4-二氫色原酮是一類具有優良生物活性的天然化合物,具有優良的抗癌[1]、抗菌[2]、抗炎和抗變態反應活性[3]以及抗血小板凝聚[4]等活性。7-溴-4-二氫色原酮( 6) 是一類重要中間體,其合成收率低,難度大,銷售價格是同類產品 6-溴-4-二氫色原酮價格的二十多倍。有關 6 的合成報道較少,目前較經典的有三種方法: 一是 3-溴苯酚( 1)與 β-鹵代丙酸在堿性條件下經回流反應制得芳氧丙酸鈉,再用鹽酸酸化得芳氧丙酸,繼而在室溫下通過濃硫酸脫水[5 -10]或微波輻射條件下用多聚磷酸脫水環合制得色原酮[11],或者將芳氧丙酸經草酰氯轉化為酰氯后在無水 AlCl3作用下經傅- 克?;频?6[12]; 二是以合成的 7-溴-4-四氫色原酮為原料,利用二異丁基氫化鋁( DIBAL-H)于 -80 ℃還原得 6[13]; 三是以 1 與丙烯腈在堿性條件下制得芳氧丙腈,再在三氟甲磺酸( TfOH) 條件下水解直接環合制得 6[14 -15].方法一反應時間長、收率低,且微波條件下的反應底物用量不能過大,有一定局限性; 方法二要求低溫,一旦溫度偏高,則收率降低,甚至得不到產物,該反應溫度難以控制,操作困難; 方法三所用丙烯腈有劇毒,不利于環保,且關環反應后生成兩種異構體,極性相近,分離較困難。
本文以 1 為起始原料,經?;?、Frise 重排及關環反應合成了 7-溴苯并吡喃酮( 5) ; 5 在威爾金森催化劑氯化三( 三苯基膦) 合銠( Ⅰ) [Rh( PPh3)3Cl]催化下與氫氣經加成反應合成了 6( Scheme 1) ,收率 79. 8%,其結構經1H NMR 和MS 確證。并對 6 的合成條件進行優化。
1 實驗部分
1. 1 儀器與試劑
Varian 400MHz 型核磁共振儀 (CDCl3為溶劑,TMS 為內標) ; 安捷倫 1200 型液相色譜質譜聯用儀。
所用試劑均為分析純。
1. 2 合成
( 1) 乙酸間溴苯酚酯( 2) 的合成在反應瓶中依次加入 1 100 g( 0. 581 mol) ,吡啶 48 g 和二氯甲烷 1. 2 L,攪拌使其溶解; 于 0℃ 緩慢滴加乙酰氯 47. 6 g( 0. 622 mol) ,滴畢,于室溫反應過夜( TLC 跟蹤) .用二氯甲烷( 3 ×300mL) 萃取,合并萃取液,用無水硫酸鈉干燥,減壓濃縮得淡黃色油狀液體 2 116 g,收率 93. 3%;1H NMR δ: 7. 28 ~ 7. 30( dd,J = 0. 8 Hz,0. 8 Hz,1H) ,7. 14 ~ 7. 21 ( m,2H) ,6. 95 ~ 6. 98 ( m,1H) ,2. 21( s,3H) .
( 2) 2-羥基-4-溴苯乙酮( 3) 的合成在反應瓶中加入無水三氯化鋁98. 6 g( 0. 741mol) 和 2 106 g ( 0. 498 mol) ,快速混合均勻,于140 ℃ 反應至呈凝固狀態; 繼續反應 0. 5 h.冷卻至室溫,加入 5% 鹽酸 800 mL,加熱使固體溶解;冷卻至室溫,用二氯甲烷( 3 ×300 mL) 萃取,合并萃取液,有機層分別用水和飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥,旋蒸除溶得黃色油狀液體 3 106 g,收率 100%;1H NMR δ: 12. 34( s,1H) ,7. 58( d,J = 8. 4 Hz,1H) ,7. 17 ( d,J = 2. 0 Hz,1H) ,7. 05 ~ 7. 03( m,1H) ,2. 61( s,3H) .
( 3) 1-( 2-羥基-4-溴苯基) -3-二甲氨基丙酮( 4) 的合成在反應瓶中依次加入 3 106 g( 0. 498 mol) 和N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛 ( DMF-DMA) 400mL( 3 mol) ,攪拌使其溶解; 回流反應 2. 5 h.冷卻至室溫,旋蒸除溶后經硅膠柱層析[洗脫劑:A = V( 石油醚) ∶ V( 乙酸乙酯) = 1 ∶ 1]純化得黃色固體 4 116 g,收率 87. 1%;1H NMR ( DMSO-d6) δ: 15. 00( s,1H) ,7. 94 ~ 7. 86( m,2H) ,7. 02 ~ 6. 97 ( m,2H) ,5. 95 ( d,J = 11. 6 Hz,1H) ,3. 21( s,3H) ,2. 99( s,3H) .
( 4) 5 的合成在反應瓶中依次加入4 116 g( 0.430 mol) 和二氯甲烷1.5 L,攪拌使其溶解; 加入濃鹽酸 360 mL,回流反應1 h( TLC 跟蹤) .靜置冷卻至室溫,分液,水相用二氯甲烷( 3 ×200 mL) 萃取,合并萃取液和有機相,依次用水和飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥,旋蒸除溶得白色固體5 90.5 g,收率93.6%;1H NMR δ: 8. 07 ( d,J = 8. 4 Hz,1H) ,7. 82 ( d,J = 6. 0 Hz,1H ) ,7. 66 ( d,J = 1. 6 Hz,1H ) ,7. 54 ~ 7. 52( m,1H) ,6. 34( d,J = 6. 4 Hz,1H) .
( 5) 6 的合成在反應瓶中依次加入 5 74 g( 0. 329 mol) ,Rh( PPh3)3Cl 12 g( 13. 2 mmol) 和乙醇 820 mL,攪拌使其均勻; 在0. 3 MPa 氫氣壓力下于70 ℃反應20 h( TLC 跟蹤) .冷卻至室溫,旋蒸脫溶后經硅膠柱層析( 洗脫劑: A =20 ∶ 1) 純化得白色固體 658. 5 g,收率 79. 8% ;1H NMR δ: 7. 75( d,J = 8. 0Hz,1H) ,7. 19 ~ 7. 15( m,2H) ,4. 55( t,J = 6. 4Hz,2H) ,2. 81 ( t,J = 6. 4 Hz,2H) ; MS m / z:228. 8{ [M + H]+} .
2 結果與討論
2. 1 反應條件優化
在由 1 合成 5 的過程中,每一步反應收率均很高,但在由 5 經還原反應合成 6 的過程中,反應條件對收率影響較大。為了尋找最佳反應條件,分別考察了溶劑、氫氣壓力、催化劑種類及其用量和反應時間對反應的影響。
( 1) 溶劑催化氫化還原反應最常用的溶劑是甲醇、乙醇、四氫呋喃和乙酸乙酯等,本文選擇無毒的乙醇為溶劑,反應物濃度約為 0. 4 mol·L- 1.
( 2) 氫氣壓力5 0. 329 mol,其余反應條件同 1. 2 ( 5) ,考察氫氣壓力對反應的影響。實驗發現,壓力過小會延長反應時間; 壓力過大,會產生安全隱患。采用0. 3 MPa 氫氣壓力較佳。
( 3) 催化劑及其用量實驗發現,利用還原劑 NiCl/NaBH4,LiAlH4和 DIBAL-H( -65 ℃) 還原 5 時,反應不能進行或收率低; 利用 Pd/C 和 Raney Ni 與 H2催化加成時,反應不完全且大部分產物為 4-二氫色原酮。
由于威爾金森催化劑只還原烯烴而對羰基無影響,且能很好地控制副反應的發生,是該反應的較佳選擇。本文選擇威爾金森催化劑催化還原5.并考察其用量對反應的影響。結果表明,催化劑用量為 4 mol% 時,反應效果最好,收率 79%,增加或減少催化劑用量均會導致副產物的生成。
( 4) 反應時間反應時間的影響結果見表 1.由表 1 可以看出,當反應時間為 20 h,反應處于最佳狀態,收率80% ; 縮短反應時間反應不完全,延長反應時間則會產生副產物。
表 1 反應時間對氫化反應的影響*Table 1 Effects of reaction time on hydrogenation reaction反應時間/h 10 15 20 25 30收率/% 30 50 80 70 60*其余反應條件同 1. 2
( 5)綜上所述,6 的最佳合成條件為: 5 0.329 mol,乙醇為溶劑,4%mol Rh( PPh3)3Cl 為催化劑,在0. 3MPa 氫氣壓力下于 70 ℃ 反應 20 h,收率 79. 8% .
該方法具有收率高、反應條件溫和、操作簡便等優點,適合規?;a。
參考文獻
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