蒽酮及其衍生物在化学分析及药物合成中有着不可或缺的地位,传统方法通过锡或氯化亚锡还原蒽醌类化合物制备蒽酮及其衍生物。本文探索了一种由铁粉为还原剂还原羰基制备蒽酮及其衍生物大黄素蒽酮、地蒽酚的方法,收率达到85%~95%,其结构经1H NMR、MS分析鉴定确证为蒽酮、大黄素酮、地蒽酚。 Anthrone and its derivatives play an indispensable role in the field of chemical analysis and medi-cine synthesis, usually prepared by reducing anthraquinone compounds with tin or stannous chloride. In this paper, a method of preparing anthrone and its derivatives, emodin anthrone and anthralin, by reducing carbonyl group with iron powder as reducing agent, was explored, the yield reached 85%~95%, and the structure was identified as anthrone, emodin and anthralin by 1HNMR and MS.
周太勇1,王凯2,武病2,马铸鑫2
1上海大学环境与化学工程学院,上海
2南京远淑医药科技有限公司,江苏 南京
收稿日期:2019年12月27日;录用日期:2020年1月10日;发布日期:2020年1月17日
蒽酮及其衍生物在化学分析及药物合成中有着不可或缺的地位,传统方法通过锡或氯化亚锡还原蒽醌类化合物制备蒽酮及其衍生物。本文探索了一种由铁粉为还原剂还原羰基制备蒽酮及其衍生物大黄素蒽酮、地蒽酚的方法,收率达到85%~95%,其结构经1H NMR、MS分析鉴定确证为蒽酮、大黄素酮、地蒽酚。
关键词 :蒽酮,大黄素蒽酮,地蒽酚
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微生物和植物中所含的蒽酮类化合物其结构具有特殊性和多样性,通过不同的作用机制,可以达到调节机体免疫、防氧化、杀菌以及抗肿瘤等多种功能 [
图1. 合成路线
AR级高纯铁粉、醋酸、盐酸、磷酸(国药集团化学试剂);蒽醌、大黄素、1,8-二羟基蒽醌(阿拉丁试剂);色谱纯乙醇(美国恩科化学)。
WRS-1B型数字熔点仪(上海仪电物理光学仪器);BRUCK 400 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标) (德国布鲁克);高效液相色谱仪Agilent-1100 (安捷伦);Waters Acquity UPLC Class I/Xevo G2Q-Tof型液质联用仪(安捷伦)。
1) 高效液相色谱(HPLC)分析方法
色谱柱:Agilent XDB-C18 (4.6 × 150 mm),检测波长254 nm,流速1.0 ml/min,进样量5 μL。
流动相:配制乙醇:水 (V:V) = 85:15的混合溶液,用磷酸将流动相pH调节至3.0,等梯度洗脱20 min。
2) 蒽酮(2a)的合成
向三口烧瓶中依次加入蒽醌(1a) 10 g,6.72 g铁粉,70 g醋酸,搅拌,氮气保护条件下,加热,使反应液内温达到105℃时,缓慢滴加盐酸32 g,滴加时长1~2 h,反应30 min (LCMS检测,1a无剩余)。反应液乘热压滤,滤液冷却结晶,得淡黄色针状晶体8.2 g,收率88.79%,HPLC纯度98.57%。
3) 大黄素蒽酮(2b)的合成
向三口烧瓶中依次加入大黄素(1b) 10 g,5.18 g铁粉,70 g醋酸,搅拌,氮气保护条件下,加热,使反应液内温达到105℃时,缓慢滴加盐酸25 g,滴加时长1~2 h,反应30 min (HPLC检测,1b无剩余)。反应液乘热压滤,滤液冷却析晶,得黄色粉末8.12 g,收率86.50%,HPLC纯度86.80%。
4) 地蒽酚(2c)的合成
向三口烧瓶中依次加入1,8-二羟基蒽醌(1c) 10 g,5.88 g铁粉,70 g醋酸,搅拌,氮气保护条件下,加热,使反应液内温达到105℃时,缓慢滴加盐酸27 g,滴加时长1~2 h,反应30 min (HPLC检测,1c无剩余)。反应液乘热压滤,滤液冷却析晶,得黄色粉末8.81 g,收率93.62%,HPLC纯度95.83%。
在固定条件下(蒽醌10 g,醋酸70 g,盐酸用量以铁粉摩尔量计2.5 eq),考察铁粉用量对还原进程的影响,其中铁粉用量以摩尔量计,具体结果列于表1中。由表1可见,当铁粉用量少于2当量(eq)时收率较低,经HPLC检测原料有剩余,当铁粉用量超过3.0 eq时,产品收率降低,铁粉用量为2.5 eq时收率较好。
铁粉用量 | 2a收率(%) | 2b收率(%) | 2c收率(%) |
---|---|---|---|
2.0 eq | 84.23 | 82.39 | 87.94 |
2.5 eq | 88.79 | 86.50 | 93.62 |
3.0 eq | 87.04 | 84.27 | 90.12 |
3.5 eq | 85.23 | 84.31 | 90.23 |
表1. 铁粉用量对产品收率的影响
在固定条件下(蒽醌10 g,醋酸70 g,铁粉用量以蒽醌摩尔量计2.5 eq,盐酸用量以铁粉摩尔量计),考察铁粉用量对还原进程的影响,具体结果列于表1中。
表2为盐酸用量对反应的影响。由表2可见,盐酸用量超过3.0 eq时产品收率降低,盐酸最佳用量为2.5 eq。产物中存在一定比例的互变异构体 [
盐酸用量 | 2a收率(%) | 2b收率(%) | 2c收率(%) |
---|---|---|---|
2.0 eq | 81.33 | 80.23 | 88.64 |
2.5 eq | 88.79 | 86.50 | 93.62 |
3.0 eq | 86.17 | 85.78 | 91.77 |
3.5 eq | 85.64 | 85.32 | 91.14 |
表2. 盐酸用量对产品收率的影响
图2. 2a互变过程图
图3. 2b、2c互变过程图
产物2a的结构确认:m.p 154.9℃~155.7℃;见图4 1HNMR (CDCl3, 400 MHz) δ8.27 (d, J = 8.0 HZ, 2H); δ7.505 (t, J = 6.0 HZ, 2H); δ7.375 (m, 4H); δ4.26 (S, 2H); MS m/z: 195.1 {[M + H]+}。
图4. 2a的核磁共振氢谱图
产物2b的结构确认:m.p 252.4℃~254.7℃,见图5 1HNMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ12.31 (s, 1H); δ12.15 (s, 1H); δ10.76 (s, 1H); δ6.69 (s, 1H); δ6.60 (s, 1H); δ6.35 (s, 1H); δ6.16 (s, 1H); δ4.22 (s, 2H); δ2.25 (s, 3H); MS m/z: 257.0 {[M + H]+}。
图5. 2a的核磁共振氢谱图
产物2c的结构确认:m.p 178.7℃~179.6℃,见图6 1HNMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ12.10 (s, 2H); δ7.63 (s, 2H); δ7.04 (s, 2H); δ6.91 (s, 2H); δ4.47 (s, 2H); MS m/z: 227.3 {[M + H]+}。
图6. 2a的核磁共振氢谱图
以铁粉为还原剂,合成了蒽酮及其衍生物大黄素蒽酮、地蒽酚。通过对铁粉、盐酸的用量的探究,可使蒽酮及大黄素蒽酮、地蒽酚的收率达到85%~95%。该方法有别于传统的还原方法,找到了一种高效的合成蒽酮及其衍生物的方法,新的合成方法原料廉价易得,大大降低了生产成本,且还原剂用量少,产生的固体废料少,非常有利于工业化生产的需求。
周太勇,王 凯,武 病,马铸鑫. 蒽酮及其衍生物的合成研究Synthesis of Anthrone and Its Derivatives[J]. 化学工程与技术, 2020, 10(02): 35-40. https://doi.org/10.12677/HJCET.2020.102006