微波輻射合成邪蒿素

胡彩玲，劉漢文

（1. 湖南化工職業(yè)技術學院, 湖南 株洲 412004； 2. 湖南科技大學，湖南 湘潭 411201）

微波輻射合成邪蒿素

胡彩玲1，劉漢文2

（1. 湖南化工職業(yè)技術學院, 湖南 株洲 412004； 2. 湖南科技大學，湖南 湘潭 411201）

在微波輻射下，以 7-羥基香豆素為原料，兩步合成了邪蒿素。其中在第一步反應中，首次使用KF/A12O3作為堿試劑；第二步，微波輻射，大大縮短了該步反應時間，同時考察了微波輻射時間、輻射功率、反應溶劑對產率的影響。

微波輻射；KF/A12O3；邪蒿素

1986 年，加拿大的 R.Gedye 和 R.J.Giguere 首次將微波輻射技術應用于化學研究[1]，微波輻射下的有機合成反應具有節(jié)約能源、反應速度快、產率高、產品易純化等特點，近年來一直受到有機化學工作者的普遍關注。KF/A12O3是一種新型載體堿催化劑，氧化鋁作為載體提高了氟化鉀的活性，廣泛應用于O-烴基化反應、N-烴基化等反應]等有機合成中[2,3]，且制備方便、價格低廉、條件溫和，活性高，立體選擇性高，副反應少，可以多次重復使用，是新一代環(huán)境友好的催化材料。

邪蒿素又稱邪蒿靈，邪蒿內酯，英文名 seselin，是具有角型三環(huán)結構的香豆素類天然產物。存在于傘形科植物印度邪蒿的果實等植物中，蕓香科植物枸橘的根及花椒樹皮中。邪蒿素類化合物應用價值廣泛，表現(xiàn)出多種生物活性，如抗炎、抗癌、抗真菌、抗氧化、抗 HIV[4]。醫(yī)學上，可作為光敏劑，鎮(zhèn)靜劑、催眠劑，其中作為光敏劑已被用于臨床；農業(yè)上，可作為除草劑、殺蟲劑、植物生長調節(jié)劑；化工上，可作為金屬防腐劑。但從目前研究現(xiàn)狀看，大多數(shù)研究者采用經 7-羥基香豆素在 K2CO3堿作用下合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，再經其高溫 claisen 重排，該法為均相常規(guī)加熱，反應能耗較高[5-12]。

本文研究了微波輻射，KF/Al2O3存在下，由 7-羥基香豆素合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，進而進一步微波輻射合成邪蒿素，考察了反應時間及催化劑用量等因素對產品收率的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑及主要儀器

7-羥基香豆素，AR，Carl Roth KG；3-氯-3-甲基-1-丁炔，AR，Acros Organics；KF·2H2O，AR；Al2O3，層析用，100-200 目，CP；碘化鉀，AR；丙酮，AR；DMF ，AR；DMSO，AR；苯，AR；N,N-二乙基苯胺（PhNEt2），AR。

Discover單模微波合成系統(tǒng)，美國 CEM 公司；PE-2000 型傅里葉變換紅外光譜儀，美國 PE 公司；WRS-1 數(shù)字式熔點儀，上海精密科學儀器有限公司；AVANCE400+固體核磁共振波譜儀，瑞士Bruker。

2.2 合成路線

2.3 實驗步驟

2.3.1 KF/Al2O3的制備

將 23.5 g KF 2H2O 溶于 16 mL 水中，溶解后，加入 25 g 中性 Al2O3（層析用，100～200 目），于 60～65℃電動攪拌反應 1h。然后在減壓下旋轉蒸發(fā)蒸去其中的水分，固態(tài)物在 120 ℃下干燥 4 h，即得KF/Al2O3放在干燥器里備用[13]。

2.3.2 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制備（圖1）

圖 1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素Fig.1 7- (2- methyl -3- butyne -2- oxygen radicals) –coumarin

7-羥基香豆素 1.5 g，KF/Al2O31.8 g，KI 0.23 g依次加入圓底燒瓶中，加入 98%(體積分數(shù))的丙酮30 mL 做溶劑，于室溫下攪拌 1 h 后，加入 3-氯-3-甲基-1-丁炔 1.8 g，再安裝冷凝管（回流冷凝管上端保鮮膜準密封），于單模微波合成系統(tǒng)中反應(內置磁力攪拌)，設定預熱時間 3 min，功率 70 W，輻射時間 80 min，控制反應溫度 80 ℃。反應完畢，冷卻至室溫，過濾（固體用少量丙酮洗滌），洗滌液與濾液合并，旋轉蒸發(fā)去溶劑。殘余固體用用乙醚和去離子水萃取兩次（每次乙醚:去離子水=20 mL:10 mL），分出乙醚相，無水硫酸鎂干燥，濃縮，硅膠浸漬，用體積比正己烷∶乙酸乙酯=3.5∶1 為展開劑，干法硅膠過柱，得 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素 1.68 g，產率 79.5%。

7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的定性分析淡黃色晶體，m.p.135.3～139.1℃(文獻值[14]136～140℃)。

IR (KBr,v/cm-1)：3236.6 (-C=C-H 伸縮振動)，2997.8 (-CH2-，-CH3伸縮振動)，2110.5 (-C=C-伸縮振動)， 1721.7 (-C=O 伸縮振動)，1614.4，1502.3 ，1401.0 (芳環(huán)骨架振動)，1275.8，1232.3 (-C-O-C-伸縮振動).

1HNMR(CDCl3，400 MHz)δ：1.72(6H，s，H-15，16)，2.67(1H，s，H-14)，6.28(lH，d，J=9.5Hz，H-3)，7.05(1H，dd，J=8.6 和 2.2 BHz，H-6)，7.32(1H，bs，H-8)，7.36(1H，d，J=8.6 BHz，H-5)，7.65(1H，d，J=9.5 Hz，H-4).

13CNMR(CDCl3，100 MHz)δ： 29.53(C-15，C-16)， 72.94(C-14)， 75.22(C-12)， 84.82(C-13)， 107.12((C-8) ， 113.547(C-6) ， 113.79(C-3) ，117.12(C-10) ， 128.19(C-5) ， 143.33(C-4) ，155.12(C-9)， 159.13(C-7)，161.18(C-2)。

2.3.3 Seselin 的合成（圖 2）

圖 2 SeselinFig.2 Seselin

將 0.70 g 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)香豆素，溶解在 10 mL lDMSO 中，于單模微波合成系統(tǒng)中反應(內置磁力攪拌)，設定預熱時間 2 min，功率 200 W，輻射時間 8 min，控制反應溫度 200 ℃，回流。反應完畢，冷卻至室溫，于 4 mmHg 下減壓蒸餾，80 ℃油浴，去除 DMSO 至干，回收溶劑（沸點 64～65℃/4 mmHg）。殘余物用丙酮溶解，適量硅膠浸漬，用體積比正己烷:乙酸乙酯=3.5:1 為展開劑，干法常壓過柱，得 Seselin 0.681 g，產率 97.3%。

Seselin 的定性分析

黃 色 晶 體 ， m.p.116.7～119.3 ℃ ( 文 獻 值[15]119～120 ℃)。

IR (KBr,v/cm-1)：1722.5 (酮-C=O 伸縮振動)，1633.8 (α ， β-不 飽 和 酮 的-C=C-伸 縮 振 動)，1596.0，1482.9，1440.6，1407.5 (芳環(huán)上的骨架振動)，1261.0 (C-O)，833.5 (苯環(huán)氫)， 1360.0 (-CH3對稱彎曲) 。

1HNMR(CDCl3，400 MHz)δ：1.47(6H，s，H-15，16)，5.82(1H，d，J=10.2 Hz，H-13)，6.23(1H，d，J=9.5 Hz，H-3)，6.75(1H，d，J=8.5 Hz，H-6)，6.81(1H，d，J=10.2Hz，H-14)，7.44(1H，d，J=8.5 Hz，H-5)，7.88(1H，d，J=9.5 Hz，H-4).

13CNMR(CDCl3， 100 MHz)δ ：28.16(C-15 ，C-16)，76.72(C-12)，109.33(C-6)，112.624(C-3)，112.651(C-10) ， 113.53(C-8) ， 115.04(C-14) ，127.77(C-5) ， 130.77(C-13) ， 143.87(C-4) ，150.17(C-9)，156.36(C-7)，161.00(C-2).

3 結果與討論

3.1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制備過程中反應條件探討

3.1.1 輻射時間對反應的影響

為了考察反應時間對反應的影響，在實驗過程中，固定輻射功率為 70 W，微波輻射時間分別在40，60，80，100，120 min 時，TLC 檢測發(fā)現(xiàn)，微波條件下，當反應超過 80 min 時，產物點較原料點的大小變化已不明顯，即再延長反應時間對產率的提高無顯著效果。

3.1.2 微波輻射功率對反應的影響

固定反應時間為 80 min 下，輻射功率分別采用30，50，70，90，110 W 時，其產率分別為 53.1%，60.2%，79.5%，63.1%，45.1%。實驗表明，微波加熱時，采用較低功率，產率較高，主要是因為在微波條件下，由于有固體堿的存在，高功率將大大增加 3-氯(碘)3-甲基-1-丁炔發(fā)生消去反應的幾率，進而導致產率下降（圖 3）。

3.2 seselin 合成過程中反應條件探討

3.2.1 微波輻射功率和輻射時間對產率的影響

表 1 輻射功率、輻射時間對反應產率的影響Table 1 Effect of radiation power, radiation time on the yield of the reaction

在上述合成 seselin 條件中，當微波預熱時間 2 min，輻射時間 8 min 和使用二甲基亞砜（DMSO）作溶劑保持不變時，分別在 150、180、200、220 W微波輻射下反應。表1表明，隨著微波輻射功率的增加，反應產率提高，當輻射功率達 200 W 時，反應產率可達 97.3%，幾乎完全，再加大功率反而產率下降。

因此，選擇微波輻射功率 200 W，用 DMSO 作溶劑，考察預熱時間不變，輻射時間(2、8、15 min)對產率的影響。結果發(fā)現(xiàn)，反應時間 8 min 時，產率達到 97.3%。表 2 表明，反應時間太短，轉化不完全。反應時間 8 min 時，反應基本完成，再增加反應時間，產率增加不明顯。

與傳統(tǒng)高溫環(huán)合條件相比，微波反應不僅大大縮短了反應時間，而且產率得到較大改善。其主要原因可能是微波加劇了分子運動速率，提高了分子的平均動能，降低了反應的活化能[15]，增加了反應物分子的碰撞幾率，使反應迅速完成。

3.2.2 反應溶劑對反應產率的影響

為了進一步考察不同溶劑對該反應的影響，選擇了 4 種溶劑，在 200 ℃下，輻射時間 8 min。表 2 列出的結果可知，溶劑不同對產率的影響較大。極性溶劑分子吸收微波較容易，加熱速度快，反應速率快，產率高；分子極性越大，吸收微波越容易，反應速率也就越快；但非極性溶劑苯則吸收微波較困難，即使反應時間延長至 10 min，轉化率也只僅 50%左右。因此，微波是反應產率提高的重要原因之一。

表 2 反應溶劑對反應產率的影響Table 2 Effects of solvent on reaction

4 結 論

微波輻射，首次使用 KF-Al2O3作為堿，由 7-羥基香豆素合成了 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，又由 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素在微波輻射下通過 Claisen 重排合成邪蒿素。探索了此步反應的最佳條件為以 DMSO 為溶劑、200 ℃、反應時間 8 min，該法大大縮短了反應時間(50 倍)，為邪蒿素類化合物的合成提供了一個有效途徑。

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Microwave Synthesis of Seselin

HU Cai-ling1，LIU Han-wen2
（1. Hunan Chemical Vocational Technology College, Hunan Zhuzhou 412004，China；2. Hunan University of Science and Technology，Hunan Xiangtan 411201，China）

Under microwave irradiation, using 7- hydroxyl coumarin as raw material, seselin was synthesized via two steps. A new alkali reagent KF/A12O3was first used in first step reaction; Microwave radiation greatly shortened the reaction time in the second step. At the same time, effect of microwave radiation time, radiation power, reaction solvent on the yield was investigated.

Microwave irradiation；KF/Al2O3；Seselin

TQ 03

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1172-03

湖南化工職業(yè)技術學院院級課題（Hnhy2012B005）資助項目。

2014-04-24

胡彩玲（1980-），女，河北秦皇島人，講師，碩士，研究方向：主要從事有機合成研究，從事什么技術工作。E-mail：89937256@qq.com。