7-甲氧基-3′-羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能_王乙颖.pdf

投稿网址：年 第 卷 第 期，（）：科 学 技 术 与 工 程 引用格式：王乙颖，安超娜，姚甜，等 甲氧基羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能 科学技术与工程，（）：.，（）：.化学工业甲氧基羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能王乙颖，安超娜，姚甜，刘波，刘洋，刘存芳，田光辉（陕西理工大学陕西省催化基础与应用重点实验室，汉中）摘 要 黄酮有很好的药理活性，应用广泛，但提取黄酮产量低、价格高，为了探索人工合成黄酮的新技术和合成新的黄酮，以天然产物丹皮酚为原料，碱催化间羟基苯甲醛和丹皮酚发生缩合反应，构建中间体产物；再在高温下以二甲基亚砜（）为溶剂，碘催化诱导其氧化关环得到目标产物，通过紫外、红外、元素分析及核磁共振等综合分析确定产物的结构，考察产物和产物在不同浓度酸碱盐溶液中紫外光谱的变化情况并分析其原因。结果表明，产物为，二羟基甲氧基查尔酮，产率.，在不同浓度酸碱盐溶液中其紫外光谱均有变化，可与低浓度 溶液作用，其生成物在 内能稳定存在，也易与 溶液作用，其生成物不稳定；产物为 甲氧基羟基黄酮，产率.，在（.）、溶液中能长期稳定存在。该合成工艺克服了缩合反应中需要保护羟基的问题，实现了 甲氧基羟基黄酮的高效合成，产物未能形成 色酮结构，其 环上各有一个酚羟基，稳定性受环境影响较大，碱性环境下尤为突出，使用时应把控产物的存储环境，不宜高于；产物有稳定的共轭结构，受环境影响较小，强酸环境下也能稳定存在。该研究对黄酮生产应用有指导作用和参考价值。关键词 丹皮酚；催化；合成；黄酮；紫外光谱中图法分类号.；文献标志码 收稿日期：；修订日期：基金项目：陕西省科技厅社发攻关项目（）；陕西省教育厅项目（，）；陕西理工大学 年研究生创新基金（）；国家级大学生创新创业训练计划（）第一作者：王乙颖（），女，汉族，陕西安康人，硕士研究生。研究方向：有机合成。：。通信作者：田光辉（），男，汉族，陕西渭南人，硕士，教授。研究方向：催化合成。：。，（，），（），.，.（.），.，投稿网址：；黄酮是以 苯基色原酮为母核含有 碳骨架的一类化合物，存在于苔藓植物、裸子植物以及被子植物等中，是植物次生代谢的产物，在多种科和多种属的植物中广泛存在，但含量较低。生物类黄酮种类较多，有黄酮类、黄酮醇类、异黄酮类、查尔酮类以及其二氢化合物等，依据黄酮的结构特点不断地从天然产物中进行提取和分离，探索生物类黄酮的新用途，药理学研究表明，生物类黄酮有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、抗辐射等药理活性，能治疗心血管疾病、糖尿病、调节血脂、降低血液黏稠度、延长红细胞寿命并增强造血功能、抑制 白血病细胞生长等病症。天然产物黄酮有产量低、价格高、提取工艺复杂等缺点，但其应用范围广、用量大，仅从天然产物中提取已不能满足需求，因此，探索黄酮合成的新技术以及开发以廉价天然产物合成高价值黄酮的新途径还是研究的热点。合成黄酮成为黄酮深加工行业中的一个重要领域，设计合成新型的黄酮和开发其新的药理活性备受关注，通常采用生物合成法、基因工程合成法、微生物转化法、化学合成法等方法，通过分步合成、一锅法合成、连续流微通道技术、离子液体以及超声波、微波等方式来合成，还合成出来了卤代黄酮，合成中大多都需要保护羟基和除去羟基，步骤长、产率偏低。借用现代光谱技术对黄酮进行光谱学分析，测试漆黄素在酸碱盐中的紫外光谱，分析甲基山柰酚的波谱特征，用傅里叶变换红外光 谱 仪（，）光谱快速鉴别刺梨黄酮，测定黄酮与蛋白相互作用的光谱性能，黄酮用 环糊精包合后的光谱变化，不断发掘黄酮的新性能，开拓黄酮的应用范围。丹皮酚（，）是从牡丹皮、徐长卿等中药材中提取的一种含有乙酰基、酚羟基等活性基团的天然产物，也是重要的有机合成中间体，由于乙酰基中羰基吸电子特性使 碳原子上的活性增强易形成碳负离子和芳醛发生缩合构建新的碳碳键形成 衍生物，还容易转化为查尔酮，为此已做了大量的工作。碱催化下，分别与对硝基苯甲醛、对甲基苯甲醛和对氟苯甲醛合成出了 羟基（羟基甲氧基苯）（硝基苯）丙酮、羟基甲氧基甲基查尔酮和 羟基甲氧基氟查尔酮；与间硝基苯甲醛反应生成 羟基甲氧基硝基查尔酮；与蒽醛反应合成出有荧光性能的蒽醛查尔酮。分子中羰基邻位酚羟基可关环生成新的黄酮，这就形成了以天然产物 来合成黄酮的理论依据，有望开辟利用价廉天然产物合成高价值黄酮的新途径。现以 为原料碱催化下与间羟基苯甲醛缩合得到，二羟基甲氧基查尔酮，再在高温下以二甲基亚砜（）为溶剂碘催化诱导，二羟基甲氧基查尔酮关环，实现 甲氧基羟基黄酮的高效合成。借助紫外、红外、元素分析并结合核磁共振氢谱、碳谱和 无畸变增强极化转移（，）谱等进行结构表征，考察中间体及目标产物在酸碱盐溶液中紫外光谱的变化，分析其稳定性，有望为黄酮的合成、性能研究以及其深加工应用提供参考。材料和方法.主要仪器与试剂 超导核磁共振仪、傅立叶红外光谱仪（德国 公司）；紫外分光光度计、高效液相色谱仪（日本岛津）；元素分析仪（德国 公司）；显微熔点仪（上海恰森仪器有限公司）；智能控温磁力搅拌器（上海齐欣科学仪器公司）；紫外分析仪（上海嘉鹏科技有限公司）；秒表（上海秒表厂）。甲醇、石油醚、氢氧化钠、乙酸乙酯、硫代硫酸钠、浓盐酸、碘、硝酸钾、二甲基亚砜（）、羧甲基纤维素钠（分析纯，西安化学试剂厂）；薄层硅胶、目硅胶（试剂级，青岛海洋化工有限公司）；丹皮酚（）、间羟基苯甲醛（.、.，上海皓鸿生物医药科技有限公司）。.实验方法.化合物的合成合成路线如图 所示，具体步骤如下。步骤 依据 反应合成。称量.（.）置于 三颈烧瓶中用甲醇 溶解，装上冷凝管和温度计，加入氢氧化钠.开启搅拌器溶解，加入间羟基苯甲醛.，控温 搅拌。反应液逐渐变为橙黄色，持续搅拌 后，薄层色谱法（，）检测，以 为对照在展开剂石，（）王乙颖，等：甲氧基羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能投稿网址：图 合成路线.油醚 乙酸乙酯体积比 的溶液中层析，紫外灯下观察，反应液中原料点变淡，在比移值 为.处有淡黄色新点出现；在石油醚 乙酸乙酯体积比 的展开剂中层析，紫外灯下观察，淡黄色新点的 为.。继续反应 ，原料点消失，检测淡黄色新点变大颜色加深。趁热将反应液倾入盛有 冷水的烧杯中，冰水浴冷却。浓盐酸调节 至中性，有大量黄色固体析出，调至弱酸性，冷却过滤，甲醇重结晶，滤饼低温干燥，得到亮黄色粉状的固体，称重。合成 次，平均产量为.，产率.，纯度.，熔点.。步骤 碘催化在 中回流合成产物。称取产物.（.）在 三颈烧瓶中用 溶解，加微量碘，装上冷凝管和温度计，搅拌控温 环合。检测以为对照在展开剂石油醚 乙酸乙酯 体积比的溶液中层析，紫外灯下观察，在 为.处有新点生成，待原料点消失，需反应 。将反应液转移至盛有 水的 烧杯中，有紫黑色碘析出，趁热加入硫代硫酸钠至碘单质消失，冰水浴冷却，析出淡黄色沉淀，过滤冷水淋洗，丙酮重结晶，得淡黄色固体，干燥称重。合成 次，平均产量为.，产率.，纯度.，熔点.。.产物和产物的结构确定经紫外、红外、元素分析并结合核磁氢谱、碳谱和 谱等综合解析确定产物的结构。纯度测定用高效液相色谱峰面积归一化法，紫外测定以甲醇为溶剂，红外测定采用溴化钾压片法。.紫外光谱性能的测试甲醇溶解产物配成浓度为.的溶液；配制浓度分别为.、.、.的 溶液以及浓度为.、.、.的 溶液和.、.、.的 溶液。分别吸取.不同浓度的 溶液、溶液和溶液，和.产物的溶液混合，测定时参比中不加产物，扫描波长范围 ，每个试样分别间隔、重复扫描。甲醇溶解产物配成浓度为.的溶液；配制浓度分别为.、.、.的 溶液以及浓度为.、.、.的 溶液和.、.、.的 溶液。分别吸取.不同浓度的 溶液、溶液、溶液，和.产物的溶液混合，测定时参比中不加产物，扫描波长范围 ，每个试样分别间隔、重复扫描。实验结果.产物结构的解析原料及产物的紫外光谱如图 所示。的 为、间羟基苯甲醛的 为.，产物的 为.，产物还明显地出现了两个较强的吸收谱带。产物 和产物 的红外光谱如图 所示，处的吸收峰是 键特征振动，谱带图 间羟基苯甲醛、和产物紫外光谱.，图 产物和产物的红外光谱.科 学 技 术 与 工 程 ，（）投稿网址：宽度相对较大，强度合适。和 处的振动为 键伸缩振动，处的振动为=共轭键的振动，间位二取代苯在 处有比较明显的振动峰，酮羰基在 处有峰出现。产物的 （，），：.（，），.（，），.（，.），.（，.），.（，.），.（，.），.（，.），.（，.），.（，）如图 所示；（，），：.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，如图 所示；谱（，），：.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，如图 所示。元素分析结果表明，实测值（计 算 值）为：.（.），：.（.）。图 产物的 谱.产物结构的解析产物和产物的紫外光谱见图，产物在 处没有吸收峰，而在 处出现新的最大吸收峰，且生成物在 处呈现强的吸收谱带。产物的红外光谱见图，产物在 处的吸收峰为 键的伸缩振动。羰基在 处有峰出现，苯环碳在 有峰出现，键的伸缩振动在 和 处有峰出现，甲基在 和 处有峰，强度较强。产物的（，），：.图 产物的 谱.图 产物的 谱.图 产物的紫外光谱.（，），.（，.），.（，.），.（，.），.（，.），.（，.），.（，.），.（，），.（，），.（，），如图，（）王乙颖，等：甲氧基羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能投稿网址：所示；（，），：.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，如图 所示；谱（，）：.，.，.，.，.，.，.，.，.，如图 所 示。元素分析表明，实测值（计算值）为：.（.），：.（.）。图 产物的 谱.图 产物的 谱.产物和产物的紫外光谱学性能.产物的紫外光谱变化产物在不同浓度的 溶液中 后的紫外光谱见图，其中 是未添加 溶液的产物的紫外光谱，分别在 和 处有吸收峰。在浓度.的 溶液 后，处的吸收峰有明显变缓趋势，处吸收峰存在；在浓度为.的 溶液 后，图 产物的 谱.图 浓度为.产物分别在.、.、.溶液中 后的紫外光谱.，.处的吸收峰消失，处吸收峰存在；在浓度为.的 溶液 后，处的吸收峰变缓趋势强于在浓度为.的 溶液，弱于在浓度为.的 溶液，处吸收峰仍存在。同时，产物在.的 溶液 后的紫外光谱见图，产物在浓度为.的 溶液中 后与 和 后的光谱基本保持一致，说明产物在浓度为.的 溶液中发生了变化，且变化物在 内能保持稳定的状态。产物 在不同浓度 溶液中 后的紫外光谱见图，是未添加 溶液的产物 紫外光谱，分别在 和 处存在吸收峰。产物 在浓度为.的 溶液中 后紫外光谱发生了变化，和 处的吸收峰消失，在 和 处出现新的吸收峰，产物 分别在.、.、.的 溶液中 后的紫外光 谱 吸 收 峰 形 态 基 本 相 同。同 时，产 物在科 学 技 术 与 工 程 ，（）投稿网址：图 浓度.产物在.溶液中、后的紫外光谱.，图 浓度为.产物分别在.、.、.溶液中 后的紫外光谱.，.的 溶液中 后的紫外光谱见图，与 和 后的吸收峰基本一致，说明产物 的共轭体系在 溶液中发生了变化，且变化物在 内能稳定存在。产物在不同浓度 溶液中 后的紫外光谱见图，其中 是未添加 溶液的产物的紫外光谱，在 处有吸收峰。在浓度为.的 溶液中 后，紫外光谱 处吸收峰虽存在但有所减小，在 处出现新的吸收峰；在浓度为.的 溶液中 后的紫外光谱中 处的吸收峰消失，处出现新的强度吸收峰；在浓度为.的 溶液中 后，紫外光谱 处吸收峰消失，处出现的新吸收峰强度增大。产物在.的 溶液中 后的紫外光谱见图，此时产物的紫外光谱 处新吸收峰有回落趋势，说明产物易与 溶液发生图 浓度为.产物在.溶液中、后的紫外光谱.，图 浓度为.的产物分别在.、.、.溶液中 后的紫外光谱.，.反应，反应程度随 溶液浓度增大而变化，且生成物不能长时间稳定存在。.产物的紫外光谱变化产物在不同浓度 溶液中 后的紫外光谱见图，其中 是未添加 溶液的产物的紫外光谱，处有吸收峰。产物在不同浓度 溶液中 后 处的吸收峰仍存在，在不同浓度 溶液中紫外光谱变化趋势相同，吸收峰的强度不同。产物在.的 溶液中 后的紫外光谱见图，同在 和 后的紫外光谱保持一致，说明 内产物可在浓度为.的 溶液中能稳定存在，不随 溶液浓度的改变发生变化，但吸收峰的强度发生了变化。产物不同浓度 溶液中 后的紫外光谱见图，其中 是未添加 溶液的产，（）王乙颖，等：甲氧基羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能投稿网址：物的紫外光谱，处有吸收峰。产物在浓度为.、.、.的 溶液中 图 浓度为.的产物在.溶液中、后的紫外光谱.，图 浓度为.的产物分别在.、.、.溶液中 后的紫外光谱.，.图 浓度为.的产物在.溶液中、后的紫外光谱.，后其紫外光谱在 处仍有吸收峰，在不同浓度 溶液中吸收光谱变化相同，只是吸收峰的峰值稍有不同。产物在.的 溶液中 后的紫外光谱见图，在 溶液中 后与在 和 后光谱形状基本相同，说明在 内产物可在 溶液中长时间稳定存在不会发生变化。图 浓度为.产物分别在.、.、.溶液中 后的紫外光谱.，.图 浓度为.产物在.溶液中、后的紫外光谱.，产物在不同浓度 溶液中 后的紫外光谱见图，其中 是未添加 溶液产物的紫外光谱，处有吸收峰。产物在不同浓度 溶液中 处的吸收峰仍存在，随着浓度的增大峰吸收强度变大，变化趋势相同。产物 在.溶液中 后的紫外光谱见图，产物在 溶液中 后与在 和 后的吸收峰相同，说明产物 随着 溶液浓度的增大，吸收峰强度变大，溶液浓度影响着产物 的吸收峰强度但不随时间变化而改变。科 学 技 术 与 工 程 ，（）投稿网址：图 浓度为.产物分别在.、.、.溶液中 后的紫外光谱.，.图 浓度为.产物在.溶液中、后的紫外光谱.，结合图 图，对产物和的紫外光谱测试结果的分析如表 和表 所示。产物受高浓度酸溶液影响程度较小，处特征吸收峰未有明显变化，且 内紫外光谱稳定，可能由于产物的、环上各有一个酚羟基能较为稳定的存在于酸性环境中。产物受低浓度碱溶液影响程度较大，经.，作用 时 长 后，处 吸 收 峰 移 动 至，处吸收峰移动至 ，且变化后的紫外光谱 内稳定无变化，可能由于产物未能形成 色酮结构或酚羟基上氢离子被碱中和，暴露出氧的孤对电子，导致其在碱性环境中稳定性较差，应严格把控产物存储环境，不宜高于。产物受硝酸钾溶液影响程度较大，处吸收峰消失，处吸收峰增强，变化后的新紫外光谱 内稳定无变化，且紫外光谱改变程度与硝酸钾溶液浓度呈正相关，钾离子无法提供空电子轨道，产物无法与钾离子发生络合反应，而硝酸根具有氧化性，产物吸收峰位置的偏移，更可能被硝酸根氧化所引起的。产物有 色酮的环状结构，稳定性受环境影响较小，强酸、一般碱性环境下能稳定存在。.作用下，产物 处特征吸收峰位置并未改变，只是吸收峰强度随浓度增大而逐级增大，可能是由于产物在硝酸钾溶液中发生了盐析，使得紫外光谱最大吸收峰强度增大，对产物化学结构并无影响。产物在酸碱盐溶液中均有稳定性，有望作为黄酮类药剂或保健品开发。表 产物和的紫外光谱性质测定结果 影响因子浓度（）作用时长 产物产物.处吸收峰变弱，处吸收峰不变 处峰形、峰强均未发生改变.处吸收峰消失，处吸收峰不变 处峰形、峰强均未发生改变.处吸收峰变弱，处吸收峰不变 处峰形、峰强均未发生改变.处吸收峰移动至 ，处吸收峰移动至 处峰形、峰强均未发生改变.处吸收峰移动至 ，处吸收峰移动至 峰形、峰强均未发生改变.处吸收峰移至 ，处吸收峰移至 处峰形、峰强均未发生改变.处吸收峰变弱，处出现新吸收峰 处吸收峰强度增大.处吸收峰消失，处出现新吸收峰 处吸收峰强度逐级增大.处吸收峰消失，处吸收峰增强 处吸收峰强度逐级增大，（）王乙颖，等：甲氧基羟基黄酮的合成及其紫外光谱性能投稿网址：表 产物和的紫外光谱随着时间变化情况 影响因子浓度（）作用时长 产物产物.峰形、峰强变化稳定无变化峰形、峰强变化稳定无变化峰形、峰强变化稳定无变化.峰形、峰强变化稳定无变化峰形、峰强变化稳定无变化峰形、峰强变化稳定无变化.峰形、峰强变化稳定无变化峰形、峰强变化稳定无变化峰形、峰强变化稳定无变化 结论（）以天然产物丹皮酚为原料，碱催化下经 合成出了，二羟基甲氧基查尔酮，摸索出反应中不需要保护羟基的路径，该反应域较窄，是合成的关键步骤，直接影响着总收率。反复实验和选择反应体系，以甲醇为溶剂，丹皮酚与氢氧化钠的物质的量比为 .，控温 下反应，产率可高达.，实现了不需要保护反应物中的羟基就能高收率合成查尔酮。（）依据丹皮酚分子中乙酰基邻位的酚羟基，在，二羟基甲氧基查尔酮分子中这个酚羟基可关环合成黄酮，高温下碘催化以 为溶剂诱导环合制备出了 甲氧基羟基黄酮。，二羟基甲氧基查尔酮和单质碘物质的量之比约为，在 下控温加热回流 ，产率可达.，探索出一条利用廉价天然产物合成另一种高价值天然产物的新途径。（）考察，二羟基甲氧基查尔酮和 甲氧基羟基黄酮在不同浓度酸碱盐介质中的紫外光谱变化情况，二羟基甲氧基查尔酮在浓度为.的 溶液发生反应，也能与低浓度 溶液发生反应，且生成物在 内可稳定存在；易与 溶液发生反应，反应程度随溶液浓度增大而增大，且生成物不能长期稳定存在，在其制备及使用过程中应注意环境影响。甲氧基羟基黄酮可在、溶液中稳定存在，其共轭体系的分子结构不易受酸碱盐介质的影响。研究也仅用天然产物丹皮酚合成出了 甲氧基羟基黄酮并简单地测试了其紫外光谱变化的情况，其他光谱学性能、药理活性以及其构效关系还需要深入研究。参考文献 ，（）：.，：.杨代晓，李一鸣，刘妍如，等 高效液相色谱串联质谱法对贯叶连翘中 种黄酮醇类化合物抗氧化活性的定量研究 科学技术与工程，（）：，.，（）：，.，：.，（）：.刘端，张弘弛，魏新宇，等 型大孔树脂分离恒山黄芪总黄酮的吸附动力学 科学技术与工程，（）：.，（）：.黄雪薇，雷嗣超，涂芬，等 板栗壳黄酮结构分析及其对胰脂肪酶活力的抑制作用 食品科学，（）：.，（）：.，（），：.，：.，：，：.唐春丽，魏江存，滕红丽，等 黄酮类成分抗炎活性及其作用机制研究进展 中华中医药学刊，（）：.，（）：.，：.肖咏梅，李明，毛璞，等 黄酮类化合物生物改性及活性的研究进展 河南工业大学学报（自然科学版），（）：，.，科 学 技 术 与 工 程 ，（）投稿网址：（），（）：，.李亚军，梁忠厚 黄酮类化合物提取研究进展 粮食与油脂，（）：.，（）：.，：.，：.，（）：.赵莹，杨欣宇，赵晓丹，等 植物类黄酮化合物生物合成调控研究进展 食品工业科技，（）：.，（）：.田杰，张传博，孙云子 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