有机催化合成新型查尔酮类衍生物本科论文.doc

学科代码：070701学号：105703020064贵州师范大学（本科）毕业论文题目：有机催化合成新型查尔酮类衍生物学院：化学与材料科学学院专业：化学年级：2010级姓名：指导教师：完成时间：2014年4月 有机催化合成新型查尔酮类衍生物摘要：查尔酮类化合物具有广泛的生物活性。本文以双烯酮类衍生物和蒽酮为原料，采用有机催化合成九种新型查尔酮类化合物，考察不同催化剂、溶剂等合成条件对产品产率的影响，筛选得到最优催化剂为DABCO，最优溶剂为二氯甲烷，产率最高为71.6%，并在此基础上考察了双催化剂的协同催化效果对产率的影响，产率提高至89.9%。Abstract:Chalconesderivativeshaveawiderangeofbiologicalactivity,Thispaperusediketeneandanthroneasrawmaterial,synthesisedninenewchalconesderivatives.Reacactionconditionsofdifferentcatalysts,solventsandotherproductsyieldtheimpactwerescreened.WithoptimalcatalystDABCO,solventmethylenechloride,theyieldwas71.6%.Dualsynergisticcatalyticeffectontheyieldofthecatalystwasalsoinvestigated,underidealresult,yieldsignificantimprovementof89.9%.关键字：查尔酮；双烯酮；蒽酮；有机催化；协同催化；Keywords:chalcone;diketene;anthrone;organiccatalysis;synergeticcatalytic;1．引言二苯基丙烯酮，又叫查耳酮。查尔酮类化合物是一类存在于许多药用植物中的天然有机化合物，例如甘草、红花等药用植物中的天然有机化合物[1]，其基本骨架结构为1,3-二苯基丙烯酮，由于其分子结构具有较大的柔性可以和不同的受体结合[2]。现代药理学研究表明查尔酮类衍生物具有多种生物活性，包括：抗肿瘤、抗氧化、血小板聚集、抗寄生虫、抗病毒、抗溃疡、抗菌、抗炎、及抑制、降血糖、保肝等作用[3]。近几年来关于查尔酮类衍生物的生物活性的研究倍受青睐。图1查尔酮结构9,10-二氢-9-氧蒽（蒽酮）被广泛报道的是蒽酮比色法测食物中糖的含量的多少，因其灵敏度高、重现性好、节约试剂等优点得到国内外的认可,并将蒽酮比色法被列为食物中糖含量的标准分析法之一。也很多有文献报道蒽酮及其衍生物能抑制乙酰胆碱酯酶、丁酰胆碱酯酶和乙酰胆碱酯酶诱导的Aβ聚集活性，及抗肿瘤等活性[5-6]。拟定蒽酮和双烯酮合成的查尔酮有更广泛，更强的生物活性。本文报道用有机催化合成了九种新型查尔酮衍生物。 图29,10-二氢-9-氧蒽（蒽酮）的结构1,5-二芳基-1,4-戊二烯-3-酮(双烯酮)名乙酰乙烯酮或烯酮二聚物，是活性很高的不饱和醛酮，可以在多个位置（如图3）发生亲核加成反应。本文通过有机催化合成得到1,4-亲核加成产物。图3双烯酮的反应位点自1989年List等人开始使用有机小分子催化后，科学家们被其操作简便，对空气，水等不敏感及其对环境友好等特点吸引[7]。有机催化是指使用不含金属的有机分子作为催化剂的催化模式。有机分子催化剂不含有金属，其主要由氢、氮、碳、硫、磷等元素组成[8]。使用有机分子作为催化剂一般具有适用范围广、催化效率高、无毒廉价、选择性好、结构简单、易于负载、回收且操作简便、环境友好的等优点。但有机催化的底物适应范围较窄，反应也相对缓慢，用量比较大，其活性调节相对困难[9]。随后，多种协同催化模式被报道，不同有机催化剂的催化效率和催化底物范围、催化剂活性、种类丰富性以及催化选择性上各具特色，也有文献报道把两种不同的有机催化剂催化结合用于催化串联反应[10-11]，既可以发挥这两种催化模式的各自的优势，又符合绿色化学的要求，可能达到很好的催化效果。本文采用多种双烯酮衍生物和蒽酮为原料合成查尔酮类有机物，考察了溶剂、催化剂及有机协同催化剂对合成新型查尔酮类衍生物的影响。2．实验方法2.1．实验试剂及仪器三乙烯二胺（DABCO）、蒽酮、双烯酮、蒽酮、脯氨酸、双烯酮，阿拉丁试剂有限公司，苯甲酸、2-萘酚、对硝基苯甲酸、醋酸、氢氧化钠、石油醚、乙酸乙酯、乙醚、甲苯、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、三甲胺水溶液、二甲胺水溶液国药集团化学试剂有限公司，所有试剂均为分析纯。 AR1140型电子分析天平，OHAUS；ZF-I型三用紫外分析仪，上海顾村电光仪器厂;101型电热鼓风干燥箱，天津泰斯特仪器有限公司；DF-1集热式恒温磁力搅拌器；NOVA单模微波合成仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司；SHB-B95型循环水式多用真空泵。2.2．查尔酮衍生物的合成2.2.1．双烯酮衍生物的合成将1.3647g邻甲氧基苯甲醛和0.2884g丙酮加入50ml圆底烧瓶中，再加入5ml无水乙醇，常温下搅拌，并缓慢加入6ml10%NaOH,随着NaOH的加入有大量淡黄色固体产生，反应结束后减压抽滤，并用蒸馏水洗涤多次，烘干称重得1.3628g,产率为82.4%（图4）图4邻甲氧基苯甲醛与丙酮的反应2.2.2．查尔酮衍生物的合成以蒽酮、双烯酮为原料，二氯甲烷为溶剂，DABCO为催化剂，在常温下合成（图5）图5准确称取9.7mg（0.05mmoL）蒽酮、11.7mg(0.05mmoL)双烯酮、1.2mg（0.01mmoL）DABCO于8mL的反应瓶，再加入1mL的二氯甲烷，加入搅拌子开始反应。反应12小时后过柱（填充物为硅胶，展开剂为1:5的乙酸乙酯：石油醚），产率为71.6%3.结果与讨论 在常温下，溶剂用量为1mL，反应时间为12小时，蒽酮和双烯酮的比为1:1的条件下，考察不同溶剂，催化剂对产率的影响。3.1．催化剂对产率的影响在常温下，溶剂为1mL二氯甲烷，反应时间为12小时，蒽酮和双烯酮的比为1:1的条件下，考察不同催化剂对产率的影响（表1）。实验结果表明DABCO得催化剂的催化效果最好产率为66.6%，有机碱二甲胺说溶液、吡啶的催化效果次之产率分别为59.3%、56.7%，无机催化碱碳酸钠，氢氧化钠的催化效果不如有机碱，中性的4A分子筛，二氧化硅，喹啉催化效果最差产率不到30%。此反应为亲核取代反应，碱性溶液有利于亲核试剂的进攻。表1催化剂对产率的影响序号催化剂产率/%1DABCO66.62三乙胺29.83碳酸钠41.14喹啉23.75吡啶56.76氢氧化钠39.87二甲氨水溶液59.38三甲胺水溶液30.094A分子筛22.310硅胶27.43.2．溶剂对产率的影响在常温下，溶剂为1mL二氯甲烷，反应时间为12小时，蒽酮和双烯酮的比为1:1、催化剂为DABCO时，考察不同溶剂对产率的影响（表2）。实验结果表明：非极性的溶剂石油醚产率最低为39.8%，极性较大的乙醇，乙醚等产率较低，中等极性的二氯甲烷产率最高为71.6%。此反应为亲核反应，中等极性的溶剂有利于碳正离子的形成。 表2溶剂对产率的影响序号溶剂产率/%1甲苯46.72乙醚25.63乙醇48.54三氯甲烷45.05THF51.16乙酸乙酯64.57二氯甲烷71.68石油醚39.83.3．底物拓展在常温下，溶剂用量为1mL，反应时间为12小时，催化剂为DABCO的条件下，考察了溶剂，催化剂对产率的影响得到最优反应条件为：溶剂二氯甲烷，催化剂为催化剂为DABCO，产率高达71.6%。在最优合成条件下进行底物拓展（表3）。实验结果表明当取代基为氯时产率均在71.0%以上，其中对氯取代的产率最高为87.3%,取代基为氮，氮二甲基时产率其次为83.6%。表3底物拓展序号双烯酮衍生物产物产率/%1（产品编号5.1）56.1%260.7% （产品编号5.2）3（产品编号5.3）71.1%4（产品编号5.4）72.4%5（产品编号5.5）87.3%6（产品编号5.6）83.6%7（产品编号5.7）68.3% 8（产品编号5.8）61.8%3.4．双催化剂对产率的影响表4双催化剂对产率的影响序号催化剂产率/%1奎宁胺脯氨酸62.02奎宁胺2-萘酚78.03奎宁胺醋酸28.14奎宁胺对甲苯磺酸43.45奎宁胺苯甲酸89.9表2中的实验数据表明DABCO催化效果最好，但产率仅为71.6%，为了进一步提高产率，本文尝试对双催化剂的催化效果进行了探究（表4）。实验数据表明：当使用喹啉胺和苯甲酸进行协同催化时，催化效果得到了明显的提高，产率高达89.9%。4.结论（1）本文报道了蒽酮、双烯酮及其衍生物为原料合成一系列新型查尔酮衍生物，考察了不同催化剂、溶剂对产率的影响，筛选得到最优催化剂为DABCO,最优溶剂为二氯甲烷，产率达71.6%。（2）在最优合成条件下，双催化剂的协同催化效果对产率的影响，使产率从71.6%提高到89.9%，为合成查尔酮类化合物提供了一种更好的方法指导。（3）查尔酮类化合物具有广泛的生物活性，本文合成九种新型查尔酮类化合物，为以后研究查尔酮类化合物提供了更为完善的数据基础。5.产物表征 5.1．化合物1（对甲氧基取代）:白色晶体，熔点：50.7—56.5，1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.08(dd,J=25.0,7.5Hz,2H),7.66–7.34(m,9H),6.93(d,J=8.7Hz,2H),6.63(d,J=16.0Hz,1H),6.53(d,J=8.6Hz,2H),6.18(d,J=8.6Hz,2H),4.65(d,J=3.6Hz,1H),3.89–3.82(m,3H),3.72(s,3H),3.08(dd,J=16.9,8.1Hz,1H),2.83(dd,J=16.9,6.9Hz,1H).5.2．化合物2（邻甲氧基取代）:白色晶体,熔点：47.2—51.0,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.27–8.01(m,2H),7.84–6.61(m,18H),6.21(d,J=6.9Hz,1H),5.99(d,J=12.6Hz,0H),4.74(d,J=3.4Hz,1H),4.53–4.40(m,1H),3.88(s,3H),3.67(s,3H),2.73(qd,J=16.9,7.7Hz,2H).5.3．化合物3（间氯取代）:白色晶体，熔点：162.1—167.3,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.24(t,J=8.8Hz,2H),7.90–7.75(m,1H),7.69(dd,J=14.6,7.1Hz,2H),7.56–7.16(m,10H),7.03(t,J=7.5Hz,1H),6.64(d,J=7.6Hz,1H),6.50(d,J=16.1Hz,1H),6.36–6.25(m,1H),4.74(d,J=3.7Hz,1H),4.56(d,J=3.4Hz,1H),2.68(d,J=7.6Hz,2H).5.4．化合物4（邻氯取代）:白色晶体，熔点：37.1—44.5,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.32–8.18(m,2H),7.86–7.63(m,3H),7.58–7.11(m,11H),7.03(dd,J=11.0,4.2Hz,1H),6.63(d,J=7.6Hz,1H),6.50(d,J=16.1Hz,1H),6.32(dd,J=7.8,1.2Hz,1H),4.74(d,J=3.7Hz,1H),4.56(d,J=3.5Hz,1H),2.68(d,J=7.6Hz,2H).5.5．化合物5（对氯取代）:白色晶体，熔点：146.1—154.3,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.16–8.10(m,1H),8.08(d,J=7.5Hz,1H),7.67–7.26(m,12H),6.99(d,J=8.4Hz,2H),6.67(d,J=16.1Hz,1H),6.26(d,J=8.4Hz,2H),4.63(d,J=3.7Hz,1H),3.93(td,J=7.4,3.9Hz,1H),3.06(dd,J=17.3,7.5Hz,1H),2.84(dd,J=17.3,7.4Hz,1H).5.6．化合物6（对二甲基氨）:白色晶体，熔点：123.8—128.5,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.96(dd,J=5.9,3.2Hz,2H),7.61–7.41(m,6H),6.95–6.84(m,1H),6.71(d,J=8.8Hz,2H),6.57(d,J=16.1Hz,1H),4.80(s,1H),3.06(s,5H),2.37(s,3H).5.7．化合物7（对甲基）:白色晶体，熔点：38.5—44.5,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.14–7.97(m,2H),7.69–7.18(m,11H),6.81(d,J=7.8Hz,2H),6.70(d,J=16.1Hz,1H),6.18(d,J=8.0Hz,2H),4.66(d,J=3.6Hz,1H),3.91(dd,J=7.6,3.8Hz,1H),3.09(dd,J=17.0,8.1Hz,1H),2.86(dd,J=17.0,6.9Hz,1H),2.39(d,J=9.4Hz,3H),2.25(s,3H).5.8．化合物8（呋喃）:白色晶体，熔点：108.5—118.4,1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.37–8.10(m,2H),7.74–7.34(m,6H),7.15(d,J=15.8Hz,1H),6.92–6.86(m,1H),6.64(d,J=3.4Hz,1H),6.55–6.47(m,2H),6.21(dd,J=3.0,1.9Hz,1H),5.54(d,J=3.2Hz,1H),4.80(d,J=3.5Hz,1H),4.14–3.98(m,1H),2.58(t,J=6.8Hz,2H).参考文献[1]ZhangZJ.Therapeuticeffectsofherbalextractsandconstituentsinan–imalmodelsof 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附：化合物谱图