徐鉴，孙幼红

(南京晓庄学院 环境科学学院，江苏 南京 211171)

氧杂蒽类化合物是一类含有吡喃环结构的杂环化合物［1］，具有广泛的生理和药理活性，如抗病毒、消炎、抗过敏和抗癌等［2-3］，在药物化学中占据重要的位置。它不仅是许多天然产物的结构单元，同时它还是合成其它杂环化合物的重要中间体［4］。因此，氧杂蒽类化合物的研究近几年受到了广泛的关注。

传统的氧杂蒽类化合物的合成方法是通过醛与含活泼亚甲基的羰基化合物在酸或碱催化下缩合而得的。近些年，也有一些新方法应用于氧杂蒽类化合物的合成，如使用相转移催化剂、离子液体介质中合成、微波合成、超声合成等方法［5-8］。但这些方法有着反应时间长、产品难分离、毒性大等缺点。为了寻求一种绿色环保且简便高效的合成方法，我们利用固体酸磷磺酸作为催化剂，固相合成了一类氧杂蒽类化合物。该方法与传统方法相比较，具有反应时间短、产率高、环境友好等优点。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

苯甲醛、2，4-二氯苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、对硝基苯甲醛、水杨醛、对甲基苯甲醛、二氯甲烷、磷酸二氢铵、5，5-二甲基-1，3-环己二酮均为分析纯，使用前未经纯化处理。

PE2400 元素分析仪;Nicolet5700 傅里叶红外光谱仪;LCQ 液质联用仪;AM5600 核磁共振波谱仪;XT-4 型显微熔点仪(温度计未校正)。

1.2 催化剂磷磺酸的合成

合成路线如下:

在三颈烧瓶中依次加入15 mL 二氯甲烷和2.3 g 磷酸二氢铵(20 mmol)，在通入氮气和搅拌的条件下缓慢滴加溶有4.1 mL 氯磺酸(60 mmol)的10 mL 二氯甲烷溶液，滴加完成后在室温下继续反应3 h，反应结束后将反应物抽滤，所得固体用(3 ×20 mL)的二氯甲烷洗涤后真空干燥，得固体催化剂5.3 g。

1.3 3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氢氧杂蒽(3a ～3f)的合成

合成路线如下:

芳香醛(1 mmol)，5，5-二甲基-1，3-环己二酮(2 mmol，0.28 g)和磷磺酸(0.05 mmol，0.02 g)置于玛瑙研钵中研细并混合均匀。将此混合物完全转移至圆底烧瓶中，于120 ℃的条件下反应45 min 左右，用TLC 监测至反应完全(乙酸乙酯/正己烷=2 ∶5)。反应结束后冷却至室温，加入25 mL 乙醇将固体溶解，抽滤除去不溶物后蒸除溶剂得粗产物。将此粗产物用乙醇重结晶得产物3a ～3f。

3a:白色固体0.31 g，产率89%。m. p.205 ～207 ℃。元素分析:(%)C23H26O3:计算值:C 78.3;H 7.5，实测值:C 78.6;H 7.7。IR(KBr)，ν，cm－1:3 059，2 917，1 679，1 432，876。1H NMR (500 MHz，CDCl3，TMS):δ =7. 38 (2H，t)，7. 16 (2H，d，J =4.8 Hz)，7.05(1H，t)，4.66(1H，s)，2.73(2H，d，J=8.6 Hz)，2.71(2H，d，J =8.6 Hz)，2.14(2H，d，J=8.0 Hz)，2.02(2H，d，J =8.0 Hz)，1.15(6H，s)，0.84(6H，s)。

3b:白色固体0.36 g，产率94%。m. p.240 ～242 ℃。元素分析:(%)C24H28O4:计算值:C 75.8;H 7.4，实测值:C 76.1;H 7.5。IR(KBr)，ν，cm－1:3 063，2 925，1 671，1 438，1 339，1 161，850。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 36 (2H，d，J =5.2 Hz)，6.84(2H，d，J =5. 2 Hz)，4. 62(1H，s)，3.62(3H，s)，2. 41 (4H，s)，2. 36 (2H，d，J =7.2 Hz)，2.26(2H，d，J =7. 2 Hz)，1. 12(6H，s)，1.01(6H，s)。

3c:白色固体0.39 g，产率93%。m. p.253 ～255 ℃。元素分析:(%)C23H24Cl2O3:计算值:C 65.9;H 5.8，实测值:C 66.1;H 5.9。IR(KBr)，ν，cm－1:3 069，2 918，1 668，1 418，1 132，854。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 73(1H，s)，7.22(1H，d，J=5.2 Hz)，7.08(1H，d，J =5.2 Hz)，4.71(1H，s)，2.79(2H，d，J =8.6 Hz)，2.69(2H，d，J =8.6 Hz)，2.21(2H，d，J =8.0 Hz)，2.09(2H，d，J =8.0 Hz)，1.33(6H，s)，0.97(6H，s)。

3d:白色固体0.35 g，产率88%。m. p.225 ～227 ℃。元素分析:(%)C23H25NO5:计算值:C 75.4;H 6.4;N 3.5，实测值:C 75.2;H 6.6;N 3.7。IR(KBr)，ν，cm－1:3 057，2 928，1 668，1 441，832。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ =7.84 (2H，d，J =4.6 Hz)，7.53(2H，d，J =4.6 Hz)，4.59(1H，s)，2.68(4H，t)，2.31(2H，d，J =7.8 Hz)，2.16(2H，d，J=7.8 Hz)，1.16(6H，s)，0.89(6H，s)。

3e:白色固体0.34 g，产率92%。m. p.245 ～247 ℃。元素分析:(%)C23H26O4:计算值:C 75.4;H 7.2，实测值:C 75.6;H 7.1。IR(KBr)，ν，cm－1:3 066，2 934，1 673，1 433，846。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 27(2H，d，J = 4. 8 Hz)，7. 07(2H，d，J =5. 2 Hz)，5. 42(1H，s)，4. 68(1H，s)，2.62(2H，d，J=8.6 Hz)，2.46(2H，d，J =8.6 Hz)，2.29(2H，d，J=8.0 Hz)，2.03(2H，d，J =8.0 Hz)，1.25(6H，s)，0.93(6H，s)。

3f:白色固体0.33 g，产率90%。m. p. 215 ～217 ℃。元素分析:(%)C24H28O3:计算值:C 79.1;H 7.7，实测值:C 79.3;H 7.6。IR(KBr)，ν，cm－1:3 063，2 931，1 662，1 438，861。1H NMR(500 MHz，CDCl3，TMS):δ = 7. 39(2H，d，J = 4. 8 Hz)，7. 11(2H，d，J =5. 2 Hz)，4. 58(1H，s)，2. 33(4H，s)，2.15 ～2.24(7H，m)，1.24(6H，s)，1.07(6H，s)。

2 结果与讨论

2.1 催化剂磷磺酸的表征

图1 是催化剂磷磺酸的红外谱图，由图1 可知，1 000 cm－1和1 140 cm－1处 的 峰 分 别 为不对称和对称伸缩振动的吸收峰，690 cm－1处的峰为S—O 伸缩振动的吸收峰，3 100 cm－1处的宽峰为O—H 伸缩振动的吸收峰。

图1 催化剂磷磺酸红外光谱图Fig.1 The FTIR spectrum of PSA

2.2 反应机理

我们认为磷磺酸催化合成3，3，6，6-四甲基-9-芳基-1，8-二氧代-1，2，3，4，5，6，7，8-八氢氧杂蒽的机理见图2。首先，在催化剂磷磺酸的作用下，芳香醛羰基上亲核加成活性增强，与5，5-二甲基-1，3-环己二酮发生亲核加成得中间产物1，中间产物1 与5，5-二甲基-1，3-环己二酮再次发生亲核加成得中间产物2，最后中间产物2 分子内脱水环化得最终产物。

图2 反应机理Fig.2 Reaction mechanism

2.3 反应条件的选择

选取水杨醛和5，5-二甲基-1，3-环己二酮为反应模型，以磷磺酸催化剂，考察了不同温度、反应时间和催化剂用量等因素对产物产率的影响，结果见表1。

表1 催化剂用量、温度、时间对产物产率的影响Table 1 Effect of the amount of catalyst used，temperature，time on the yield of compound

由表1 可知，当催化剂用量为芳香醛摩尔量的5%时，催化效果最为明显，继续增加催化剂的用量，对反应产率并无提高。提高反应温度，可以增加反应的产率，但当反应温度超过120 ℃时，产物产率反而下降，这是由于反应温度过高会引起一些副反应的发生，从而降低反应产率。延长反应时间也可以增加反应产率，但当反应时间超过45 min，反应产率反而会下降，这也是因为反应时间过长而导致副反应产物变多。故本实验采用的最佳实验条件为催化剂用量为芳香醛摩尔量的5%，在120 ℃下反应45 min。

3 结论

以磷磺酸为催化剂，芳香醛和5，5-二甲基-1，3-环己二酮为原料，无溶剂固相合成了6 个氧杂蒽二酮类衍生物。该方法具有反应快、产率高、环境友好等特点，是对合成氧杂蒽类化合物方法的有效补充。

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