無溶劑NH2SO3H催化下微波促進四氫吡喃-4-酮與芳香醛的Aldol縮合反應*

薛蒙偉，張敦林，劉光祥，李 健

(南京曉莊學院生物化工與環境工程學院，江蘇 南京 211171)

3，5-二亞芐基四氫吡喃-4-酮及其衍生物是用于制備一類雜環化合物的前體，在醫藥工業研究方面有廣泛的應用，其合成方法一直是研究熱點［1］。傳統方法是在強堿性條件下，通過芳醛與環酮之間的Aldol縮合反應，但因伴隨著Cannizzaro反應而使產率下降［2］。為此，近年有不少改進方法報道，如在常規加熱條件下以 Ba(OH)2［3］，MgBr2·OEt2和 Et3N［4］，LiClO4-TMSNEt2［5］等作催化劑促進反應，但這些方法都存在反應時間長、收率低等缺陷。Madhusdana Reddy［6］等以二氯甲烷作溶劑，碘為催化劑，室溫下合成一系列3，5-二亞芐基四氫吡喃-4-酮化合物。該方法提高了收率，但所用試劑相對較多，反應時間較長，對環境不友好。

氨基磺酸(NH2SO3H)是一種中等酸性的固體酸，不揮發、不吸潮，與傳統的Lewis酸(AlCl3，FeCl3等)相比是一種環境友好的催化劑［7］。

微波作為一種高頻電磁波，能促進許多化學反應，具有反應速度快、副反應少、產率高、產品易純化等優點，還能節約能源，實現原子經濟性合成和生態友好綠色合成等特點，因此，微波輻射在有機合成中的應用越來越引起人們的廣泛關注［8，9］。本文以 NH2SO3H 為催化劑，芳香醛(1a～1h)與四氫吡喃-4-酮為原料，在無溶劑微波輻射下合成了一系列3，5-二亞芐基四氫吡喃-4-酮化合物(2a～2h)，收率72%～92%，其結構經1H NMR，IR，MS和元素分析確證。并對反應條件進行了優化。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

X-4型顯微熔點儀(溫度未校正);Bruker DRX 300MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標);Nicolet 5700型傅立葉紅外光譜儀(KBr壓片);Finnigan-MAT 4510型質譜儀;Vario EL型元素分析儀;格蘭仕T120型(750 W)家用微波爐(經改造后接回流裝置，輸出功率可調，頻率2 450 WHz)。

所用試劑均為分析純。

1.22的合成(以2a為例)

在反應瓶中依次加入苯甲醛(1a)1.272 g(12 mmol)，四氫吡喃-4-酮 0.55 mL(6 mmol)和NH2SO3H 0.23 g(2.4 mmol)，攪拌至均勻，置于微波爐中，于300 W輻射3 min(TLC監測)。冷卻至室溫，加蒸餾水15 mL，劇烈攪拌10 min后靜置，抽濾，濾餅依次用水和少量乙醇洗滌，干燥后用乙醇重結晶得2a。

按類似方法合成2b～2h。

2a:淡黃色固體，產率72%，m.p.185℃～186 ℃;1H NMR δ:4.93(s，4H，CH2)，7.25～7.43(m，10H，ArH)，7.57(s，2H，CH=);IR ν:3 054，2 960，1 666，1 611，1 581，1 266，838 cm-1;MS m/z:276{［M+H］+};Anal.calcd for C19H16O2:C 82.59，H 5.81;found C 82.61，H 5.80。

2b:淡黃色固體，產率91%，m.p.175℃～176 ℃;1H NMR δ:3.74(s，6H，OCH3)，4.83(s，4H，CH2)，6.82～7.20(m，8H，ArH)，7.63(s，2H，CH=);IR ν:3 068，2 952，2 828，1 662，1 600，1 510，1 255，1 024，831 cm-1;MS m/z:336{［M+H］+};Anal.calcd for C21H20O4:C 67.63，H 5.97;found C 67.86，H 5.95。

2c:黃色固體，產率78%，m.p.167℃～169℃;1H NMR δ:4.95(s，4H，CH2)，7.45～7.26(m，8H，ArH)，7.67(s，2H，CH=);IR ν:3 018，2 953，1 661，1 610，1 585，1 266，827 cm-1;MS m/z:345{［M+H］+};Anal.calcd for C19H14O2Cl2:C 66.25，H 3.98;found C 66.09，H 4.06。

2d(輻射2 min):淡黃色固體，產率84%，m.p.230 ℃;1H NMR δ:4.90(s，4H，CH2)，5.02(s，2H，OH)，6.70～7.15(m，8H，ArH)，7.60(s，2H，CH=);IR ν:3 062，2 830，1 658，1 596，1 506，1 193，1 106，836 cm-1;MS m/z:308{［M+H］+};Anal.calcd for C19H16O4:C 74.17，H 5.11;found C 74.03，H 5.19。

2e(輻射4 min):黃色固體，產率 81%，m.p.194 ℃～196 ℃;1H NMR δ:3.75(s，6H，OCH3)，4.85(s，4H，CH2)，6.80～ 7.19(m，8H，ArH)，7.87(s，2H，CH=);IR ν:3 075，2 925，2 852，1 669，1 590，1 513，1 213，1 166，1 024 cm-1;MS m/z:368{［M+H］+};Anal.calcd for C21H20O6:C 68.35，H 5.58;found C 68.48，H 5.43。

2f(微波輻射4 min):淡黃色固體，產率92%，m.p.240 ℃;1H NMR δ:4.96(s，4H，CH2)，7.60～8.05(m，8H，ArH)，7.70(s，2H，CH=);IR ν:3 010，2 846，1 680，1 597，1 515，1 104，852，619 cm-1;MS m/z:366{［M+H］+};Anal.calcd for C19H14N2O6:C 62.61，H 3.85，N 7.39;found C 62.30，H 3.83，N 7.65。

2g:黃色固體，產率85%，m.p.177℃～178℃;1H NMR δ:4.25(s，4H，CH2)，7.56～7.37(m，8H，ArH)，7.69(s，2H，CH=);IR ν:3 015，2 947，1 659，1 607，1 583，1 253，825 cm-1;MS m/z:434{［M+H］+};Anal.calcd for C19H14O2Br2:C 52.32，H 3.56;found C 52.53，H 3.23。

2h:淡黃色固體，產率79%，m.p.205℃～206 ℃;1H NMR δ:2.38(s，6H，CH3)，4.15(s，4H，CH2)，7.56～7.68(m，8H，ArH)，7.70(s，2H，CH=);IR ν:3 054，2 962，1 670，1 619，1 587，1 269，841 cm-1;MS m/z:304{［M+H］+};Anal.calcd for C21H20O2:C 82.70，H 6.71;found C 82.89，H 6.58。

2 結果與討論

對無溶劑NH2SO3H催化下微波促進四氫吡喃-4-酮與芳香醛的Aldol縮合反應進行優化研究。以四氫吡喃-4-酮和1a反應為例，考察反應條件對2a收率的影響。

2.1 催化劑NH2SO3H用量

反應條件同1.2，考察催化劑同量對2a收率的影響，結果見表 1。從表 1可見，催化劑NH2SO3H用量為40 mol%時，2a收率最高(71%);隨著催化劑用量的增加，收率反而降低。

表1 催化劑用量對2a收率的影響*Table 1 Effect of catalyst amount on the yield of 2a

2.2 微波輻射功率

NH2SO3H 40 mol%，其余反應條件同1.2，考察微波輻射功率對2a收率的影響，結果見表2。

表2 微波輻射功率對2a收率的影響*Table 2 Effect of microwave power on the yield of 2a

從表2可見，輻射功率為300 W時，2a收率最大(72%)。隨著輻射功率提高，收率反而降低，甚至有炭化現象。

以上結果表明，微波輻射下合成2a的最佳反應條件為:1 12 mmol，催化劑NH2SO3H用量為40 mol%，微波輻射功率為300 W。

與傳統合成方法相比，無溶劑微波輻射法不僅能得到較高的Aldol縮合反應產率，還能大大縮短反應時間，操作也較簡便。并且NH2SO3H是一種固體酸，價廉易得，后處理容易。因此，在NH2SO3H催化下，無溶劑微波輻射Aldol縮合反應是環境友好的合成方法，符合綠色化學的要求，為3，5-二亞芐基四氫吡喃-4-酮衍生物的合成提供了新的簡便易行且有效的方法。

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