率咼達89.9%。 4. 結(jié)論 (1) 本文報道了蒽酮、雙烯酮及其衍生物為原料合成一系列新型查爾酮衍 生物，考察了不同催化劑、溶劑對產(chǎn)率的影響，篩選得到最優(yōu)催化劑為DABCO, 最優(yōu)溶劑為二氯甲烷，產(chǎn)率達71.6%。 (2) 在最優(yōu)合成條件下，雙催化劑的協(xié)同催化效果對產(chǎn)率的影響，使產(chǎn)率 從71.6%提高到89.9%，為合成查爾酮類化合物提供了一種更好的方法指導(dǎo)。 (3) 查爾酮類化合物具有廣泛的生物活性，本文合成九種新型查爾酮類化 合物，為以后研究查爾酮類化合物提供了更為完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 5

15、. 產(chǎn)物表征 5.1 化合物 1(對甲氧基取代) : 白色晶體，熔點： 50.756.5，1H NMR (400 MHz, CDCI 3) 5 8.08 (dd,= 25.0, 7.5 Hz, 2H), 7.66 7.34 (m, 9H), 6.93 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 6.63 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 6.53 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 6.18 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 4.65 (d, J = 3.6 Hz, 1H), 3.89 3.82 (m, 3H), 3.72 (s, 3H), 3.08 (dd, J = 1

16、6.9, 8.1 Hz, 1H), 2.83 (dd, J = 16.9, 6.9 Hz, 1H). 5.2 化合物 2(鄰甲氧基取代) :白色晶體, 熔點： 47.2 51.0, 1H NMR (400 MHz, CDCI 3)5 8.278.01(m, 2H), 7.846.61 (m, 18H), 6.21 (d, J = 6.9 Hz, 1H), 5.99 (d, J = 12.6 Hz, 0H), 4.74 (d, J = 3.4 Hz, 1H), 4.534.40 (m, 1H), 3.88 (s, 3H), 3.67 (s, 3H), 2.73 (qd, J = 16.9, 7.

17、7 Hz, 2H). 5.3 化合物 3(間氯取代) :白色晶體，熔點： 162.1 167.3, 1H NMR (400 MHz, CDCI3)5 8.24 (Jt,= 8.8 Hz, 2H), 7.907.75 (m, 1H), 7.69 (dd, J = 14.6, 7.1 Hz, 2H), 7.567.16 (m, 10H), 7.03 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 6.64 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.50 (d, J = 16.1 Hz, 1H), 6.366.25 (m, 1H), 4.74 (d, J = 3.7 Hz, 1H), 4.56 (d,

18、 J = 3.4 Hz, 1H), 2.68 (d, J = 7.6 Hz, 2H). 5.4 化合物 4(鄰氯取代) : 白色晶體，熔點： 37.1 44.5, 1H NMR (400 MHz, CDCI3)5 8.328.18(m, 2H), 7.86 7.63 (m, 3H), 7.58 7.11 (m, 11H), 7.03 (dd, J = 11.0, 4.2 Hz, 1H), 6.63 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.50 (d, J = 16.1 Hz, 1H), 6.32 (dd, J = 7.8, 1.2 Hz, 1H), 4.74 (d, J = 3.7 Hz

19、, 1H), 4.56 (d, J = 3.5 Hz, 1H), 2.68 (d, J = 7.6 Hz, 2H). 5.5 化合物 5(對氯取代) : 白色晶體，熔點： 146.1 154.3, 1H NMR (400 MHz, CDCI 3)5 8.168.10(m, 1H), 8.08 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.677.26 (m, 12H), 6.99 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.67 (d, J = 16.1 Hz, 1H), 6.26 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 4.63 (d, J = 3.7 Hz, 1H), 3.93 (td

20、, J = 7.4, 3.9 Hz, 1H), 3.06 (dd, J = 17.3, 7.5 Hz, 1H), 2.84 (dd, J = 17.3, 7.4 Hz, 1H). 5.6 化合物 6(對二甲基氨) :白色晶體，熔點： 123.8 128.5, 1H NMR (400 MHz, CDCI 3)5 7.96 (ddJ,= 5.9, 3.2 Hz, 2H), 7.617.41 (m, 6H), 6.95 6.84 (m, 1H), 6.71 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 6.57 (d, J = 16.1 Hz, 1H), 4.80 (s, 1H), 3.06 (s, 5

21、H), 2.37 (s, 3H). 5.7 化合物 7(對甲基) :白色晶體，熔點： 38.5 44.5, 1H NMR (400 MHz, CDCI3)5 8.147.97(m, 2H), 7.697.18 (m, 11H), 6.81 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 6.70 (d, J = 16.1 Hz, 1H), 6.18 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 4.66 (d, J = 3.6 Hz, 1H), 3.91 (dd, J = 7.6, 3.8 Hz, 1H), 3.09 (dd, J = 17.0, 8.1 Hz, 1H), 2.86 (dd, J = 1

22、7.0, 6.9 Hz, 1H), 2.39 (d, J = 9.4 Hz, 3H), 2.25 (s, 3H). 5.8 化合物 8(呋喃) :白色晶體，熔點： 108.5 118.4, 1H NMR (400 MHz, CDCI3) 5 8.378.10(m, 2H), 7.74 7.34 (m, 6H), 7.15 (d, J = 15.8 Hz, 1H), 6.92 6.86 (m, 1H), 6.64 (d, J = 3.4 Hz, 1H), 6.55 6.47 (m, 2H), 6.21 (dd, J = 3.0, 1.9 Hz, 1H), 5.54 (d, J = 3.2 Hz,

23、 1H), 4.80 (d, J = 3.5 Hz, 1H), 4.14 3.98 (m, 1H), 2.58 (t, J = 6.8 Hz, 2H). 參考文獻 1 Zhang ZJ. Therapeutic effects of herbaI extracts and const ituents in an imaImodeIs of psych iatric d isorders j . Life Sci, 2004, 75: 1659. 2 Go M L, Wu X, Liu X L. Chalcones: an update on cytotoxic and chemo protec

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32、2000 -11DOD -IODOD -9000 -EODO -6000 -30M -MDO -1000 IDOtf 0 *H NMR l： lX) MHZ. CDC13) g 7 96 l：dd. J Si :(dd) 3.91 1心： 3.09 口 PA I JT i r t_ f J J C 2 (s 37 I (s) I 4. SO B 5 (s) 06 4 耳 J LJ V s 二 LTT-i 0 -13000 1H). 6.53 (d.J-8 6HZ. 2H). 6.境 g LUM I (d) 6. 93 (dd) 6. 53 2. 83 308 11 O 37 36 lH NMR

33、1400 MHz. CDCb) 6 8.08 (dd.J= 2S.0.7.5 Hz. 2H). 7.66二勺君卽.軸 曾 3宙此 8 7 Hz. 2H). 6.63 (d. J- 16 QBz. 一 (4 丿 3.6 HZ. 】H). 3 89 - 3璋(血 3H). 3.72 ($. 3H). 3.08 (dd.J- J= 16.9,6.9 Hz, o: 12J K (dd) 8. OS T96.0 t$- 書 To.d Ts- 16 15 14 13 12 11 10 fl (g T20g 11000 -10000 -9W0 m) 弋000 YOOO A (dd) -I -2 -3 -4

34、-6 WO -5000 *-3000 -2000 -1000 -1000 fl (ppa) HNMRGOOXCHz,CDCb)o8.37-8.10(m,2H),7.74-7.34(ni6(4? gg IH).6926 86(hl 1H),664(d.J= 3.4Hz. 1H).655-6M(m. 2惑g (竝/花iQ-idSfe - Hz. 1H), 5 54 (d.鬧 32 Hz. 1H), 4.80 (d.J-3.5 Hz. 1H), 4.14 7 HZ.2H) 八/、 *. -n/jIcPto in in p u T v 3.98bPtH&l(U4rt V V y tt 丿2、 丿、 /III iLcJiu K (m) 8. 23 d) B (d) (耐 50 5. 54 (dd) 6.21 (a) 4. t)7 A (d) 480 2 丿丿2 t irt y 6 A S Y 9 b a 6 am 6 9 0 0 O- O MIS- Too - To - 6 8 9 / D 2 (t) 58 卜 1 1 U A . 2 r4 c G 1 8000 75