兩種7-羥基香豆素衍生物的合成和NMR分析

林會(huì)平， 孫國(guó)紹， 梁 波

（1. 安康學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 安康 725000；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，北京 100193）

傘形花內(nèi)酯（7-羥基香豆素）及其為骨架的類似物具有抗炎[1]、抗腫瘤[2-3]、抗衰老[4-6]、抗菌[7]、體外降血糖[8]等生物活性，還具有一定的光學(xué)性能[9]。本文在參考文獻(xiàn)合成的基礎(chǔ)上[10-16]，以 7-羥基香豆素為原料，通過吡啶催化乙酸酐反應(yīng)合成目標(biāo)化合物1（具體化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1）；利用碳酸銫的堿性促進(jìn)2-溴乙基甲基醚反應(yīng)合成目標(biāo)化合物2（具體化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖2）。對(duì)兩個(gè)目標(biāo)化合物通過核磁波譜技術(shù)手段進(jìn)行表征，確定化合物的結(jié)構(gòu)。結(jié)合分子結(jié)構(gòu)中不同基團(tuán)或原子的電子效應(yīng)影響因素，通過A環(huán)上鄰位氫、間位氫W型以及B環(huán)上順式雙鍵的耦合常數(shù)特征，利用1H-NMR、13C-NMR、135° DEPT、1H-1H COSY、HMQC和HMBC譜對(duì)氫原子、碳原子的準(zhǔn)確化學(xué)位移進(jìn)行歸屬和驗(yàn)證。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 藥品和儀器

7-羥基香豆素（98%）購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司，二氯甲烷、乙酸酐、吡啶、乙酸乙酯、碳酸氫鈉、氯化鈉、N,N-二甲基甲酰胺、2-溴乙基甲基醚均為化學(xué)純，柱色譜硅膠（200～300目）購(gòu)自青島海洋化工有限公司。AVANCE Ⅲ 400型、300型核磁共振波譜儀（德國(guó)Bruker公司，DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）。

1.2 目標(biāo)化合物的合成

1.2.1 化合物1的合成

取16.2 mg（0.1 mmol）的7-羥基香豆素溶解于3 mL的二氯甲烷中，先加入12.24 mg（0.12 mmol）的乙酸酐，再加入1.58 mg（0.02 mmol）的吡啶作為催化劑，室溫?cái)嚢柽^夜。用TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程，待檢測(cè)原料點(diǎn)消失后反應(yīng)停止反應(yīng)。分兩次用二氯甲烷各30 mL萃取，合并有機(jī)相后依次用水、飽和碳酸氫鈉洗滌，分離有機(jī)相濃縮后硅膠柱層析分離（乙酸乙酯/石油醚＝1∶6），得白色粉末19.2 mg（0.094 mmol），產(chǎn)率94%。合成路線如圖1所示。

圖1 化合物1的合成路線

1.2.2 化合物2的合成

取16.2 mg（0.1 mmol）的7-羥基香豆素溶解于3 mL的N,N-二甲基甲酰胺中，相繼加入300 mg的碳酸銫粉末和27.8 mg的2-溴乙基甲基醚（0.2 mmol），室溫?cái)嚢柽^夜，用TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程，待檢測(cè)原料點(diǎn)消失后反應(yīng)停止反應(yīng)。分兩次用乙酸乙酯各30 mL萃取，有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌，濃縮后硅膠柱層析分離（乙酸乙酯/石油醚＝1∶8），得白色粉末20.1 mg（0.091 mmol）。合成路線如圖2所示。

圖2 化合物2的合成路線

2 結(jié)果與討論

2.1 一維NMR分析

2.1.11H-NMR 分析

圖3是化合物的1H-NMR譜。由圖3可知，化合物1的δH8.06出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（3J＝9.6 Hz），δH6.47出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（3J＝9.6 Hz）；化合物2的δH7.97出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（3J＝9.6 Hz），δH6.28出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（3J＝9.6 Hz）。耦合常數(shù)3J＝9.6 Hz符合B環(huán)上H-3、H-4位置上順式雙鍵的特征，因H-3、H-4受到相鄰位置上羰基基團(tuán)、苯環(huán)的電子效應(yīng)的影響，故δH8.06和δH7.97分別為化合物1、化合物2的H-4；δH6.47和δH6.28分別為化合物1、化合物2的H-3。

化合物1的δH7.75出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（3J＝8.4 Hz），δH7.26出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（4J＝2.5 Hz），δH7.15出現(xiàn)一個(gè)氫的 dd峰（3J＝8.4 Hz和4J＝2.5 Hz）；化合物 2的 δH7.61出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（3J＝8.4 Hz），δH6.99出現(xiàn)一個(gè)氫的雙峰（4J＝2.4 Hz），δH6.94出現(xiàn)一個(gè)氫的dd峰（3J＝8.4 Hz和4J＝2.4 Hz）。耦合常數(shù)3J＝8.4 Hz符合苯環(huán)上H-5和H-6位置上鄰位氫的特征，耦合常數(shù)4J＝2.5 Hz（4J＝2.4 Hz）符合苯環(huán)上H-6和H-8位置上間位氫（W型）的特征；故δH7.75和δH7.61分別為化合物1、化合物2的H-5；δH7.26和δH6.99分別為化合物1、化合物2的H-8；δH7.15和δH6.94分別為化合物1、化合物2的H-6。

化合物1的δH2.30出現(xiàn)一個(gè)3H的單峰，故為乙?；系腗e-12?；衔?的δH4.19、δH3.68分別出現(xiàn)一個(gè)2H的三重峰，應(yīng)為亞甲基上的H-11和H-12，因受到鄰位氧原子的電子效應(yīng)的影響，故δH4.19為化合物2的H-11，δH3.68為化合物2的H-12；δH3.31出現(xiàn)一個(gè)3H的單峰，故為甲氧基上的Me-13。

圖3 化合物1和化合物2的1H-NMR譜

2.1.213C-NMR和135°DEPT分析

圖4是化合物的13C-NMR譜和135° DEPT譜。結(jié)合兩個(gè)化合物的分子結(jié)構(gòu)，通過13C-NMR和135° DEPT譜對(duì)比分析，對(duì)伯碳、仲碳、叔碳和季碳的類別進(jìn)行判斷。由圖4可知，化合物1的δC169.3、δC160.2、δC154.5、δC153.3、δC117.1 和化合物 2 的 δC161.9、δC160.6、δC155.6、δC113.0 均為季碳；化合物 1 的δC144.3、δC129.8、δC119.1、δC116.0、δC110.6 和化合物 2 的 δC144.6、δC129.7、δC112.8、δC112.6 均為叔碳；化合物1的δC21.3和化合物2的δC58.4均為伯碳；化合物2的δC70.4、δC68.0均為仲碳。

圖4 化合物1和化合物2的13C-NMR譜和135° DEPT譜

2.2 二維NMR分析

2.2.11H-1H COSY 分析

圖5是化合物的1H-1H COSY譜。由圖5可知，兩個(gè)化合物的B環(huán)上H-3和H-4均出現(xiàn)極強(qiáng)的氫氫相關(guān)的峰信號(hào)；A環(huán)上H-5和H-6均出現(xiàn)極強(qiáng)的氫氫相關(guān)的峰信號(hào)，H-6和H-8均顯示較弱的氫氫相關(guān)的峰信號(hào)。化合物2中還出現(xiàn)H-11和H-12極強(qiáng)的氫氫相關(guān)的峰信號(hào)。這些氫氫相關(guān)的峰信號(hào)進(jìn)一步驗(yàn)證了1H-NMR譜的分析結(jié)果。

圖5 化合物1和化合物2的1H-1H COSY譜

2.2.2 HMQC 分析

圖6是化合物的HMQC譜。由圖6可知，化合物1的δH8.06和δC144.3，δH7.75和δC129.8，δH7.15和 δC119.1，δH6.47 和 δC116.0，δH7.26 和 δC110.6，δH2.30 和 δC21.3 均有碳?xì)湟绘I的相關(guān)關(guān)系，故 δC144.3為C-4，δC129.8為C-5, δC119.1為C-6，δC116.0為C-3，δC110.6為C-8，δC21.3為C-12?；衔?的δH7.97 和 δC144.6，δH7.61 和 δC129.7，δH6.94 和 δC112.8，δH6.28 和 δC112.6，δH6.99 和 δC101.4，δH3.68和δC70.4，δH4.19和δC68.0，δH3.31和δC58.4均有碳?xì)湟绘I的相關(guān)關(guān)系，故δC144.6為C-4，δC129.7為 C-5，δC112.8為 C-6，δC112.6為C-3，δC101.4為 C-8，δC70.4為 C-12，δC68.0為 C-11，δC58.4為 C-13。所有碳原子的歸屬結(jié)合HMQC譜進(jìn)行驗(yàn)證。

圖6 化合物1和化合物2的HMQC譜

2.2.3 HMBC 分析

圖7是化合物的HMBC譜。由圖7可知，化合物1的δC160.2、化合物2的δC161.9均與各自的H-4表現(xiàn)出很強(qiáng)的碳?xì)淙I相關(guān)關(guān)系，與各自的H-3表現(xiàn)出較弱的碳?xì)鋬涉I相關(guān)關(guān)系，故δC160.2、δC161.9均為C-2?；衔?的δC154.5、化合物2的δC160.6均與各自的H-5表現(xiàn)出很強(qiáng)的碳?xì)淙I相關(guān)關(guān)系，與各自的H-6、H-8表現(xiàn)出較弱的碳?xì)鋬涉I相關(guān)關(guān)系；由于氧原子的作用，化合物2的δC160.6還與H-11表現(xiàn)出極其微弱的碳?xì)淙I相關(guān)關(guān)系，故δC154.5、δC160.6均為C-7?；衔?的δC153.3、化合物2的δC155.6均與各自的H-4、H-5表現(xiàn)出很強(qiáng)的碳?xì)淙I相關(guān)關(guān)系，與各自的H-8表現(xiàn)出較弱的碳?xì)鋬涉I相關(guān)關(guān)系，故δC153.3、δC155.6均為C-9?；衔?的δC117.1、化合物2的δC113.0均與各自的H-3、H-6、H-8表現(xiàn)出很強(qiáng)的碳?xì)淙I相關(guān)關(guān)系，與各自的H-4、H-5表現(xiàn)出較弱的碳?xì)鋬涉I相關(guān)關(guān)系，故δC117.1、δC113.0均為C-10?；衔?的δC169.3、化合物2的δC68.0均與各自的H-12表現(xiàn)出較弱的碳?xì)鋬涉I相關(guān)關(guān)系，故 δC169.3、δC68.0均為 C-11。

圖7 化合物1和化合物2的HMBC譜

兩個(gè)化合物分子中所有的氫原子、碳原子具體位置歸屬利用1H-NMR、13C-NMR和135°DEPT等一維核磁共振波譜以及1H-1H COSY、HMQC、HMBC等二維核磁共振波譜進(jìn)行綜合分析和驗(yàn)證（如表1）。

表1 化合物1和2的氫、碳原子詳細(xì)歸屬數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

通過對(duì)兩種 7-羥基香豆素衍生物的一維和二維核磁共振波譜進(jìn)行綜合分析，利用目標(biāo)化合物 A環(huán)中H-5和H-6苯環(huán)鄰位氫的耦合常數(shù)3J＝8.4 Hz、H-6和H-8苯環(huán)W型間位氫的耦合常數(shù)4J＝2.5 Hz（4J＝2.4 Hz）以及B環(huán)中H-3和H-4的順式雙鍵耦合常數(shù)3J＝9.6 Hz的特點(diǎn)，同時(shí)考慮分子結(jié)構(gòu)中各個(gè)氫原子相鄰的不同基團(tuán)或原子的電子效應(yīng)影響，對(duì)A環(huán)和B環(huán)上氫原子和甲基、亞甲基進(jìn)行歸屬，結(jié)合1H-1H COSY譜對(duì)分析結(jié)果的進(jìn)一步驗(yàn)證。利用13C-NMR譜、135° DEPT譜來判斷目標(biāo)化合物中的季碳原子，通過HMQC譜對(duì)各個(gè)伯、仲、叔碳原子的進(jìn)行歸屬，季碳原子通過HMBC譜進(jìn)行歸屬和驗(yàn)證。這種僅在7-羥基位上進(jìn)行反應(yīng)的衍生物，其A環(huán)中苯環(huán)的鄰位氫、W型間位氫和B環(huán)中順式雙鍵氫的1H-NMR譜特征峰十分明顯，經(jīng)過本文的一維和二維核磁共振波譜分析，對(duì)兩個(gè)目標(biāo)化合物分子中所有氫、碳原子的具體歸屬，能為此類化合物的結(jié)構(gòu)解析提供一定的參考。