CN109574873A - 脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法 - Google Patents

脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及脱氢枞酸基化合物技术领域,具体涉及脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法,该化合物为脱氢枞酸基‑水杨醛希夫碱或为脱氢枞酸基‑3,5‑二叔丁基水杨醛希夫碱或为脱氢枞酸基‑5‑硝基水杨醛希夫碱;本发明将水杨醛和脱氢枞酸结合得到了脱氢枞酸基希夫碱衍生物,拓展了脱氢枞酸基希夫碱化合物的种类,可一步进行配位组装得到新颖的配合物;该类脱氢枞酸基希夫碱化合物表现出良好的荧光性能,具有应用到细胞成像中的可能性,具有很好的实用性。

Description

脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及脱氢枞酸基化合物技术领域,具体涉及脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法。
背景技术
脱氢枞酸(如式I所示)也称脱氢松香酸或去氢枞酸,是一种重要的天然三环二萜类树脂酸,可以由歧化松香分离纯化后得到。与其他树脂酸相比,脱氢枞酸的分子结构上不存在易发生氧化的双键,且具有三环菲结构和三个手性中心,性质比较稳定,抗氧化能力比较强,活性比较大。脱氢枞酸及其衍生物的用途很广,主要可用于光学活性拆分剂、燃料添加剂、表面活性剂、木材防腐剂、润滑剂、浮选剂、阻蚀剂等,在造纸、医药、农药、化工等方面有着广泛的应用。
通过对脱氢枞酸芳环的改性,不仅可以合成其它具有良好生理活性的天然产物,而且还能制备一些具有各种特殊性能的新型化合物。Gonzalez等以脱氢枞酸为原料合成了一系列衍生物并进行生物活性测试,发现这些化合物均可以抑制宫颈癌、淋巴细胞和狂犬病疫苗细胞的生长,而且其中某些化合物具有良好的抑菌活性。[Gonzalez,Miguel A;Perez-Guaita David;Correa-Royero,Julieth,et al.European Journal of MedicinalChemistry,2010,45(2):811-816.]。韦京辰等以脱氢松香酸甲酯为原料,合成了三种脱氢松香酸甲酯噻二唑衍生物,并对其荧光光谱性质进行了初步的研究,结果表明,该类型衍生物的荧光性质有了明显改善,可望改造成新型手性荧光衍生试剂。[韦京辰,姚贵阳,林宁,李亚军,戴伟龙.广东化工,2012,39(12):54-55.]。
发明内容
本发明为了拓展脱氢枞酸基希夫碱化合物种类,提供全新的脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法。
为解决上述问题,本发明的技术方案如下:
脱氢枞酸基荧光化合物,其结构式如下:
其中,R1为H或叔丁基,R2为H、叔丁基或硝基。
上述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,脱氢枞酸经过酰氯化、甲酯化反应得到脱氢枞酸甲酯,具有式II所示结构:
步骤2,脱氢枞酸甲酯经NBS(N-溴代琥珀酰亚胺)溴代得到12-溴脱氢枞酸甲酯,具有式III所示结构:
步骤3,12-溴脱氢枞酸甲酯经硝酸单硝化得到12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯,具有式IV所示结构:
步骤4,12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯经Fe/HCl还原得到12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯,具有式V所示结构:
步骤5,12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与不同取代基的水杨醛,在溶剂介质下发生反应,冷凝回流反应,反应结束后,冷却、过滤、静置得粗产物,重结晶或长晶体后,得到所述脱氢枞酸基荧光化合物。
优选地,所述步骤1的具体步骤为:在有机溶剂中,将脱氢枞酸与SOCl2(氯化亚砜)在加热回流条件下制得脱氢枞酸酰氯,再将脱氢枞酸酰氯与甲醇在加热回流条件下制得脱氢枞酸甲酯。
优选地,所述步骤2的具体步骤为:在有机溶剂中,将脱氢枞酸甲酯与NBS在室温下避光反应制得12-溴脱氢枞酸甲酯。
优选地,所述步骤3的具体步骤为:在冰浴条件下,将12-溴脱氢枞酸甲酯加入到88%硝酸与浓硫酸充分混合的混酸中,搅拌反应,制得12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯。
优选地,所述步骤4的具体步骤为:在有机溶剂中,将12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与铁粉、浓盐酸反应,搅拌回流,制得12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯。
优选地,所述步骤5中,所述不同取代基的水杨醛为化合物VI、化合物VII或化合物VIII:
优选地,所述步骤5中,12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与水杨醛的摩尔比1~1.2:1。
优选地,所述步骤5中,所述的冷凝回流温度为85~100℃,回流反应时间为3h~1d。
优选地,所述步骤5中,所述的溶剂介质为乙醇、甲醇或乙腈。
相对于现有技术,本发明的优点如下,
与现有技术相比,本发明的化合物拓展了脱氢枞酸基希夫碱化合物种类,为研究脱氢枞酸基希夫碱化合物结构与性能之间的关系创造条件;同时,该脱氢枞酸基荧光化合物中拥有N、O活性配位中心,说明这类化合物本身就是潜在的良好配体,可以一步进行配位组装,为进一步的研究创造条件;该化合物在脱氢枞酸结构上改性,将水杨醛与脱氢枞酸结合起来,表现出良好的荧光性能,具有应用到细胞成像中的可能性;化合物的制备方法易操作,结合天然产物,具有很好的实用性。
附图说明
图1(a)为化合物L1的红外光谱图;(b)为核磁共振氢谱图;
图2(a)为化合物L2的红外光谱图;(b)为核磁共振氢谱图;
图3(a)为化合物L3的红外光谱图;(b)为核磁共振氢谱图;
图4(a)为化合物L1的不同含水量的荧光光谱图;(b)为固态荧光光谱图;
图5(a)为化合物L2的不同含水量的荧光光谱图;(b)为固态荧光光谱图;
图6(a)为化合物L3的不同含水量的荧光光谱图;(b)为固态荧光光谱图。
具体实施方式
实施例1
脱氢枞酸甲酯(Ⅱ)的合成
在250mL圆底烧瓶中,将30g(0.1mol)脱氢枞酸溶于60mL苯中,缓慢滴加11mLSOCl2(0.15mol)加热回流3h,反应结束后,减压除去反应液中的苯和过量的SOCl2,得到黄色油状的脱氢枞酸酰氯。向瓶中加入60mL甲醇,加热回流3h,反应结束后,减压除去溶剂,乙醇重结晶得到白色针状晶体,即为脱氢枞酸甲酯。
实施例2
12-溴脱氢枞酸甲酯(III)的合成
取15g脱氢枞酸甲酯溶于100mL乙腈中,再加入12g NBS,在室温下避光反应24h后,减压蒸出乙腈,无水甲醇重结晶得到白色针状晶体,即为12-溴脱氢枞酸甲酯。
实施例3
12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯(IV)的合成
在冰浴条件下,将12-溴脱氢枞酸甲酯3g加入到22mL 88%硝酸与1mL浓硫酸充分混合的混酸中,搅拌反应1h,反应结束后,将混合物倒入冰水中,有黄色固体析出,待冰融化后,用CH2Cl2萃取,再用蒸馏水洗涤,干燥后减压蒸出溶剂得到黄色油状物,用硅胶柱对其进行层析分离,洗脱剂选用石油醚乙酸乙酯体系(体积比30:1),得到纯化合物12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯。
实施例4
12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯(V)的合成
将0.22g 12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯溶于10mL无水乙醇中,向混合溶液中依次加入蒸馏水1mL、铁粉0.5g、浓盐酸16滴,搅拌回流4.5h,反应结束后,过滤除去铁粉,饱和碳酸氢钠中和至中性,用乙酸乙酯萃取,再用蒸馏水洗涤,干燥后减压蒸出溶剂得到黄色油状物,用硅胶柱对其进行层析分离,洗脱剂选用石油醚乙酸乙酯体系(体积比28:1),得到纯化合物12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯。
实施例5
脱氢枞酸基-水杨醛希夫碱(L1)的合成
将109.8mg(0.3mmol)化合物V溶于15mL乙醇中,向混合液中加入31.3μL(0.3mmol)水杨醛,90℃搅拌回流10h。反应结束后,浓缩部分溶剂,静置,有固体析出,过滤,正戊烷洗涤,干燥,得到黄色固体,即为纯化合物L1,产率为75%。m.p.157~159℃。
L1的IR谱图如图1(a)所示:2932cm-1处的峰为苯环上的C-H伸缩振动峰,2900cm-1附近处的峰为CH3-和-CH2-中的C-H伸缩振动峰,1722cm-1处的峰为酯基的C=O双键的伸缩振动峰,1492cm-1处的峰为苯环的骨架振动峰,1454cm-1处的峰为H-C-H面内摇摆振动峰,1385cm-1处的峰为H-C-H对称的剪式振动峰。与化合物V的红外相比,3469和3374cm-1处的氨基N-H伸缩振动峰消失,与水杨醛的红外相比,1665cm-1处的醛基C=O伸缩振动峰消失,1618cm-1处的峰是新的红外峰,为-HC=N-的特征峰,表明了有-HC=N-的生成。
L1的1H-NMR(CDCl3,δ/ppm,600MHz)谱图如图1(b)所示:1.22(3H,s,H-23);1.28(3H,s,H-15);1.45~2.90(11H,H-1,2,4,6,7,8);3.68(3H,s,H-25);6.91~7.39(5H,H-11,18,19,20,21);7.51(1H,s,H-14);8.56(1H,s,H-16);13.24(1H,s,-OH)。
以上红外、核磁表征结果表明:得到脱氢枞酸基-水杨醛希夫碱,其结构如下:
实施例6
脱氢枞酸基-3,5-二叔丁基水杨醛希夫碱(L2)的合成
将109.8mg(0.3mmol)化合物V溶于15mL甲醇中,向混合液中加入70.2mg(0.3mmol)3,5-二叔丁基水杨醛,100℃搅拌回流1d。反应结束后,浓缩溶剂,用硅胶柱对其进行层析分离,洗脱剂选用石油醚乙酸乙酯体系(体积比40:1),得到纯化合物L2,得率70%,m.p.103~105℃。
L2的IR谱图如图2(a)所示:2953cm-1处的峰为苯环上的C-H伸缩振动峰,2868cm-1处的峰为CH3-和-CH2-中的C-H伸缩振动峰,1727cm-1处的峰为酯基的C=O双键的伸缩振动峰,1480cm-1处的峰为苯环的骨架振动峰,1435cm-1处的峰为H-C-H面内摇摆振动峰,1389cm-1处的峰为H-C-H对称的剪式振动峰。与化合物V的红外相比,3469和3374cm-1处的氨基N-H伸缩振动峰消失,与3,5-二叔丁基水杨醛的红外相比,1654cm-1处的醛基C=O伸缩振动峰消失,1616cm-1处的峰是新的红外峰,为-HC=N-的特征峰,表明了有-HC=N-的生成。
L2的1H-NMR(CDCl3,δ/ppm,600MHz)谱图如图2(b)所示:1.24(3H,s,H-31);1.30(3H,s,H-15);1.34(9H,s,H-28,29,30);1.49(9H,s,H-25,26,27);1.55~2.90(11H,H-1,2,4,6,7,8);3.69(3H,s,H-33);6.89(1H,s,H-11);7.22(1H,d,J=2.4Hz,H-20);7.47(1H,d,J=2.3Hz,H-18);7.51(1H,s,H-14);8.56(1H,s,H-16);13.45(1H,s,-OH)。
以上红外、核磁表征结果表明:得到脱氢枞酸基-3,5-二叔丁基水杨醛希夫碱,其结构如下:
实施例7
脱氢枞酸基-5-硝基水杨醛希夫碱(L3)的合成
将131.8mg(0.36mmol)化合物V溶于15mL乙腈中,向混合液中加入50.1mg(0.3mmol)5-硝基水杨醛,85℃搅拌回流3h。反应结束后,冷却,有固体析出,过滤,乙醇重结晶,得到黄色固体,即为纯化合物L3,产率为65%。m.p.216~217℃。
L3的IR谱图如图3(a)所示:3000cm-1附近处的峰为苯环上的C-H伸缩振动峰,2900cm-1附近处的峰为CH3-和-CH2-中的C-H伸缩振动峰,1730cm-1处的峰为酯基的C=O双键的伸缩振动峰,1475cm-1处的峰为苯环的骨架振动峰,1386cm-1处的峰为H-C-H对称的剪式振动峰。与化合物V的红外相比,3469和3374cm-1处的氨基N-H伸缩振动峰消失,与5-硝基水杨醛的红外相比,1664cm-1处的醛基C=O伸缩振动峰消失,1618cm-1处的峰是新的红外峰,为-HC=N-的特征峰,表明了有-HC=N-的生成。
L3的1H-NMR(CDCl3,δ/ppm,600MHz)谱图如图3(b)所示:1.23(3H,s,H-23);1.29(3H,s,H-15);1.48~2.93(11H,H-1,2,4,6,7,8);3.69(3H,s,H-25);6.99(1H,s,H-11);7.10-7.11(1H,d,J=9.2Hz,H-21);7.54(1H,s,H-14);8.25-8.27(1H,dd,H-20);8.39-8.40(1H,d,J=2.7Hz,H-18);8.67(1H,s,H-16);14.31(1H,s,-OH)。
以上红外、核磁表征结果表明:得到脱氢枞酸基-5-硝基水杨醛希夫碱,其结构如下:
实施例8:
脱氢枞酸基荧光化合物L1,L2,L3的AIE(聚集诱导发光)/AEE(聚集荧光增强)光学性质测定
分别在不同比例的CH3CN/H2O介质中,将脱氢枞酸基荧光化合物L1,L2,L3固定浓度为0.02mM,采用荧光光谱仪对其分别进行荧光光谱分析(激发波长分别为380nm,390nm,368nm),所得L1,L2,L3的荧光光谱图分别见图4,5,6。
从图4(a)可以看出,所述脱氢枞酸基荧光化合物L1,当介质的含水量在80%及以上时,发射波长在500-650nm范围,并发射强的黄色荧光,说明脱氢枞酸基荧光化合物L1具有AIE特性;图4(b)为所述脱氢枞酸基荧光化合物L1的固态荧光光谱图,在激发波长为380nm时,其在500-650nm范围内出现了明显发射峰,表现为黄色荧光。
从图5(a)可以看出,所述脱氢枞酸基荧光化合物L2,当介质的含水量在60%及以上时,发射波长在440-680nm范围,并发射强的橙色荧光,说明脱氢枞酸基荧光化合物L2具有AIE特性;图5(b)为所述脱氢枞酸基荧光化合物L2的固态荧光光谱图,在激发波长为390nm时,其在440-680nm范围内出现了明显发射峰,表现为橙色荧光。
从图6(a)可以看出,所述脱氢枞酸基荧光化合物L3,当介质的含水量从0%变化到90%时,最大发射波长从510nm红移到530nm,并且荧光强度增大,表现为由发射绿色荧光转变为发射强的黄色荧光,说明脱氢枞酸基荧光化合物L3具有AEE特性;图6(b)为所述脱氢枞酸基荧光化合物L3的固态荧光光谱图,在激发波长为368nm时,其在500-650nm范围内出现了明显发射峰,表现为黄色荧光。
对比例1:
按照实施例5的方法,合成脱氢枞酸基-水杨醛希夫碱(L1),不同之处在于:反应温度为70℃,所得L1产率为20%。
对比例2:
按照实施例5的方法,合成脱氢枞酸基-水杨醛希夫碱(L1),不同之处在于:反应时间为2h,所得L1产率为25%。
对比例3:
按照实施例6的方法,合成脱氢枞酸基-3,5-二叔丁基水杨醛希夫碱(L2),不同之处在于:反应温度为70℃,所得L2产率为10%。
对比例4:
按照实施例6的方法,合成脱氢枞酸基-3,5-二叔丁基水杨醛希夫碱(L2),不同之处在于:反应时间为2h,所得L2产率为15%。
对比例5:
按照实施例7的方法,合成脱氢枞酸基-5-硝基水杨醛希夫碱(L3),不同之处在于:反应温度为70℃,所得L3产率为30%。
对比例6:
按照实施例5的方法,合成脱氢枞酸基-苯甲醛希夫碱(如式IX所示),不同之处在于:用苯甲醛(如式X所示)代替水杨醛(化合物VI),所得产物脱氢枞酸基-苯甲醛希夫碱(IX)无荧光。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例,并没有用来限定本发明的保护范围,在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.脱氢枞酸基荧光化合物,其特征在于,其结构式如下:
其中,R1为H或叔丁基,R2为H、叔丁基或硝基。
2.如权利要求1所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,脱氢枞酸经过酰氯化、甲酯化反应得到脱氢枞酸甲酯,具有式II所示结构:
步骤2,脱氢枞酸甲酯经NBS溴代得到12-溴脱氢枞酸甲酯,具有式III所示结构:
步骤3,12-溴脱氢枞酸甲酯经硝酸单硝化得到12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯,具有式IV所示结构:
步骤4,12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯经Fe/HCl还原得到12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯,具有式V所示结构:
步骤5,12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与不同取代基的水杨醛,在溶剂介质下发生反应,冷凝回流反应,反应结束后,冷却、过滤、静置得粗产物,重结晶或长晶体后,得到所述脱氢枞酸基荧光化合物。
3.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤1的具体步骤为:在有机溶剂中,将脱氢枞酸与SOCl2在加热回流条件下制得脱氢枞酸酰氯,再将脱氢枞酸酰氯与甲醇在加热回流条件下制得脱氢枞酸甲酯。
4.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤2的具体步骤为:在有机溶剂中,将脱氢枞酸甲酯与NBS在室温下避光反应制得12-溴脱氢枞酸甲酯。
5.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤3的具体步骤为:在冰浴条件下,将12-溴脱氢枞酸甲酯加入到88%硝酸与浓硫酸充分混合的混酸中,搅拌反应,制得12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯。
6.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤4的具体步骤为:在有机溶剂中,将12-溴-13-硝基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与铁粉、浓盐酸反应,搅拌回流,制得12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯。
7.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,所述不同取代基的水杨醛为化合物VI、化合物VII或化合物VIII:
8.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,12-溴-13-氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与水杨醛的摩尔比1~1.2:1。
9.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,所述的冷凝回流温度为85~100℃,回流反应时间为3h~1d。
10.如权利要求2所述脱氢枞酸基荧光化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,所述的溶剂介质为乙醇、甲醇或乙腈。
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