香豆素_3_羧酸及酯合成方法的研究_黄长勇

山 东 化 工

收稿日期:2009-07-10

作者简介::黄长勇(1974)),男,湖南郴州人,本科,工程师,现从事医药中间体及农药合成研究和生产。

香豆素-3-羧酸及酯合成方法的研究

黄长勇,杨 志

(杭州宇龙化工有限公司,浙江杭州 311106)

摘要:在无水乙醇中,以二乙胺为催化剂,通过水杨醛与丙二酸二乙酯的Knoevenagel 缩合反应合成了香豆素-3-羧酸乙酯,再经水解、酸化得到香豆素-3-羧酸。对影响香豆素-3-羧酸乙酯收率的原料配比、催化剂的用量进行了研究。所得最佳合成条件为:水杨醛与丙二酸二乙酯物质的量比1:1.2,二乙胺与水杨醛物质的量比为1:4,反应时间2h ,在最佳工艺条件下,香豆素-3-羧酸乙酯的收率85%,香豆素-3-羧酸的收率95%。

关键词:香豆素-3-羧酸乙酯;香豆素-3-羧酸;水杨醛;丙二酸二乙酯;二乙胺

中图分类号:TQ253.1 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2009)09-0012-03

Study on t he Synt hesisM ethod of Cou m arin -3-carboxylic Acid and Ester

H UANG Chang -yong,Y ANG Zhi

(H angzhou Udragon Che m ica lC o .,Ltd .,H angzhou 311106,Ch i n a)

Abst ract :Cou m ari n -3-carboxy lic acid ethy l ester w as synthesized by Knoevenagel condensation reacti o n of sa li c yla l d ehyde and d i e thyl m alonate i n ethano l usi n g d iet h y l a m ine as the catalys.t A fter the

hydro l y sis and acidificati o n of cou m ari n -3-carboxy lic ac i d ethy l ester ,coum arin-3-carboxy lic aci d w as ob tained .The ra w m aterial ratio and the a m ount o f cata lyst that effected the y ield of coum ari n -3-carboxy lic acid ethy lw ere studied.The opti m ized synthesis conditions w ere fo ll o wed :the m o lar rati o o f salicy laldehyde and diethy lm alonate w as 1:1.2,the m olar rati o o f d iethy la m ine and salicy laldehyde w as 1:4,the reaction ti m e was 2h .Under t h e opti m ized synthesis cond itions ,t h e yie l d of coum arin-3-carboxy lic acid ethy l ester w as 85%and the y ield of coum ari n -3-car boxy lic ac i d w as 95%.K ey w ords :coum ari n -3-carboxy lic ac i d ethy l ester ;coum arin-3-car boxy lic ac i d ;salicy la l d ehyde ;diethy lm alonate ;diethy la m i n e

香豆素又名1,2-苯并哌哢;氧杂萘邻酮,以苷的形式存在于许多植物中。具有黑香豆的浓重香味,亦具有新刈草甜香及巧克力气味。香豆素用于制造香料。常用在配制新刈草型及馥奇型香料。它和香兰素一起可用于糖果、糕点之类调味,加入烟草中可以增加天然香味。在镀锌(或镉、镍)的电镀液中加入香豆素,可减少镀层起孔,增加光亮度。香豆素是制造其他香料和多种其他化学品的原料。香豆是一大类衍生物的母体。

香豆素类化合物是一类重要的有生物活性的天然产物,它的抗病毒和抗癌等多种生物活性引起国内外化学工作者和药物工作者的关注

[1-3]

香豆素-3-羧酸及其酯是香豆素的主要衍生物,现阶段其合成路线主要有以下4种:

路线一

[4]

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路线二

[5]

:

路线三

[6]

:

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12#S HANDONG C H E M ICAL I N DU S TRY

2009年第38卷

第9

期

路线四

[7]

:

路线一收率较低;路线二以酸酐为原料,成本高,且反应时间长;路线四采用六氢哌啶做催化剂,用量比较大,而六氢哌啶现隶属危险品;路线三虽然没有其他三种合成方法的缺点,可是所需设备较复杂,不易工业化生产。

本文综合上述路线的特点,依据路线三,采用新的合成方法合成香豆素-3-羧酸酯,操作简单,反应时间较短,且产率得以提高。1 实验部分1.1 仪器与试剂

试剂:水杨醛、丙二酸二乙酯、无水乙醇、二乙胺等试剂均为化学纯。

仪器:北京K etai 数字显示熔点仪;N ico l e t 公司的AVATAR 360Fr-I R 红外光谱仪;B r uker D MX -500。

1.2 香豆素-3-羧酸乙酯的合成

单口瓶加入水杨醛12.2g (0.10m o l)、丙二酸二乙酯19.2g (0.11m ol)、二乙胺1.8g (0.025m o l)及1mL 冰醋酸,30mL 无水乙醇,得黄色反应液,充分搅拌,加热回流2h,蒸除20mL 乙醇后,冷却至室温,静止待无晶体析出,加入冰水充分搅拌后,过滤。烘干后得乳白色固体17g (产率:85%),熔点:91~93e 。(纯香豆素-3-甲酸乙酯熔点:93e )。

1

H NMR (CDC13):8.55(S ,1H,C H ),7.68(m,

2H,A r),7.38(m ,2H,A r),4.40(q ,2H,C H 2),1.42(,t 3H,C H 3)。1.3 香豆素-3-羧酸的合成

香豆素-3-羧酸乙酯10.2g (50mm ol)加入60mL 无水乙醇,充分搅拌使其分散均匀,加入饱和氢氧化钠溶液15m L ,加热回流20m i n 后,5%盐酸调节至p H 值=5,蒸除60mL 溶剂后冷却至0e ,析出大量乳白色针状晶体,过滤,烘干,得固体8.6g (产率:95%),熔点:192~193e 。

2 结果与讨论

2.1 反应物配比对产物收率的影响

在反应过程中水杨醛会发生氧化和聚合,且使产品的颜色变深,为了减少副反应的发生,应使丙二酸二乙酯过量。

将1.22g (0.01m o l)水杨醛与不同量的丙二酸二乙酯溶于10mL 无水乙醇中,加入0.18g (2.5mm ol)二乙胺,1滴冰乙酸回流2h 。蒸除7mL 乙醇后,冷却至室温,静止待无晶体析出,加入冰水充分搅拌后,过滤。烘干产品。反应物配比与酯收率的关系见表1。

表1 反应物配比对产物收率的影响

n(水杨醛):n(丙二酸二乙酯)

1:11:1.21:1.51:21:3产率/%798585.385.786产品色泽

乳白

乳白

乳白略

显黄色

乳白略显黄色

浅黄色

实验表明,随着丙二酸二乙酯与水杨醛物质的量比的增大,香豆素-3-羧酸乙酯的收率增大,当醛与酯的配料比为1:1.2时,酯的产量较高且产品

颜色较好。故选用水杨醛与丙二酸二乙酯的物质的量比为1:1.2。

2.2 催化剂的用量对合成的影响

用Knoevenage l 反应制备香豆素及其衍生物常用六氢吡啶作碱性催化剂。在本实验中用二乙胺代替六氢吡啶作碱性催化剂,可使反应成本大大降低,且产率得以提高。改变二乙胺的用量作对比实验,得出二乙胺加入量与水杨醛物质的量比为1:4时反应效果最佳。实验中除了加入二乙胺外,还需要加入少量冰醋酸,可能是水杨醛与二乙胺在酸的催化下先形成亚胺化合物,然后才与丙二酸二乙酯的负离子反应。

3 合成意义

以水杨醛为原料,与有活泼亚甲基的丙二酸二乙酯发生Knoevenage l 反应,得标题化合物香豆素一3一羧酸乙酯。与文献报道的合成香豆素类衍生物的方法相比,此法具有易于操作,后处理方便,节约能源,收率较高,溶剂回收可利用等优点。

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13#黄长勇,等:香豆素-3-羧酸及酯合成方法的研究