CN109574873A - 脱氢枞酸基荧光化合物及其制备方法 - Google Patents
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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
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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CN102976964A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-03-20 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 脱氢枞酸基三芳胺化合物及其制备方法和应用 |
CN105218621A (zh) * | 2015-09-08 | 2016-01-06 | 南京林业大学 | 一类具有抗肿瘤活性的脱氢枞酸苯并咪唑席夫碱类杂环衍生物及其制备方法和应用 |
CN106146341A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-23 | 南京林业大学 | 一种水杨醛脱氢枞胺希夫碱化合物及其制备方法和应用 |
CN107501387A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-22 | 南京林业大学 | 一类具有抗肿瘤活性的脱氢枞酸苯并咪唑衍生物及其制备方法和应用 |
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CN114478292A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-13 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一类aie化合物、其制备方法及其应用 |
CN114478292B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-10-27 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一类aie化合物、其制备方法及其应用 |
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