摘要：文章探析了由酚類(lèi)和乙酰乙酸乙酯合成4-甲基香豆素類(lèi)化合物，考察了不同催化劑、溶劑使用情況、反應(yīng)原料對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)溶劑體系下，采用TiCl4作為催化劑進(jìn)行Pechmann反應(yīng)來(lái)制備4-甲基香豆素，產(chǎn)率高，且此條件下反應(yīng)溫和、操作簡(jiǎn)單。

　　關(guān)鍵詞：期刊論文發(fā)表,4-甲基香豆素,Pechmann反應(yīng),四氯化鈦,催化劑,化學(xué)反應(yīng)

　　香豆素，又稱(chēng)為苯并α-吡喃酮，天然的香豆素廣泛存在于高等植物中，如黑香豆、香蛇鞭菊、野香莢蘭、蘭花中。香豆素化合物是一類(lèi)重要的有機(jī)雜環(huán)化合物，具有抗菌、消炎、抗凝血和抗腫瘤等多種生理活性，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、染料等領(lǐng)域。其香型、藥理作用及一些特殊的功能引起人們的高度重視，如應(yīng)用于合成新的熒光化合物、抗糖尿病藥物、抗菌素等，因此香豆素類(lèi)化合物的合成研究是有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

　　通過(guò)多種合成方法可以制備香豆素的衍生物，主要合成方法如下：(1)Perkin反應(yīng)法：以水楊醛、乙酸酐為主要原料，在醋酸鈉催化下縮合脫水制得;(2)Knoevenagal反應(yīng)法：一般在堿的存在下，由水楊醛與含有活潑亞甲基的乙酸衍生物反應(yīng)，此法避免Perkin反應(yīng)中供電基團(tuán)存在導(dǎo)致的收率低等缺點(diǎn);(3)Pechmann反應(yīng)法：利用取代的酚與β-酮酸酯在路易斯酸的催化下發(fā)生閉環(huán)反應(yīng)生成4-甲基香豆素類(lèi)化合物;(4)Reformatsky和Wittig反應(yīng)法。

　　經(jīng)過(guò)比較，選擇以Pechmann反應(yīng)法來(lái)制備香豆素類(lèi)化合物。在路易斯酸催化下，利用Pechmann反應(yīng)制備苯環(huán)上有取代基的香豆素，原料來(lái)源豐富。

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 實(shí)驗(yàn)原理

　　1.2 試劑與儀器

　　3，5-二羥基甲苯、間苯二酚、甲萘酚、間甲酚、雙酚A、麝香草酚、對(duì)硝基苯酚、乙酰乙酸乙酯、濃硫酸、四氯化鈦等均為分析純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

　　VECTOR22傅立葉變換紅外光譜儀、Bruker AV400核磁共振波譜儀、X-6熔點(diǎn)測(cè)量?jī)x。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)方法

　　1.3.1 總體合成方法。在50mL三口燒瓶中，加入酚類(lèi)和乙酰乙酸乙酯，攪拌5min，混合均勻，然后加入催化劑四氯化鈦或濃硫酸，物料摩爾比為：酚類(lèi)∶乙酰乙酸乙酯∶催化劑=1∶1.5∶0.3。在攪拌下，升溫，觀察溶液顏色變化過(guò)程及產(chǎn)物情況。TLC追蹤反應(yīng)程度。以有機(jī)溶劑溶解反應(yīng)產(chǎn)物，趁熱抽濾，得到淡黃色液體，冷卻即有晶體析出。

　　以四氯化鈦為催化劑的情形下，燒瓶與物料在使用前必須絕對(duì)干燥，以防止四氯化鈦遇水分解。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程與結(jié)果如下：

　　1.3.2 7-羥基-4-甲基香豆素的合成。將2.2g間苯二酚、3.9g乙酰乙酸乙酯混合，攪拌5min，加入1.1g四氯化鈦。在攪拌條件下，溫度由16℃上升到30℃，溶液顏色立即由無(wú)色變?yōu)樯罴t色，且有粘稠物析出。60min后TLC追蹤，薄層板上產(chǎn)物點(diǎn)有藍(lán)紫色熒光且無(wú)原料點(diǎn)。將30mL乙酸乙酯倒入燒瓶中，攪拌回流20min，粘稠的紅棕色物質(zhì)逐漸溶解，溶液顏色逐漸變?yōu)榈�黃色，趁熱抽濾，得到淡黃色液體，冷卻即有晶體析出，靜置過(guò)夜，析出大量金黃色針狀晶體。

　　熔點(diǎn)為186℃～189℃，與參考文獻(xiàn)[9]一致;液相色譜(99.55%);IRνmax(KBr)：3496(O-H)，3112(Ar-H)，1669(C=O)，1394(CH3)，1068(C-O)，843，586cm-1;1HNMR(400MHz，d6-DMSO)δ：10.22(1H，s，OH)，2.41(3H，s，CH3)，7.61(1H，d，J=8.8Hz，H-5)，6.86(IH，dd，J=8.8Hz，J=2.4Hz，H-6)，6.74(1H，s，H-3)，6.08(1H，s，H-8)ppm。

　　1.3.3 4，5-二甲基-7-羥基香豆素的合成。將2.5g3，5-二羥基甲苯、3.9g乙酰乙酸乙酯混合，攪拌5min，加入1.1g四氯化鈦。在攪拌條件下，溫度由16℃上升到30℃，溶液立即變?yōu)榧t棕色。60min后TLC判斷反應(yīng)，薄層板上產(chǎn)物點(diǎn)有熒光且無(wú)原料點(diǎn)。燒瓶中的固體較為粘稠，將30mL冰水混合物倒入燒瓶中，攪拌30min。有大量黃色固體析出，抽濾，用乙酸乙酯重結(jié)晶，得到白色絨毛狀固體。

　　熔點(diǎn)245℃～248℃，與參考文獻(xiàn)[10]值(243℃～245℃)一致;IRνmax(KBr)：3439(O-H)，3112(Ar-H)，1655(C=O)，1384(CH3)，1098(C-O)，828，717cm-1;1HNMR(400MHz，d6-DMSO)δ：6.82(1H，d，J=8.8Hz，H-5)，6.20(IH，dd，J=8.8Hz，J=2.4Hz，H-6)，2.41(3H，s，CH3)ppm。

　　1.3.4 4-甲基-7，8-苯并香豆素的合成。將2.9g甲萘酚(α-萘酚)、3.9g乙酰乙酸乙酯混合，攪拌5min，加入1.1g四氯化鈦。在攪拌條件下，溫度由16℃上升到30℃，溶液立即變?yōu)榧t棕色。2min后TLC判斷反應(yīng)，薄層板上產(chǎn)物點(diǎn)有熒光且有原料點(diǎn)，60min后反應(yīng)完成(TLC追蹤)。將30mL乙酸乙酯倒入燒瓶中，攪拌回流20min，粘稠的紅棕色物質(zhì)逐漸溶解，溶液顏色逐漸變?yōu)榈�黃色，趁熱抽濾，得到淡黃色液體，冷卻即有黃色固體析出，用乙醇再重結(jié)晶，得到白色固體及晶體。

　　熔點(diǎn)155℃，與參考文獻(xiàn)[11]值(155℃～157℃)一致;IRνmax(KBr)：3416(O-H)，2975(Ar-H)，1713(C=O)，1384(CH3)，1083(C-O)，841，619cm-1;1HNMR(400MHz，d6-DMSO)δ：8.1(1H，s，OH)，2.50(3H，s，CH3)，7.70(1H，d，J=8.8Hz，H-5)，7.62(IH，dd，J=8.8Hz，J=2.4Hz，H-6)，7.40(1H，s，H-3)，6.8(1H，s，H-8)ppm。 　　1.3.5 4，7-二甲基香豆素的合成。將2.1g間甲酚、3.9g乙酰乙酸乙酯混合，攪拌5min，加入1.1g四氯化鈦，在攪拌條件下，溫度由16℃上升到30℃，溶液立即由無(wú)色變?yōu)榧t棕色，60min后反應(yīng)完成(TLC追蹤)。將30mL冰水混合物倒入燒瓶中，液體分層且有分散油狀物，顏色為金黃色，向此溶液中滴加5mL乙酸乙酯，放置2天，有半固體狀物析出，在燒杯底部析出。用乙酸乙酯重結(jié)晶，風(fēng)干得到固體，過(guò)濾得到白色固體。

　　熔點(diǎn)為130℃，與參考文獻(xiàn)[7]值(132℃)一致;Rνmax(KBr)：3440(O-H)，2980(Ar-H)，1722(C=O)，1384(CH3)，1098(C-O)，828，545cm-1;1HNMR(400MHz，d6-DMSO)δ：7.5(1H，s，OH)，2.31(3H，s，CH3)，7.20(1H，d，J=8.8Hz，H-5)，6.86(IH，dd，J=8.8Hz，J=2.4Hz，H-6)，6.2(1H，s，H-3)，6.08(1H，s，H-8)ppm。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 取代基團(tuán)對(duì)反應(yīng)的影響

　　以二甲苯為溶劑，取代苯酚與乙酰乙酸乙酯的反應(yīng)結(jié)果如表1所示。間位上有供電子基團(tuán)反應(yīng)容易進(jìn)行，且供電子基團(tuán)電子云密度越大越易發(fā)生反應(yīng)。從3，5-二羥基甲苯、間苯二酚、間甲酚與乙酰乙酸乙酯的反應(yīng)可以看出，較間甲酚而言前兩者更易反應(yīng)，這是因?yàn)殚g位上有較強(qiáng)的供電子基團(tuán)。苯環(huán)上有吸電子基團(tuán)的化合物，在四氯化鈦或濃硫酸的催化下均不容易發(fā)生反應(yīng)，如對(duì)硝基苯酚。苯環(huán)上羥基個(gè)數(shù)多的比較容易發(fā)生反應(yīng)。雙酚A與麝香草酚由于空間位阻比較大所以也不能合成相應(yīng)的香豆素類(lèi)衍生物，合成出來(lái)的產(chǎn)物復(fù)雜，難以分析。

　　2.2 不同的催化劑對(duì)反應(yīng)的影響

　　從表1可知，與硫酸相比，用四氯化鈦?zhàn)鞔呋瘎┓磻?yīng)時(shí)間短，產(chǎn)率高。常溫下3，5-二羥基甲苯、間苯二酚、甲萘酚為固體，而間甲酚為液體。對(duì)于液體間甲酚來(lái)說(shuō)，加入四氯化鈦后產(chǎn)物難析出，不容易處理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，四氯化鈦會(huì)引起體系溫度的升高，在無(wú)溶劑的條件下溫度升高12℃～15℃左右，若加溶劑溫度升高4℃～6℃左右，這在放大反應(yīng)時(shí)是要注意的。四氯化鈦遇到空氣中的水分則水解而產(chǎn)生白霧，使用溶劑后白霧現(xiàn)象有所緩和。

　　2.3 溶劑體系對(duì)反應(yīng)的影響

　　以四氯化鈦為催化劑分別在無(wú)溶劑和二甲苯為溶劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在有溶劑的情形下，使用15mL二甲苯

　　溶解大約8～10克不等的反應(yīng)物料。其結(jié)果如表2所示。

　　一般情況下，加入溶劑時(shí)反應(yīng)更加充分，產(chǎn)率相比無(wú)溶劑情況下高。對(duì)于此反應(yīng)在無(wú)溶劑下反應(yīng)產(chǎn)率高，可能是因?yàn)楹筇幚硭�采取的方法不��，在無(wú)溶劑時(shí)是直接加入乙酸乙酯回流，冷卻，靜置，過(guò)濾;而加入二甲苯時(shí)，后處理要先加入水使產(chǎn)物析出，過(guò)濾后再重結(jié)晶，中間的步驟使得產(chǎn)物有部分的損失。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　以四氯化鈦為催化劑，采用peckmann反應(yīng)合成了4-甲基香豆素類(lèi)化合物，研究了催化劑、溶劑體系、不同原料對(duì)產(chǎn)率的影響，得出在無(wú)溶劑條件下以四氯化鈦為催化劑來(lái)合成4-甲基香豆素，產(chǎn)率較高，反應(yīng)易控、操作簡(jiǎn)單。

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