微波辐射合成邪蒿素

胡彩玲，刘汉文

（1. 湖南化工职业技术学院, 湖南 株洲 412004； 2. 湖南科技大学，湖南 湘潭 411201）

微波辐射合成邪蒿素

胡彩玲1，刘汉文2

（1. 湖南化工职业技术学院, 湖南 株洲 412004； 2. 湖南科技大学，湖南 湘潭 411201）

在微波辐射下，以 7-羟基香豆素为原料，两步合成了邪蒿素。其中在第一步反应中，首次使用KF/A12O3作为碱试剂；第二步，微波辐射，大大缩短了该步反应时间，同时考察了微波辐射时间、辐射功率、反应溶剂对产率的影响。

微波辐射；KF/A12O3；邪蒿素

1986 年，加拿大的 R.Gedye 和 R.J.Giguere 首次将微波辐射技术应用于化学研究[1]，微波辐射下的有机合成反应具有节约能源、反应速度快、产率高、产品易纯化等特点，近年来一直受到有机化学工作者的普遍关注。KF/A12O3是一种新型载体碱催化剂，氧化铝作为载体提高了氟化钾的活性，广泛应用于O-烃基化反应、N-烃基化等反应]等有机合成中[2,3]，且制备方便、价格低廉、条件温和，活性高，立体选择性高，副反应少，可以多次重复使用，是新一代环境友好的催化材料。

邪蒿素又称邪蒿灵，邪蒿内酯，英文名 seselin，是具有角型三环结构的香豆素类天然产物。存在于伞形科植物印度邪蒿的果实等植物中，芸香科植物枸橘的根及花椒树皮中。邪蒿素类化合物应用价值广泛，表现出多种生物活性，如抗炎、抗癌、抗真菌、抗氧化、抗 HIV[4]。医学上，可作为光敏剂，镇静剂、催眠剂，其中作为光敏剂已被用于临床；农业上，可作为除草剂、杀虫剂、植物生长调节剂；化工上，可作为金属防腐剂。但从目前研究现状看，大多数研究者采用经 7-羟基香豆素在 K2CO3碱作用下合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，再经其高温 claisen 重排，该法为均相常规加热，反应能耗较高[5-12]。

本文研究了微波辐射，KF/Al2O3存在下，由 7-羟基香豆素合成 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，进而进一步微波辐射合成邪蒿素，考察了反应时间及催化剂用量等因素对产品收率的影响。

1 实验部分

1.1 实验试剂及主要仪器

7-羟基香豆素，AR，Carl Roth KG；3-氯-3-甲基-1-丁炔，AR，Acros Organics；KF·2H2O，AR；Al2O3，层析用，100-200 目，CP；碘化钾，AR；丙酮，AR；DMF ，AR；DMSO，AR；苯，AR；N,N-二乙基苯胺（PhNEt2），AR。

Discover单模微波合成系统，美国 CEM 公司；PE-2000 型傅里叶变换红外光谱仪，美国 PE 公司；WRS-1 数字式熔点仪，上海精密科学仪器有限公司；AVANCE400+固体核磁共振波谱仪，瑞士Bruker。

2.2 合成路线

2.3 实验步骤

2.3.1 KF/Al2O3的制备

将 23.5 g KF 2H2O 溶于 16 mL 水中，溶解后，加入 25 g 中性 Al2O3（层析用，100～200 目），于 60～65℃电动搅拌反应 1h。然后在减压下旋转蒸发蒸去其中的水分，固态物在 120 ℃下干燥 4 h，即得KF/Al2O3放在干燥器里备用[13]。

2.3.2 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制备（图1）

图 1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素Fig.1 7- (2- methyl -3- butyne -2- oxygen radicals) –coumarin

7-羟基香豆素 1.5 g，KF/Al2O31.8 g，KI 0.23 g依次加入圆底烧瓶中，加入 98%(体积分数)的丙酮30 mL 做溶剂，于室温下搅拌 1 h 后，加入 3-氯-3-甲基-1-丁炔 1.8 g，再安装冷凝管（回流冷凝管上端保鲜膜准密封），于单模微波合成系统中反应(内置磁力搅拌)，设定预热时间 3 min，功率 70 W，辐射时间 80 min，控制反应温度 80 ℃。反应完毕，冷却至室温，过滤（固体用少量丙酮洗涤），洗涤液与滤液合并，旋转蒸发去溶剂。残余固体用用乙醚和去离子水萃取两次（每次乙醚:去离子水=20 mL:10 mL），分出乙醚相，无水硫酸镁干燥，浓缩，硅胶浸渍，用体积比正己烷∶乙酸乙酯=3.5∶1 为展开剂，干法硅胶过柱，得 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素 1.68 g，产率 79.5%。

7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的定性分析淡黄色晶体，m.p.135.3～139.1℃(文献值[14]136～140℃)。

IR (KBr,v/cm-1)：3236.6 (-C=C-H 伸缩振动)，2997.8 (-CH2-，-CH3伸缩振动)，2110.5 (-C=C-伸缩振动)， 1721.7 (-C=O 伸缩振动)，1614.4，1502.3 ，1401.0 (芳环骨架振动)，1275.8，1232.3 (-C-O-C-伸缩振动).

1HNMR(CDCl3，400 MHz)δ：1.72(6H，s，H-15，16)，2.67(1H，s，H-14)，6.28(lH，d，J=9.5Hz，H-3)，7.05(1H，dd，J=8.6 和 2.2 BHz，H-6)，7.32(1H，bs，H-8)，7.36(1H，d，J=8.6 BHz，H-5)，7.65(1H，d，J=9.5 Hz，H-4).

13CNMR(CDCl3，100 MHz)δ： 29.53(C-15，C-16)， 72.94(C-14)， 75.22(C-12)， 84.82(C-13)， 107.12((C-8) ， 113.547(C-6) ， 113.79(C-3) ，117.12(C-10) ， 128.19(C-5) ， 143.33(C-4) ，155.12(C-9)， 159.13(C-7)，161.18(C-2)。

2.3.3 Seselin 的合成（图 2）

图 2 SeselinFig.2 Seselin

将 0.70 g 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)香豆素，溶解在 10 mL lDMSO 中，于单模微波合成系统中反应(内置磁力搅拌)，设定预热时间 2 min，功率 200 W，辐射时间 8 min，控制反应温度 200 ℃，回流。反应完毕，冷却至室温，于 4 mmHg 下减压蒸馏，80 ℃油浴，去除 DMSO 至干，回收溶剂（沸点 64～65℃/4 mmHg）。残余物用丙酮溶解，适量硅胶浸渍，用体积比正己烷:乙酸乙酯=3.5:1 为展开剂，干法常压过柱，得 Seselin 0.681 g，产率 97.3%。

Seselin 的定性分析

黄 色 晶 体 ， m.p.116.7～119.3 ℃ ( 文 献 值[15]119～120 ℃)。

IR (KBr,v/cm-1)：1722.5 (酮-C=O 伸缩振动)，1633.8 (α ， β-不 饱 和 酮 的-C=C-伸 缩 振 动)，1596.0，1482.9，1440.6，1407.5 (芳环上的骨架振动)，1261.0 (C-O)，833.5 (苯环氢)， 1360.0 (-CH3对称弯曲) 。

1HNMR(CDCl3，400 MHz)δ：1.47(6H，s，H-15，16)，5.82(1H，d，J=10.2 Hz，H-13)，6.23(1H，d，J=9.5 Hz，H-3)，6.75(1H，d，J=8.5 Hz，H-6)，6.81(1H，d，J=10.2Hz，H-14)，7.44(1H，d，J=8.5 Hz，H-5)，7.88(1H，d，J=9.5 Hz，H-4).

13CNMR(CDCl3， 100 MHz)δ ：28.16(C-15 ，C-16)，76.72(C-12)，109.33(C-6)，112.624(C-3)，112.651(C-10) ， 113.53(C-8) ， 115.04(C-14) ，127.77(C-5) ， 130.77(C-13) ， 143.87(C-4) ，150.17(C-9)，156.36(C-7)，161.00(C-2).

3 结果与讨论

3.1 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素的制备过程中反应条件探讨

3.1.1 辐射时间对反应的影响

为了考察反应时间对反应的影响，在实验过程中，固定辐射功率为 70 W，微波辐射时间分别在40，60，80，100，120 min 时，TLC 检测发现，微波条件下，当反应超过 80 min 时，产物点较原料点的大小变化已不明显，即再延长反应时间对产率的提高无显著效果。

3.1.2 微波辐射功率对反应的影响

固定反应时间为 80 min 下，辐射功率分别采用30，50，70，90，110 W 时，其产率分别为 53.1%，60.2%，79.5%，63.1%，45.1%。实验表明，微波加热时，采用较低功率，产率较高，主要是因为在微波条件下，由于有固体碱的存在，高功率将大大增加 3-氯(碘)3-甲基-1-丁炔发生消去反应的几率，进而导致产率下降（图 3）。

3.2 seselin 合成过程中反应条件探讨

3.2.1 微波辐射功率和辐射时间对产率的影响

表 1 辐射功率、辐射时间对反应产率的影响Table 1 Effect of radiation power, radiation time on the yield of the reaction

在上述合成 seselin 条件中，当微波预热时间 2 min，辐射时间 8 min 和使用二甲基亚砜（DMSO）作溶剂保持不变时，分别在 150、180、200、220 W微波辐射下反应。表1表明，随着微波辐射功率的增加，反应产率提高，当辐射功率达 200 W 时，反应产率可达 97.3%，几乎完全，再加大功率反而产率下降。

因此，选择微波辐射功率 200 W，用 DMSO 作溶剂，考察预热时间不变，辐射时间(2、8、15 min)对产率的影响。结果发现，反应时间 8 min 时，产率达到 97.3%。表 2 表明，反应时间太短，转化不完全。反应时间 8 min 时，反应基本完成，再增加反应时间，产率增加不明显。

与传统高温环合条件相比，微波反应不仅大大缩短了反应时间，而且产率得到较大改善。其主要原因可能是微波加剧了分子运动速率，提高了分子的平均动能，降低了反应的活化能[15]，增加了反应物分子的碰撞几率，使反应迅速完成。

3.2.2 反应溶剂对反应产率的影响

为了进一步考察不同溶剂对该反应的影响，选择了 4 种溶剂，在 200 ℃下，辐射时间 8 min。表 2 列出的结果可知，溶剂不同对产率的影响较大。极性溶剂分子吸收微波较容易，加热速度快，反应速率快，产率高；分子极性越大，吸收微波越容易，反应速率也就越快；但非极性溶剂苯则吸收微波较困难，即使反应时间延长至 10 min，转化率也只仅 50%左右。因此，微波是反应产率提高的重要原因之一。

表 2 反应溶剂对反应产率的影响Table 2 Effects of solvent on reaction

4 结 论

微波辐射，首次使用 KF-Al2O3作为碱，由 7-羟基香豆素合成了 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素，又由 7-(2-甲基-3-丁炔-2-氧基)-香豆素在微波辐射下通过 Claisen 重排合成邪蒿素。探索了此步反应的最佳条件为以 DMSO 为溶剂、200 ℃、反应时间 8 min，该法大大缩短了反应时间(50 倍)，为邪蒿素类化合物的合成提供了一个有效途径。

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Microwave Synthesis of Seselin

HU Cai-ling1，LIU Han-wen2
（1. Hunan Chemical Vocational Technology College, Hunan Zhuzhou 412004，China；2. Hunan University of Science and Technology，Hunan Xiangtan 411201，China）

Under microwave irradiation, using 7- hydroxyl coumarin as raw material, seselin was synthesized via two steps. A new alkali reagent KF/A12O3was first used in first step reaction; Microwave radiation greatly shortened the reaction time in the second step. At the same time, effect of microwave radiation time, radiation power, reaction solvent on the yield was investigated.

Microwave irradiation；KF/Al2O3；Seselin

TQ 03

： A文献标识码： 1671-0460（2014）07-1172-03

湖南化工职业技术学院院级课题（Hnhy2012B005）资助项目。

2014-04-24

胡彩玲（1980-），女，河北秦皇岛人，讲师，硕士，研究方向：主要从事有机合成研究，从事什么技术工作。E-mail：89937256@qq.com。