不同取代2'，4'-二羥基查爾酮的合成

趙 瑩，張建平，李 彤，梁力曼，王月輝，趙永光

(河北科技師范學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，河北秦皇島，066600)

查爾酮及其衍生物是芳香醛酮發(fā)生交叉羥醛縮合的產(chǎn)物，本身有著重要的藥理作用，是合成黃酮的前體，同時(shí)也是一類重要的有機(jī)合成中間體，應(yīng)用前景十分廣泛［1～5］。查爾酮的傳統(tǒng)合成方法是以苯乙酮及其衍生物與芳香醛為原料，在強(qiáng)堿或強(qiáng)酸催化下進(jìn)行羥醛縮合，收率10%～70%(圖1)。近年來，隨著許多優(yōu)良的催化劑如 Lewis酸(AlCl3，TiCl3，SnCl4，F(xiàn)eCl3，ZnCl2，BCl3)及部分稀土氯化物［6～9］的涌現(xiàn)，還有負(fù)載金屬氧化合物［10］、相轉(zhuǎn)移催化劑合成［11］都可催化芳香醛酮的羥醛縮合。合成手段也越來越多樣化，微波、超聲波催化合成、綠色合成等［12］。但是，對于2'，4'-二羥基查爾酮相關(guān)的合成方法文獻(xiàn)報(bào)道不多［13，14］。筆者采取加熱回流方法，探討了反應(yīng)的溶劑種類、溫度、催化劑及其用量，簡便快速地合成了幾種不同取代羥基查爾酮，以期為今后合成羥基查爾酮類似物及黃酮化合物的中間體奠定了理論基礎(chǔ)。

圖1 2'，4'-二羥基查爾酮合成反應(yīng)方程式

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 試劑 冰醋酸(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠生產(chǎn))、氯化鋅(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、間苯二酚(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、磷鎢酸(天津市化學(xué)試劑三廠生產(chǎn))、對氨基苯磺酸(天津市河北區(qū)海晶精細(xì)化工廠生產(chǎn))、氨基磺酸(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司生產(chǎn))、對甲基苯磺酸(天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠生產(chǎn))、4-羥基苯甲醛(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、4-甲氧基苯甲醛(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))、3，4-二甲氧基苯甲醛(東京化成工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn))、香草醛(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn))、苯甲醛(天津化學(xué)試劑公司生產(chǎn))、對氯苯甲醛(天津化學(xué)試劑公司生產(chǎn))等，均為分析純。

1.1.2 儀器 KQ-500型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn))、ZF-90型暗箱式紫外投射儀(上海顧村電光儀器廠生產(chǎn))、FTIR-8900紅外光譜儀(日本島津國家貿(mào)易有限公司生產(chǎn))、WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn))、CL-2型恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn))。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 2，4-二羥基苯乙酮的合成 在裝有回流裝置的100 mL的兩口瓶中加入14.00 g(103 mmol)無水ZnCl2，30 mL(0.5 mol)冰醋酸，攪拌加熱使無水ZnCl2完全溶解。分批加入11.0 g(100 mmol)間苯二酚，劇烈回流反應(yīng)1 h。攪拌下慢慢滴加50 mL體積分?jǐn)?shù)為0.50的HCl溶液，破壞ZnCl2復(fù)合物。將反應(yīng)物傾入100 mL冰水中，析出大量紅棕色針狀晶體，濾出晶體，水洗，干燥后得紅棕色針狀晶體2，4-二羥基苯乙酮 13.07 g，收率86%，m.p.143～144 ℃［3］。

1.2.2 2'，4'-二羥基查爾酮的合成 將2，4-二羥基苯乙酮與芳醛，加入溶劑、催化劑，加熱攪拌，用TLC跟蹤反應(yīng)，而后冷卻至室溫;用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至5～6，傾倒入碎冰中，于大約0℃放置過夜，析出結(jié)晶，抽濾，用適量冰水洗滌，將所得固體溶于氯仿，而后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05的NaHCO3溶液洗滌有機(jī)相，再用無水NaSO4干燥，蒸出溶劑，得粗品，用體積分?jǐn)?shù)為0.50的乙醇溶液重結(jié)晶。

2 結(jié)果與分析

2.1 催化劑的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮5 mmol(760.7mg)與苯甲醛5mmol(530.6 mg)用量不變，分別加入反應(yīng)物總質(zhì)量10%(129.1 mg)的氨基磺酸、對氨基苯磺酸、對甲苯磺酸、磷鎢酸，冰醋酸為溶劑，70℃下加熱攪拌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以對甲苯磺酸為催化劑，2'，4'-二羥基查爾酮的產(chǎn)率最高，因此，在此反應(yīng)中對甲苯磺酸為較優(yōu)催化劑(表1)。

表1 不同催化劑對2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

2.2 溶劑的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)與苯甲醛(5 mmol)用量不變，分別加入10 mL冰醋酸、無水乙醇、甲醇、水(十六烷基三甲基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑)，以對甲苯磺酸為催化劑，其用量為129.1 mg，70℃加熱攪拌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以冰醋酸為溶劑，2'，4'-二羥基查爾酮的產(chǎn)率最高，因此，在此反應(yīng)中冰醋酸為較優(yōu)溶劑(表2)。

表2 不同溶劑對2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

2.3 催化劑用量的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)與苯甲醛(5 mmol)用量不變，冰醋酸為溶劑，改變催化劑對甲苯磺酸用量，70℃下反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%時(shí)，2'，4'-二羥基查爾酮的產(chǎn)率最高，此量為反應(yīng)的催化劑最佳加入量(表3)。

2.4 反應(yīng)溫度的選擇

固定2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)與苯甲醛(5 mmol)用量不變，冰醋酸為溶劑，對甲苯磺酸193.7 mg，于不同溫度下加熱攪拌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:溫度是影響反應(yīng)查爾酮收率的重要因素。

溫度低，產(chǎn)率則低;升高溫度，產(chǎn)率也隨之增加，但當(dāng)溫度高于90℃，產(chǎn)率有所下降，這可能是由于溫度對催化劑活性的影響，溫度太高，副反應(yīng)多，從而使產(chǎn)物的產(chǎn)率降低。因此選擇反應(yīng)溫度為90℃(表4)。

2.5 2'，4'-二羥基查爾酮類似物的合成

選擇不同取代的芳醛(5 mmol)與2，4-二羥基苯乙酮(5 mmol)，以冰醋酸為溶劑，對甲基苯磺酸為催化劑，其用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%，90℃條件下合成2'，4'-二羥基查爾酮。TLC跟蹤反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不論醛上連有給電子基團(tuán)還是吸電子基團(tuán)，均能得到較好收率的2'，4'-二羥基查爾酮(表5)。但相對而言，對氯苯甲醛合成的查爾酮產(chǎn)率要高于另外幾種底物合成的查爾酮。這可能是由于氯為吸電子基團(tuán)，使得醛上的碳正離子正電性增強(qiáng)，從而相對容易進(jìn)行反應(yīng)生成產(chǎn)物;而羥基和甲氧基都是給電子基團(tuán)，降低了反應(yīng)的活性，故而產(chǎn)率稍低。

表3 催化劑用量對2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

表4 溫度對2'，4'-二羥基查爾酮產(chǎn)率的影響

表5 幾種2'，4'-二羥基查爾酮的合成

查爾酮 a紅外圖譜數(shù)據(jù)(IR(KBr)v/cm－1):3 176，1 713，1 558，1 465，1 429，3 036，1 222，970 cm－1。IR圖譜數(shù)據(jù)表明:在3 176 cm－1是芳香化合物酚羥基伸縮振動(dòng)峰;1 635 cm－1存在一個(gè)羰基吸收峰;3 036 cm－1是苯環(huán)上的C-H伸縮振動(dòng)峰;1 558，1 465，1 429 cm－1是苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰;1 222 cm－1是C-O伸縮振動(dòng)吸收峰;970 cm－1是反式雙鍵的C-H彎曲振動(dòng)吸收峰。經(jīng)紅外和熔點(diǎn)的測定，與參考文獻(xiàn)相符，確認(rèn)是2'，4'-二羥基查爾酮。

其他化合物的紅外圖譜數(shù)據(jù)如下。

b:3 187，1 698，1 579，1 503，1 434，3 033，1 238

c:3 176，1 720，1 606，1 558，1 442，3 028，1 223

d:3 320，1 715，1 519，1 496，1 440，3 033，1 218

e:3 389，1 708，1 580，1 472，1 430，3 085，1 230

f:3 389，1 711，1 580，1 472，1 430，3 085，1 237

3 結(jié) 論

本次研究以對甲基苯磺酸為催化劑，其用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%，冰醋酸為溶劑，90℃加熱攪拌條件下合成幾種不同取代的2'，4'-二羥基查爾酮，產(chǎn)率為61.51%～74.96%。該方法具有催化劑廉價(jià)易得、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

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