新型4-羥基香豆素衍生物的合成與表征

權彥，李小蓉，趙忠孝，劉靖麗，張朋

新型4-羥基香豆素衍生物的合成與表征

權彥，李小蓉，趙忠孝，劉靖麗，張朋

（陜西中醫(yī)藥大學， 陜西 咸陽 712046）

香豆素是自然界天然產(chǎn)物中一類十分重要的有機化合物。以4-羥基香豆素為原料，采用微波合成法“一鍋煮”法，合成了系列新型香豆素衍生物，所有產(chǎn)物進行了IR、MS、1HNMR結構表征，其中部分產(chǎn)物為首次合成。為此類抗凝血藥物的研究提供了理論技術支持。

微波合成；香豆素；抗凝血；結構表征

4-羥基香豆素及其衍生物是一類較特殊的香豆素化合物，具有抗凝血，抗真菌、抗癌等多種生物生理學活性，多年來一直受到醫(yī)藥學家的高度重視[1]。香豆素的生物學活性因其結構而定，如在母體苯環(huán)或吡喃環(huán)引入不同的取代基或引入的位置不同而顯示不同的生物活性[2]。開展對各種含不同取代基的香豆素類化合物的合成研究，并進一步研究其生物學活性具有重要的醫(yī)學和生物學意義。

本文采用微波合成方法“一鍋煮”法[3]，將香豆素溶解，然后根據(jù)要合成的目標產(chǎn)物的結構，進行理論分析推導，選用含有相應基團結構的有機試劑；加入相應的原材料，探索加熱溫度，最后控制溫度加熱、攪拌、抽濾得目標化合物。合成技術路線如下：

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

液體核磁共振儀 INOVA 500 MHz型 varian公司；BIO-RAD FTS3000型紅外光譜儀(KBr壓片) 202-1AB BRUKER VERTEX；質譜儀 6301安捷倫;熔點測定儀 RY-1型上海一恒科學儀器有限公司；電熱真空干燥箱XRD-700上海一恒科學儀器有限公司；紫外可見分光光度計UV-2102尤尼科（上海）儀器有限公司；微波爐800W美迪集團；恒溫加熱攪拌儀781HW型常州電器有限公司。

乙醇（CH3CH2OH）天津市天力化學試劑有限公司；乙酸酐（CH3COOCOCH3）天津市天力化學試劑有限公司；4-羥基香豆素 西安光宇生物科技有限公司；3,4-二氯苯甲醛 蘭州化學試劑廠；3,4-二甲基苯甲醛 慶功化學試劑有限公司；3-甲基苯甲醛 蘭州化學試劑廠；4-甲基苯甲醛 慶功化學試劑有限公司；4-二甲氨基苯甲醛 南京有機試劑廠；以上試劑都為分析純。去離子水 自制。

1.2 目標化合物的合成與結構表征

1.2.1 以化合物A進行試驗對反應條件進行選擇。

方案一：在250 mL三頸燒瓶中加入4-羥基香豆素10.0 g和無水乙醇100 mL，加熱、攪拌至4-羥基香豆素溶解后，然后慢慢均勻從三頸燒瓶側口再加入3,4-二甲基苯甲醛8 mL，固定好溫度計，加熱，溫度控制在不同溫度（如表1所示），回流4 h，后有白色固體顆粒析出，繼續(xù)加熱，溫度不變，加熱1 h，待反應結束，自然冷卻后抽濾，得白色晶體，此晶體再用95％乙醇進行重結晶，最終得純白色顆粒狀晶體[4]。自然干燥后稱量產(chǎn)物，計算產(chǎn)率。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量化合物A熔點為322~323 ℃。

方案二：在250 mL三頸燒瓶中加入4-羥基香豆素10.0 g和無水乙醇100 mL，攪拌，然后慢慢均勻從三頸燒瓶側口再加入3,4-二甲基苯甲醛8 mL，采用固定功率的微波爐加熱，攪拌、回流冷卻，加熱不同時間（如表2所示），后有白色固體顆粒析出，繼續(xù)微波加熱6 min，待反應結束，自然冷卻后抽濾，得白色固體，此固體再用95％乙醇進行重結晶，最終得純白色粉末[5,6]。自然干燥后稱量產(chǎn)物，計算產(chǎn)率。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量化合物A熔點為322~323 ℃。

采用不同溫度和800 W微波爐加熱合成目標產(chǎn)物，探討了反應溫度對合成目標產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，不同溫度和微波加熱不同時間時產(chǎn)率如表1和表2所示。

表1 反應溫度對產(chǎn)率的影響

由表1可知，反應在85 ℃時產(chǎn)率最高，當溫度超過100 ℃產(chǎn)率已經(jīng)很低，且反應結束后三頸燒瓶中顏色明顯變黑，這是由于高溫時部分有機物碳化，最終分離提取時大部分都為雜質被除去，故產(chǎn)率明顯降低，當溫度低于80 ℃時，在分離提取時，大部分由于原料未反應而被除去，故產(chǎn)率明顯降低。當溫度在85 ℃時，產(chǎn)率達到最大值，故本合成反應溫度控制在85 ℃。

由表2可知微波加熱12 min或17 min產(chǎn)率達到43%，當微波加熱23 min時，三頸瓶中有黑煙冒出，說明溫度太高，大量物質碳化，最終產(chǎn)率0.3%，幾乎無目標產(chǎn)物。加熱時間低于10 min時，產(chǎn)率降低。

結合表1和表2分析可知，當通常情況水浴加熱溫度達到85 ℃時，加熱時間4 h或微波加熱15 min，目標產(chǎn)物的產(chǎn)率基本都達到最大值，故本實驗合成目標產(chǎn)物A、B、C、D、E、F、G時采用此條件。

表2 微波加熱不同時間對產(chǎn)率的影響

1.2.2 化合物1~7的合成

化合物1~7的合成參照相關化學文獻方法合成。

化合物A的合成：在250 mL三頸燒瓶中加入4-羥基香豆素10.0 g和無水乙醇100 mL，加熱、攪拌至4-羥基香豆素溶解后，然后慢慢均勻從三頸燒瓶側口再加入3,4-二甲基苯甲醛8 mL，固定好溫度計，加熱，溫度控制在85 ℃，回流4 h（或微波加熱15 min）后有白色固體顆粒析出，繼續(xù)加熱，溫度仍控制在85 ℃，加熱1 h左右（或微波加熱6分鐘），待反應結束，自然冷卻后抽濾，得白色固體，此晶體再用95％乙醇進行重結晶，最終得純白色顆粒狀固體[7]。自然干燥后稱量產(chǎn)物12.1 g，產(chǎn)率43%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點322~323 ℃。

化合物B的合成：在250 mL三頸燒瓶中加入準確稱取的4-羥基香豆素10.0 g和無水乙醇100 mL，加熱、攪拌至4-羥基香豆素溶解后，然后慢慢均勻從三頸燒瓶側口再加入3-甲基苯甲醛7 mL，固定好溫度計，其他步驟同化合物A的合成步驟相同，最終得乳白色粉末。過夜，自然干燥后稱量產(chǎn)物10.0 g，產(chǎn)率33%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點237~238 ℃。

化合物C的合成：合成方法同上，在已經(jīng)溶解的4-羥基香豆素中慢慢加入4-甲基苯甲醛，重結晶，過濾，提純，最終得乳白色固體15.0 g，計算產(chǎn)率為56%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點291~292 ℃。

化合物D的合成：在250 mL三頸燒瓶中加入4-羥基香豆素10.0 g和無水乙醇100 mL，加熱、后加入KOH 10 mg，攪拌至4-羥基香豆素溶解后，然后慢慢均勻從三頸燒瓶側口再加入4-二甲氨基苯甲醛，固定好溫度計，加熱，溫度控制在80 ℃，回流4 h（或微波加熱15 min）后有灰色固體粉末析出，繼續(xù)加熱，溫度仍控制在80 ℃，加熱1 h左右（或微波加熱6 min），TLC檢測反應反應結束后，自然冷卻，蒸掉多余的乙醇，用乙酸乙酯萃取分離，多次萃取分離后抽濾，得灰色固體粉末，再用95％乙醇進行重結晶，最終得灰色固體[8,9]。自然干燥后稱量產(chǎn)物12.0 g，產(chǎn)率41%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點119~220 ℃。

化合物E的合成：合成方法同化合物D相同，將原材料改為4-甲基苯甲醛，最終的白色粉末10克，產(chǎn)率36%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點269~270 ℃。

化合物F的合成：合成方法同A的合成相同，將原材料改為4-硝基苯甲醛，產(chǎn)品在自然干燥后稱量產(chǎn)物10.0 g，產(chǎn)率35%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點251~252 ℃。

化合物G的合成：合成方法同A,將原材料改為3,4-二氯苯甲醛，最終產(chǎn)物自然干燥后稱量產(chǎn)物13.0 g，產(chǎn)率43%。產(chǎn)品經(jīng)自制蒸餾水重結晶2次后，干燥，測量熔點285~286 ℃。

1.2.3化合物8~12的合成

按照scheme1方案，將上述各步合成的A、B、C、D、E、F、G產(chǎn)物分別作為中間體，進行分子內脫水[10,11]。將相應的中間體化合物溶于乙酸酐中加熱，攪拌，插入溫度計，溫度控制在90 ℃，回流4小時（或微波加熱15 min），TLC監(jiān)測反應，待反應結束后，自然冷卻，分離萃取，抽濾，再用無水乙醇重結晶，最終分別得純白、乳白、乳白、土灰色色固體8~12。

2 目標化合物的結構表征

對合成的7種化合物分別進行核磁共振（NMR）和質譜(MS)分析。利用熔點測定儀、紅外光譜等儀器進行了測定，結果如下：

化合物A:

m.p.322-323°C.IR(KBr pelletcm-1): 3100, 2900, 1670, 1604, 1576, 1350, 1230,1093, 761 cm-1.1HNMR (CDCl3, δ, ppm): 11.507 (s,1H), 11.268(s, 1H),8.015–8.065(q,2H),7.606–7.647(t,2H),7.404–7.425(d, 4H), 7.067–7.088(d, 1H), 6.950(s, 2H), 6.049(s, 1H), 2.204–2.241(d, 6H). HRMS (ESI+):/: calcd for C27H20O6: 463.1152 [M+Na+]; found: 463.1139。

化合物B:

3,3′-(3-甲基苯亞甲基)-雙-4-羥基香豆素(2): m.p. 237–238 °C. IR(KBr pellet cm-1): 1674, 1604, 1560, 1348, 1230,1101, 763 cm-1.1H NMR (CDCl3, δ, ppm): 11.528(s, 1H), 11.285(s, 1H), 8.009-8.088(q, 2H),7.623-7.654(t,2H),7.415-7.432(d,4H),7.206-7.236(t,1H),7.082-7.097 (d, 1H), 7.012-7.042 (t, 2H), 6.080 (s, 1H), 2.312(s,3H). HRMS (ESI+):/: calcd for C26H18O6: 449.0996 [M+Na+]; found: 449.0985。

化合物C：

3,3′-(4-甲基苯亞甲基)-雙-4-羥基香豆素(3):m.p. 291–292 °C. IR(KBr pellet cm-1): 1670, 1618, 1564, 1352, 1230，1095, 906, 763 cm-1.1H NMR (CDCl3, δ, ppm): 11.521(s, 1H), 11.296(s, 1H), 8.000-8.082(q,2H),7.615-7.649(m, 2H), 7.408-7.425 (d, 4H), 7.099-7.145(q, 4H), 6.076(s, 1H), 2.342(s, 3H). HRMS(ESI+):/: calcd for C26H18O6: 449.0996 [M+Na+]; found: 449.0941。

化合物D:

3,3′-(4-二甲氨基苯亞甲基)-雙-4-羥基香豆素(4): m.p. 119-220 °C. IR (KBr pellet cm-1): 1720, 1667, 1610, 1520, 1370, 1170, 756 cm-1.1HNMR (DMSO-6,, ppm): 7.788-7.803(d, 2H), 7.492-7.524(t, 2H), 7.390(s, 2H), 7.210-7.274(m, 6H), 6.267(s, 1H), 3.122(s, 6H). HRMS (ESI+):/: calcd for C27H21NO6: 478.1261 [M+Na+]; found: 478.1228。

化合物E：

3,3′-(4-甲氧基苯亞甲基)-雙-4-羥基香豆素(5):m.p. 269-270 °C. IR(KBr pellet cm-1): 1670, 1604, 1560, 1510, 1350, 1256, 1093, 769 cm-1.1H NMR (CDCl3, δ, ppm): 11.512(s, 1H), 11.296(s, 1H), 7.994–8.075(q,2H),7.605–7.647(t, 2H), 7.399–7.419(d, 4H), 7.118–7.139(d, 2H), 6.844–6.866(d, 2H), 6.050(s, 1H), 3.797(s,3H). HRMS (ESI+):/: calcd for C26H18O7: 465.0945 [M+Na+]; found: 465.0967。

化合物F：

3,3′-(4-硝基苯亞甲基)-雙-4-羥基香豆素(6): m.p. 251–252 °C. IR(KBr pellet cm-1): 1658, 1616, 1564, 1521, 1348, 1109, 763 cm-1.1H NMR (CDCl3, δ, ppm): 11.571(s, 1H), 11.379(s, 1H), 8.180–8.202(d, 2H), 7.997–8.104(q, 2H), 7.655–7.693(d, 2H), 7.404–7.443(t, 6H), 6.122(s, 1H). HRMS (ESI+):/: calcd for C25H15NO8: 480.0690 [M+Na+]; found: 480.0489。

化合物G：

3,3′-(3,4-二氯苯亞甲基)-雙-4-羥基香豆素(7): m.p. 285-286 °C. IR(KBr pellet cm-1): 1670, 1604, 1560, 1350, 1101, 910, 767 cm-1.1H NMR (CDCl3, δ, ppm): 11.585(s, 1H), 11.317(s, 1H), 8.003–8.090(q, 2H), 7.639–7.678(t, 2H), 7.382–7.441(q, 5H), 7.285(s, 1H), 7.058–7.082(d, 1H), 6.021(s, 1H). HRMS (ESI+):/: calcd for C25H14Cl2O6: 503.0060 [M+Na+]; found: 503.0024。

3 結論

本實驗按照實驗方案，通過大量實驗討論了常壓下加熱至不同溫度時合成的目標產(chǎn)物，同時采用800 W微波加熱，測定了加熱不同時的產(chǎn)率，最終得出結論，常壓下加熱4 h和微波加熱15 h有著相同的產(chǎn)率，產(chǎn)率都達到最大值43%。故本實驗合成時的溫度控制在85 ℃，加熱4 h或微波加熱15 h。在合成化合物8~12時，用乙酸酐脫水，得到目標產(chǎn)物。

本文先對合成的7個香豆素衍生物進行熔點測定、紅外、核磁等表征，推測出了它們的結構,結構推斷7個化合物的結構分別為：

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Synthesis and Characterization of Novel 4-Coumarin Derivatives

（Shaanxi University of Chinese Medicine, Shaanxi Xianyang 712046, China)

Coumarin is one of the most important organic compounds in natural products. In this paper, using 4- hydroxycoumarin as raw material, series of novel coumarin derivatives were synthesized by microwave synthesis method and one pot method, all products were characterized by IR, MS and1HNMR, some products were synthesized for the first time. The paper can provide theoretical and technical support for the study of anticoagulant drugs.

Microwave synthesis；Coumarin；Anticoagulant；Structure characterization

TQ 201

A

1671-0460（2017）10-1994-04

陜西中醫(yī)藥大學青年基金項目，項目號：2015QN24；咸陽市2016年科學技術研究計劃項目，項目號：2016k02-84。

2017-03-11

權彥（1976-），男，陜西省咸陽市人，碩士，2002年畢業(yè)于西北大學化學專業(yè)，研究方向：藥物合成及藥效學研究。E-mail：quanyan1@sohu.com。