二烯酮的合成研究

潘　碩

（石河子大學(xué)，新疆　石河子　832000）

二烯酮的合成研究

潘碩

（石河子大學(xué)，新疆石河子832000）

烯酮是一種化學(xué)性質(zhì)非?；钴S的有機(jī)合成試劑，早在本世紀(jì)初即已被合成出來。烯酮在光學(xué)方面所表現(xiàn)出來的巨大潛力，引起人們對二烯酮研究的極大興趣。本文主要介紹以丙酮與醛為反應(yīng)物，在堿性條件下發(fā)生羥醛縮合生成多種烯酮的方法，及對二烯酮重結(jié)晶方法的探究。

二烯酮；醛；羥醛縮合

1　文獻(xiàn)綜述

1.1 二烯酮的發(fā)展近況

二苯基戊二烯酮［1］在有機(jī)非線性光學(xué)材料方面有良好的發(fā)展前景，最近國內(nèi)研究結(jié)果表明該類化合物中絕大部分具有很強(qiáng)的粉末倍頻效應(yīng)［2］和較短的光吸收截止波長［3］，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的較為理想的倍頻材料之一。

在生物學(xué)方面，二苯烯酮類化合物衍生于可食用的染料姜黃素［4］。多數(shù)姜黃素類似物具有廣泛的生物活性，如抗氧化、抗炎、抗腫、抗病毒等［5］。而且由于苯烯酮的特有結(jié)構(gòu)，及酮式與烯醇式之間的變化，使該類化合物特殊的熒光性能。腫瘤發(fā)病機(jī)理的研究，必須要借高效、靈敏的檢測手段?；瘜W(xué)小分子的熒光探針恰好能擔(dān)此重任。在應(yīng)用過程中又以低毒高效為出發(fā)點(diǎn)。因此希望合成一些高效、低毒并且具有其他生物活性的熒光探針，期望他們能夠在腫瘤的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究中得到應(yīng)用。

1.2 二烯酮的應(yīng)用探究

二烯酮中典型的熒光性物質(zhì)當(dāng)屬二苯烯酮。

廣東工業(yè)大學(xué)博士徐學(xué)濤對二苯烯酮合成做了研究。

姜黃素具有二苯二烯酮的基本結(jié)構(gòu)，合成相對簡單。利用取代苯甲醛和乙酞丙酮Pabon等在催化下一步合成Curcumin，產(chǎn)率很高，在40%以上。其他一些姜黃素衍生物也可以按照此方法，通過改變反應(yīng)原料而合成。

二苯烯酮類化合物的水溶性差、結(jié)構(gòu)相對不穩(wěn)定，致使它在食品和藥品領(lǐng)域中的應(yīng)用受到極大的限制。因此，在保持母體化合物姜黃素原有藥效的基礎(chǔ)上合成新的二苯烯酮類衍生物與類似物就成了近期研究的熱點(diǎn)。

孕二烯酮的化學(xué)名稱為13β-乙基-17β-羥基-18，19-雙去甲基-17α-孕甾-4，15-二烯-20-炔-3-酮，是德國先靈公司于1975年研究開發(fā)、1987年上市的第三代合成孕激素在臨床上廣泛用作復(fù)方口服避孕藥中的孕激素成分。孕二烯酮在復(fù)方口服避孕藥中的日劑量低于100μg，是目前口服避孕藥中有效孕激素劑量最低的藥物。由于孕二烯酮用量小、避孕效果可靠、不良反應(yīng)小，因此在臨床上廣泛應(yīng)用，對該化合物的合成研究也一直受到關(guān)注。鑒于其避孕效果可靠，月經(jīng)周期控制得較好，對脂代謝也能產(chǎn)生有利的影響，故它是目前最為理想的一種口服避孕藥。

1,4-戊二烯-3-酮類化合物作為天然產(chǎn)物姜黃素（Curcumin）的類似物，姜黃素一樣具有廣泛的生物活性，主要表現(xiàn)在殺菌、抗病毒、抗癌、抗炎等方面，與姜黃素相比，l,4-戊二烯-3-酮類化合物在結(jié)構(gòu)上少了一個(gè)羰基和活潑亞甲基，克服了姜黃素在堿性條件下（pH＞6.5）不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。喹唑啉類化合物作為一類含氮雜環(huán)化合物，具有廣譜的生物活性，比如殺菌、殺螨、抗病毒、抗腫瘤等，隨著喹唑啉類殺菌劑、殺螨劑及抗癌藥物等出現(xiàn)，該類化合物在農(nóng)藥和醫(yī)藥領(lǐng)域研究中備受人們的關(guān)注。硫醚基團(tuán)具有良好的親脂性，能在改善抗植物病毒生物活性等研究方面上發(fā)揮其特點(diǎn)，在新農(nóng)藥創(chuàng)制研究中不斷被報(bào)道。以下按照三類不同的結(jié)構(gòu)對具有抗病毒、抑菌及其他活性的新型化合物進(jìn)行綜述，分別介紹姜黃素及其類似物l,4-戊二烯-3-酮類化合物、喹唑啉類化合物和含硫醚類化合物的生物活性研究進(jìn)展。

1.3 烯酮的加成反應(yīng)

大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院教授高大彬研究了烯酮的三種加成反應(yīng)［13］。

（1）自由基加成。烯酮的自由基加成反應(yīng)可發(fā)生在Cα或Cβ上。

（2）親電加成。有機(jī)合成中常見的親電試劑，如氫陽離子、鹵化氫及羧酸等均可與烯酮進(jìn)行反應(yīng)。

氫陽離子與烯酮作用時(shí)分別與Cβ,Cα及氧原子反應(yīng)可能形成三種中間體，其中與Cβ反應(yīng)的產(chǎn)物較穩(wěn)定。理論計(jì)算表明，前者形成的產(chǎn)物比后兩者分別穩(wěn)定179.7和330.2KJ/ mol。

（3）親核加成。親核試劑于烯酮分子平面內(nèi)在LUMO上反應(yīng)，取代基的空間障礙對反應(yīng)影響較大，故親核加成反應(yīng)的立體化學(xué)結(jié)果較為明顯。

氫化鋁銼、硅烷及鍺烷可將烯酮還原，試劑中所含氫進(jìn)攻Cα。

1.4 二烯酮的麥克環(huán)加成反應(yīng)［14-15］

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑和儀器

2.1.1 主要儀器

表2-1　主要儀器

2.1.2 主要試劑

表2-2　主要試劑

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2.2 實(shí)驗(yàn)主要步驟

2.2.1 溶液的配制

用電子天平秤取5g氫氧化鈉顆粒，將稱好的氫氧化鈉攪拌溶于45g水溶液中，配成10%的氫氧化鈉溶液，靜至室溫。

2.2.2 二烯酮的合成

將丙酮（0.58ml，8mmol）和甲醛（以甲醛為例）（1.63ml，16.1mol）加入100ml圓底燒瓶中，加入10ml無水乙醇溶解，放入磁石，打開磁力攪拌器，緩慢攪拌。

在攪拌過程中逐滴加入上述10%氫氧化鈉溶液15ml，待混合物混合均勻后，加入30ml水，待10分鐘后，用薄層色譜檢驗(yàn)反應(yīng)是否完全。

確認(rèn)反應(yīng)完全后，過濾收集混合物中的固體成分，并用水溶液洗滌3次，每次15ml。

洗滌后在真空下產(chǎn)出產(chǎn)品，再對產(chǎn)物進(jìn)行重結(jié)晶處理。

圖一　對稱二烯酮合成路線

2.2.3 非對稱二烯酮的合成

實(shí)驗(yàn)步驟。用電子天平秤取實(shí)驗(yàn)藥品，配備5%的氫氧化鈉溶液。將丙酮（2ml，27.5mmol）和對氯苯甲醛（1.4g，10mmol）混合與100ml圓底燒瓶中，加入水溶液（4ml）。放入磁石，在磁力攪拌下逐滴加入0.8ml5%的NaOH溶液，調(diào)至45度攪拌7小時(shí)。通過薄層色譜監(jiān)測氯苯甲醛被消耗完后，加入30ml水溶液。過濾收集固體，并用水洗滌三次，每次15ml，在真空下干燥，得到粗產(chǎn)物，將其重結(jié)晶，得到產(chǎn)物。

取上述產(chǎn)物（0.72g，4.0mmol）和對溴苯甲醛（0.76g，4.1mmol）混合于新的圓底燒瓶中，加入5ml無水乙醇攪拌，加入NaOH（0.32g,8mmol），在室溫下攪拌混合直到產(chǎn)物被完全消耗（用薄層色譜檢測）。再加入30ml水溶液，將固體過濾收集，用水洗滌三次（每次15ml）并在真空下干燥，得到粗產(chǎn)物，將其通過柱色譜純化，得到最終產(chǎn)物。

圖二　非對稱二烯酮合成路線

2.2.4 重結(jié)晶產(chǎn)物

①將真空干燥的產(chǎn)品置于圓底燒瓶中，滴加少量乙酸乙酯，加熱至產(chǎn)物恰好全部溶解。

②滴加石油醚至有渾濁產(chǎn)生。

③用膠頭滴管再滴加少量乙酸乙酯，加熱至完全溶解，靜止，重結(jié)晶出晶體，過濾收集。

④真空干燥產(chǎn)品，裝入核磁管。

注意事項(xiàng)

①保證產(chǎn)品在無水狀態(tài)下結(jié)晶，若有水珠，加入氯化鈣除水。

②滴入乙酸乙酯應(yīng)該盡可能的少。

③靜置后沿杯壁緩緩加入少量石油醚提高結(jié)晶量。

3　數(shù)據(jù)處理及分析

3.1 二烯酮的性狀及產(chǎn)率

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4　結(jié)論與展望

4.1 總結(jié)

本文主要實(shí)踐了二烯酮的合成方法，合成了共計(jì)14種二烯酮，并對不同二烯酮的物理性狀初步觀察。

實(shí)驗(yàn)過程主要分四個(gè)步驟：

第一步為配置溶液（包括堿液，爬板液等）

第二步在堿性環(huán)境下將稱取的醛與丙酮混入乙醇中，進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)。

第三步收集并在真空中產(chǎn)出產(chǎn)物，進(jìn)行重結(jié)晶處理（加熱重結(jié)晶或柱色譜純化）。

第四步做核磁處理，稱重計(jì)算產(chǎn)率。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終得苯甲醛產(chǎn)率最高為78%，重結(jié)晶最佳方法為降溫結(jié)晶法（即加熱溶于乙酸乙酯中，加入石油醚達(dá)到飽和度再進(jìn)行降溫析出晶體）。對于部分溶于水或發(fā)生油包水的產(chǎn)物，需要用到除水劑和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

4.2 展望

本實(shí)驗(yàn)所合成的二烯酮將用于應(yīng)用方向研究，在熒光，倍頻，抗氧化等醫(yī)用方面有著巨大的潛力。

［1］Wang Y，Tam W，et al.New organic non-linear optical m aterials of stilbene and diphenylethylene derivatives.Chem.Phys.Lett.，1988，148（2，3）：136 ～ 141

［2］二苯烯酮類化合物的合成及其熒光性能研究［D］.廣東工業(yè)大學(xué)，2011.

［3］Xuetao Xu，Kun Zhang，Zhiyun Du，Yujing Lu，Ruirui Zhang，Hua Zhu.Synthesis and Spectral Properties of PH Fluorescent Probes Based on Distyryl Ketone［J］.2011，Advanced Materials Research， 236-238， 1143一1146.

［4］韋星船，杜志云，涂增清，等.姜黃素衍生物與類似物的構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2010，22（5）：527-537.

［5］徐學(xué)濤.單碳基姜黃素衍生物作可視化pH熒光探針的研究應(yīng)用［J］.高等化學(xué)學(xué)報(bào).

Study on Synthesis of the Diketene

Pan Shuo
（Shihezi University，Shihezi832000，China）

Ketene is a chemical property is very active reagents in organic synthesis， as early as the beginning of this century has been synthesized.Ketene in optics shown great potential， causing a lot of interest to the dienone research.This paper mainly introduces the aldehyde and acetone as reactants and under alkaline conditions occurred aldol condensation to generate a variety of ketene method， and to the dienone recrystallization method of inquiry.

diketene； aldehyde； aldol condensation

潘碩（1994-），男，新疆石河子人。