CN103992298A - 合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的方法 - Google Patents

合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的方法以香豆素类化合物和肉桂酸类化合物为原料，在钯催化剂、配体催化剂和氧化剂的共同作用下，一锅反应完成合成，得到具有荧光性质的3-苯乙烯基香豆素类化合物。该方法操作简单，控制容易，原料易得，反应步骤少，产量高。

Description

合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的方法
技术领域
本发明涉及香豆素类衍生物，具体是合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的新方法。
背景技术
香豆素类衍生物是一类具有抗病毒等许多生物活性的化合物和重要染料。近年来,这类化合物在光电方面的应用也受到重视。典型的荧光探针一般是由荧光团通过连接基与受体相连而成,已有文献报道的荧光团涉及荧光素类、罗丹明类、菁染料、BODIPY类、萘酰亚胺和香豆素类等化合物,其中以香豆素类为基础的荧光探针已逐渐成为一个新兴的研究热点。香豆素类荧光团为苯并吡喃酮结构,具有荧光量子产率高, Stocks位移大,光物理和光化学性质可调以及光稳定性好等优点,是荧光探针分子设计中的优秀候选荧光团。在香豆素的3或4位引入吸电子基团,在6位或7位引入供电子基团,可得到具有“推-拉”电子体系的香豆素衍生物,即可成为带有强烈荧光的优秀候选荧光团。
Chen等对香豆素类衍生物进行了改进，合成了具有检测 MAO 生物活性的荧光探针，他们合成的探针发现在 MAO 的作用下都生成了具有荧光性质的化合物（《J. Am. Chem. Soc.》，2005, 127(13): 4544-4545）。陆优优等利用香豆素衍生物设计了又一种简便有效的 MAO 探针，首先引入侧链基团使得香豆素的荧光猝灭，然后在 MAO的作用下，该侧链基团脱掉，使得原来被猝灭的荧光又恢复。该探针设计简便，容易操作，因而被广泛应用于单胺氧化酶的检测（《Chin. Chem.Lett.》，2008, 19: 947-950.）。Du Lu-pei 等利用 Click 修饰设计了香豆素类H2O2探针， 该探针巧妙的利用了 Click反应修饰了香豆素基团，使其荧光强度更强，并且使其激发波长增加了70nm，大大增加了Stoke 位移，更加有利于观察和检测，准确度更高。该探针同样具有很好的选择性，且合成材料相对便宜，方法相对简单，有很好的应用价值（《Tetrahedron Lett.》，2010，51(8): 1152-1154.）。Kim Gun-Joong 等设计了香豆素类的 CN 离子探针，该探针对CN 离子有很好的选择性，且其检测最低浓度约为 3.0μmol/L（《Tetrahedron Lett.》，2010，51(8): 185-187.）。Nobuaki Soh 等设计了香豆素类的 H2O2探针 DPPEA-HC(Scheme 5)，该探针受其它活性氧因子干扰少，专一性强，准确度高（《Bioorg. & Med. Chem.》，2005，13 :1131-1139.）。
3-苯乙烯基香豆素类化合物是一类带有强烈荧光性质的化合物。其典型的合成方法有如式（1）的方法（Org. Lett., Vol. 13, No. 19, 2011）和式（2）的方法（Chem. Commun., 2013, 49, 196-198 197）。其中，式（1）的方法原料不易获得，式（2）的方法产率不高。
（1）
           （2）
发明内容
为了克服已有技术的不足，使得在制备合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的过程中原料易得，操作简单，提高产率，本发明提供一种合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的新方法。
本发明的方法以香豆素类化合物和肉桂酸类化合物为原料，在钯催化剂、配体催化剂和氧化剂的共同作用下，一锅反应完成合成，得到具有荧光性质的3-苯乙烯基香豆素类化合物。
所述的香豆素类化合物如下式Ⅰ所示：
    Ⅰ
R1为：H，烷基或烷氧基。
优选地，其中烷基选自甲基、乙基，烷氧基选自：甲氧基、乙氧基。
所述的肉桂酸类化合物如下式Ⅱ所示：
   Ⅱ
R2为：芳香基。
优选地，芳香基选自：苯基、甲基苯基、乙基苯基、氯苯基、溴苯基。
在本发明所述的方法中，钯催化剂为醋酸钯；配体催化剂为1,10-菲啰啉；氧化剂选自：醋酸银，碳酸银，氧化银。
上述的方法，其具体包括下述步骤：
A）在溶剂中加入香豆素类化合物、肉桂酸类化合物、钯催化剂、配体催化剂和氧化剂；
B）在110~150℃回流8~12 h；
C）冷却到室温，过滤；
D）除去溶剂，经柱层析纯化得产物。
在步骤A），溶剂为甲苯，香豆素类化合物、肉桂酸类化合物、钯催化剂、配体催化剂和氧化剂的当量比为：1：1：0.2：2：0.2。
在步骤B），回流温度为125~135℃，且还包括TLC跟踪反应过程。
在步骤D），使用硅胶柱层析纯化，流动相为乙酸乙酯／石油醚 = 1：5~20。
本发明的方法，反应通式如下：
式中，20 mol%是一当量的20%，即0.2当量。 R1、R2同前。Ⅲ为本发明的产物。
本发明的方法中，相对于已有技术式（2）的方法，氧化剂更有效，比使用O2更方便，计量更准确，增加的配体催化剂，更有利于反应的进行，因而产量更高。
本发明提供的合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的新方法，操作简单，控制容易，原料易得，反应步骤少，产量高，应用前景广泛。
 
具体实施方式
3-苯乙烯基香豆素类化合物的合成通用方法如下：
在15 mL封管中加入1 mmol香豆素类化合物，1 mmol肉桂酸类化合物，20 mol%醋酸钯，2当量的氧化剂（醋酸银，碳酸银或氧化银），20 mol% 1,10-菲啰啉，2 mL甲苯做溶剂，130℃回流8~12 h，TLC跟踪反应。待反应完全后，冷却到室温，过滤，减压除去溶剂甲苯，经快速硅胶柱层析纯化（流动相为乙酸乙酯／石油醚 = 1：5~20）得产物。
由上述方法合成制备的几种典型的3-苯乙烯基香豆素类化合物的表征如下：
① 2a，名称：（E）-3-苯乙烯基-2H-苯并吡喃-2 -酮：
2a
产率70%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.74 (s, 1H), 7.47-7.34 (m, 3H), 7.27 (m, 5H), 7.11-7.03 (m, 2H), 5.55 (s, 2H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ 160.4, 152.8, 136.8, 133.6, 131.1, 128.7, 128.4, 127.6, 127.0, 124.9, 124.5, 122.0, 119.7, 116.4。
② 3b，名称：（E）-3 -（4 - 甲基苯乙烯基-2H-苯并吡喃-2 -酮
 3b
产率72%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.71 (s, 1H), 7.49 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 7.45-7.29 (m, 4H), 7.26-7.18 (m, 2H), 7.10 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.02 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 2.29 (s, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ 160.4, 152.7, 138.5, 136.2, 134.0, 133.6, 130.9, 129.5, 127.5, 126.9, 125.1, 124.5, 121.0, 119.7, 116.4, 21.3。
③ 3c，名称：（E）-6 - 甲基-3 -苯乙烯基-2H-苯并吡喃-2 -酮
 3c
产率74%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.77 (s, 1H), 7.62 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 7.59 -7.55 (m, 2H), 7.40 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.33-7.24(m, 4H), 7.16 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 2.44 (s, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ160.6, 151.0, 136.9, 134.2, 133.5, 132.2, 130.3, 128.8, 128.4, 127.5, 127.0, 124.8, 122.2, 119.5, 116.2, 20.8。
④ 3d，名称：（E）-6 - 甲基-3 - （4 - 甲基苯乙烯基）-2H-苯并吡喃-2 -酮
3d
产率75%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.73 (s, 1H), 7.57 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 7.47 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.31-7.28 (m, 2H), 7.24-7.19 (m, 3H), 7.11 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 2.43 (s, 3H), 2.39 (s, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ 160.7, 1510, 138.5, 136.4, 134.2, 132,1, 133.4, 132.1, 129.5 127.4, 126.9, 125.0, 121.2, 119.5, 116.1, 21.4, 20.8。 
⑤ 3e，名称：（E）-6 - 甲基-3 - （3 - 甲基苯乙烯基）-2H-苯并吡喃-2 -酮
3e
产率74%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.77 (s, 1H), 7.58 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 7.41-7.36 (m, 2H), 7.32-7.25 (m, 4H), 7.18-7.13 (m, 2H), 2.44 (s, 3H), 2.41 (s, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ160.7, 151.0, 138.3, 136.8, 136.6, 134.2, 133.5, 132.2, 129.3, 128.6, 127.6, 127.4, 124.9, 124.2, 121.9, 119.5, 116.1, 21.4, 20.8。
⑥ 3f，名称：（E）-7 -乙氧基-3 -（3 - 甲基苯乙烯基）-2H-苯并吡喃-2 -酮
3f
产率77%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ7.77 (s, 1H), 7.51 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 7.44-7.33 (m, 3H), 7.28 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 7.12 (dd, J = 12.2, 4.0 Hz, 2H), 6.90-6.81 (m, 2H), 4.12 (q, J = 6.9 Hz, 2H), 2.40 (s, 3H), 1.49 (t, J = 7.0 Hz, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ 161.8, 160.8, 154.6, 138.3, 137.0, 132.3, 129.0, 128.6, 128.5, 127.5, 124.1, 122.1, 121.5, 113.3, 113.2, 100.9, 64.2, 21.4, 14.6。
⑦ 3g，名称：（E）-7-乙氧基-3-（4 - 甲基苯乙烯基）-2H-苯并吡喃-2-酮
3g
产率78%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.73 (s, 1H), 7.49 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 7.41-7.37 (m, 3H), 7.17 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 7.06 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 6.86-6.79 (m, 2H), 4.09 (q, J = 7.0 Hz, 2H), 2.36 (s, 3H), 1.46 (t, J = 7.0 Hz, 3H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ 161.8, 160.8, 154.6, 138.2, 136.8, 134.3, 132.2, 129.5, 128.5, 126.8, 121.6, 121.3, 113.3,113.2, 100.9, 64.2, 21.3, 14.6。
⑧ 3h，名称：（E）-3 -（4 - 氯苯乙烯基）-2H-苯并吡喃-2-酮
3h
产率60%，黄色固体； 1 H NMR (500 MHz, CDCl3): δ7.82 (s, 1H), 7.61 (d, J = 16.5 Hz, 1H), 7.56-7.45 (m, 4H), 7.37-7.28 (m, 4H), 7.11 (d, J = 16.3 Hz, 1H); 13 C NMR (126 MHz, CDCl3) δ 160.2, 152.9, 137.3, 135.4, 134.1, 132.4, 131.3, 129.0, 128.1, 127.7, 124.7, 124.6, 122.7, 119.6, 116.5。

Claims (10)

1.合成3-苯乙烯基香豆素类化合物的方法，其特征在于以香豆素类化合物和肉桂酸类化合物为原料，在钯催化剂、配体催化剂和氧化剂的共同作用下，一锅反应完成合成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：香豆素类化合物如下式Ⅰ所示：
    Ⅰ
R1为：H，烷基或烷氧基。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：其中烷基选自甲基、乙基，烷氧基选自：甲氧基、乙氧基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：肉桂酸类化合物如下式Ⅱ所示：
   Ⅱ
R2为：芳香基。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：芳香基选自：苯基、甲基苯基、乙基苯基、氯苯基、溴苯基。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：钯催化剂为醋酸钯；配体催化剂为1,10-菲啰啉；氧化剂选自：醋酸银，碳酸银，氧化银。
7.根据权利要求1~6任一所述的方法，其特征在于：包括下述步骤：
A）在溶剂中加入香豆素类化合物、肉桂酸类化合物、钯催化剂、、配体催化剂和氧化剂；
B）在110~150℃回流8~12 h；
C）冷却到室温，过滤；
D）除去溶剂，经柱层析纯化得产物。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤A），溶剂为甲苯，香豆素类化合物、肉桂酸类化合物、钯催化剂、配体催化剂和氧化剂的当量比为：1：1：0.2：2：0.2。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤B），回流温度为125~135℃，且还包括TLC跟踪反应过程。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤D），使用硅胶柱层析纯化，流动相为乙酸乙酯／石油醚 = 1：5~20。
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