学士学位论文有机催化合成新型查尔酮类衍生物.docx
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学士学位论文有机催化合成新型查尔酮类衍生物
学科代码：
070701
学号：
105703020064
贵州师范大学（本科）
毕业论文
题目：
有机催化合成新型查尔酮类衍生物
学院：
化学与材料科学学院
专业：
化学
年级：
2010级
姓名：
指导教师：
完成时间：
2014年4月
有机催化合成新型查尔酮类衍生物
摘要：
查尔酮类化合物具有广泛的生物活性。
本文以双烯酮类衍生物和蒽酮为原料，采用有机催化合成九种新型查尔酮类化合物，考察不同催化剂、溶剂等合成条件对产品产率的影响，筛选得到最优催化剂为DABCO，最优溶剂为二氯甲烷，产率最高为71.6%，并在此基础上考察了双催化剂的协同催化效果对产率的影响，产率提高至89.9%。
Abstract:
Chalconesderivativeshaveawiderangeofbiologicalactivity,Thispaperusediketeneandanthroneasrawmaterial,synthesisedninenewchalconesderivatives.Reacactionconditionsofdifferentcatalysts,solventsandotherproductsyieldtheimpactwerescreened.WithoptimalcatalystDABCO,solventmethylenechloride,theyieldwas71.6%.Dualsynergisticcatalyticeffectontheyieldofthecatalystwasalsoinvestigated,underidealresult,yieldsignificantimprovementof89.9%.
关键字：
查尔酮；双烯酮；蒽酮；有机催化；协同催化；
Keywords:
chalcone;diketene;anthrone;organiccatalysis;synergeticcatalytic;
1．引言
二苯基丙烯酮，又叫查耳酮。
查尔酮类化合物是一类存在于许多药用植物中的天然有机化合物，例如甘草、红花等药用植物中的天然有机化合物[1]，其基本骨架结构为1,3-二苯基丙烯酮，由于其分子结构具有较大的柔性可以和不同的受体结合[2]。
现代药理学研究表明查尔酮类衍生物具有多种生物活性，包括：
抗肿瘤、抗氧化、血小板聚集、抗寄生虫、抗病毒、抗溃疡、抗菌、抗炎、及抑制、降血糖、保肝等作用[3]。
近几年来关于查尔酮类衍生物的生物活性的研究倍受青睐。
图1查尔酮结构
9,10-二氢-9-氧蒽（蒽酮）被广泛报道的是蒽酮比色法测食物中糖的含量的多少，因其灵敏度高、重现性好、节约试剂等优点得到国内外的认可,并将蒽酮比色法被列为食物中糖含量的标准分析法之一。
也很多有文献报道蒽酮及其衍生物能抑制乙酰胆碱酯酶、丁酰胆碱酯酶和乙酰胆碱酯酶诱导的Aβ聚集活性，及抗肿瘤等活性[5-6]。
拟定蒽酮和双烯酮合成的查尔酮有更广泛，更强的生物活性。
本文报道用有机催化合成了九种新型查尔酮衍生物。
图29,10-二氢-9-氧蒽（蒽酮）的结构
1,5-二芳基-1,4-戊二烯-3-酮（双烯酮）名乙酰乙烯酮或烯酮二聚物，是活性很高的不饱和醛酮，可以在多个位置（如图3）发生亲核加成反应。
本文通过有机催化合成得到1,4-亲核加成产物。
图3双烯酮的反应位点
自1989年List等人开始使用有机小分子催化后，科学家们被其操作简便，对空气，水等不敏感及其对环境友好等特点吸引[7]。
有机催化是指使用不含金属的有机分子作为催化剂的催化模式。
有机分子催化剂不含有金属，其主要由氢、氮、碳、硫、磷等元素组成[8]。
使用有机分子作为催化剂一般具有适用范围广、催化效率高、无毒廉价、选择性好、结构简单、易于负载、回收且操作简便、环境友好的等优点。
但有机催化的底物适应范围较窄，反应也相对缓慢，用量比较大，其活性调节相对困难[9]。
随后，多种协同催化模式被报道，不同有机催化剂的催化效率和催化底物范围、催化剂活性、种类丰富性以及催化选择性上各具特色，也有文献报道把两种不同的有机催化剂催化结合用于催化串联反应[10-11]，既可以发挥这两种催化模式的各自的优势，又符合绿色化学的要求，可能达到很好的催化效果。
本文采用多种双烯酮衍生物和蒽酮为原料合成查尔酮类有机物，考察了溶剂、催化剂及有机协同催化剂对合成新型查尔酮类衍生物的影响。
2．实验方法
2.1．实验试剂及仪器
三乙烯二胺（DABCO）、蒽酮、双烯酮、蒽酮、脯氨酸、双烯酮，阿拉丁试剂有限公司，苯甲酸、2-萘酚、对硝基苯甲酸、醋酸、氢氧化钠、石油醚、乙酸乙酯、乙醚、甲苯、甲醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、三甲胺水溶液、二甲胺水溶液国药集团化学试剂有限公司，所有试剂均为分析纯。
AR1140型电子分析天平，OHAUS；ZF-I型三用紫外分析仪，上海顾村电光仪器厂;101型电热鼓风干燥箱，天津泰斯特仪器有限公司；DF-1集热式恒温磁力搅拌器；NOVA单模微波合成仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司；SHB-B95型循环水式多用真空泵。
2.2．查尔酮衍生物的合成
2.2.1．双烯酮衍生物的合成
将1.3647g邻甲氧基苯甲醛和0.2884g丙酮加入50ml圆底烧瓶中，再加入5ml无水乙醇，常温下搅拌，并缓慢加入6ml10%NaOH,随着NaOH的加入有大量淡黄色固体产生，反应结束后减压抽滤，并用蒸馏水洗涤多次，烘干称重得1.3628g,产率为82.4%（图4）
图4邻甲氧基苯甲醛与丙酮的反应
2.2.2．查尔酮衍生物的合成
以蒽酮、双烯酮为原料，二氯甲烷为溶剂，DABCO为催化剂，在常温下合成（图5）
图5
准确称取9.7mg（0.05mmoL）蒽酮、11.7mg（0.05mmoL）双烯酮、1.2mg（0.01mmoL）DABCO于8mL的反应瓶，再加入1mL的二氯甲烷，加入搅拌子开始反应。
反应12小时后过柱（填充物为硅胶，展开剂为1:
5的乙酸乙酯：
石油醚），产率为71.6%
3.结果与讨论
在常温下，溶剂用量为1mL，反应时间为12小时，蒽酮和双烯酮的比为1:
1的条件下，考察不同溶剂，催化剂对产率的影响。
3.1．催化剂对产率的影响
在常温下，溶剂为1mL二氯甲烷，反应时间为12小时，蒽酮和双烯酮的比为1:
1的条件下，考察不同催化剂对产率的影响（表1）。
实验结果表明DABCO得催化剂的催化效果最好产率为66.6%，有机碱二甲胺说溶液、吡啶的催化效果次之产率分别为59.3%、56.7%，无机催化碱碳酸钠，氢氧化钠的催化效果不如有机碱，中性的4A分子筛，二氧化硅，喹啉催化效果最差产率不到30%。
此反应为亲核取代反应，碱性溶液有利于亲核试剂的进攻。
表1催化剂对产率的影响
序号
催化剂
产率/%
1
DABCO
66.6
2
三乙胺
29.8
3
碳酸钠
41.1
4
喹啉
23.7
5
吡啶
56.7
6
氢氧化钠
39.8
7
二甲氨水溶液
59.3
8
三甲胺水溶液
30.0
9
4A分子筛
22.3
10
硅胶
27.4
3.2．溶剂对产率的影响
在常温下，溶剂为1mL二氯甲烷，反应时间为12小时，蒽酮和双烯酮的比为1:
1、催化剂为DABCO时，考察不同溶剂对产率的影响（表2）。
实验结果表明：
非极性的溶剂石油醚产率最低为39.8%，极性较大的乙醇，乙醚等产率较低，中等极性的二氯甲烷产率最高为71.6%。
此反应为亲核反应，中等极性的溶剂有利于碳正离子的形成。
表2溶剂对产率的影响
序号
溶剂
产率/%
1
甲苯
46.7
2
乙醚
25.6
3
乙醇
48.5
4
三氯甲烷
45.0
5
THF
51.1
6
乙酸乙酯
64.5
7
二氯甲烷
71.6
8
石油醚
39.8
3.3．底物拓展
在常温下，溶剂用量为1mL，反应时间为12小时，催化剂为DABCO的条件下，考察了溶剂，催化剂对产率的影响得到最优反应条件为：
溶剂二氯甲烷，催化剂为催化剂为DABCO，产率高达71.6%。
在最优合成条件下进行底物拓展（表3）。
实验结果表明当取代基为氯时产率均在71.0%以上，其中对氯取代的产率最高为87.3%,取代基为氮，氮二甲基时产率其次为83.6%。
表3底物拓展
序号
双烯酮衍生物
产物
产率/%
1
（产品编号5.1）
56.1%
2
（产品编号5.2）
60.7%
3
（产品编号5.3）
71.1%
4
（产品编号5.4）
72.4%
5
（产品编号5.5）
87.3%
6
（产品编号5.6）
83.6%
7
（产品编号5.7）
68.3%
8
（产品编号5.8）
61.8%
3.4．双催化剂对产率的影响
表4双催化剂对产率的影响
序号
催化剂
产率/%
1
奎宁胺脯氨酸
62.0
2
奎宁胺2-萘酚
78.0
3
奎宁胺醋酸
28.1
4
奎宁胺对甲苯磺酸
43.4
5
奎宁胺苯甲酸
89.9
表2中的实验数据表明DABCO催化效果最好，但产率仅为71.6%，为了进一步提高产率，本文尝试对双催化剂的催化效果进行了探究（表4）。
实验数据表明：
当使用喹啉胺和苯甲酸进行协同催化时，催化效果得到了明显的提高，产率高达89.9%。
4.结论
（1）本文报道了蒽酮、双烯酮及其衍生物为原料合成一系列新型查尔酮衍生物，考察了不同催化剂、溶剂对产率的影响，筛选得到最优催化剂为DABCO,最优溶剂为二氯甲烷，产率达71.6%。
（2）在最优合成条件下，双催化剂的协同催化效果对产率的影响，使产率从71.6%提高到89.9%，为合成查尔酮类化合物提供了一种更好的方法指导。
（3）查尔酮类化合物具有广泛的生物活性，本文合成九种新型查尔酮类化合物，为以后研究查尔酮类化合物提供了更为完善的数据基础。
5.产物表征
5.1．化合物1（对甲氧基取代）:
白色晶体，熔点：
50.7—56.5，1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.08（dd,J=25.0,7.5Hz,2H）,7.66–7.34（m,9H）,6.93（d,J=8.7Hz,2H）,6.63（d,J=16.0Hz,1H）,6.53（d,J=8.6Hz,2H）,6.18（d,J=8.6Hz,2H）,4.65（d,J=3.6Hz,1H）,3.89–3.82（m,3H）,3.72（s,3H）,3.08（dd,J=16.9,8.1Hz,1H）,2.83（dd,J=16.9,6.9Hz,1H）.
5.2．化合物2（邻甲氧基取代）:
白色晶体,熔点：
47.2—51.0,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.27–8.01（m,2H）,7.84–6.61（m,18H）,6.21（d,J=6.9Hz,1H）,5.99（d,J=12.6Hz,0H）,4.74（d,J=3.4Hz,1H）,4.53–4.40（m,1H）,3.88（s,3H）,3.67（s,3H）,2.73（qd,J=16.9,7.7Hz,2H）.
5.3．化合物3（间氯取代）:
白色晶体，熔点：
162.1—167.3,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.24（t,J=8.8Hz,2H）,7.90–7.75（m,1H）,7.69（dd,J=14.6,7.1Hz,2H）,7.56–7.16（m,10H）,7.03（t,J=7.5Hz,1H）,6.64（d,J=7.6Hz,1H）,6.50（d,J=16.1Hz,1H）,6.36–6.25（m,1H）,4.74（d,J=3.7Hz,1H）,4.56（d,J=3.4Hz,1H）,2.68（d,J=7.6Hz,2H）.
5.4．化合物4（邻氯取代）:
白色晶体，熔点：
37.1—44.5,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.32–8.18（m,2H）,7.86–7.63（m,3H）,7.58–7.11（m,11H）,7.03（dd,J=11.0,4.2Hz,1H）,6.63（d,J=7.6Hz,1H）,6.50（d,J=16.1Hz,1H）,6.32（dd,J=7.8,1.2Hz,1H）,4.74（d,J=3.7Hz,1H）,4.56（d,J=3.5Hz,1H）,2.68（d,J=7.6Hz,2H）.
5.5．化合物5（对氯取代）:
白色晶体，熔点：
146.1—154.3,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.16–8.10（m,1H）,8.08（d,J=7.5Hz,1H）,7.67–7.26（m,12H）,6.99（d,J=8.4Hz,2H）,6.67（d,J=16.1Hz,1H）,6.26（d,J=8.4Hz,2H）,4.63（d,J=3.7Hz,1H）,3.93（td,J=7.4,3.9Hz,1H）,3.06（dd,J=17.3,7.5Hz,1H）,2.84（dd,J=17.3,7.4Hz,1H）.
5.6．化合物6（对二甲基氨）:
白色晶体，熔点：
123.8—128.5,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ7.96（dd,J=5.9,3.2Hz,2H）,7.61–7.41（m,6H）,6.95–6.84（m,1H）,6.71（d,J=8.8Hz,2H）,6.57（d,J=16.1Hz,1H）,4.80（s,1H）,3.06（s,5H）,2.37（s,3H）.
5.7．化合物7（对甲基）:
白色晶体，熔点：
38.5—44.5,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.14–7.97（m,2H）,7.69–7.18（m,11H）,6.81（d,J=7.8Hz,2H）,6.70（d,J=16.1Hz,1H）,6.18（d,J=8.0Hz,2H）,4.66（d,J=3.6Hz,1H）,3.91（dd,J=7.6,3.8Hz,1H）,3.09（dd,J=17.0,8.1Hz,1H）,2.86（dd,J=17.0,6.9Hz,1H）,2.39（d,J=9.4Hz,3H）,2.25（s,3H）.
5.8．化合物8（呋喃）:
白色晶体，熔点：
108.5—118.4,1HNMR（400MHz,CDCl3）δ8.37–8.10（m,2H）,7.74–7.34（m,6H）,7.15（d,J=15.8Hz,1H）,6.92–6.86（m,1H）,6.64（d,J=3.4Hz,1H）,6.55–6.47（m,2H）,6.21（dd,J=3.0,1.9Hz,1H）,5.54（d,J=3.2Hz,1H）,4.80（d,J=3.5Hz,1H）,4.14–3.98（m,1H）,2.58（t,J=6.8Hz,2H）.
参考文献
[1]ZhangZJ.Therapeuticeffectsofherbalextractsandconstituentsinan–imalmodelsofpsychiatricdisorders[j].LifeSci,2004,75:
1659.
[2]GoML,WuX,LiuXL.Chalcones:
anupdateoncytotoxicandchemoprotectiveproperties[J].CurrMedChem,2005,12（4）:
481-499.
[3]郑洪伟,牛新文,朱君等．查尔酮类化合物生物活性研究进展[J]．中国新药杂志,2007,16（18）:
1445-1449．
[4]UEDAT,ABLIZZ,SATOM,etal.StructuredeterminationbyMS,NMR,andUVspectraofbromoandnitroderivativesof1-azabenzanthrone[J].JMolStruc,1990,224:
313-322.
[5]钟书明，卫沈旗，刘允等.6-（烷胺酰肼基）-1-氮杂苯并蒽酮衍生物的合成及生物活性研究[J].有机化学，2012,32（4）:
1-14
[6]（a）MacMillan,D.W.C.Nature2008,455（7211）,304-308;（b）Melchiorre,P.;Marigo,M.;Carlone,A.;Bartoli,G.Angew.Chem.Int.Edit.2008,47（33）,6138-6171;（c）Bertelsen,S.;Jorgensen,K.A.,Chem.Soc.Rev.2009,38（8）,2178-2189.
[7]（a）Ahrendt,K.A.;Borths,C.J.;MacMillan,D.W.C.,J.Am.Chem.Soc.2000,122（17）,4243-4244;（b）List,B.;Lerner,R.A.;Barbas,C.F.,J.Am.Chem.Soc.2000,122（10）,2395-2396.
[8]Anastas,P.T.,Chem.Rev.2007,107（6）,2167-2168.
[9]Jellerichs,B.G.;Kong,J.-R.;Krische,M.J.,J.Am.Chem.Soc.2003,125（26）,7758-7759.
[10]（a）Rios,R.;Sundén,H.;Vesely,J.;Zhao,G.-L.;Dziedzic,P.;Córdova,A.,Adv.Synth.Catal.2007,349（7）,1028-1032;（b）Lu,L.-Q.;Cao,Y.-J.;Liu,X.-P.;An,J.;Yao,C.-J.;Ming,Z.-H.;Xiao,W.-J.,J.Am.Chem.Soc.2008,130（22）,6946-6948;（c）Lu,L.-Q.;Li,F.;An,J.;Zhang,J.-J.;An,X.-L.;Hua,Q.-L.;Xiao,W.-J.,Angew.Chem.Int.Edit.2009,48（50）,9542-9545;（d）Lu,L.-Q.;Zhang,J.-J.;Li,F.;Cheng,Y.;An,J.;Chen,J.-R.;Xiao,W.-J.,Angew.Chem.Int.Edit.2010,49（26）,4495-4498;（e）Riches,S.L.;Saha,C.;Filgueira,N.F.n.;Grange,E.;McGarrigle,E.M.;Aggarwal,V.K.,J.Am.Chem.Soc.2010,132（22）,7626-7630;（f）Hashimoto,T.;Omote,M.;Maruoka,K.,Angew.Chem.Int.Edit.2011,50（15）,3489-3492.
[11]（a）Erb,J.;Paull,D.H.;Dudding,T.;Belding,L.;Lectka,T.,J.Am.Chem.Soc.2011,133（19）,7536-7546;（b）Kim,H.Y.;Oh,K.,Org.Lett.2011,13（6）,1306-1309;（c）Hrdina,R.;Müller,C.E.;Wende,R.C.;Lippert,K.M.;Benassi,M.;Spengler,B.;Schreiner,P.R.,J.Am.Chem.Soc.2011,133（20）,7624-7627;（d）Iwata,M.;Yazaki,R.;Chen,I.H.;Sureshkumar,D.;Kumagai,N.;Shibasaki,M.,J.Am.Chem.Soc.2011,133（14）,5554-5560;（e）Belot,S.;Vogt,K.A.;Besnard,C.;Krause,N.;Alexakis,A.,Angew.Chem.Int.Edit.2009,48（47）,8923-8926;（f）Zhou,S.;Fleischer,S.;Junge,K.;Beller,M.,Angew.Chem.Int.Edit.2011,50（22）,5120-5124.
附：
化合物谱图
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