新型含2-喹諾酮基的氧雜蒽二酮衍生物的合成*

王　璇，張珍明，，王潤南，張丹丹，李樹安(.中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇徐州　6; .淮海工學院化工學院，江蘇連云港　005)

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新型含2-喹諾酮基的氧雜蒽二酮衍生物的合成*

王璇1，張珍明1，2，王潤南2，張丹丹2，李樹安2
(1.中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇徐州221116; 2.淮海工學院化工學院，江蘇連云港222005)

摘要:以醋酸為催化劑，DMF為溶劑，取代-2-氯喹啉-3-甲醛和5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮于80℃～100℃反應(yīng)2.5 h～4.0 h，合成了5個新型的含2-喹諾酮基的氧雜蒽二酮衍生物，收率78%～90%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR，HR-ESI-MS和元素分析表征。3，3，6，6-四甲基-9-{ 3-［7-甲基喹啉基-2(1H)酮］}-2，4，5，7，9，10-六氫化氧雜蒽-1，8(2H，5H)二酮(3b)經(jīng)X-射線單晶衍射表征。3b(CCDC:971 833)屬單斜晶系，空間群C12/C1，晶胞參數(shù)a=1.411 90(16)nm，b=2.231 4(2)nm，c=1.618 28(18)nm，β=106.904°，V=4.878 1(9)nm3，Dc=1.175 g·cm－3，Z=1，R1=0.044 4，wR2=0.074 6。

關(guān)鍵詞:氧雜蒽二酮; 5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮; 2-氯喹啉-3-甲醛;合成;晶體結(jié)構(gòu)

峰資助項目(2009年，2013年);江蘇省高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程資助項目;江蘇省海洋資源開發(fā)研究院項目(JSIMR 201203);

連云港市科技項目工業(yè)攻關(guān)(CG1302)

通信聯(lián)系人:李樹安，教授，E-mail:li_shuan@126.com

氧雜蒽含有吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，是許多天然藥物的重要結(jié)構(gòu)單元，同時也是合成其他雜環(huán)化合物的重要中間體，具有廣泛的生物活性及藥理活性，如抗癌［1］、抗過敏［2］、抗菌［3］、抗高血壓［4］，治療過敏性支氣管炎［5］、糖尿?。?］和瘧疾流行疾?。?］，同時還在染料［8］、熒光材料［9］和激光材料［10］等方面也有很好的應(yīng)用。

合成氧雜蒽衍生物的方法通常由芳香醛衍生物［11－12］、吡啶醛衍生物、呋喃醛衍生物和5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮(2)在相轉(zhuǎn)移催化劑［13］、固體酸［14］、離子液體［15］、微波［16］、超聲波［17－18］等催化下合成。本文以醋酸為催化劑，DMF為溶劑，取代-2-氯喹啉-3-甲醛(1a～1e)和2于80℃～100℃反應(yīng)2.5 h～4.0 h，合成了5個新型的含2-喹諾酮基的氧雜蒽二酮衍生物——3，3，6，6-四甲基-9-{ 3-［喹啉基-2(1H)酮］}-2，4，5，7，9，10-六氫化氧雜蒽-1，8(2H，5H)二酮衍生物(3a～3e，Scheme 1)，收率78%～90%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR，HR-ESI-MS和元素分析表征。并對3，3，6，6-四甲基-9-{ 3-［7-甲基喹啉基-2(1H)酮］}-2，4，5，7，9，10-六氫化氧雜蒽-1，8(2H，5H)二酮(3b)進行了X-射線單晶衍射分析。

該方法具有合成條件溫和，后處理方便，產(chǎn)率較高等優(yōu)點。3a～3e結(jié)構(gòu)中同時含有具有生物活性的喹諾酮和氧雜蒽結(jié)構(gòu)，期望能有較好的應(yīng)用前景，其抗菌等生物活性正在研究之中。

Scheme 1

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

SGWX-4型熔點儀(溫度未校正); Brucker ARX 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標); Brucker TENSOR 37型傅里葉紅外光譜儀(KBr壓片); Agilent Technologies 6230 TOF型質(zhì)譜儀(Dual AJSESI檢測器，EI離子源); PE 2400-Ⅱ型元素分析儀; Brucker SMART 1000型單晶衍射儀。

1a～1e參考文獻［19］方法合成;其余所用試劑均為化學純或分析純。

1.23a～3e的合成通法［20－22］

在單口燒瓶中加入1 1 mmol，2 2 mmol，DMF 10 mL和兩滴醋酸，攪拌下于80℃～100℃反應(yīng)2.5～4.0 h。倒入50 mL冰水中，靜置析晶。過濾，濾餅真空干燥后用無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色固體3a～3e。

在燒杯中加入3b，乙醇和水，加熱使其溶解;冷卻至室溫，用保鮮膜封口，并扎若干小孔，靜置數(shù)天析晶。過濾，濾餅干燥得黃色晶體3b。

3a:產(chǎn)率88%;1H NMR δ:8.05(s，1H，NH)，7.73～7.71(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.53～7.49(t，J=8.0 Hz，8.0 Hz，1H，ArH)，7.28～7.26(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.21～7.17(t，J=8.0 Hz，8.0 Hz，1H，ArH)，4.85(s，1H，9-H)，2.53～2.42(dd，J=17.6 Hz，17.6 Hz，4H，2，7-H)，2.26～2.15(dd，J=16.0 Hz，16.0 Hz，4H，4，5-H)，1.09(s，6H，3，6-CH3)，0.98(s，6H，3，6-CH3); IR ν:3 432(NH)，2 919(CH3)，1 666(C=O)，1 569(Ph)cm－1; HRESI-MS m/z:Calcd for C26H27NO4{［M + H］+} 418.201 8，found 418.202 0; Anal.calcd for C26H27NO4:C 74.80，H 6.52，N 3.35; found C 74.87，H 6.47，N 3.45。

3b:產(chǎn)率90%;1H NMR δ:8.10(s，1H，NH)，7.56～7.54(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.26(s，1H，ArH)，7.12(s，1H，ArH)，7.04～7.02(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，4.80(s，1H，9-H)，2.48～2.46(d，J=7.2 Hz，7H，2，7-H，7'-CH3)，2.25～2.13(dd，J=16.4 Hz，16.4 Hz，4H，4，5-H)，1.06(s，6H，3，6-CH3)，0.92(s，6H，3，6-CH3); IR ν:3 312(NH)，2 956，2 938(CH3)，1 666(C=O)，1 566(Ph)，1 222(C－O)cm－1; HR-ESI-MS m/z:Calcd for C27H29NO4{［M + H］+} 432.217 5，found 432.221 3; Anal.calcd for C27H29NO4:C 75.15，H 6.77，N 3.25; found C 75.25，H 6.65，N 3.18。

3c:產(chǎn)率85%;1H NMR δ:8.11(s，1H，NH)，7.70～7.68(d，J=8.8 Hz，1H，ArH)，7.42(s，1H，ArH)，7.42～7.40(d，J=8.8 Hz，1H，ArH)，4.81(s，1H，9-H)，2.44～2.32(dd，J=16.0 Hz，16.0 Hz，4H，2，7-H)，2.29(s，3H，6'-CH3)，2.14～2.02(dd，J=16.0 Hz，16.0 Hz，4H，4，5-H)，1.01(s，6H，3，6-CH3)，0.97(s，6H，3，6-CH3); IR ν:3 427(NH)，2 960，2 939(CH3)，1 663(C=O)，1 599(Ph)，1 223(C－O)cm－1; HR-ESI-MS m/z:Calcd for C27H29NO4{［M + H］+} 432.217 5，found 432.221 3; Anal.calcd for C27H29NO4:C 75.15，H 6.77，N 3.25; found C 75.23，H 6.63，N 3.29。

3d:產(chǎn)率78%;1H NMR δ:8.25(s，1H，NH)，7.73～7.71(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.53～7.49(t，J=8.0 Hz，8.0 Hz，1H，ArH)，7.28～7.26(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，4.85(s，1H，9-H)，2.53～2.42(dd，J=17.6 Hz，17.6 Hz，4H，2，7-H)，2.26～2.15(dd，J=16.0 Hz，16.0 Hz，4H，4，5-H)，1.09(s，6H，3，6-CH3)，0.98(s，6H，3，6-CH3); IR ν:3 426(NH)，2 955，2 924(CH3)，1 660(C=O)，1 563(Ph)，1 216(C－O)cm－1; HR-ESI-MS m/z:Calcd for C26H26NO4Cl{［M + H］+} 452.162 9，found 452.164 6; Anal.calcd for C26H26NO4Cl:C 69.10，H 5.80，N 3.10; found C 69.07，H 5.91，N 3.17。

3e:產(chǎn)率80%;1H NMR δ:8.08(s，1H，NH)，7.55～7.53(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，7.26(s，1H，ArH)，7.03～7.01(d，J=8.0 Hz，1H，ArH)，4.79(s，1H，9-H)，2.51～2.46(dd，J=10.8 Hz，10.8 Hz，4H，2，7-H)，2.25～2.13(dd，J=16.0 Hz，16.0 Hz，4H，4，5-H)，1.06(s，6H，3，6-CH3)，0.91(s，6H，3，6-CH3); IR ν:3 425(NH)，2 960，2 939(CH3)，1 663(C=O)，1 599(Ph)，1 221(C－O)cm－1; HR-ESI-MS m/z:Calcd for C26H26NO4Cl{［M + H］+} 452.162 9，found 452.163 3; Anal.calcd for C26H26NO4Cl:C 69.10，H 5.80，N 3.10; found C 69.17，H 5.91，N 3.01。

1.3晶體結(jié)構(gòu)測定

將3b(0.12 mm×0.15 mm×0.20 mm)置衍射儀上，采用石墨單色化的Mo Kα射線(λ=0.710 73?)，于296(2)K下以ω/2θ的方式在1.09°≤θ≤25.25°內(nèi)收集12 755個強反射數(shù)據(jù)，其中獨立衍射點4 520個［R(int)=0.027 7］。收集的數(shù)據(jù)經(jīng)APEX2軟件還原和晶胞參數(shù)修正，用SADAB作吸收校正，采用SHELXL-97程序完成結(jié)構(gòu)分析和計算［23］，所得數(shù)據(jù)經(jīng)Lp因子和經(jīng)驗吸收校正。

2　結(jié)果與討論

2.1表征

由于3a～3e的熔點都大于300℃，且熔點儀并未校正，所以本文并未列出其熔點。以3b為例分析進行分析。1H NMR分析表明:δ 0.92和δ 1.06處出現(xiàn)了兩個單峰，歸屬氧雜蒽環(huán)上的4個甲基上的H，由于空間位阻的原因?qū)е绿荚由线B接的兩個甲基的化學位移不相同;δ 2.1～2.4間有多重峰出現(xiàn)，為4個亞甲基上的H; δ 4.79左右處出現(xiàn)的單峰，歸屬氧雜蒽環(huán)9-位上的H;δ 7.0～8.1間出現(xiàn)的化學位移為喹諾酮環(huán)上氫的化學位移。IR分析表明:3 312 cm－1處有較強的N－H對稱伸縮振動吸收峰，1 666 cm－1處有強的羰基的伸縮振動吸收峰。MS分析表明:m/z=432.22，因為采用陽離子的轟擊模式，所以物質(zhì)的分子量比分子離子峰少1，為431.21，與3b構(gòu)式的分子量相吻合。

2.2晶體結(jié)構(gòu)

3b(CCDC:971 833)的晶體學數(shù)據(jù)見表1，部分鍵長和鍵角數(shù)據(jù)見表2，晶體結(jié)構(gòu)見圖1。從圖1可見，在3b的晶體結(jié)構(gòu)有4個平面{平面1［C(11)，C(12)，C(15)，C(16)］，平面2［C(17)，C(18)，C(21)，C(22)］，平面3［C(11)，C(16)，C(17)，C(22)］和平面4(喹諾酮環(huán))}。平面3與平面1和平面2之間的二面角為7.4°和6.5°;平面3與喹諾酮環(huán)之間的二面角為92.5°。從鍵長［C(21)－O(2)(0.122 2 nm)，C(12)－O(3)(0.121 7 nm)和C(6)－O(4)(0.124 64 nm)］可以看出，C(21)－O(2)，C(12)－O(3)和C(6)－O(4)均為雙鍵。C(6)－O(4)鍵長為0.124 64 nm，在C－O鍵范圍內(nèi)，而不是C－Cl(0.176 nm)鍵。從C(3)－C(4)(0.142 7 nm)和C(5)－C(6)(0.146 0 nm)的鍵長可以看出，C(3)－C(4)和C(5)－C(6)均為單鍵。C(4)－C(5)(0.134 7 nm)的鍵長在C=C鍵范圍內(nèi); C(3)－C(7)(0.140 4 nm)的鍵長介于C－C和C=C的鍵長間，可以看出其并不是單純的碳碳單鍵或者雙鍵，即為苯環(huán)中的碳碳鍵。C(6)－N(1)和C(7)－N(1)的鍵長由于受到羰基和苯環(huán)的作用比一般的C－N單鍵鍵長要短，證明3b中含有喹諾酮結(jié)構(gòu)單元，而不是喹啉結(jié)構(gòu)單元。這與3b的元素分析中C含量(75.25%)，H含量(6.65%)和N含量(3.18%)相吻合。如果是C－Cl鍵，按C27H28NO3Cl理論計算C含量是72.07%，H的含量為6.27%，N的含量為3.11%，與實際測量值相差太大。

表1　1的晶體學數(shù)據(jù)*Table 1　Crystal data and refinement details of 1

圖1　1的晶體結(jié)構(gòu)Figure 1　The crystal structure of 1

表2　1的選擇性鍵長和鍵角Table 2　Selected bond distances and bond angles of 1

2.3反應(yīng)機理

1和2在醋酸的催化下并沒有得到預(yù)期的3，3，6，6-四甲基-9-［3-(2-氯喹啉基)］-2，4，5，7，9，10-六氫化氧雜蒽-1，8-(2H，5H)二酮及其衍生物，而是得到了3，3，6，6-四甲基-9-{ 3-［喹啉基-2(1H)酮］-2，4，5，7，9，10-六氫化氧雜蒽-1，8-(2H，5H)二酮及其衍生物?？赡芊磻?yīng)機理是在醋酸的條件下，氫離子優(yōu)先和喹啉環(huán)中的N結(jié)合，使其季銨化，另外3-位上連接吸電子基團的醛基，因此2-位C-Cl(本身電負性大的Cl的-I效應(yīng))上的碳原子電子云密度進一步降低，有利于親核試劑H2O對2-位碳原子的進攻，發(fā)生水解反應(yīng)，形成C－OH后，異構(gòu)化成2-喹啉酮。

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Synthesis of Novel Xanthene-dione Derivatives Containing2-Quinolone Moiety

WANG Xuan1，ZHANG Zhen-ming1，2，
WANG Run-nan2，ZHANG Dan-dan2，LI Shu-an2
(1.School of Chemical Technology，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China; 2.School of Chemical Technology，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005，China)

Abstract:Five novel xanthene-dione derivatives containing 2-quinolone moiety were synthesized in yields of 78%～90% by reaction of substituted 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde with 5，5-dimethyl-1，3-cyclohexanedione，using acetic acid as catalyst and DMF as solvent at 80℃～100℃for 2.5 h～4.0 h.The structures were characterized by1H NMR，IR，HR-ESI-MS and elemental analysis.X-ray single crystal diffractometer of 3，3，6，6-tetramethyl-9-{ 3-［7-methylquinolyl-2(1H)-one］}-2，4，5，7，9，10-hexahydro-xantene-1，8(2H，5H)-dione(3b)tests indicated that 3b(CCDC:971 833)belongs to monoclinic crystal system，space group C12/C1 with a=1.411 90(16)nm，b=2.231 4(2)nm，c=1.618 28(18)nm，β=106.904°，Z=1，Dc=1.175 g·cm－3，V=4.878 1(9)nm3，R1=0.044 4，ωR2=0.074 6.

Keywords:xanthene-dione; 5，5-dimethyl-1，3-cyclohexanedione; 2-chloroquinoline-3-carbaldehyde; synthesis; crystal structure

作者簡介:王璇(1991－)，男，漢族，安徽碭山人，碩士研究生，主要從事藥物中間體的合成研究。E-mail:wangx_518@163.com

基金項目:國家海洋公益性行業(yè)科研專項項目(201305007);江蘇省高校產(chǎn)業(yè)化推進項目(JHB2011-60);江蘇省六大人才高

收稿日期:2015-07-24

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005－1511.2015.12.1135 *

文獻標識碼:A

中圖分類號:O625.15; O626.3