無(wú)溶劑固相合成3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氫化氧雜蒽

徐鑒，孫幼紅

(南京曉莊學(xué)院 環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211171)

氧雜蒽類化合物是一類含有吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物［1］，具有廣泛的生理和藥理活性，如抗病毒、消炎、抗過(guò)敏和抗癌等［2-3］，在藥物化學(xué)中占據(jù)重要的位置。它不僅是許多天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)單元，同時(shí)它還是合成其它雜環(huán)化合物的重要中間體［4］。因此，氧雜蒽類化合物的研究近幾年受到了廣泛的關(guān)注。

傳統(tǒng)的氧雜蒽類化合物的合成方法是通過(guò)醛與含活潑亞甲基的羰基化合物在酸或堿催化下縮合而得的。近些年，也有一些新方法應(yīng)用于氧雜蒽類化合物的合成，如使用相轉(zhuǎn)移催化劑、離子液體介質(zhì)中合成、微波合成、超聲合成等方法［5-8］。但這些方法有著反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品難分離、毒性大等缺點(diǎn)。為了尋求一種綠色環(huán)保且簡(jiǎn)便高效的合成方法，我們利用固體酸磷磺酸作為催化劑，固相合成了一類氧雜蒽類化合物。該方法與傳統(tǒng)方法相比較，具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

苯甲醛、2，4-二氯苯甲醛、對(duì)甲氧基苯甲醛、對(duì)硝基苯甲醛、水楊醛、對(duì)甲基苯甲醛、二氯甲烷、磷酸二氫銨、5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮均為分析純，使用前未經(jīng)純化處理。

PE2400 元素分析儀;Nicolet5700 傅里葉紅外光譜儀;LCQ 液質(zhì)聯(lián)用儀;AM5600 核磁共振波譜儀;XT-4 型顯微熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正)。

1.2 催化劑磷磺酸的合成

合成路線如下:

在三頸燒瓶中依次加入15 mL 二氯甲烷和2.3 g 磷酸二氫銨(20 mmol)，在通入氮?dú)夂蛿嚢璧臈l件下緩慢滴加溶有4.1 mL 氯磺酸(60 mmol)的10 mL 二氯甲烷溶液，滴加完成后在室溫下繼續(xù)反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物抽濾，所得固體用(3 ×20 mL)的二氯甲烷洗滌后真空干燥，得固體催化劑5.3 g。

1.3 3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氫氧雜蒽(3a ～3f)的合成

合成路線如下:

芳香醛(1 mmol)，5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮(2 mmol，0.28 g)和磷磺酸(0.05 mmol，0.02 g)置于瑪瑙研缽中研細(xì)并混合均勻。將此混合物完全轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中，于120 ℃的條件下反應(yīng)45 min 左右，用TLC 監(jiān)測(cè)至反應(yīng)完全(乙酸乙酯/正己烷=2 ∶5)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，加入25 mL 乙醇將固體溶解，抽濾除去不溶物后蒸除溶劑得粗產(chǎn)物。將此粗產(chǎn)物用乙醇重結(jié)晶得產(chǎn)物3a ～3f。

3a:白色固體0.31 g，產(chǎn)率89%。m. p.205 ～207 ℃。元素分析:(%)C23H26O3:計(jì)算值:C 78.3;H 7.5，實(shí)測(cè)值:C 78.6;H 7.7。IR(KBr)，ν，cm－1:3 059，2 917，1 679，1 432，876。1H NMR (500 MHz，CDCl3，TMS):δ =7. 38 (2H，t)，7. 16 (2H，d，J =4.8 Hz)，7.05(1H，t)，4.66(1H，s)，2.73(2H，d，J=8.6 Hz)，2.71(2H，d，J =8.6 Hz)，2.14(2H，d，J=8.0 Hz)，2.02(2H，d，J =8.0 Hz)，1.15(6H，s)，0.84(6H，s)。

3b:白色固體0.36 g，產(chǎn)率94%。m. p.240 ～242 ℃。元素分析:(%)C24H28O4:計(jì)算值:C 75.8;H 7.4，實(shí)測(cè)值:C 76.1;H 7.5。IR(KBr)，ν，cm－1:3 063，2 925，1 671，1 438，1 339，1 161，850。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 36 (2H，d，J =5.2 Hz)，6.84(2H，d，J =5. 2 Hz)，4. 62(1H，s)，3.62(3H，s)，2. 41 (4H，s)，2. 36 (2H，d，J =7.2 Hz)，2.26(2H，d，J =7. 2 Hz)，1. 12(6H，s)，1.01(6H，s)。

3c:白色固體0.39 g，產(chǎn)率93%。m. p.253 ～255 ℃。元素分析:(%)C23H24Cl2O3:計(jì)算值:C 65.9;H 5.8，實(shí)測(cè)值:C 66.1;H 5.9。IR(KBr)，ν，cm－1:3 069，2 918，1 668，1 418，1 132，854。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 73(1H，s)，7.22(1H，d，J=5.2 Hz)，7.08(1H，d，J =5.2 Hz)，4.71(1H，s)，2.79(2H，d，J =8.6 Hz)，2.69(2H，d，J =8.6 Hz)，2.21(2H，d，J =8.0 Hz)，2.09(2H，d，J =8.0 Hz)，1.33(6H，s)，0.97(6H，s)。

3d:白色固體0.35 g，產(chǎn)率88%。m. p.225 ～227 ℃。元素分析:(%)C23H25NO5:計(jì)算值:C 75.4;H 6.4;N 3.5，實(shí)測(cè)值:C 75.2;H 6.6;N 3.7。IR(KBr)，ν，cm－1:3 057，2 928，1 668，1 441，832。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ =7.84 (2H，d，J =4.6 Hz)，7.53(2H，d，J =4.6 Hz)，4.59(1H，s)，2.68(4H，t)，2.31(2H，d，J =7.8 Hz)，2.16(2H，d，J=7.8 Hz)，1.16(6H，s)，0.89(6H，s)。

3e:白色固體0.34 g，產(chǎn)率92%。m. p.245 ～247 ℃。元素分析:(%)C23H26O4:計(jì)算值:C 75.4;H 7.2，實(shí)測(cè)值:C 75.6;H 7.1。IR(KBr)，ν，cm－1:3 066，2 934，1 673，1 433，846。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 27(2H，d，J = 4. 8 Hz)，7. 07(2H，d，J =5. 2 Hz)，5. 42(1H，s)，4. 68(1H，s)，2.62(2H，d，J=8.6 Hz)，2.46(2H，d，J =8.6 Hz)，2.29(2H，d，J=8.0 Hz)，2.03(2H，d，J =8.0 Hz)，1.25(6H，s)，0.93(6H，s)。

3f:白色固體0.33 g，產(chǎn)率90%。m. p. 215 ～217 ℃。元素分析:(%)C24H28O3:計(jì)算值:C 79.1;H 7.7，實(shí)測(cè)值:C 79.3;H 7.6。IR(KBr)，ν，cm－1:3 063，2 931，1 662，1 438，861。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 39(2H，d，J = 4. 8 Hz)，7. 11(2H，d，J =5. 2 Hz)，4. 58(1H，s)，2. 33(4H，s)，2.15 ～2.24(7H，m)，1.24(6H，s)，1.07(6H，s)。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑磷磺酸的表征

圖1 是催化劑磷磺酸的紅外譜圖，由圖1 可知，1 000 cm－1和1 140 cm－1處 的 峰 分 別 為不對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)的吸收峰，690 cm－1處的峰為S—O 伸縮振動(dòng)的吸收峰，3 100 cm－1處的寬峰為O—H 伸縮振動(dòng)的吸收峰。

圖1 催化劑磷磺酸紅外光譜圖Fig.1 The FTIR spectrum of PSA

2.2 反應(yīng)機(jī)理

我們認(rèn)為磷磺酸催化合成3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氫氧雜蒽的機(jī)理見圖2。首先，在催化劑磷磺酸的作用下，芳香醛羰基上親核加成活性增強(qiáng)，與5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮發(fā)生親核加成得中間產(chǎn)物1，中間產(chǎn)物1 與5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮再次發(fā)生親核加成得中間產(chǎn)物2，最后中間產(chǎn)物2 分子內(nèi)脫水環(huán)化得最終產(chǎn)物。

圖2 反應(yīng)機(jī)理Fig.2 Reaction mechanism

2.3 反應(yīng)條件的選擇

選取水楊醛和5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮為反應(yīng)模型，以磷磺酸催化劑，考察了不同溫度、反應(yīng)時(shí)間和催化劑用量等因素對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

表1 催化劑用量、溫度、時(shí)間對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)率的影響Table 1 Effect of the amount of catalyst used，temperature，time on the yield of compound

由表1 可知，當(dāng)催化劑用量為芳香醛摩爾量的5%時(shí)，催化效果最為明顯，繼續(xù)增加催化劑的用量，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率并無(wú)提高。提高反應(yīng)溫度，可以增加反應(yīng)的產(chǎn)率，但當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)120 ℃時(shí)，產(chǎn)物產(chǎn)率反而下降，這是由于反應(yīng)溫度過(guò)高會(huì)引起一些副反應(yīng)的發(fā)生，從而降低反應(yīng)產(chǎn)率。延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間也可以增加反應(yīng)產(chǎn)率，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)45 min，反應(yīng)產(chǎn)率反而會(huì)下降，這也是因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致副反應(yīng)產(chǎn)物變多。故本實(shí)驗(yàn)采用的最佳實(shí)驗(yàn)條件為催化劑用量為芳香醛摩爾量的5%，在120 ℃下反應(yīng)45 min。

3 結(jié)論

以磷磺酸為催化劑，芳香醛和5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮為原料，無(wú)溶劑固相合成了6 個(gè)氧雜蒽二酮類衍生物。該方法具有反應(yīng)快、產(chǎn)率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是對(duì)合成氧雜蒽類化合物方法的有效補(bǔ)充。

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