《香豆素3羧酸.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《香豆素3羧酸.pdf（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、香豆素 -3- 羧酸及其酯的合成研究 摘要: 在无水乙醇中 , 以六氢吡啶为催化剂, 通过水杨醛与丙二酸二乙酯 的 Knoevenagel 缩合反应合成了香豆素 - 3- 羧酸乙酯 , 再经水解、酸化得到香 豆素- 3- 羧酸。对影响香豆素 - 3- 羧酸乙酯收率的原料配比、反应时间、催化 剂的选择和用量进行了研究。 所得最佳合成条件为 : 水杨醛与丙二酸二乙酯物质 的量比 1.0:1.4, 1 mol 六氢吡啶用量 0.8 mL, 反应时间 2 h, 在最佳工艺条件 下, 香豆素 - 3- 羧酸乙酯的收率 87.16%, 质量分数为 99.16% 。通过 IR 光谱对 产品进行了表征。 关键
2、词 : 香豆素 - 3- 羧酸; 香豆素 - 3- 羧酸乙酯 ; 水杨醛 ; 丙二酸二乙酯 香豆素 , 又名 1, 2-苯并吡喃酮 , 是一种重要的香料 , 其香型为香辣型 , 表 现为甜而有香茅草的香气, 常用作定香剂 , 用于紫罗兰、 素心兰、葵花、兰花等 香型的日用化妆品及香皂中, 也用作饮料、食品、香烟、橡胶制品、塑料制品等 的加香剂。香豆素类化合物是一类重要的有生物活性的天然产物, 它的抗病毒和 抗癌等多种生物活性引起国内外化学工作者和药物工作者的关注【1-3】 。 香豆素 -3- 羧酸及其酯是香豆素的重要衍生物, 其传统合成路线如下【 4】 。 香豆素 -3- 羧酸也可以在有氨或无
3、水醋酸存在下由水杨酸和丙二酸反应制 得。徐福培【 5】等曾报道由苯环上不同取代基的水杨醛与2, 2- 亚戊基 -1, 3- 二氧六环 -4, 6-二酮反应生成香豆素 -3- 羧酸类化合物 , 但未见相关合成工艺。 作者采用未见文献报道的合成工艺, 即用水杨醛与丙二酸酯在有机碱的催 化下缩合生成香豆素-3- 羧酸酯 , 含有内酯结构的香豆素-3- 羧酸乙酯 , 在与碱 相互作用时 , 发生伴随内酯环断开的内酯皂化【6】, 生成的羟基酸盐在盐酸作 用下生成羟基酸 , 脱水闭环得到香豆素 -3- 羧酸。其合成路线如下。 1) 缩合: 2) 水解、酸化 : 1 实验部分 11 主要仪器与试剂 主要仪器
4、： 美国 Perkin-Elmer 公司 2000 型红外光谱仪 (KBr 压片) ; 天津大学 精密仪器厂 YRT-3 型熔点仪测定 ( 温度计未校正 ) 。 主要试剂：水杨醛、丙二酸二乙酯、六氢吡啶、无水乙醇均为分析纯; 其他试剂 均为市售化学纯 , 用前未经处理。 12 香豆素 -3- 羧酸乙酯的合成 在干燥的 100 mL 圆底烧瓶中 , 加入 1015 mL (0 1 mol) 的水杨醛、2111 mL( 0.14 mol ) 丙二酸二乙酯、 50mL 无水乙醇和 018mL 的六氢吡啶 , 装上接有无水氯化 钙干燥管的回流冷凝管 , 在水浴中加热回流2 h。冷却后将反应物倒入60
5、mL 水 中, 于冰水中结晶 , 大量晶体立即析出。 待结晶完全后 , 抽滤, 晶体每次用 5 mL 冰的 50% 的乙醇洗涤 2 3 次。产品于 80 C 烘箱中干燥 , 得到 19.11 g 白色晶 体, 收率 87.16%。 1.3 香豆素 -3- 羧酸的合成 在 250 mL 圆底烧瓶中 , 加入 30 mL 95% 的乙醇和 NaOH 溶液( 8 g 固体 NaOH 溶 于 50 mL 水中) , 在水浴中稍稍加热 , 慢慢溶入 10.9 g ( 0.05 mol) 用上述方 法制得的香豆素 -3- 羧酸乙酯 , 待酯溶解完全后 , 再加热回流1 h 。冷却 , 在搅 拌下将反应混合
6、物倒入200 mL 水中, 用等物质的量的盐酸溶液中和, 即有大量 晶体析出。待结晶完全后, 抽滤, 用少量冰水洗涤晶体 , 压干, 于烘箱中干燥 , 得到白色晶体 9.4 g, 收率 98.9%。 2 结果与讨论 2.1 香豆素 -3- 羧酸乙酯合成条件的优化 2.1.1 反应物配比对产物收率的影响 试验发现 , 若水杨醛过量 , 多余的水杨醛由于在反应过程中氧化和聚合而使产 品的颜色变深 , 熔点偏低。为了减少副反应的发生 , 应使丙二酸二乙酯过量。 将 10.5 mL( 0.1 mol ) 的水杨醛与不同量的丙二酸二乙酯溶于50 mL 无水乙醇中 , 加入 1 mL 六氢吡啶 , 在水浴
7、中回流 2 h。冷却后将反应物倒入60 mL 水中, 于 冰水中结晶 , 大量晶体立即析出。待结晶完全后, 抽滤, 晶体每次用 5 mL 冰的 50% 的乙醇洗涤 2 3 次, 再在 80 C 烘箱中干燥即得 产品。反应物配比与酯收率的关系见表1。 试验表明 , 随着丙二酸二乙酯与水杨醛物质的量比的增大, 香豆素 -3- 羧酸乙酯 的收率明显增大 , 当反应物的配料比大于1.4 时, 酯的产量降低 , 产品呈现淡 黄色。故选用丙二酸二乙酯与水杨醛的物质的量比为1.4:1.0 。 2.1.2 反应时间对产物收率的影响 为了找出最佳反应时间 , 将 10.5 mL ( 0.1 mol) 的水杨醛与
8、 21.1 mL( 0.14 mol) 丙二酸二乙酯溶于50 mL 无水乙醇中 , 加入 1 mL 六氢吡啶 , 在水浴中回流一段 时间。实验结果见表2。 表 2 反应时间对产物收率的影响 缩合反应的反应时间比较重要, 时间过短 , 反应不完全 , 但时间过长 , 反应副 产物增多 , 也影响酯的收率 , 且增加了后处理的难度。 因此, 我们选择反应时间 为 2 h 。 2.1.3 催化剂的选择 理论上 , 有机碱如胺类化合物都可作为反应的催化剂。我们分别用六氢吡啶、 吡啶、二乙胺、三乙胺、二异丙胺、吗啉作催化剂, 考察它们对该合成反应的影 响。实验条件为 : 水杨醛与丙二酸二乙酯的物质的量比
9、为1.0:1.4, 反应时间为 2 h, 催化剂用量为 1 mL。实验结果见表3, 不同的催化剂对产品的质量和收率 都有较大的影响 , 其中以六氢吡啶的催化性能最好, 得到的产品多 , 晶型、 色泽 较好; 二乙胺的催化性能次之。故选用六氢吡啶为催化剂。 表 3 不同催化剂对产物收率的影响 2.1.4 催化剂的用量对酯收率的影响 为了考察催化剂用量对酯收率的影响, 将水杨醛和丙二酸二乙酯的物质的量比 保持在 1.0: 1.4, 加入不同用量的六氢吡啶回流2 h, 实验结果见表 4 表 4 催化剂用量对产物收率的影响 表 4 表明, 随着六氢吡啶用量的增加, 香豆素 -3- 羧酸乙酯的收率显著提
10、高, 但六氢吡啶用量在0.6 1.0 mL 范围内 , 收率变化不大 , 以 0.8 mL 为最高点。 故本实验六氢吡啶选用0.8 mL。 2.2 物性测试及结构表征 2.2.1 产品的物理性质 根据文献【 7,8 】中的测定方法来确定产品的纯度, 并测定了产品的熔点 , 结果 见表 5。 表 5 产品的物理性质 221 产品的结构表征 表 6 产品的红外光谱 合成的两种产品的红外光谱数据见表6。 通过红外光谱分析 , 可初步确定所合成的两种化合物与目标产物一致。 参考文献 : 1 陈维一 , 陆军. 香豆素类衍生物的合成 J . 化学研究与 应用, 2001, 13( 1) ; 76-77.
11、 2 LEWIS R J, SINGH O M P, SMITH C V, et al. The nature of inhibition of DNA gyrase by the coumarins and the cyclothialidines revealed by X-ray crystallography J . EMBO J . , 1996, 15( 6) : 1 412- 1 414. 3 GORMLEY N A, ORPHANIDES G, MEYER A, et al. The interaction of coumarin antibiotics with fragme
12、nt of DNA gyrase B protein J . Biochemistry , 1996, 35( 15) : 5 083- 5 085. 4 韩广甸 , 赵树纬 , 李述文 . 有机制备化学手册 : 中卷 M . 北京: 化学工业出版社 , 1985: 145. 5 徐福培 , 丁维钰 , 笪宝林 . 香豆素类化合物的一种新合 成方法 J . 有机化学 , 1991, 11( 6) : 624-625. 6 苏 勃拉图斯 N H. 香料化学 M . 北京: 轻工业出版 社, 1984. 7 刘秀娟 , 王歌云 , 孙凌峰 . A- 呋喃丙烯酸的合成研究 J . 精细化工 , 2001, 18( 7) : 428- 430. 8 李述文 , 范如霖 . 实用有机化学手册 M . 上海: 上海科 技出版社 , 1986: 497.